Teoretisk studie av konkavt sfäriskt ultraljud och högfokuserat ultraljud för hypertermi(1)

Uppvärmning av tumörvävnad har blivit en av de viktiga metoderna för att behandla tumörer. Ultraljud har blivit en viktig värmebehandling på grund av dess egenskaper att den är lätt att producera, den är fokuserbar och invasiv. Under de senaste åren har HIFU piezo för termoplastisk viktuppvärmningsterapi utvecklats så snabbt. På grund av skillnaden i skada på normal vävnad och sjuk vävnad vid hög temperatur, är valet av fokuserad piezo mycket viktigt. Att lägga till kolvljudkällan till den akustiska linsen och slipa piezoelektrisk keramik till en konkav yta används vanligtvis för akustiska fokuseringsmetoder. När vibrationshastigheten för piezoelektrisk keram på den konkava sfäriska akustiska linsens fokuseringspiezo är Gaussisk, kallas den fokuserade ljudkällan för fokuserad Gaussisk ljudkälla. I denna artikel introduceras begreppen termisk brännvidd och temperaturfält 3 dB. Differentialvärmemetoden för HIFU piezokeramik används för att lösa biovärmeöverföringsekvationen. Värmeeffekterna av dessa fokuserade ultraljud på biologiska vävnader studeras. Olika förhållanden analyseras med isotermer, förutsatt att fokuserat Gaussiskt ljud och den akustiska brännpunkten för det konkava sfäriska självfokuserande ljudet har samma storlek, geometrisk brännvidd, halv bländare och frekvens är 3 cm, 10 cm respektive 10 MHz.

Resultaten visar att ljudfälts- och temperaturfältsfördelningen i den biologiska vävnaden är olika när den konkava sfäriska självfokuseringen HIFU ultraljud piezokeramik och den fokuserade Gaussiska ljudkällan värms upp. När den konkava sfäriska ytan värms upp av fokuseringskällan, fluktuerar ljudtrycket vid den nära källan; när den Gaussiska källan värms upp är ljudtrycksfördelningen jämnare. När den konkava sfäriska ytan värms upp av den självfokuserande ljudkällan, formas isotermen till en hjärtform, och den nära källan är bredare i sidled; när Gauss-källan värms upp liknar isotermen en ellips, och den långa axeln är längs ljudets utbredningsriktning. När den akustiska intensiteten hos den konkava änden av HIFU piezoomvandlaren är densamma, det effektiva behandlingsområdet som motsvarar den konkava sfäriska självfokuserande ljudkällan är bredare, det effektiva behandlingsområdet som motsvarar den fokuserade Gaussiska ljudkällan är koncentrerad och temperaturen vid ljudfokusen kan stabiliseras snabbare. Genom att jämföra de huvudsakliga egenskaperna hos ljudfältet och det konstanta temperaturfältet som genereras av de två fokuserade ultraljudskällorna, brännvidden och den termiska brännvidden för HIFU ultraljud för viktminskning är större, vilket är närmare den geometriska brännvidden, och avvikelsen mellan den akustiska brännvidden och den termiska brännvidden är mer uppenbar; ljudfältet och temperaturen Fältets axiella 3 d B bredd är större, och skillnaden mellan de två är också större.