随着现代医疗技术的发展,无创治疗发展迅速,低强度聚焦超声（LIFU）是一种新型神经调控技术,该技术能够穿透完整的颅骨,瞄准更深层的大脑区域,使刺激区域的神经元产生兴奋或抑制效应,从而调节大脑的神经功能。但在进行跨颅神经刺激时,由于颅骨的厚度不均匀,导致超声波穿过颅骨时发生反射、折射和吸收,引起超声焦点位置偏离目标靶点。近年来,通过磁共振成像（MRI）引导并结合超声相控阵技术的应用,超声可以非侵入性在颅内精确聚焦。相控阵技术调节各个通道的发射延迟时间,补偿由于颅骨厚度及密度非均匀等因素造成的畸变。MRI的引导下可以提高超声治疗的安全性和准确性。如今LIFU已逐步在治疗颅内脑神经疾病、血脑屏障开启等方面展现出巨大的应用前景。本课题依托于国家重大科研仪器研制项目《基于超声辐射力的深部脑刺激与神经调控仪器研制》,提出一种MRI兼容的超声阵列系统,可以灵活配置支持256、1024或者甚至万通道,将着重介绍1024通道的超声阵列系统,课题主要研究工作如下:1.本课题从面向无创经颅神经调控的应用出发,设计了一种1024通道的超声阵列系统,完成了各个功能模块的硬件结构设计,包括采用FPGA为数字控制核心,用于超声波束合成的实现。建立激励脉冲发射电路,实现换能器激励电信号的功率放大。为检测系统的工作状态加入回波接收电路。2.大规模阵列超声系统需要级联多个子系统同时工作,各个激励子系统之间的时钟同步十分重要。因此本次课题提出一种基于光纤的时钟同步方法,光纤不仅支持各个子系统之间的时钟同步,还支持数据加载和命令传递,该传输路径是双向的,时钟和数据都可以同时发送和接收,其误差精度可以达到纳秒级。同时基于光纤时钟方案具有良好的磁兼容性。除此之外还通过电磁屏蔽和滤波两方面来解决磁共振兼容问题,对整个硬件组成部分加上铝合金接地屏蔽罩,对于电源模块和一些关键信号作滤波处理,并进行了磁共振兼容性测试,验证了系统的磁兼容性。3.为了验证系统的输出性能,从声学性能方面对系统的聚焦性能进行了测试,在均匀介质中开展了单焦点、多焦点的聚焦实验。此外,还使用水听器声场扫描设备定量测量了声场分布情况,包括测试了单探头的声场分布及声场能量的线性可调,以及两个垂直组合探头交叉声场分布情况。4.设计并开展了MRI引导下的灵长类动物神经调控实验,探究在特定超声刺激参数下刺激大脑不同区域,在3T MRI系统中对猴子应用了基于MRI的声辐射力成像（ARFI）,并获取了功能磁共振图像（fMRI）,以验证超声的靶点聚焦位置和大脑对刺激的功能反应。初步实验的开展将为超声神经调控系统应用于临床打下基础。