التقنيات الرئيسية في تطوير آلة علاج الأورام بالموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة

في السنوات الأخيرة، تم تطبيق إن الموجات فوق الصوتية لمحول الطاقة الكهرومغناطيسي HIFU في مجال علاج الأورام كانت موضع اهتمام على نطاق واسع في الداخل والخارج. تم الإبلاغ عن أن ما يقرب من 10 مصنعين محليين استثمروا الكثير من القوى العاملة والموارد للتطوير في التطبيقات السريرية في العديد من المستشفيات، والتي حققت الكثير من التقارير الناجحة، مثل أورام العظام الخبيثة وسرطان الكبد وسرطان الثدي وسرطان الأنسجة الرخوة وسرطان الكلى. في ديسمبر 2002، قامت إدارة الغذاء والدواء الحكومية بصياغة 'اللوائح المتعلقة بإدارة الأبحاث السريرية لآلات التركيز بالموجات فوق الصوتية عالية الكثافة'، و'يجب تغطية المتطلبات الفنية في معايير منتجات آلة التركيز بالموجات فوق الصوتية عالية القوة'، و 'العلاج بالتركيز بالموجات فوق الصوتية عالية الكثافة' المتطلبات الفنية لـ إن التعليمات الخاصة بمحول الطاقة الخزفية الضغطية HIFU مناسبة لاستخدام الآلة، وتم نشر المتطلبات الفنية لتحليل تأثيرات آلة التركيز بالموجات فوق الصوتية عالية الكثافة في أغسطس 2003 في إدارات الغذاء والدواء في المقاطعات (المقاطعات والبلديات)، وهي مطلوبة للامتثال للتنفيذ. تعتبر الأعمال الأجنبية المتعلقة بالأبحاث الأساسية لـ HIFU أكثر عمقًا وتحديدًا، ولكن نظرًا لإدارتها ومواردها في المختبرات السريرية، فهي متأخرة نسبيًا في الممارسة السريرية. من منظور التطوير الهندسي، تقدم هذه الورقة بشكل شامل التقنيات الأساسية المصممة لتطوير آلات علاج الأورام الشخير المركزة عالية الكثافة في السنوات الأخيرة لمزيد من التطوير والمرجعية.

يقوم نظام الموجات فوق الصوتية المركزة عالي الكثافة بإنتاج نقاط بؤرية بالموجات فوق الصوتية HIFU ذات طاقة كافية. يعمل التردد والحجم المقابلان على الآفة في فترة زمنية قصيرة. على سبيل المثال، وفقًا للمتطلبات الفنية التي يجب تضمينها في مواصفات المنتج لـ الموجات فوق الصوتية HIFU للأدوية

آلات العلاج. يُشترط أن يتم استخدام محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية في العلاج بالموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة بتردد تشغيل يتراوح بين 4.5 و5 ميجاهرتز. الحد الأقصى لكثافة الصوت للبعد البؤري لرأس العلاج لا يقل عن مقاومة البذر، وسعة مجال الصوت أكبر من الفص الرئيسي. السعة أقل من 8 ديسيبل، ويحد منطقة المقطع العرضي للمنطقة البؤرية الصوتية انخفاض ضغط الصوت بمقدار 6 ديسيبل. حاليًا، هناك نوعان رئيسيان من تحقيقات الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة للتطبيقات السريرية: أحدهما هو التركيز متعدد المصفوفات، أي استخدام عدة محولات طاقة بالموجات فوق الصوتية الصغيرة يتم تركيبها في المنطقة البؤرية لتحقيق كثافة طاقة عمق بؤري عالية؛ والآخر هو محول الوحدة. في وسط المسبار، يتم وضع ثقب دائري بشكل عام، ويتم وضع مسبار مراقبة بالموجات فوق الصوتية B لتحقيق غرض موقع الآفة ومراقبة العملية. بشكل عام، يستخدم محول الطاقة الكهرضغطية الحالي بالموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة مواد السيراميك PZT، التي تتمتع بكفاءة كهروميكانيكية عالية ولكنها عرضة للتقطيع. فيما يتعلق بمحولات الطاقة، هناك نوعان أساسيان من العدسات الهزازة والقشرة الكروية المقعرة ذاتية التركيز. يكون مسبار الموجات فوق الصوتية عالي التركيز في وضع العدسة الصوتية أقل كفاءة بسبب تأثير التوهين للعدسة نفسها، والعدسة الصوتية نفسها تمتص الموجات فوق الصوتية التي تشوه العدسة الصوتية بسهولة.

ومن خلال تغيير العدسة المناسبة، يكون من السهل ضبط البعد البؤري.السيراميكية الكهرضغطية المركزة عالية الكثافة في المرحلة المبكرة. تم تطوير وإنتاج آلة علاج الأورام بالموجات فوق الصوتية يعد محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية المركزة عالي الكثافة في وضع التركيز الذاتي للغلاف الكروي المقعر بسيطًا نسبيًا في التحليل النظري ونظام التحكم لمضخم الطاقة. لديها طريقة تحليل وتصميم ناضجة، ومن السهل تحقيق البعد البؤري للشكل المثالي. ومع ذلك، فإن الرقائق الكهروضغطية ذات القشرة الكروية المقعرة ذات الحجم الكبير ذات الطاقة العالية تكون صعبة للغاية في عملية التصنيع؛ هناك أيضًا بعض القيود في الاستخدام، مثل عدم القدرة على تحمل أحمال الصدمات عالية التأثير بسبب توحيد مواد الرقاقات، والرقائق عرضة لحدوثها. يتم تحديد الطول البؤري لـ HIFU بيزو مباشرة من خلال الهندسة، ولا يمكن تعديله. ولذلك، فإن تطبيقه له أيضًا قيود معينة. محولات الطاقة النموذجية بالموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة لها شكل هندسي يبلغ حوالي 60 إلى 120 ملم، وطول بؤري من 40 إلى 280 مترًا، وكثافة طاقة بؤرية تبلغ 300 درجة سم مكعب/م.

من أجل تحسين كفاءة السيراميك الضغطي لآلة حاسبة لفقدان الوزن طويلة مع محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية، تم تحسين هيكل محول الوحدة، ويتم ترك تجويف على الجانب الآخر من البلورة الكهرضغطية، بحيث ينعكس بانتظام جزء الموجات فوق الصوتية الذي ينتشر في الاتجاه المعاكس، مع الاتجاه الإيجابي، يتم فرض مستشعر الموجات فوق الصوتية المتراكب، مما يزيد بشكل كبير من كفاءة محول الطاقة.