發(fā)布時間：2021-09-03 13:18

　　研究背景:高強度聚焦超聲（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）主要利用超聲的熱效應,使病變組織產(chǎn)生不可逆的凝固性壞死而不損傷周圍正常組織,從而達到治療疾病的目的�，F(xiàn)應用于臨床治療的換能器多為單頻凹球殼聚焦超聲換能器,其聲焦域（Acoustics Focal Region,AFR）為橢球形,軸向長度與橫向長度之比通常在6以上,在臨床治療中存在病變組織周圍的正常組織被損傷、皮膚燒傷等問題,使得治療的安全性不能保證。因此,聚焦超聲換能器聲焦域軸向長度的合理設計是HIFU技術安全、有效治療的前提條件。目的:傳統(tǒng)單頻凹球殼聚焦超聲換能器在治療橫向薄層病變組織時容易損傷病變組織外的正常組織,這為治療的安全性帶來了很大的隱患。因此,為了提高HIFU在臨床治療過程中的安全性和有效性,壓縮聲焦域軸向長度有重要應用價值。方法:1.基于多頻超聲波疊加分析和聲焦域軸向長度變化原理,本文提出了變厚度（多頻）聚焦超聲換能器,并設計凹球殼和聲透鏡變厚度聚焦超聲換能器。2.根據(jù)瑞利積分原理推導變厚度換能器輻射聲場的計算方程,在不同頻差下,從理論上計算與分析兩種類型變厚度換能器... 

【文章來源】：重慶醫(yī)科大學重慶市

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖15個同頻聲波疊加

13兩列不同頻率聲波疊加后的聲壓為：12112cos()cos()22ap=p+p=pΔωtω+Δωt(1-8)由疊加后的聲壓表達式可知，合成聲波的基頻是兩列信號頻率的平均值12ω+Δω、幅值隨時間變化，即12cos()2apΔωt。顯然，1cos()2Δω的取值在0-1之間，所以合成聲壓幅值最大為2ap，最小為0。特別，當兩列聲波的初始幅值大小不同時，兩列聲波疊加后就沒有零點�，F(xiàn)討論n列不同頻率、同振幅、同相位聲波的疊加[34]：cos(),1,2,,jajp=pωtj=n(1-9)疊加后的方程式為：112,2=2cos()cos()122njjnnajijijijipppttnωωωω==<=+=+(1-10)從式（1-9）可知，在頻差不大的情況下，合振動為n-1個拍，這n-1個拍由n個聲波兩兩合成的結果。此時，n個聲波合成的拍幅是單獨兩個聲波合成的拍幅的1n1，如圖2所示為5個不同頻率聲波疊加圖，它們的振動方程為：12345cos(40)cos(42)cos(44)cos(46)cos(48)ptptptptptπππππ=====(1-11)圖25個不同頻率聲波疊加Fig.25differentfrequencysoundwavessuperimposed

17變厚度換能器，同時能實現(xiàn)超聲波聚焦。圖3凹球殼型變厚度聚焦超聲換能器示意圖Fig.3Concavesphericalshelltypevariablethicknessfocusedultrasoundtransducer1.2.2聲透鏡變厚度聚焦超聲換能器在凹球殼型變厚度換能器的基礎上，設計了聲透鏡變厚度聚焦超聲換能器。如圖4所示，透鏡式變厚度聚焦超聲換能器以空氣為背稱，包括：平凹壓電片，平凹壓電片包括凹面和平面，凹面為球面結構，因此平凹壓電片具有多個厚度不同的諧振點；聲透鏡包括透鏡凹面和透鏡平面，透鏡凹面為球面結構，透鏡平面與平凹壓電片平面貼合，超聲波從聲透鏡側發(fā)出。圖4透鏡式變厚度聚焦超聲換能器示意圖Fig.4Schematicoflens-typevariable-thicknessfocusedultrasoundtransducer

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]半球形高強度聚焦超聲相控換能器的仿真研究[J]. 吳世敬,常詩卉,王鵬,菅喜岐.  壓電與聲光. 2017(06)
[3]Mathematica模擬簡諧振動的合成[J]. 陳大偉,斯小琴.  物理通報. 2017(04)
[4]非麻醉下HIFU治療子宮肌瘤的療效評估[J]. 吳瑛,管靜濤,朱藝,盧靖,段紅剛,周文,何瑞瑩,王莉芳,代文磊,李瓊.  中外醫(yī)療. 2017(09)
[5]HIFU焦域的溫度分布模擬及其療效分析[J]. 宿慧丹,戴思捷,郭各樸,馬青玉.  南京師大學報(自然科學版). 2017(01)
[6]我國聚焦超聲治療技術的迅速崛起與展望[J]. 馮若.  聲學技術. 2011(01)
[7]凹球面雙頻聚焦超聲聲場的線性聲學分析[J]. 李全義,董琦,黃曦,曾德平,李發(fā)琪,毛彥欣,張德俊.  壓電與聲光. 2009(04)
[8]高強度聚焦超聲在醫(yī)學超聲領域中的發(fā)展與應用[J]. 孫福成,湯建明.  物理. 2007(09)
[9]復頻聚焦超聲換能器水中焦區(qū)商場特性的研究[J]. 石煥文,尚志遠,王三德.  應用聲學. 2001(04)
[10]高強聚焦超聲（HIFU）無創(chuàng)外科─21世紀治療腫瘤的新技術[J]. 馮若.  應用聲學. 2001(02)

碩士論文
[1]基于超聲空化的振動邊界作用流場的數(shù)值模擬[D]. 沈靈.清華大學 2011
[2]聚焦換能器的設計和聲場的模擬[D]. 劉亞慧.陜西師范大學 2009



本文編號：3381184