یک ابزار ساده برای اندازه گیری پیزو HIFU

پیزو HIFU برای چاقوی اولتراسونک دارای مزایای برجسته بدون درد، بدون جراحی، عوارض جانبی کوتاه، درمان کوتاه و زمان بهبودی است که به نقطه داغی در تحقیقات تجهیزات درمان تومور تبدیل شده است. با این حال، به دلیل اثر درمانی آن، هنوز به طور گسترده از نظر بالینی مورد آزمایش قرار نگرفته است. بر اساس تبلیغ و کاربرد، با بهبود مستمر فناوری تجهیزات و فناوری کاربرد بالینی، چاقوی اولتراسونیک با انرژی بالا تغییرات انقلابی را برای روش های سنتی درمان سرطان به ارمغان خواهد آورد. به اصطلاح 'چاقوی مافوق صوت' از فناوری فوکوس ثانویه برای متمرکز کردن امواج اولتراسونیک ساطع شده توسط کاوشگرهای متعدد استفاده می کند تا یک پیزو فوکوس با شدت بالا را تشکیل دهد که به اندازه تقریبی است. امواج اولتراسونیک بدن درمان از خارج از بدن بیمار از طریق بدن انسان تشکیل می شود.

شدت پیزو اولتراسوند با فوکوس بالا در پیزو فوکوس بالا، و دمای بالای محلی به اندازه کافی برای سوزاندن سلول های سرطانی برای اهداف درمانی ایجاد می شود. شدت اولتراسونیک یک پروب بسیار کمتر است و به بدن انسان آسیبی نمی رساند. از آنجایی که گرادیان شدت نقطه کانونی پروب منفرد در جهت محوری برای برآوردن نیازهای درمان بسیار کوچک است، چاقوی اولتراسونیک با انرژی بالا معمولاً حالت فوکوس ثانویه چند پروب را اتخاذ می کند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. بسته به هندسه کاوشگر، کاوشگرهای متعددی در بدنه کانونی کروی نصب می شوند. سرامیک پیزوالکتریک مورد استفاده در پروب یک صفحه کروی دایره ای با ضخامت حدود 2 میلی متر است. تضمین محور هندسی و محور صوتی پروب به دلایل مختلف دشوار است. کاملاً همزمان، نقاط کانونی پروب های متعدد را نمی توان به طور دقیق همپوشانی کرد، و حتی چندین نقطه کانونی تشکیل می شود که به شدت بر کیفیت نقطه کانونی تأثیر می گذارد.

آزمایش میدان صوتی کاوشگر نیاز به طراحی یک تستر حرکت سه بعدی با دقت بالا دارد که نه تنها دارای چرخه طراحی و ساخت طولانی است، بلکه هزینه تجهیزات بالا و میزان استفاده پایین نیز دارد. بنابراین، ما از عملکرد موقعیت‌یابی حرکت سه‌بعدی با دقت بالا خود دستگاه استفاده کامل کرده‌ایم و مجموعه‌ای از ابزارهای تست کمکی صدا میدان اولتراسونیک را برای حل مشکلات پیش‌آمده در فرآیند توسعه با هزینه بسیار کم طراحی کرده‌ایم.

چند کاوشگر عبارت است از متمرکز کردن محور هندسی سطح موقعیت یابی چندین پروب به یک نقطه با روش مکان یابی مکانیکی، که مستلزم آن است که محور صوتی تک پروب دقیقاً با محور هندسی منطبق باشد. از آنجایی که درمان به عمق خاصی نیاز دارد، کاوشگر منفرد نسبت به 'فاصله کانونی' خود قطر کمی دارد و میدان صوتی آن مانند لنز نوری نقطه ای را در نقطه کانونی تشکیل نمی دهد، اما یک شکل استوانه ای میانی نازک در نزدیکی نقطه کانونی ایجاد می کند. قطر کریستال پیزو هیفو در 'فوکوس' کوچکتر است، و قطر 'فوکوس' بزرگتر می شود، اما تغییر زیاد نیست. بنابراین، 'فاصله کانونی' میدان صوتی تأثیر کمی بر دقت فوکوس دارد و درجه همزمانی محور آکوستیک و محور هندسی در 'فوکوس' بررسی می شود. دقت فوکوس اولین کاوشگر چندگانه بیشترین است.

دستگاه چاقوی اولتراسونیک دارای مکانیزم حرکت سه بعدی کنترل شده توسط کامپیوتر است که می تواند سر درمان را برای رسیدن به موقعیت دقیق سه بعدی، دقت حرکت حرکت دهد. سرامیک هایفو پیزو برای چاقوی اولتراسونیک ± 0.05 میلی متر است، محدوده حرکتی هر حرکت بعد 250 میلی متر است و سوراخ مرکزی سر درمان دارای سونوگرافی B تلسکوپی برای تعیین محل ضایعه است. از آنجایی که تشخیص و درمان با مکانیسم حرکتی یکسانی انجام می شود، هیچ نیازی به دقت برای درمان وجود ندارد، که تا زمانی که وضعیت بیمار در طول درمان بدون تغییر نگه داشته شود، از بیمار حمایت می کند. برای تشخیص انطباق محور صوتی کاوشگر با محور هندسی، لازم است رابطه موقعیتی بین سطح موقعیت یابی پروب گیره و مکانیسم حرکتی که حرکت سه بعدی فضای سر اندازه گیری را متوجه می شود، برقرار کرد. اگر هیدروفون میدان صوتی آزمایشی روی مکانیسم اندازه گیری سر تمرین نصب شده باشد. مبدل پیزوالکتریک اولتراسوند بر روی درمان قرار می گیرد و پروب در قسمت زیرین استخر نصب می شود، قرار گرفتن در مقابل پروب دشوار است و جایگزینی پروب نیز ممکن است موقعیت بستر درمان را تغییر دهد. 

روش اندازه گیری مکانیزم به این صورت است: پروب برای حرکت سه بعدی فضایی استفاده می شود و هیدروفون برای اندازه گیری میدان صوتی در استخر ثابت است و حرکت نمی کند. روش استفاده از ابزار اندازه گیری کمکی برای نصب پروب بر روی سر درمان است و سوراخ موقعیت یابی پروب توسط مکانیزم تنظیم قرار می گیرد، به طوری که محور پروب، سوراخ تعیین موقعیت موازی با جهت عمودی محور z باشد، و هیدروفون با استفاده از قطعه تست کالیبراسیون برای گوش دادن به آب، قرار می گیرد. سر اندازه گیری در محور سوراخ موقعیت یابی پروب قرار دارد، کریستال پیزو HIFU در حال جایگزینی قطعه آزمایش کالیبراسیون و نصب پروب برای آزمایش است. میدان صوتی اولتراسونیک توسط هیدروفون آزمایش می شود و هیدروفون در استخر ثابت می شود. پروب یا سر درمان به صورت سه بعدی تحت کنترل کامپیوتری به روش خاصی جابجا می شود. کامپیوتر به طور خودکار داده های هر نقطه در میدان صوتی را اندازه گیری و ذخیره می کند و از نرم افزار برای پردازش داده های اندازه گیری به نتیجه دلخواه کاربر استفاده می کند.