Estudio de la propagación no lineal de haces de ultrasonidos focalizados a través del cráneo para la apertura de la barrera hematoencefálica

• Noé Jiménez ; Javier Redondo ; Bernardino Roig ; Rubén Picó ; Víctor Sánchez-Morcillo ; Elisa E. Konofagou ^[1] ; Fabrice Marquet ^[1] ; Francisco Camarena
  1. [1] Columbia University

     Columbia University

     Estados Unidos

     
• Localización: Tecniacústica 2011: publicación oficial del congreso : 42 Congreso Español de Acústica ; Encuentro Ibérico de Acústica ; EAA European Symposium on Environmental Acoustics and on Buildings Acoustically Sustainable : Cáceres, 26-28 Octubre 2011, 2011, ISBN 978-84-87985-20-1
• Idioma: español
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    El empleo de haces de ultrasonidos focalizados para provocar la apertura de la barrera hematoencefálica es una técnica emergente y prometedora para la dosificación localizada y segura de fármacos en el sistema nervioso central. El objetivo de este trabajo es cuantificar como afectan los efectos no lineales a las propiedades del haz ultrasónicodurante la propagación transcraneal. Para ello se emplea un método computacional basado en diferencias finitas en dominio temporal (FDTD) desarrollado bajoun sistema de coordenadas cilíndrico axisimétrico. Las condiciones de contorno han sido derivadas de un mapeado 3D adquirido mediantetomografía axial computarizada sobre un cráneo de mono Rhesus (Macaca mulatta). Los resultados muestran como la propagación no lineal a través del cráneo provoca variaciones en el área bajo tratamiento (posición de la focal y ancho de haz) así como en la ganancia efectiva en función de la presión de entrada.

  • English

    Focused ultrasound (FUS) techniques for Blood-Brain Barrier opening are emerging for localized and safe brain drug delivery. The aim of this work is to study how the nonlinear effects of the acoustic wave through the transcranial propagation affect to the focused beam properties. In order to do that, a nonlinear acoustics computational method based on FDTD (finite differences in time domain) has been developed in a cylindrical axisymmetric coordinate system. The boundary conditions are derived from a CT (X-ray computed tomography) mapping over a Rhesus monkey (Macaca mulatta). The results show that the nonlinear transcranial propagation induces amplitude dependent variations that can change the treatment area (focal position and beamwidth) and effective gain.