Citra ultrasound fungsional (f USI) adalah modalitas citra otak yang baru mulai ditunjukkan dalam studi manusia. Saya yakin banyak orang akan familiar dengan citra ultrasound struktural, yang membentuk citra statik menggunakan ultrasound, seperti dalam sonogram1. Citra ultrasound fungsional sebaliknya menangkap film jaringan otak dengan sangat cepat, melacak perubahan halus yang disebabkan oleh aliran darah yang mengikuti aktivitas saraf. Citra ultrasound fungsional pertama kali ditunjukkan oleh Macé et al. (2011). Sebuah probe ultrasound digunakan untuk citra otak tikus dengan sangat cepat. Pendekatan komputasional mengisolasi piksel yang berubah cepat, membentuk peta pembuluh darah. Meskipun ini adalah sumber kontras yang sama seperti citra resonance magnetik fungsional (fMRI), ia memiliki potensi untuk memiliki resolusi linear yang sepuluh kali lebih tinggi (1000 kali lebih banyak voxel), lebih kecil (tidak ada magnet!), lebih murah (tidak ada magnet!), dan rasio sinyal-noise yang lebih tinggi. Modalitas ini secara alami dipasangkan dengan ultrasound fokus intensitas rendah (LIFU, atau yang membingungkan, f US), yang fokuskan energi pada area target otak untuk memodulasinya, sebuah opsi pengobatan baru untuk gangguan neuropsikiatrik dan saraf. Perluasan yang memanfaatkan agen kontras atau terapi gen bisa melampaui respons hemodinamis untuk mengukur pembuluh darah pada resolusi super atau bahkan mengukur aktivitas saraf secara langsung. Dan meski ultrasound tidak dapat dengan mudah menembusi tengkorak, f USI telah ditunjukkan secara intraoperatif dan pada pasien yang menerima imbalan tengkorak akustik transparan setelah operasi rekonstruksi tengkorak.
Saya telah melakukan penelitian mendalam tentang f USI tahun lalu, dan menemukan bahwa banyak informasi teknis tersembunyi dalam bagian metode dari makalah aplikasi, atau tersebar di seluruh buku panjang tentang citra ultrasound secara keseluruhan. f USI menangkap respons hemodinamik, tapi bagaimana? Apa sumber kontras? Apakah ia mengukur aliran darah atau volume? Bagaimana ia menangani gerakan kepala? Apa itu ultrasound, sebenarnya? Saya terjun ke dalam lubang kelinci—termasuk membaca buku teks berhalaman 800 hampir dari sampul ke sampul—supaya Anda tidak perlu melakukannya. Saya akan menjelaskan bagaimana f USI bekerja secara fisik dan bagaimana dianalisis. Ini akan memberi Anda dasar yang baik untuk mempelajari f USI secara komputasional. Karena banyak dari alat analisis yang tersedia untuk simulasi f USI terkunci di Matlab, saya telah memosting rangkaian tutorial Python di Github sehingga Anda (atau agen Anda) dapat mengikuti.
Pada akhir esai ini, Anda seharusnya memahami apa itu f USI, cara kerjanya, dan mengapa ia masih jauh dari batasnya. Ini adalah versi yang jauh lebih diperluas dari artikel yang saya posting di X pada bulan Februari. Saya tidak puas dengan versi asli, jadi saya melakukan revisi kedua: bagian ini mencakup gambar dan video baru, masuk lebih dalam ke fisika, dan menunjuk di mana pemrosesan sinyal f USI dapat diperbaiki.
C
Sumber: Hacker News · Diringkas oleh HeadlinesBriefing