Yksinkertainen HIFU-pietsomittauslaite

Ultraääniveitsen HIFU-pietsolla on erinomaiset edut: ei kipua, ei leikkausta, lyhyet sivuvaikutukset, lyhyt hoito- ja toipumisaika, josta on tullut kuuma paikka kasvainhoitolaitteiden tutkimuksessa. Terapeuttisen vaikutuksensa vuoksi sitä ei kuitenkaan ole vielä testattu laajasti kliinisesti. Promootioon ja sovelluksiin perustuen, laiteteknologian ja kliinisen sovellustekniikan jatkuvan parantamisen myötä korkeaenergiainen ultraääniveitsi tuo vallankumouksellisia muutoksia perinteisiin syövänhoitomenetelmiin. Niin sanottu 'ultraääniveitsi' käyttää toissijaista tarkennustekniikkaa useiden koettimien lähettämien ultraääniaaltojen tarkentamiseen muodostaen korkean intensiteetin tarkentavan pietson, joka vastaa kokoa. Hoitokehosta tulevat ultraääniaallot muodostuvat potilaan kehon ulkopuolelta ihmiskehon läpi.

intensiteetti korkean tarkkuuden ultraäänipietso korkean tarkkuuden pietsossa, ja paikallinen korkea lämpötila syntyy tarpeeksi polttamaan syöpäsolut terapeuttisia tarkoituksia varten. Yhden anturin ultraääniintensiteetti on paljon pienempi eikä vahingoita ihmiskehoa. Koska yksittäisen anturin polttopisteen intensiteettigradientti aksiaalisessa suunnassa on liian pieni täyttääkseen hoidon vaatimukset, suurienerginen ultraääniveitsi ottaa yleensä käyttöön usean anturin toissijaisen tarkennustilan, kuten kuviossa 1 on esitetty. Pallomaiseen tarkennusrunkoon on asennettu useita antureita anturin geometriasta riippuen. Pietsosähköistä keramiikkaa käytetään mittapäässä on pyöreä pallomainen levy, jonka paksuus on noin 2 mm. Anturin geometrista akselia ja akustista akselia on vaikea taata eri syistä. Tarkkaan sattumalta useiden koettimien polttopisteitä ei voida tarkasti limittää päällekkäin, ja jopa useita polttopisteitä muodostuu, mikä vaikuttaa suuresti polttopisteen laatuun.

Anturin äänikentän testaus edellyttää erittäin tarkan kolmiulotteisen liiketestin suunnittelua, jolla ei ole vain pitkä suunnittelu- ja valmistussykli, vaan myös korkeat laitekustannukset ja alhainen käyttöaste. Siksi olemme hyödyntäneet täysimääräisesti itse laitteen erittäin tarkkaa 3D-liikkeen paikannustoimintoa ja suunnitelleet joukon ultraäänikentän äänen lisätestaustyökaluja, jotka ratkaisevat kehitysprosessissa kohtaamat ongelmat erittäin alhaisin kustannuksin.

Multi-sondi on tarkentaa useiden anturien paikannuspinnan geometrinen akseli yhteen pisteeseen mekaanisella paikannusmenetelmällä, mikä edellyttää, että yksittäisen anturin akustinen akseli on täsmälleen sama kuin geometrinen akseli. Koska käsittely vaatii tietyn syvyyden, yksittäisen anturin halkaisija on pieni suhteessa sen 'polttoväliin', ja sen äänikenttä ei muodosta pistettä polttopisteessä kuten optinen linssi, vaan muodostaa ohuen välissä olevan lieriömäisen muodon lähelle polttopistettä. Hifu-pietsokiteen halkaisija on pienempi 'keskipisteessä', ja 'focus' halkaisija kasvaa, mutta muutos ei ole suuri. Siksi äänikentän 'polttovälillä' on vain vähän vaikutusta tarkennuksen tarkkuuteen, ja akustisen akselin ja geometrisen akselin yhteensopivuusastetta 'tarkennuksessa' käsitellään. Ensimmäisten useiden antureiden tarkennustarkkuus on suurin.

Ultraääniveitsilaitteessa on tietokoneohjattu kolmiulotteinen liikemekanismi, joka voi ohjata hoitopäätä kolmiulotteisen tarkan paikantamisen saavuttamiseksi, liikkeen tarkkuuden Hifu piezo keramiikka ultraääniveitselle on ±0,05 mm, kunkin mittaliikkeen liikealue on 250 mm ja hoitopään keskireiässä on teleskooppinen B-ultraääni, jota käytetään vaurion paikallistamiseen. Koska havaitseminen ja hoito suoritetaan samalla liikemekanismilla, ei hoidon tarkkuusvaatimusta, joka tukee potilasta niin kauan kuin asento pysyy muuttumattomana hoidon aikana. Anturin akustisen akselin ja geometrisen akselin yhteensopivuuden havaitsemiseksi on tarpeen selvittää kiinnityssondin kohdistuspinnan ja mittauspäätilan kolmiulotteisen liikkeen toteuttavan liikemekanismin välinen sijaintisuhde. Jos testiäänikentän hydrofoni on asennettu harjoitusmekanismin hoitopäähän, mittauspään mittaus tapahtuu. Ultraäänipietsosähköinen anturi on sijoitettu hoitoon ja anturi on asennettu altaan alapuolelle, anturin vastapäätä on vaikeaa ja anturin vaihto voi myös muuttaa hoitoalustan asentoa. 

Mekanismin mittausmenetelmä on: anturia käytetään spatiaaliseen kolmiulotteiseen liikkeeseen ja äänikentän mittaamiseen tarkoitettu hydrofoni on kiinteästi altaassa eikä liiku. Menetelmässä käytetään apumittaustyökalua anturien kiinnittämiseen hoitopäähän ja anturin kohdistusreikä sijoitetaan säätömekanismilla siten, että anturin paikannusreiän akseli on yhdensuuntainen pystysuunnan z-akselin kanssa ja hydrofoni sijoitetaan kalibrointikoekappaleella veden kuuntelemiseksi. Mittapää sijaitsee anturin paikannusreiän akselilla, HIFU-pietsokide korvaa kalibrointitestikappaleen ja asentaa testattavan anturin. Ultraääniäänikenttä testataan hydrofonilla ja hydrofoni on kiinnitetty uima-altaaseen. Anturia tai hoitopäätä liikutetaan kolmiulotteisesti tietyllä tavalla tietokoneen ohjauksessa. Tietokone mittaa ja tallentaa automaattisesti äänikentän jokaisen pisteen tiedot ja käsittelee ohjelmiston avulla mittaustiedot käyttäjän haluamaksi tulokseksi.