一种基于聚合物的CMUT探针，用于大鼠脊髓成像

《IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control》：A Polymer-Based CMUT Probe for Imaging the Spinal Cord in Rats

本研究设计并开发了首款适用于大鼠脊髓成像的聚CMUT探头，采用三阶段制作工艺，结合自制聚CMUT阵列与电子集成。实验表明其具有高稳定性（共振频率标准差<1%），成功实现关键解剖结构实时成像，但灰质与白质区分仍受限于频率和带宽。该技术为定制化超声解决方案提供了潜力。

　　

摘要：

超声成像能够实时显示组织结构和手术器械，这在指导医疗干预方面具有显著优势。在脊髓损伤研究中，通常使用小型动物模型，但它们的体型限制了许多标准超声系统的应用范围。电容式微机械超声换能器（CMUT）相比传统的压电换能器具有优势，如更小的尺寸、更高的设计灵活性和更好的声学性能。由聚合物制成的CMUT结构（polyCMUT）可以低成本且快速地生产出来，同时有望为下一代超声系统提供灵活且生物相容的换能器。本研究介绍了首个专为大鼠脊髓成像设计的polyCMUT探头。该探头采用11 MHz频率、64通道设计，探头尖端尺寸仅为12.9×6.5毫米，通过三阶段制造工艺制成，将自主生产的polyCMUT阵列与电子设备集成到研究成像系统中。性能评估包括电气阻抗测量、声学特性分析以及体外和体内成像测试。质量分析验证了制造过程的稳定性，显示出高产量和极低的变异性，共振频率的标准偏差小于1%。该探头成功显示了中央管等关键解剖结构，并实现了针头插入组织的实时成像。然而，由于频率和带宽的限制，区分灰质和白质仍然具有挑战性。这项研究展示了polyCMUT技术在开发定制超声解决方案方面的潜力。未来的工作将集中在优化高频性能上，并推进其在体内的应用，为脊髓损伤研究和治疗干预提供有价值的工具。

引言

脊髓损伤常常导致瘫痪和功能丧失，原因是神经再生失败[1]、[2]。Mend-The-Gap项目[3]旨在通过整合药物输送、组织工程和图像引导干预技术的进步，开发出有效的脊髓损伤治疗方法。其主要目标是通过注射促进轴突再生的生物材料来促进损伤部位的再生。