تحقیق در مورد مبدل پیزو HIFU چند فرکانس

به منظور تحقق بخشیدن به پیزو اولتراسوند HIFU ، روش‌های سنتی بیشتر از یک مبدل اولتراسونیک تک فرکانس استفاده می‌کنند و استفاده از سیستم فوکوس یکسان برای دستیابی به فوکوس اولتراسوند دو فرکانس به ندرت گزارش شده است. در سال 1996، محقق ژاپنی S. Umemura و همکارانش. روشی را مطالعه کرد که از امواج مافوق صوت برای فعال کردن اسید قرمز برای از بین بردن سلول های تومور استفاده می کند. به منظور دستیابی به برهم نهی هارمونیک و بنیادی دوم، یک مبدل فراصوت متمرکز چند فرکانس ویژه توسعه داده شد. چسباندن 16 لایه ویفر PZT با فرکانس های مختلف به سطح محدب پوسته کروی آلومینیومی به ترتیب توسط رزین اپوکسی، در نتیجه دو نوع فرکانس کاوشگرهای اولتراسوند متمرکز با شدت بالا در سمت مقعر پوسته کروی آلومینیومی قرار دارند و دو نقطه کانونی بر هم منطبق هستند. در سال 1999، با مطالعه پدیده کاویتاسیون اولتراسونیک با فرکانس پایین، مشخص شد که تحت شرایط خاص، کاویتاسیون آکوستیک دو فرکانس به طور قابل توجهی بهتر از اولتراسوند تک فرکانس است. آنها بعداً یک مبدل متمرکز چند فرکانس جدید، مبدل چند فرکانس 400 کیلوهرتز و 800 کیلوهرتز برای فعال کردن پورفیرین و مشتقات آن توسعه دادند. ویفر PZT با فرکانس بالا در حلقه PZT با فرکانس پایین با رزین اپوکسی قرار می گیرد و به صفحه عدسی پلکسی می چسبد. 

انتهای تابشی پلکسی گلاس به صورت یک سطح کروی مقعر ساخته می شود تا ناحیه اولتراسونیک دو فرکانس اولتراسونیک شود. اساساً هدف دو فرکانس محقق شده است. پس از مطالعه میدان اولتراسوند سرامیک پیزوالکتریک متمرکز با شدت بالا با چند فرکانس، مشخص شد که پراکندگی صدای دو ستون امواج صوتی تولید شده توسط مبدل چند فرکانس، که طیف میدان صوتی را گسترش می‌دهد، احتمال کاویتاسیون را افزایش می‌دهد، بنابراین کاویتاسیون اولتراسونیک را افزایش می‌دهد. این اثر ضد سرطان سینرژیست اولتراسوند و هماتوپورفیرین را افزایش می‌دهد. یک مبدل HIFU کامپوزیت دو فرکانس با برش ویفر سرامیکی کروی مقعر به دو مبدل در یک دایره متحدالمرکز ساخته شد، این مبدل از حالت عملکرد دو فرکانس استفاده می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که فرکانس متفاوت موج صوتی در حالت دو فرکانس، اثر کاویتاسیون را افزایش می‌دهد، که باعث می‌شود نسبت نقطه کانونی تولید شده توسط مبدل HIFU در حالت فرکانس دوگانه، و ناحیه نقطه کانونی در حالت تک فرکانس به‌طور قابل‌توجهی بزرگ‌تر باشد. علاوه بر این، یک مبدل چند کانونی و قابل کنترل پرتو توسط یک لنز دوگانه ساخته شده است. ساختار مبدل بهبود می‌یابد و یک حفره در طرف مقابل کریستال پیزوالکتریک باقی می‌ماند، به طوری که بخشی از موج اولتراسونیک که به عقب منتشر می‌شود به طور منظم به عقب منعکس می‌شود تا با انرژی موج صوتی که به جلو منتشر می‌شود تا موج اولتراسونیک را بهبود بخشد. این کارایی مبدل است. برخی از محققان مبدل را برای کاهش شدت صدای منبع و کاهش زمان تابش بافت سالم بهبود داده اند. پیشنهاد می شود یک مورد جدید معرفی شود پیزو اولتراسوند با فوکوس بالا با فرکانس دوگانه، حالت عملکرد و حالت عملکرد تک فرکانس است و از دو حالت برای ایزوله کردن بدن استفاده می کند. بافت کبد خوک برای مقایسه تحت تابش قرار گرفت. آسیب ناشی از HIFU حالت دو فرکانس به طور قابل توجهی بزرگتر از حالت تک فرکانس است و مزایای ساختار ساده و در مقایسه با مبدل متمرکز آرایه فازی را دارد.

به دلیل جذب و انعکاس پرتوهای صوتی توسط گاز و استخوان، استفاده از فناوری پیزو HIFU در چنین محیط‌هایی محدود است. برخی از محققان پیشنهاد کرده اند که مبدلی با انتشار حجم تقسیم شده طراحی شود. مقعر مواد پیزوالکتریک HIFU پیزو مبدل به ده قطعه با مساحت مساوی تقسیم می شود و هر ویفر پیزوالکتریک یک منبع نیروی محرکه دارد. در طول درمان، هنگامی که با دنده ای مواجه می شوید که موج صوتی یکی از قطعات را مسدود می کند، می توان با خاموش کردن نیروی محرکه آن را متوقف کرد. با این کار از برخورد دنده ها بر میدان صوتی جلوگیری می شود و از آسیب احتمالی دنده ها در حین جلوگیری می شود کریستال پیزوالکتریک درمان هایفو . مبدل متمرکز آرایه فازی 'حالت دوگانه' طراحی شده دارای قابلیت های درمانی و تصویربرداری است. این مبدل سطح یک آرایه کروی را به عناصر آرایه 2048 تقسیم می کند و میدان صوتی شبیه سازی شده آن ویژگی های فوکوس خوبی را نشان می دهد.