Studiu teoretic al ultrasunetelor sferice concave și ultrasunetelor de mare focalizare pentru hipertermie(1)

Încălzirea țesutului tumoral a devenit una dintre metodele importante pentru tratarea tumorilor. Ultrasunetele a devenit un tratament de încălzire important datorită caracteristicilor sale de ușor de produs, focalizat și invaziv. În ultimii ani, tehnologia HIFU piezo pentru terapie cu încălzire cu greutate termoplastică s-a dezvoltat atât de rapid. Din cauza diferenței de deteriorare a țesutului normal și a țesutului bolnav la temperatură ridicată, selecția piezo-ului focalizat este foarte importantă. Adăugarea sursei de sunet a pistonului la lentila acustică și șlefuirea ceramicii piezoelectrice într-o suprafață concavă sunt utilizate în mod obișnuit pentru metodele de focalizare acustică. Când viteza de vibrație a ceramicii piezoelectrice pe piezo-ul de focalizare a lentilei acustice sferice concave este gaussiană, sursa de sunet focalizată este numită sursa de sunet gaussiană focalizată. În această lucrare sunt introduse conceptele de distanță focală termică și câmp de temperatură 3 dB. Metoda căldurii diferenţiale a Piezo ceramica HIFU este folosit pentru a rezolva ecuația transferului de biocăldură. Sunt studiate efectele de încălzire ale acestor ultrasunete focalizate asupra țesuturilor biologice. Diferite condiții sunt analizate prin izoterme, presupunând sunetul gaussian focalizat și Punctul focal acustic al sunetului sferic concav autofocalizat are aceeași dimensiune, distanța focală geometrică, jumătate de deschidere și frecvența sunt, respectiv, 3cm, 10cm, 10MHz.

Rezultatele arată că câmpul sonor și distribuția câmpului de temperatură în țesutul biologic sunt diferite atunci când autofocalizarea sferică concavă. Piezoceramica cu ultrasunete HIFU și sursa de sunet Gaussian focalizată sunt încălzite. Când suprafața sferică concavă este încălzită de sursa de focalizare, presiunea sonoră la sursa apropiată fluctuează; când sursa Gauss este încălzită, distribuția presiunii sonore este mai lină. Când suprafața sferică concavă este încălzită de sursa de sunet cu autofocalizare, izoterma este formată într-o formă de inimă, iar sursa apropiată este lateral mai lată; când sursa Gauss este încălzită, izoterma este similară cu o elipsă, iar axa lungă este de-a lungul direcției de propagare a sunetului. Când intensitatea acustică a capătului concav al Traductorul piezo HIFU este același, zona de tratament eficientă corespunzătoare sursei de sunet sferică concavă cu autofocalizare este mai largă, zona de tratament eficientă corespunzătoare sursei de sunet gaussian focalizat este concentrată, iar temperatura la focalizarea sunetului poate fi stabilizată mai rapid. Comparând principalele caracteristici ale câmpului sonor și ale câmpului de temperatură în regim de echilibru generate de cele două surse de ultrasunete focalizate, distanța focală și distanța focală termică a Ultrasunetele HIFU pentru pierderea în greutate sunt mai mari, ceea ce este mai aproape de distanța focală geometrică, iar abaterea dintre distanța focală acustică și distanța focală termică este mai evidentă; câmpul sonor și temperatura Câmpul axial 3 d B lățimea este mai mare, iar diferența dintre cele două este de asemenea mai mare.