طراحی ساختاری درمان عناصر آرایه HIFU

پارامترهای طراحی سرامیک پیزو HIFU مستقیماً بر عملکرد و هزینه تولید سیستم تأثیر می گذارد. این مقاله بر اساس پایه سخت افزاری موجود آزمایشگاه است، بر اساس مدل آرایه اولتراسونیک کروی کروی، طراحی اولیه پارامترهای پروب پیشنهاد شده است. (1) هنگام طراحی کاوشگر، باید پارامترهای عملکرد سیستم پرتاب را در نظر بگیریم. تعداد کانال هایی که ماژول فرستنده سیستم درمان هایفو استفاده می کند 128 کانال است. بنابراین هنگام طراحی مبدل سرامیکی پیزوالکتریک Hifu ، همراه با ویژگی های ساختاری مدل آرایه اولتراسونیک طراحی شده این بار، فرکانس تشدید عنصر آرایه یک پارامتر طراحی بسیار مهم است. در طراحی پروب HIFU، فرکانس عملکرد پروب به طور کلی بین 0.5 مگاهرتز و 4 مگاهرتز است. ما 2 مگاهرتز را به عنوان فرکانس تشدید این کاوشگر انتخاب کردیم.

(1) انحنای شعاع R آرایه HIFU کروی تاج 60 میلی متر در این طرح انتخاب شده است.

(2) تعیین طول لبه دامنه عنصر آرایه با توجه به اندازه منطقه درمان بالینی. عرض پرتو در هر عمق تمرکز در پروب کریستال پیزوالکتریک Hifu به عنوان FLHM ROI کامل تعریف می شود، جایی که ROI به اندازه ناحیه درمان در مقطع پرتو صوتی است. با توجه به نیازهای بالینی، اندازه منطقه خلط توسط پروب درمان می شود در این طرح روی ROI> 10 میلی متر تنظیم شده است، بنابراین FLHM>10 با فرمول فوق ترکیب می شود می تواند یک <3.2 میلی متر به دست آورد.

(3) تعیین محدوده پارامترهای Dcenter و PzTEdgeL در تاج کروی مدل آرایه اولتراسونیک برای اطمینان از اینکه مدل آرایه، که باعث همپوشانی عناصر آرایه در این محدوده ها نمی شود. برای مدل آرایه اولتراسونیک کروی تاج، زمانی که R 60 است، به منظور اطمینان از همپوشانی عناصر آرایه، و پارامترهای پیزو با فوکوس بالا اولتراسونیک همه 1. 7PZTEdgeL هستند.

(4) پس از تعیین مقادیر N، R، F، pZTEdgeL<3.2، Dcenter/pZTEdgeL از حداقل مقدار 1.7 شروع می شود و مشخصات میدان صوتی (حداکثر محدوده انحراف، فاصله کانونی) آرایه را در همه موارد 1.7، pZTEdgeL<3.2 محاسبه می کند. به دنبال نرخ پر شدن، سطح تاج کروی بالاترین، فاصله کانونی کوچکترین، و محدوده انحراف بزرگترین است. DCenter/PzTEdgeL 0.1 افزایش یافته است و محاسبه فوق ادامه دارد. همان راه حل عالی از پیزو فوکوس بالا اولتراسونیک در نتایج محاسبات فعلی یافت می‌شود و دو راه‌حل عالی دو بار انجام شده است. برای مقایسه، محلول با بالاترین نرخ پر شدن، کوچکترین ناحیه کانونی و بزرگترین محدوده انحراف انتخاب شده است. ادامه روند تکراری تا یافتن راه‌حل بهینه. در این طرح، مشخصات میدان صوتی 64 سازه آرایه با پارامترهای طراحی آرایه متفاوت را محاسبه کردیم که اطلاعات پارامترها 64 آرایه است. در نهایت با مقایسه اطلاعات میدان صوتی 64 آرایه، یکی از موثرترین ساختارهای آرایه به عنوان مدل آرایه ساخته شده توسط این پروب به دست می آید. روش تجزیه و تحلیل خاص به صورت زیر بیان می شود:

ابتدا، تنظیم تعداد نقاط کانونی در حالت فوکوس تک نقطه و موقعیت مکانی مطابق با فوکوس در محدوده محاسبه میدان صوتی خاص است. سپس حداکثر دامنه انحراف ساختار آرایه و فاصله کانونی هر کانون را به ترتیب محاسبه کنید. اصل محدوده انحراف بزرگ و فاصله کانونی کوچک مجموعه معقولی از ساختارهای آرایه را انتخاب کرده است. ساختار هندسی آن از امپدانس مبدل پیزو هیفو همانطور که نشان داده شده است بیان می شود، این پارامترهای مشخصه ساختار آرایه است. از طریق محاسبات نظری، آرایه در نقطه فوکوس هندسی قرار دارد زمانی که سیگنال تحریک یک سیگنال سینوسی پیوسته با فرکانس 2 مگاهرتز در مورد فوکوس تک نقطه ای است. فاصله کانونی A 1.5 7.5 mm3 است. برای آرایه تحت شرایط انحراف مختلف، به ترتیب، زمان اوج توزیع فشار صوت در صفحات کانونی XOY و xoz.

همانطور که از شکل مشخص است، آرایه در فرآیند انحراف تغییر چندانی نمی کند، اما استحکام توری انحراف در 6 میلی متر رخ می دهد. توزیع میدان صوتی نرمال شده آرایه در فواصل انحراف مختلف در امتداد محور X با 0 میلی متر (a)، 2 میلی متر (b)، 4 میلی متر (c) و 6 میلی متر (d) توسط جدول زیر در حالت فوکوس یک نقطه منحرف می شود، زمانی که سیگنال تحریک یک سیگنال سینوسی پیوسته با فرکانس 2MHz، محدوده انحراف حداکثر RFD2MHz است. محورهای X، Y و Z RFD=12Inln=7mm است. جدول ارزیابی کیفیت فشار صوتی آرایه در مورد فوکوس تک نقطه ای. در میان آنها، 1، 2، 4، و 5 به ترتیب سطوح درجه 1، درجه 2، درجه 4 و درجه های استاندارد کمی سازی میدان صوتی را در جدول نشان می دهند. جایی که (a) یک کانون تک نقطه ای از فواصل انحراف مختلف است که در صفحه کانونی y = 0' (2) به دست می آید، و (b) یک نقطه واحد از فواصل انحراف مختلف است که در کانون کانونی z = 0' (3) به دست می آید.