HIFU सरणी तत्व उपचार का संरचनात्मक डिजाइन

के डिजाइनिंग पैरामीटर HIFU पीजो सिरेमिक सिस्टम के प्रदर्शन और उत्पादन लागत को सीधे प्रभावित करता है। यह पेपर प्रयोगशाला के मौजूदा हार्डवेयर आधार पर आधारित है, गोलाकार मुकुट अल्ट्रासोनिक सरणी मॉडल के आधार पर, जांच मापदंडों का मूल डिजाइन प्रस्तावित है। (1) जांच को डिजाइन करते समय, हमें लॉन्च सिस्टम के प्रदर्शन मापदंडों पर विचार करने की आवश्यकता है। एचआईएफयू उपचार प्रणाली के ट्रांसमीटर मॉड्यूल द्वारा उपयोग किए जाने वाले चैनलों की संख्या 128 है। इसलिए, डिजाइन करते समय हिफू पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर , इस बार डिजाइन किए गए अल्ट्रासोनिक सरणी मॉडल की संरचनात्मक विशेषताओं के साथ संयुक्त, सरणी तत्व की अनुनाद आवृत्ति एक बहुत ही महत्वपूर्ण डिजाइन पैरामीटर है। HIFU जांच के डिजाइन में, जांच की संचालन आवृत्ति आम तौर पर 0.5 मेगाहर्ट्ज और 4 मेगाहर्ट्ज के बीच होती है। हमने इस जांच की गुंजयमान आवृत्ति के रूप में 2 मेगाहर्ट्ज को चुना।

(1) इस डिज़ाइन में क्राउन गोलाकार HIFU सरणी की त्रिज्या वक्रता R को 60 मिमी चुना गया है।

(2) नैदानिक ​​​​उपचार क्षेत्र के आकार के अनुसार सरणी तत्व की सीमा किनारे की लंबाई निर्धारित करना। फोकस की प्रत्येक गहराई पर बीम की चौड़ाई हिफू पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल जांच को एफएलएचएम पूर्ण आरओआई के रूप में परिभाषित किया गया है, जहां आरओआई ध्वनिक बीम के क्रॉस सेक्शन में उपचार क्षेत्र का आकार है। नैदानिक ​​आवश्यकताओं के अनुसार, इस डिज़ाइन में जांच द्वारा इलाज किए जाने वाले थूक क्षेत्र का आकार ROI> 10 मिमी पर सेट किया गया है, इसलिए FLHM> 10 को उपरोक्त सूत्र के साथ जोड़कर <3.2 मिमी प्राप्त किया जा सकता है।

(3) अल्ट्रासोनिक सरणी मॉडल के गोलाकार मुकुट में पैरामीटर Dcenter और PzTEdgeL की सीमा निर्धारित करना ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सरणी मॉडल, जो इन श्रेणियों में सरणी तत्व ओवरलैप का कारण नहीं बनता है। गोलाकार मुकुट अल्ट्रासोनिक सरणी मॉडल के लिए, जब आर 60 है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि सरणी तत्व ओवरलैप न हों, और के पैरामीटर अल्ट्रासोनिक उच्च फोकसिंग पीजो सभी 1. 7PZTEdgeL हैं।

(4) एन, आर, एफ मान निर्धारित करने के बाद, pZTEdgeL<3.2, Dcenter/pZTEdgeL 1.7 के न्यूनतम मान से शुरू होता है, और 1.7, pZTEdgeL<3.2 के सभी मामलों में सरणी की ध्वनि क्षेत्र विशेषताओं (अधिकतम विक्षेपण सीमा, फोकल लंबाई) की गणना करता है। भरण दर की तलाश में, गोलाकार मुकुट सतह सबसे ऊंची है, फोकल लंबाई सबसे छोटी है, और विक्षेपण सीमा सबसे बड़ी है। DCenter/PzTEdgeL में 0.1 की वृद्धि हुई है, और उपरोक्त गणना जारी रही। का वही बेहतरीन समाधान अल्ट्रासोनिक उच्च फोकस पीजो वर्तमान गणना परिणामों में पाया जाता है, और दो उत्कृष्ट समाधान दो बार निष्पादित किए जाते हैं। तुलना के लिए, उच्चतम भरने की दर वाला समाधान सबसे छोटा फोकल क्षेत्र है और सबसे बड़ी विक्षेपण सीमा का चयन किया जाता है। इष्टतम समाधान मिलने तक पुनरावृत्ति प्रक्रिया जारी रखें। इस डिज़ाइन में, हमने विभिन्न सरणी डिज़ाइन मापदंडों के साथ 64 सरणी संरचनाओं की ध्वनि क्षेत्र विशेषताओं की गणना की, जिनमें से पैरामीटर जानकारी 64 सरणियाँ हैं। अंत में, 64 सरणियों की ध्वनि क्षेत्र की जानकारी की तुलना करके, इस जांच द्वारा निर्मित सरणी मॉडल के रूप में सबसे प्रभावी सरणी संरचनाओं में से एक प्राप्त किया जाता है। विशिष्ट विश्लेषण विधि इस प्रकार व्यक्त की गई है:

सबसे पहले, एकल-बिंदु फोकस मोड में फोकल बिंदुओं की संख्या निर्धारित करना और स्थानिक स्थिति विशिष्ट ध्वनि क्षेत्र गणना सीमा के भीतर फोकस के अनुरूप है; फिर क्रमशः सरणी संरचना की अधिकतम विक्षेपण सीमा और प्रत्येक फोकस की फोकल लंबाई की गणना करें; बड़ी विक्षेपण सीमा और छोटी फोकल लंबाई के सिद्धांत ने सरणी संरचनाओं का एक उचित सेट चुना है। इसकी ज्यामितीय संरचना हिफू पीजो ट्रांसड्यूसर प्रतिबाधा को दिखाए गए अनुसार व्यक्त किया गया है, यह सरणी संरचना विशेषता पैरामीटर है। सैद्धांतिक गणना के माध्यम से, सरणी ज्यामितीय फोकस बिंदु पर होती है जब उत्तेजना संकेत एकल-बिंदु फोकसिंग के मामले में 2 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक निरंतर साइनसॉइडल सिग्नल होता है। फोकल लंबाई A 1.5 7.5 mm3 है। विभिन्न विक्षेपण स्थितियों के तहत सरणी के लिए, क्रमशः, फोकल विमानों XOY और xoz में ध्वनि दबाव वितरण का चरम समय।

जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, विक्षेपण प्रक्रिया में सरणी में ज्यादा बदलाव नहीं होता है, लेकिन विक्षेपण झंझरी की ताकत 6 मिमी पर होगी। विभिन्न विक्षेपण दूरी पर सरणी का सामान्यीकृत ध्वनि क्षेत्र वितरण एक्स अक्ष के साथ 0 मिमी (ए), 2 मिमी (बी), 4 मिमी (सी), और 6 मिमी (डी) द्वारा एकल बिंदु फोकसिंग मोड में विक्षेपित होता है, जब उत्तेजना संकेत आवृत्ति 2 मेगाहर्ट्ज का एक निरंतर साइनसोइडल सिग्नल होता है, जांच की अधिकतम विक्षेपण सीमा आरएफडी, = एक्स, वाई और जेड अक्ष के साथ 12 मिमीआरएफडीजेड है RFD=12Inln=7mm. एकल बिंदु फोकसिंग के मामले में सरणी के ध्वनि दबाव की एक गुणवत्ता मूल्यांकन तालिका। उनमें से, 1, 2, 4, और 5 क्रमशः तालिका में ध्वनि क्षेत्र परिमाणीकरण मानक के ग्रेड 1, ग्रेड 2, ग्रेड 4 और ग्रेड स्तरों को दर्शाते हैं। जहां (ए) फोकल प्लेन y = 0' (2) में प्राप्त विभिन्न विक्षेपण दूरियों का एक एकल बिंदु फोकस है, और (बी) फोकल प्लेन z = 0' (3) फोकस में प्राप्त विभिन्न विक्षेपण दूरियों का एक एकल बिंदु है।