Teoreettinen tutkimus koverasta pallomaisesta ultraäänestä ja korkean fokusoidusta ultraäänestä hypertermiaan (1)

Kasvainkudoksen lämmittämisestä on tullut yksi tärkeimmistä menetelmistä kasvainten hoidossa. Ultraäänestä on tullut tärkeä lämmityshoito, koska sen ominaisuudet ovat helppoja tuottaa, tarkennettavissa ja invasiivisia. Viime vuosina HIFU-pietso termoplastiseen painolämmityshoitotekniikkaan on kehittynyt niin nopeasti. Koska normaalin kudoksen ja sairaan kudoksen vaurioissa korkeassa lämpötilassa on eroja, fokusoidun pietson valinta on erittäin tärkeää. Akustisissa tarkennusmenetelmissä käytetään yleisesti männän äänilähteen lisäämistä akustiseen linssiin ja pietsosähköisen keraamisen jauhamista koveraan pintaan. Kun pietsosähköisen keramiikan värähtelynopeus koveralla pallomaisella akustisella linssillä fokusoivassa pietsossa on Gaussin, fokusoitua äänilähdettä kutsutaan fokusoiduksi Gaussiseksi äänilähteeksi. Tässä artikkelissa esitellään termisen polttovälin ja lämpötilakentän 3 dB käsitteet. Lämpöeromenetelmä HIFU pietsokeramiikka käytetään ratkaisemaan biolämmönsiirtoyhtälö. Näiden fokusoitujen ultraäänien lämpövaikutuksia biologisiin kudoksiin tutkitaan. Eri olosuhteet analysoidaan isotermeillä, olettaen fokusoituneen Gaussin äänen ja Koveran pallomaisen itsefokusoivan äänen akustisella polttopisteellä on sama koko, geometrinen polttoväli, puolikas aukko ja taajuus ovat vastaavasti 3 cm, 10 cm ja 10 MHz.

Tulokset osoittavat, että äänikenttä ja lämpötilakenttäjakauma biologisessa kudoksessa ovat erilaisia, kun kovera pallomainen itsefokusoituu HIFU-ultraäänipietsokeramiikka ja fokusoitu Gauss-äänilähde lämmitetään. Kun tarkennuslähde lämmittää koveraa pallomaista pintaa, äänenpaine lähellä lähteessä vaihtelee; kun Gaussin lähdettä kuumennetaan, äänenpaineen jakautuminen on tasaisempaa. Kun itsefokusoiva äänilähde lämmittää koveraa pallomaista pintaa, isotermi muodostuu sydämen muotoiseksi ja lähilähde on sivusuunnassa leveämpi; kun Gauss-lähdettä kuumennetaan, isotermi on samanlainen kuin ellipsi ja pitkä akseli on äänen etenemissuunnassa. Kun akustinen intensiteetti kovera lopussa HIFU-pietsokanturi on sama, koveraa pallomaista itsefokusoivaa äänilähdettä vastaava tehokas hoitoalue on leveämpi, fokusoitua Gaussin äänilähdettä vastaava tehokas hoitoalue on keskittynyt ja äänen fokuksen lämpötila voidaan vakauttaa nopeammin. Vertaamalla kahden fokusoidun ultraäänilähteen tuottaman äänikentän ja vakaan tilan lämpötilakentän pääominaisuuksia, polttovälin ja lämpöpolttovälin. HIFU-ultraääni painonpudotukseen ovat suurempia, mikä on lähempänä geometrista polttoväliä, ja akustisen polttovälin ja terminen polttovälin välinen poikkeama on selvempi; äänikenttä ja lämpötila Kentän aksiaalinen 3 d B leveys on suurempi, ja myös ero näiden kahden välillä on suurempi.