Структурний дизайн обробки елементів масиву HIFU

Параметри проектування П'єзокераміка HIFU безпосередньо впливає на продуктивність і вартість виробництва системи. Ця стаття базується на існуючій апаратній основі лабораторії, на основі моделі ультразвукової решітки сферичної корони, запропонована базова конструкція параметрів зонда. (1) При проектуванні зонда ми повинні враховувати параметри продуктивності системи запуску. Кількість каналів, які використовував модуль передавача системи лікування HIFU, становить 128. Тому при проектуванні П’єзоелектричний керамічний перетворювач Hifu в поєднанні зі структурними характеристиками моделі ультразвукової матриці, розробленої цього разу, резонансна частота елемента масиву є дуже важливим параметром конструкції. У конструкції зонда HIFU робоча частота зонда зазвичай становить від 0,5 МГц до 4 МГц. Ми вибрали 2 МГц як резонансну частоту цього зонда.

(1) Радіус кривизни R коронної сферичної матриці HIFU вибрано рівним 60 мм у цій конструкції.

(2) Визначення довжини краю діапазону елемента масиву відповідно до розміру зони клінічного лікування. Ширина променя на кожній глибині фокусування в П’єзоелектричний кристалічний зонд Hifu визначається як повна ROI FLHM, де ROI — це розмір області обробки в поперечному перерізі акустичного променя. Згідно з клінічними вимогами, розмір ділянки мокротиння, який обробляється зондом, у цій конструкції встановлено на ROI>10 мм, тому FLHM>10 у поєднанні з наведеною вище формулою може отримати <3,2 мм.

(3) Визначення діапазону параметрів Dcenter і PzTEdgeL у сферичній короні моделі ультразвукової решітки, щоб переконатися, що модель решітки, яка не викликає перекриття елементів решітки в цих діапазонах. Для моделі ультразвукової решітки зі сферичною короною, коли R дорівнює 60, щоб гарантувати, що елементи масиву не перекриваються, а параметри ультразвукові високофокусуючі п'єзо — це всі 1. 7PZTEdgeL.

(4) Після визначення значень N, R, F, pZTEdgeL<3,2, Dcenter/pZTEdgeL починається з мінімального значення 1,7, і розраховуються характеристики звукового поля (максимальний діапазон відхилення, фокусна відстань) масиву в усіх випадках 1,7, pZTEdgeL<3,2. Шукаючи швидкість заповнення, поверхня сферичної корони найвища, фокусна відстань найменша, а діапазон відхилення найбільший. DCenter/PzTEdgeL збільшено на 0,1, і наведені вище розрахунки продовжуються. Таке ж відмінне рішення Ультразвуковий високофокусний п’єзо є в поточних результатах розрахунку, і два чудових рішення виконано двічі. Для порівняння, розчин із найвищою швидкістю заповнення має найменшу фокусну область і вибирається найбільший діапазон відхилення. Продовжуючи ітераційний процес, доки не буде знайдено оптимальне рішення. У цьому проекті ми розрахували характеристики звукового поля 64 структур масиву з різними параметрами дизайну масиву, якою інформація про параметри є 64 масивами. Нарешті, порівнюючи інформацію про звукове поле 64 масивів, можна отримати одну з найефективніших структур масиву як модель масиву, виготовлену цим зондом. Конкретний метод аналізу виражається таким чином:

По-перше, встановлення кількості фокусних точок у режимі одноточкового фокусування та просторового положення, що відповідає фокусу в межах певного діапазону обчислення звукового поля; потім розрахувати максимальний діапазон відхилення структури масиву та фокусну відстань кожного фокуса відповідно; Принцип великого діапазону відхилення та малої фокусної відстані вибрав розумний набір структур масиву. Його геометрична структура Імпеданс п’єзоперетворювача Hifu виражається, як показано, це характерні параметри структури масиву. Завдяки теоретичним розрахункам масив знаходиться в точці геометричного фокусування, коли сигнал збудження є безперервним синусоїдальним сигналом із частотою 2 МГц у разі одноточкового фокусування. Фокусна відстань А 1,5 7,5 мм3. Для решітки при різних умовах відхилення, відповідно, піковий час розподілу звукового тиску в фокальних площинах XOY і xoz .

Як видно з малюнка, масив не сильно змінюється в процесі прогину, але міцність решітки прогину становитиме 6 мм. Нормований розподіл звукового поля решітки на різних відстанях відхилення відхиляється вздовж осі X на 0 мм (a), 2 мм (b), 4 мм (c) і 6 мм (d) за наступною таблицею в режимі одноточкового фокусування, коли сигнал збудження є безперервним синусоїдальним сигналом частоти 2 МГц, максимальний діапазон відхилення зонда RFD = 12 мм RFDz уздовж X, Y, та осі Z RFD=12Inln=7мм. Таблиця оцінки якості звукового тиску масиву у випадку одноточкового фокусування. Серед них 1, 2, 4 і 5 відповідно вказують рівні 1, 2, 4 і рівні стандарту квантування звукового поля в таблиці. Де (a) — це одна точка фокусування різних відстаней відхилення, досягнута у фокальній площині y = 0' (2), а (b) — одна точка різних відстаней відхилення, досягнута у фокусі фокальної площини z = 0' (3).