مطالعه نظری اولتراسونیک کروی مقعر و اولتراسوند با تمرکز بالا برای هایپرترمی (1)

گرم کردن بافت تومور به یکی از روش های مهم برای درمان تومور تبدیل شده است. اولتراسوند به دلیل ویژگی‌های آسان تولید، قابل تمرکز و تهاجمی بودن، به یک درمان گرمایشی مهم تبدیل شده است. در سال‌های اخیر، HIFU piezo برای فناوری گرمایش وزنی گرمانرم به سرعت توسعه یافته است. به دلیل تفاوت در آسیب بافت طبیعی و بافت بیمار در دمای بالا، انتخاب پیزو متمرکز بسیار مهم است. افزودن منبع صدای پیستون به لنز آکوستیک و آسیاب کردن سرامیک پیزوالکتریک در یک سطح مقعر معمولاً برای روش‌های فوکوس آکوستیک استفاده می‌شود. هنگامی که سرعت ارتعاش سرامیک پیزوالکتریک روی لنز کروی مقعر که فوکوس می‌کند گاوسی باشد، منبع صوتی متمرکز بر روی منبع صوتی گاوسی متمرکز خوانده می‌شود. در این مقاله مفاهیم فاصله کانونی حرارتی و میدان دمایی 3 دسی بل معرفی شده است. روش حرارت تفاضلی از هایفو پیزو سرامیک برای حل معادله انتقال حرارت زیستی استفاده می شود. اثرات حرارتی این اولتراسوند متمرکز بر بافت‌های بیولوژیکی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. شرایط مختلف توسط ایزوترم ها تجزیه و تحلیل می شوند، با این فرض که صدای گاوسی متمرکز و نقطه کانونی صوتی صدای خود متمرکز کروی مقعر دارای اندازه یکسان است، فاصله کانونی هندسی، نیمه دیافراگم و فرکانس به ترتیب 3 سانتی متر، 10 سانتی متر، 10 مگاهرتز است.

نتایج نشان می دهد که توزیع میدان صوتی و میدان دما در بافت بیولوژیکی زمانی که خود متمرکز کروی مقعر متفاوت است. سرامیک پیزو سونوگرافی HIFU و منبع صدای گاوسی متمرکز گرم می شوند. هنگامی که سطح کروی مقعر توسط منبع متمرکز گرم می شود، فشار صوت در منبع نزدیک در نوسان است. هنگامی که منبع گاوسی گرم می شود، توزیع فشار صدا صاف تر است. هنگامی که سطح کروی مقعر توسط منبع صوتی خود متمرکز گرم می شود، ایزوترم به شکل قلب در می آید و منبع نزدیک به صورت جانبی گسترده تر می شود. هنگامی که منبع گاوس گرم می شود، ایزوترم شبیه یک بیضی است و محور طولانی در امتداد جهت انتشار صوت است. هنگامی که شدت صوتی از انتهای مقعر مبدل پیزو HIFU یکسان است، ناحیه درمان موثر مربوط به منبع صدای خود متمرکز کروی مقعر گسترده تر است، منطقه درمان موثر مربوط به منبع صوتی متمرکز گاوس متمرکز است، و دما در کانون صدا را می توان سریعتر تثبیت کرد. مقایسه ویژگی های اصلی میدان صوتی و میدان دمای حالت پایدار تولید شده توسط دو منبع اولتراسوند متمرکز، فاصله کانونی و فاصله کانونی حرارتی سونوگرافی HIFU برای کاهش وزن بزرگتر است که به فاصله کانونی هندسی نزدیکتر است و انحراف بین فاصله کانونی صوتی و فاصله کانونی حرارتی آشکارتر است. میدان صوتی و دما پهنای محوری میدان 3 d B بزرگتر است و تفاوت بین این دو نیز بیشتر است.