Strukturell design av HIFU array element behandling

Designparametrene til HIFU piezokeramikk påvirker direkte ytelsen og produksjonskostnadene til systemet. Denne artikkelen er basert på laboratoriets eksisterende maskinvaregrunnlag, basert på den sfæriske krone-ultrasoniske array-modellen, er den grunnleggende utformingen av sondeparametrene foreslått. (1) Når vi designer sonden, må vi vurdere ytelsesparametrene til utskytningssystemet. Antall kanaler som sendermodulen til HIFU-behandlingssystemet brukte er 128. Derfor, når du designer Hifu piezoelektrisk keramisk transduser , kombinert med de strukturelle egenskapene til ultrasoniske array-modellen designet denne gangen, er resonansfrekvensen til array-elementet en veldig viktig designparameter. I utformingen av HIFU-sonden er operasjonsfrekvensen til sonden vanligvis mellom 0,5 MHz og 4 MHz. Vi valgte 2MHz som resonansfrekvens for denne sonden.

(1) Radiuskurvaturen R til den krone sfæriske HIFU-gruppen er valgt til å være 60 mm i denne utformingen.

(2) Bestemme avstandskantlengden til array-elementet i henhold til størrelsen på det kliniske behandlingsområdet. Strålebredden ved hver fokusdybde i Hifu piezoelektrisk krystallsonde er definert som FLHM full ROI, der ROI er størrelsen på behandlingsområdet i tverrsnittet til den akustiske strålen. I henhold til de kliniske kravene behandles størrelsen på sputumområdet av sonden i denne utformingen er satt til ROI>10mm, så FLHM>10 er kombinert med formelen ovenfor kan oppnå <3,2mm.

(3) Bestemme spekteret av parametere Dcenter og PzTEdgeL i den sfæriske kronen av ultralydsarraymodellen for å sikre at arraymodellen, som ikke forårsaker arrayelementoverlapping i disse områdene. For den sfæriske krone ultrasoniske array-modellen, når R er 60, for å sikre at array-elementene ikke overlapper, og parametrene til ultrasoniske høyfokuserte piezoer er alle 1. 7PZTEdgeL.

(4) Etter å ha bestemt N, R, F-verdiene, pZTEdgeL<3,2, starter Dcenter/pZTEdgeL fra minimumsverdien på 1,7, og beregner lydfeltkarakteristikkene (maksimalt avbøyningsområde, brennvidde) til arrayet i alle tilfeller av 1,7, pZTEdgeL<3,2. Ser du etter fyllhastigheten, er den sfæriske kroneoverflaten den høyeste, brennvidden er den minste, og avbøyningsområdet er størst. DCenter/PzTEdgeL økes med 0,1, og beregningen ovenfor fortsatte. Den samme utmerkede løsningen av ultrasonisk høyfokus piezo er funnet i de gjeldende beregningsresultatene, og de to utmerkede løsningene utført to ganger. Til sammenligning er løsningen med høyest fyllingsgrad det minste brennområdet og det største avbøyningsområdet er valgt. Fortsetter den iterative prosessen til den optimale løsningen er funnet. I denne designen beregnet vi lydfeltkarakteristikkene til 64 array-strukturer med forskjellige array-designparametere, der parameterinformasjonen er 64 arrays. Til slutt, ved å sammenligne lydfeltinformasjonen til 64 arrays, oppnås en av de mest effektive array-strukturene som array-modellen produsert av denne sonden. Den spesifikke analysemetoden er uttrykt som følger:

Først, innstilling av antall fokuspunkter i enkeltpunktsfokusmodus og romlig posisjon tilsvarer fokuset innenfor det spesifikke lydfeltberegningsområdet; beregner deretter det maksimale avbøyningsområdet til arraystrukturen og brennvidden til hvert fokus, henholdsvis; Prinsippet med stort avbøyningsområde og liten brennvidde har valgt et rimelig sett med array-strukturer. Dens geometriske struktur av Hifu piezo transduser impedans er uttrykt som vist, det er array struktur karakteristiske parametere.Gjennom teoretiske beregninger, er arrayet ved det geometriske fokuspunktet når eksitasjonssignalet er et kontinuerlig sinusformet signal med en frekvens på 2MHz ved enkeltpunktsfokusering. Brennvidden A er 1,5 7,5 mm3. For matrisen under forskjellige avbøyningsforhold, henholdsvis topptiden for lydtrykkfordelingen i fokalplanene XOY og xoz.

Som det fremgår av figuren, endres ikke oppstillingen mye i nedbøyningsprosessen, men avbøyningsgitterstyrken vil oppstå ved 6 mm. Den normaliserte lydfeltfordelingen til arrayet ved forskjellige avbøyningsavstander avbøyes langs X-aksen med 0 mm (a), 2 mm (b), 4 mm (c) og 6 mm (d) av følgende tabell i en enkeltpunktsfokuseringsmodus, når eksitasjonssignalet er et kontinuerlig sinusformet signal med frekvensen 2MHz, langs det maksimale avbøyningsområdet XRFD, langs pro22mm, Y- og Z-aksene er RFD=12Inln=7mm. En kvalitetsevalueringstabell over lydtrykket til matrisen i tilfelle enkeltpunktfokusering. Blant dem indikerer henholdsvis 1, 2, 4 og 5 klasse 1, grad 2, grad 4 og karakterer for lydfeltkvantiseringsstandarden i tabellen. Hvor (a) er et enkeltpunktsfokus med forskjellige avbøyningsavstander oppnådd i fokalplanet y = 0' (2), og (b) er et enkeltpunkt med forskjellige avbøyningsavstander oppnådd i fokalplanet z = 0' (3) fokus.