HIFU-ryhmäelementtien käsittelyn rakennesuunnittelu

Suunnitteluparametrit HIFU pietsokeramiikka vaikuttaa suoraan järjestelmän suorituskykyyn ja tuotantokustannuksiin. Tämä artikkeli perustuu laboratorion olemassa olevaan laitteistopohjaan, joka perustuu pallomaiseen kruunuultraääniryhmämalliin, jossa ehdotetaan anturin parametrien perussuunnittelua. (1) Kun suunnittelemme luotainta, meidän on otettava huomioon laukaisujärjestelmän suorituskykyparametrit. HIFU-hoitojärjestelmän lähetinmoduulin käyttämien kanavien määrä on 128. Siksi suunniteltaessa Hifu pietsosähköinen keraaminen muunnin yhdistettynä tällä kertaa suunnitellun ultraääniryhmän mallin rakenteellisiin ominaisuuksiin, matriisielementin resonanssitaajuus on erittäin tärkeä suunnitteluparametri. HIFU-anturin suunnittelussa anturin toimintataajuus on yleensä välillä 0,5MHz - 4MHz. Valitsimme tämän anturin resonanssitaajuudeksi 2MHz.

(1) Kruunun pallomaisen HIFU-ryhmän säteen kaarevuus R on tässä mallissa valittu 60 mm:ksi.

(2) Matriisielementin alueen reunan pituuden määrittäminen kliinisen hoitoalueen koon mukaan. Säteen leveys kullakin tarkennussyvyydellä Hifu-pietsosähköinen kideanturi määritellään FLHM-täydeksi ROI:ksi, jossa ROI on käsittelyalueen koko akustisen säteen poikkileikkauksessa. Kliinisten vaatimusten mukaisesti ysköksen alueen koko on käsitelty koettimella tässä mallissa ROI>10mm, joten FLHM>10 yhdistettynä yllä olevaan kaavaan voi saada <3,2mm.

(3) Parametrien alueen Dcenter ja PzTEdgeL määrittäminen ultraäänimatriisimallin pallomaisessa kruunussa sen varmistamiseksi, että matriisimalli , joka ei aiheuta taulukon elementtien päällekkäisyyttä näillä alueilla. Pallomaisen kruunun ultraääniryhmämallissa, kun R on 60, jotta ryhmän elementit eivät mene päällekkäin, ja Ultraäänikorkeatarkennuspietsot ovat kaikki 1. 7PZTEdgeL.

(4) Määritettyään N-, R-, F-arvot pZTEdgeL<3,2, Dcenter/pZTEdgeL alkaa minimiarvosta 1,7 ja laskee taulukon äänikenttäominaisuudet (maksimipoikkeutusalue, polttoväli) kaikissa tapauksissa 1,7, pZTEdgeL<3,2. Täyttösuhdetta etsittäessä, pallomainen kruunun pinta on korkein, polttoväli on pienin ja taipuma-alue on suurin. DCenter/PzTEdgeL kasvatetaan 0,1:llä ja yllä olevaa laskentaa jatketaan. Sama erinomainen ratkaisu ultraäänikorkeatarkennuspietso löytyy nykyisistä laskentatuloksista, ja kaksi erinomaista ratkaisua suoritettiin kahdesti. Vertailun vuoksi ratkaisu, jolla on suurin täyttöaste, on pienin polttoalue ja suurin taipuma-alue valitaan. Jatkamalla iteratiivista prosessia, kunnes optimaalinen ratkaisu löydetään. Tässä suunnittelussa laskettiin äänikenttäominaisuudet 64 matriisirakenteelle, joilla on erilaiset taulukon suunnitteluparametrit, joiden parametritiedot ovat 64 taulukkoa. Lopuksi vertaamalla 64 taulukon äänikenttäinformaatiota saadaan yksi tehokkaimmista matriisirakenteista tämän anturin valmistamana ryhmämallina. Erityinen analyysimenetelmä ilmaistaan ​​seuraavasti:

Ensinnäkin polttopisteiden lukumäärän asettaminen yhden pisteen tarkennustilassa ja spatiaalinen sijainti vastaa tarkennusta tietyllä äänikentän laskenta-alueella; laske sitten matriisirakenteen suurin taipuma-alue ja kunkin tarkennuksen polttoväli, vastaavasti; Suuren poikkeutusalueen ja pienen polttovälin periaate on valinnut kohtuullisen joukkorakenteita. Sen geometrinen rakenne Hifu-pietsomuuntimen impedanssi ilmaistaan ​​kuvan mukaisesti, se on matriisin rakenteen ominaisparametrit. Teoreettisten laskelmien avulla ryhmä on geometrisessa tarkennuspisteessä, kun herätesignaali on jatkuva sinimuotoinen signaali, jonka taajuus on 2 MHz, kun kyseessä on yksipistetarkennus. Polttoväli A on 1,5 7,5 mm3. Ryhmälle eri poikkeutusolosuhteissa, vastaavasti äänenpainejakauman huippuaika polttotasoissa XOY ja xoz .

Kuten kuvasta näkyy, ryhmä ei juurikaan muutu taivutusprosessissa, mutta taipumahilan lujuus esiintyy 6 mm:ssä. Ryhmän normalisoitua äänikenttäjakaumaa eri poikkeutusetäisyyksillä poikkeutetaan X-akselia pitkin 0 mm (a), 2 mm (b), 4 mm (c) ja 6 mm (d) seuraavan taulukon mukaan yhden pisteen tarkennustilassa, kun herätesignaali on jatkuva sinimuotoinen signaali taajuudella 2MHz, maksimipoikkeutusalue Y, z ja =be2mm RFD Z-akselit on RFD=12Inln=7mm. Laadunarviointitaulukko ryhmän äänenpaineesta yhden pisteen tarkennuksessa. Niistä 1, 2, 4 ja 5 vastaavasti osoittavat taulukon äänikentän kvantisointistandardin Grade 1, Grade 2, Grade 4 ja Grades tasot. Missä (a) on polttotasossa y = 0' (2) saavutettujen eri poikkeutusetäisyyksien yhden pisteen fokusointi ja (b) on polttotasossa z = 0' (3) saavutettu yksittäinen piste, jolla on erilaiset taipumaetäisyydet.