经颅聚焦超声(tFUS)是当前为数不多的无创、毫米级、可直达深部核团的神经调控技术路线。清湃以 256/512 通道相控阵硬件、影像引导与开放软件栈,打造面向科研的调控型超声脑机接口底层平台。
数百个微型超声"小喇叭"按精确时差同时发声,声波安全穿过颅骨,在大脑深处一个毫米级的点上汇合——就像用放大镜把阳光聚成一个光斑,只不过我们汇聚的是声波。
256/512 个阵元按精确计算的时差依次发声,声波在深部靶点同相叠加,形成约 2 mm 的高能焦点,焦点外能量随距离快速衰减。
选用 0.25–1 MHz 低频超声,兼顾颅骨穿透与聚焦精度;配合个体化声学校正,补偿颅骨对声波的折射与衰减。
聚焦声波对神经元膜施加微小机械应力,调控机械敏感离子通道(Piezo、TRP、TREK 等);在科研常用剂量范围内以非热效应机制为主。
效应随刺激结束而消退,通过频率、占空比、强度等参数实现兴奋 / 抑制双向、可重复的精准调控。
| 对比维度 | tFUS 经颅聚焦超声 | TMS 经颅磁刺激 | DBS 深部脑刺激 |
|---|---|---|---|
| 创伤性 | 完全无创 | 无创 | 需开颅植入电极 |
| 空间分辨率 | 毫米级(可达 2 mm) | 厘米级 | 毫米级 |
| 作用深度 | 全脑深部核团 | 主要限于皮层 | 深部可达 |
| 双向调控 | 兴奋 / 抑制均可,参数可调 | 以皮层兴奋性调节为主 | 以持续刺激为主 |
| 影像兼容 | 天然兼容 MRI / EEG / fUS | 存在电磁干扰 | 伪影与安全性受限 |
资料来源:公开学术文献与临床研究报告整理,仅供科研参考,不构成医疗用途宣称。
头盔探头 · 双目视觉定位 · 相控功率超声发射源 · 调控工作站
整合 256/512 阵元头盔式半球面相控阵、可编程功率超声发射源、双目视觉结构光配准与声场仿真软件,构成"影像引导 · 深部精准 · 无创可逆"的全流程调控工作流,兼容核磁环境,支持脱离核磁室的独立科研部署。
| 参数项 | tFUS-Neuro256 主要技术指标 |
|---|---|
| 系统定位 | 集成功率探头与激励源的 256 通道系统,用于人体颅脑及动物神经调控、药物递送、BBB 开放、LIFU / HIFU 等用途 |
| 频率 | 中心频率 600 kHz,支持 0.5–1 MHz 可定制,多频率探头可选 |
| 阵元 / 探头 | 256 / 512 通道;头盔式半球面探头,内孔径 24–26 cm,贴合常规人类颅脑曲率 |
| 通道控制 | 256 / 512 通道独立控制,逐通道延迟聚焦精度达 5 ns;方波等激励波形可选 |
| 输出功率 | 2–5 W / 每通道独立输出 |
| 软件平台 | MATLAB / C# 编程,GUI 图形化界面编辑;提供 C/C++ SDK 动态链接库接口(通道选择、频率延时、幅值、工作周期、PRF 等),支持二次开发 |
| 声场校准 | 提供声场精准导航校准与测试技术支持;支持相控阵声场光学动态可视化;支持时间反转法声焦斑形状与位置校准 |
| 可选扩展 | 融合影像 / 光学 / EEG 接口;原始相位数据导出;视觉-声场-颅骨协同标定设备;开放影像配准、声场计算、影像分割算法接口 |
注:以上为 tFUS-Neuro256 主要技术指标;4 通道科研型(TUS4A)与定制配置请联系销售获取详细资料。参数以最新技术规格书为准。
台式便携主机 · 双目视觉导航 · 250K / 500K 双频探头
面向小动物(鼠、兔)与人体科研场景,提供从单靶点到多靶点网络调控的完整刺激能力。标配双目视觉导航定位,配合高精度机械臂保持位姿,开放 MATLAB / Python SDK,可快速融入脑科学与神经调控研究流程。
成像 / 调控同步触发 · 联用实验平台
光声 / 超声成像与聚焦超声调控协同集成,通过同步触发关联刺激参数与成像响应。超声负责"写入",fUS / 光声 / EEG 负责"读出"——为调控效应评估与同步联用实验提供工程基础。
血脑屏障阻隔了约 98% 的小分子药物和几乎全部大分子药物进入脑组织,是中枢神经系统疾病药物研发的核心瓶颈。
低强度聚焦超声联合静脉注射的微泡造影剂,可使微泡在靶区血管内产生稳态空化,机械性牵张内皮紧密连接,实现局部、一过性、可逆的血脑屏障开放(通常数小时内自行恢复),无需开颅、可重复进行。
清湃围绕聚焦超声联合微泡的可逆、靶向血脑屏障开放开展临床前验证、医院 / 药企合作与平台能力建设:已通过微泡和染料法验证血脑屏障打开的可控、可逆特征,实现空化检测与闭环控制,并完成小动物实验验证,正推进大动物及临床研究准备。相关能力按配置与课题确认,不构成近期取证或商业化承诺。
250 kHz 低频探头覆盖 BBBO 研究常用低频窗口;10 μs – 100 ms 脉冲参数宽范围可调,兼容各类微泡方案;多通道可同步驱动多探头扩大开放区域;视觉导航保障靶区可重复性;开放 SDK 便于与微泡注射泵、影像监测联动,构建闭环开放实验。
以下方向均有已发表的人体研究或前沿文献支撑(整理自公开学术资料,仅供科研参考,不构成医疗用途宣称)。
靶向左侧背外侧前额叶(dlPFC),RCT 显示刺激后症状显著改善并维持随访。
调控前扣带皮层(ACC)等疼痛矩阵节点,实现快速且持久的镇痛效应。
对致痫灶及丘脑深部节点抑制性调控,多靶点能力支持癫痫网络研究。
聚焦超声用于震颤治疗已有临床获批案例(热消融路线,与低强度可逆调控属不同技术路线);θ 节律方案开辟网络级调控新范式。
中央丘脑 LIFU 刺激促进行为反应恢复,无创、可在床旁实施。
TPS 认知改善可持续约三个月,BBBO 促进病理蛋白清除。
靶向伏隔核(NAc)降低药物渴求,相当于"无创版 DBS"路径探索。
促进缺血模型运动功能恢复、缩小梗死体积,保护血脑屏障完整性。
双盲 RCT 证实 TPS 减轻核心症状,效果维持至 3 个月。
低强度 rTUS 显著改善阴性症状,皮层兴奋性客观提升。
皮层-纹状体-丘脑环路、杏仁核-前额叶环路调控探索。
与 EEG / fUS 联用构建实时闭环调控系统,超声负责"写入"。
硬件支持的前提下提供软件版本更新与硬件调整,避开课题关键实验节点。
研发背景 + 生物实验背景工程师现场支持平台搭建、参数调试与预实验配合。
每台设备建立含硬件、软件与应用支持人员的专属客户群,及时响应。
相关领域科研人员提供研究方向交流,不定期组织用户学术交流活动。