Page 214 - 《应用声学》2023年第2期

402 2023 年 3 月

I spta =0.50 W/cm 2 I spta =0.75 W/cm 2
30 1.0 30 1.0
(a  ) (b  ) (a  ) (b  )
15 0.5 15 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0
-15 -0.5 -15 -0.5
-30 -1.0 -30 -1.0
0 10 20 0 10 20 0 10 20 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
I spta=1.00 W/cm 2 I spta=1.25 W/cm 2
30 1.0 30 1.0
(a  ) (b  ) (a  ) (b  )
15 0.5 15 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0

-15 -0.5 -15 -0.5
-30 -1.0 -30 -1.0
0 10 20 0 10 20 0 10 20 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
I spta=1.50 W/cm 2 I spta=1.75 W/cm 2
30 1.0 30 1.0
(a  ) (b  ) (a  ) (b  )
15 0.5 15 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0

-15 -0.5 -15 -0.5
-30 -1.0 -30 -1.0
0 10 20 0 10 20 0 10 20 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
I spta =2.00 W/cm 2 I spta =2.25 W/cm 2
30 1.0 30 1.0
(a ) (b ) (a ) (b )
15 0.5 15 0.5
V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0 V/mV 0

-15 -0.5 -15 -0.5
-30 -1.0 -30 -1.0
0 10 20 0 10 20 0 10 20 0 10 20
௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms ௑ᫎ/ms
图 13 不同声强刺激后海马神经元放电行为图
Fig. 13 The membrane potntial diagram of hippocampal neurons after stimulation at different I spta

的膜电位振幅从30 mV降低到0.5∼1.0 mV之间，神 4 讨论
经元放电受到抑制；且随着刺激声强的增大，海马神
本研究利用自行设计的 128阵元相控阵换能器
经元放电的膜电位幅值增加。
与人体头颅 CT 相结合建立数值仿真模型，数值仿
真研究了输入功率、频率、曲率半径及开口半径、阵
3.4.3 占空比对海马神经元放电的影响
元半径对 −6 dB 的焦域的影响，并结合换能器的制
2
在频率为 0.9 MHz、I spta = 0.5 W/cm 的条
作工艺及精度，选用曲率半径为 90 mm、开口半径
件下，使用不同 DC 对超声刺激海马神经元放电 为 56 mm 和阵元半径为 2 mm、频率为 0.9 MHz 的
行为如图 14 所示。其中，图 14(a 1 )∼ 图 14(a 10 ) 为 128 阵元相控换能器作为经颅刺激人脑海马的相控
神经元静息状态时仅由超声刺激而产生的放电电 换能器，可实现调控焦域尺寸小于人体海马尺寸。
位，图 14(b 1 )∼图14(b 10 )为刺激后神经元放电的最 相控换能器聚焦性能，不仅仅与曲率半径和阵元半
终结果。由图 11 与图 14 对比可知，超声刺激后海 径相关，与阵元数也密切相关；如 Clement 等 [32] 结
马神经元最终放电的膜电位振幅从 30 mV 降低到 果表明随着阵元数目的增加，旁瓣数目逐渐减小，旁
0∼0.5 mV。其他超声参数不变的条件下，随着占空 瓣声压幅值逐渐降低，焦域能量逐渐升高，然后趋于
比的增大，神经元最终放电的膜电位振幅几乎不变， 饱和；更多数目阵元的研究将作为下一步的研究目
放电的时间变长。 标进行。