Структурны дызайн апрацоўкі элементаў масіва HIFU

Параметры праектавання ст П'езакераміка HIFU непасрэдна ўплывае на прадукцыйнасць і кошт вытворчасці сістэмы. Гэты дакумент заснаваны на існуючай апаратнай аснове лабараторыі, заснаванай на мадэлі ультрагукавога масіва са сферычнай каронкай, прапануецца базавая канструкцыя параметраў зонда. (1) Пры распрацоўцы зонда мы павінны ўлічваць параметры прадукцыйнасці сістэмы запуску. Колькасць каналаў, якія выкарыстоўваў модуль перадатчыка сістэмы лячэння HIFU, складае 128. Такім чынам, пры распрацоўцы П'езаэлектрычны керамічны пераўтваральнік Hifu ў спалучэнні са структурнымі характарыстыкамі мадэлі ультрагукавога масіва, распрацаванай на гэты раз, рэзанансная частата элемента масіва з'яўляецца вельмі важным параметрам канструкцыі. У канструкцыі зонда HIFU рабочая частата зонда звычайна складае ад 0,5 МГц да 4 МГц. Мы выбралі 2 МГц у якасці рэзананснай частаты гэтага зонда.

(1) Радыус крывізны R кароннай сферычнай рашоткі HIFU выбраны роўным 60 мм у гэтай канструкцыі.

(2) Вызначэнне даўжыні краю дыяпазону элемента масіва ў адпаведнасці з памерам вобласці клінічнага лячэння. Шырыня прамяня на кожнай глыбіні фокусу ў П'езаэлектрычны крышталічны зонд Hifu вызначаецца як поўная ROI FLHM, дзе ROI - гэта памер вобласці апрацоўкі ў папярочным перасеку акустычнага пучка. Згодна з клінічнымі патрабаваннямі, памер вобласці мокроты, якая апрацоўваецца зондам, у гэтай канструкцыі ўстаноўлены на ROI>10 мм, таму FLHM>10 у спалучэнні з прыведзенай вышэй формулай можа атрымаць <3,2 мм.

(3) Вызначэнне дыяпазону параметраў Dcenter і PzTEdgeL у сферычнай кароне мадэлі ультрагукавога масіва, каб пераканацца, што мадэль масіва не выклікае перакрыцця элементаў масіва ў гэтых дыяпазонах. Для мадэлі ультрагукавога масіва са сферычнай каронкай, калі R роўна 60, каб элементы масіва не перакрываліся, а параметры ультрагукавая п'еза з высокай факусоўкай - гэта ўсе 1. 7PZTEdgeL.

(4) Пасля вызначэння значэнняў N, R, F, pZTEdgeL<3,2, Dcenter/pZTEdgeL пачынаецца з мінімальнага значэння 1,7, і разлічвае характарыстыкі гукавога поля (максімальны дыяпазон адхілення, фокусная адлегласць) масіва ва ўсіх выпадках 1,7, pZTEdgeL<3,2. Шукаючы хуткасць запаўнення, паверхня сферычнай кароны самая высокая, фокусная адлегласць найменшая, а дыяпазон адхілення найбольшы. DCenter/PzTEdgeL павялічаны на 0,1, і разлік вышэй прадоўжаны. Такое ж выдатнае рашэнне ультрагукавой п'еза з высокім фокусам знойдзены ў бягучых выніках разлікаў, і два выдатныя рашэнні выкананы двойчы. Для параўнання, рашэнне з самай высокай хуткасцю запаўнення - гэта найменшая факальная вобласць і абраны самы вялікі дыяпазон адхіленняў. Працягваецца ітэрацыйны працэс, пакуль не будзе знойдзена аптымальнае рашэнне. У гэтай схеме мы разлічылі характарыстыкі гукавога поля 64 структур масіва з рознымі параметрамі канструкцыі масіва, інфармацыя аб параметрах якой з'яўляецца 64 масівамі. Нарэшце, шляхам параўнання інфармацыі аб гукавым полі 64 масіваў, адна з найбольш эфектыўных структур масіва атрымана ў якасці мадэлі масіва, вырабленай гэтым зондам. Канкрэтны метад аналізу выяўляецца наступным чынам:

Па-першае, усталёўваецца колькасць фокусных кропак у рэжыме аднакропкавай факусоўкі і прасторавае становішча, якое адпавядае фокусу ў межах пэўнага дыяпазону разліку гукавога поля; затым вылічыць максімальны дыяпазон адхілення структуры масіва і фокусную адлегласць кожнага фокуса адпаведна; Прынцып вялікага дыяпазону адхіленняў і малой фокуснай адлегласці выбраў разумны набор структур масіва. Яго геаметрычная структура Імпеданс п'езапераўтваральніка Hifu выражаецца, як паказана, гэта характэрныя параметры структуры рашоткі. Дзякуючы тэарэтычным разлікам, рашотка знаходзіцца ў кропцы геаметрычнай факусоўкі, калі сігнал узбуджэння з'яўляецца бесперапынным сінусоідным сігналам з частатой 2 МГц у выпадку аднакропкавай факусоўкі. Фокусная адлегласць А роўна 1,5 7,5 мм3. Для масіва пры розных умовах адхілення, адпаведна, пікавы час размеркавання гукавога ціску ў факальных плоскасцях XOY і xoz .

Як відаць з малюнка, масіў практычна не змяняецца ў працэсе адхілення, але трываласць рашоткі адхілення будзе адбывацца пры 6 мм. Нармалізаванае размеркаванне гукавога поля масіва на розных адлегласцях адхілення адхіляецца ўздоўж восі X на 0 мм (a), 2 мм (b), 4 мм (c) і 6 мм (d) у адпаведнасці з наступнай табліцай у рэжыме факусоўкі ў адной кропцы, калі сігнал узбуджэння ўяўляе сабой бесперапынны сінусоідны сігнал з частатой 2 МГц, максімальны дыяпазон адхілення зонда RFD = 12 мм RFDz па X, Y, і восі Z складае RFD=12Inln=7 мм. Табліца ацэнкі якасці гукавога ціску масіва ў выпадку факусоўкі ў адной кропцы. Сярод іх 1, 2, 4 і 5 адпаведна абазначаюць ўзроўні 1, 2, 4 і класы стандарту квантавання гукавога поля ў табліцы. Дзе (a) — фокус адной кропкі розных адлегласцей адхілення, дасягнутых у факальнай плоскасці y = 0' (2), а (b) — адна кропка розных адлегласцей адхілення, дасягнутых у факальнай плоскасці z = 0' (3).