Kajian teori ultrasonik sfera cekung dan ultrasound fokus tinggi untuk hipertermia(1)

Pemanasan tisu tumor telah menjadi salah satu kaedah penting untuk merawat tumor. Ultrasound telah menjadi rawatan pemanasan yang penting kerana ciri-cirinya yang mudah dihasilkan, ia boleh difokuskan dan invasif. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, HIFU piezo untuk teknologi terapi pemanasan berat termoplastik telah berkembang dengan begitu pesat. Kerana perbezaan kerosakan tisu normal dan tisu berpenyakit pada suhu tinggi, pemilihan piezo terfokus adalah sangat penting. Menambah sumber bunyi omboh pada kanta akustik dan mengisar seramik piezoelektrik ke dalam permukaan cekung biasanya digunakan untuk kaedah pemfokusan akustik. Apabila halaju getaran seramik piezoelektrik pada kanta akustik sfera cekung yang memfokus piezo ialah Gaussian, sumber bunyi terfokus dipanggil pada sumber bunyi Gaussian terfokus. Dalam kertas ini, konsep panjang fokus haba dan medan suhu 3 dB diperkenalkan. Kaedah haba pembezaan bagi HIFU piezo seramik digunakan untuk menyelesaikan persamaan pemindahan bioheat. Kesan pemanasan ultrasound tertumpu ini pada tisu biologi dikaji. Keadaan yang berbeza dianalisis dengan isoterma, dengan mengandaikan bunyi Gaussian terfokus dan Titik fokus akustik bunyi fokus kendiri sfera cekung mempunyai saiz yang sama, panjang fokus geometri, separuh bukaan, dan frekuensi masing-masing 3cm, 10cm, 10MHz.

Keputusan menunjukkan bahawa medan bunyi dan taburan medan suhu dalam tisu biologi adalah berbeza apabila pemfokusan diri sfera cekung. Seramik piezo ultrabunyi HIFU dan sumber bunyi Gaussian terfokus dipanaskan. Apabila permukaan sfera cekung dipanaskan oleh sumber fokus, tekanan bunyi pada sumber berhampiran berubah-ubah; apabila sumber Gaussian dipanaskan, taburan tekanan bunyi lebih lancar. Apabila permukaan sfera cekung dipanaskan oleh sumber bunyi yang memfokuskan diri, isoterma terbentuk menjadi bentuk jantung, dan sumber dekat secara sisi lebih luas; apabila sumber Gauss dipanaskan, isoterma adalah serupa dengan elips, dan paksi panjang berada di sepanjang arah perambatan bunyi. Apabila keamatan akustik hujung cekung Transduser piezo HIFU adalah sama, kawasan rawatan berkesan sepadan dengan sumber bunyi fokus diri sfera cekung adalah lebih luas, kawasan rawatan berkesan sepadan dengan sumber bunyi Gaussian tertumpu tertumpu, dan suhu pada fokus bunyi boleh distabilkan dengan lebih cepat. Membandingkan ciri-ciri utama medan bunyi dan medan suhu keadaan mantap yang dijana oleh dua sumber ultrasound tertumpu, panjang fokus dan panjang fokus terma Ultrasound HIFU untuk penurunan berat badan adalah lebih besar, yang lebih dekat dengan panjang fokus geometri, dan sisihan antara panjang fokus akustik dan panjang fokus haba lebih jelas; medan bunyi dan suhu Medan paksi 3 d B lebar lebih besar, dan perbezaan antara kedua-duanya juga lebih besar.