التصميم الهيكلي لمعالجة عناصر مجموعة HIFU

المعلمات التصميمية يؤثر سيراميك HIFU الضغطي بشكل مباشر على أداء النظام وتكلفة الإنتاج. تعتمد هذه الورقة على أساس الأجهزة الموجودة في المختبر، استنادًا إلى نموذج صفيف الموجات فوق الصوتية للتاج الكروي، ويُقترح التصميم الأساسي لمعلمات المسبار. (1) عند تصميم المسبار، نحتاج إلى النظر في معلمات الأداء لنظام الإطلاق. عدد القنوات التي تستخدمها وحدة الإرسال لنظام العلاج HIFU هو 128. لذلك، عند تصميم محول الطاقة السيراميكي الكهرضغطي Hifu ، جنبًا إلى جنب مع الخصائص الهيكلية لنموذج صفيف الموجات فوق الصوتية المصمم هذه المرة، يعد تردد الرنين لعنصر الصفيف معلمة تصميم مهمة جدًا. في تصميم مسبار HIFU، يتراوح تردد تشغيل المسبار عمومًا بين 0.5 ميجا هرتز و4 ميجا هرتز. لقد اخترنا 2 ميجا هرتز كتردد الرنين لهذا المسبار.

(1) تم تحديد انحناء نصف القطر R لمجموعة HIFU الكروية التاجية ليكون 60 مم في هذا التصميم.

(2) تحديد طول حافة النطاق لعنصر الصفيف وفقًا لحجم منطقة العلاج السريري. عرض الشعاع عند كل عمق التركيز في يتم تعريف مسبار Hifu البلوري الكهرضغطي على أنه عائد الاستثمار الكامل لـ FLHM، حيث يكون عائد الاستثمار هو حجم منطقة المعالجة في المقطع العرضي للحزمة الصوتية. وفقًا للمتطلبات السريرية، يتم معالجة حجم منطقة البلغم بواسطة المسبار في هذا التصميم الذي تم ضبطه على ROI> 10 مم، لذلك يتم دمج FLHM> 10 مع الصيغة المذكورة أعلاه للحصول على أقل من 3.2 مم.

(3) تحديد نطاق المعلمات Dcenter وPzTEdgeL في التاج الكروي لنموذج المصفوفة بالموجات فوق الصوتية للتأكد من أن نموذج المصفوفة لا يسبب تداخل عناصر المصفوفة في هذه النطاقات. بالنسبة لنموذج صفيف الموجات فوق الصوتية ذو التاج الكروي، عندما يكون R 60، لضمان عدم تداخل عناصر الصفيف، ومعلمات بيزو عالي التركيز بالموجات فوق الصوتية كلها 1.7PZTEdgeL.

(4) بعد تحديد قيم N وR وF، pZTEdgeL<3.2، يبدأ Dcenter/pZTEdgeL من القيمة الدنيا البالغة 1.7، ويحسب خصائص مجال الصوت (أقصى نطاق انحراف، البعد البؤري) للصفيف في جميع الحالات 1.7، pZTEdgeL<3.2. وبالبحث عن معدل التعبئة، فإن سطح التاج الكروي هو الأعلى، والبعد البؤري هو الأصغر، ونطاق الانحراف هو الأكبر. تمت زيادة DCenter/PzTEdgeL بمقدار 0.1، واستمر الحساب أعلاه. نفس الحل الممتاز ل تم العثور على بيزو عالي التركيز بالموجات فوق الصوتية في نتائج الحساب الحالية، وتم تنفيذ الحلين الممتازين مرتين. للمقارنة، فإن الحل ذو أعلى معدل تعبئة هو أصغر منطقة بؤرية ويتم تحديد أكبر نطاق انحراف. مواصلة العملية التكرارية حتى يتم العثور على الحل الأمثل. في هذا التصميم، قمنا بحساب خصائص مجال الصوت لـ 64 بنية مصفوفة مع معلمات تصميم مصفوفة مختلفة، والتي تكون معلومات المعلمة فيها 64 مصفوفة. أخيرًا، من خلال مقارنة معلومات المجال الصوتي لـ 64 مصفوفة، تم الحصول على أحد هياكل المصفوفة الأكثر فعالية كنموذج المصفوفة الذي تم تصنيعه بواسطة هذا المسبار. يتم التعبير عن طريقة التحليل المحددة على النحو التالي:

أولاً، تحديد عدد نقاط الاتصال في وضع التركيز بنقطة واحدة والموضع المكاني يتوافق مع التركيز ضمن نطاق حساب مجال الصوت المحدد؛ ثم احسب نطاق الانحراف الأقصى لهيكل الصفيف والبعد البؤري لكل تركيز، على التوالي؛ لقد اختار مبدأ نطاق الانحراف الكبير والبعد البؤري الصغير مجموعة معقولة من هياكل المصفوفة. هيكلها الهندسي يتم التعبير عن مقاومة محول الطاقة بيزو Hifu كما هو موضح، وهي عبارة عن معلمات مميزة لهيكل الصفيف. من خلال الحسابات النظرية، يكون الصفيف عند نقطة التركيز الهندسية عندما تكون إشارة الإثارة إشارة جيبية مستمرة بتردد 2 ميجا هرتز في حالة التركيز على نقطة واحدة. البعد البؤري A هو 1.5 × 7.5 مم3. بالنسبة للمصفوفة تحت ظروف انحراف مختلفة، على التوالي، وقت الذروة لتوزيع ضغط الصوت في المستويات البؤرية XOY وxoz.

كما يتبين من الشكل، لا يتغير المصفوفة كثيرًا في عملية الانحراف، ولكن قوة صريف الانحراف ستحدث عند 6 مم. ينحرف توزيع مجال الصوت الطبيعي للمصفوفة على مسافات انحراف مختلفة على طول المحور X بمقدار 0 مم (أ) و2 مم (ب) و4 مم (ج) و6 مم (د) من خلال الجدول التالي في وضع التركيز بنقطة واحدة، عندما تكون إشارة الإثارة عبارة عن إشارة جيبية مستمرة بتردد 2 ميجاهرتز، فإن أقصى نطاق انحراف للمسبار RFD، = 12 ممRFDz على طول المحاور X وY وZ هو RFD=12Inln=7mm.جدول تقييم الجودة لضغط الصوت للمصفوفة في حالة التركيز على نقطة واحدة. من بينها، تشير 1 و2 و4 و5 على التوالي إلى مستويات الدرجة 1 والصف 2 والصف 4 والدرجات لمعيار تكميم مجال الصوت في الجدول. حيث (أ) هي نقطة تركيز واحدة لمسافات انحراف مختلفة تم تحقيقها في المستوى البؤري y = 0' (2)، و(ب) هي نقطة واحدة من مسافات انحراف مختلفة تم تحقيقها في المستوى البؤري z = 0' (3) تركيز.