Технічне вдосконалення перетворювача HIFU

(1) Про плоский кільцевий матричний перетворювач. У центрі кругового поршневого джерела вирізано концентричну невелику круглу ділянку, щоб утворити кільцеве планарне джерело звуку. Звуковий тиск, створюваний кільцевим плоским джерелом звуку в будь-якій точці простору, можна розглядати як звуковий тиск, створюваний позитивною круглою площиною, оточеною зовнішнім діаметром п’єзокераміки HIFU, і негативним круговим плоским поршневим джерелом, оточеним внутрішнім діаметром кільця. Коли кілька п’єзокілець збуджуються одночасно, звуковий тиск, створюваний кожним колом у певній точці звукової осі, матиме різницю фаз. Відповідно до фази звукового тиску, створюваного кільцем у певній точці акустичної осі, необхідно, щоб сигнал збудження під напругою на кожному кільці можна було обчислити, щоб звуковий тиск, створюваний кожним кільцем у цій точці, був у фазі. Ця точка досягає високоінтенсивний сфокусований п'єзо . Qian Shengyou представив джерело негативного звуку для розрахунку характеристик звукового поля перетворювача з увігнутою сферичною кільцевою матрицею та дослідив фокусування комбінації кількох кілець і керування фазою кількох кілець. Дослідження показали, що одне вузьке кільце використовується для лікування менших пухлин, а багатоточкова нагрівальна терапія може бути досягнута за допомогою комбінації кількох кілець для широкого діапазону зон лікування. Цей перетворювач може бути повністю розроблений для поєднання самофокусування та фокусування з фазовим керуванням, що підходить для використання при високій температурі, і має просту конструкцію, яка є ідеальним джерелом звуку для високоінтенсивного ультразвукового нагрівання.

(2) Про датчик із увігнутою сферичною кільцевою матрицею. Оскільки 250 КГц п’єзокерамічний перетворювач Hifu зі сферично-дефіцитною структурою має гарну стійкість до високих температур і фокусування, в останні роки люди в основному вивчали проблему фазового контролю цього типу архітектури. Увігнутий сферична п’єзоелектрична керамічна деталь розділена на безліч незалежних кілець, і сигнали активації відповідних кілець регулюються так, щоб звуковий тиск у певній точці звукового поля був у фазі для досягнення ультразвукового фокусування. Дослідження Qian Shengyou та інших тороїдального ультразвукового фокусуючого перетворювача з увігнутою сферичною поверхнею для гіпертермії показує, що за ефекту самофокусування увігнутого сферичного перетворювача звукове поле, яке створюється єдиним увігнутим сферичним кільцем, усе ще має ефект фокусування. Однак положення фокуса залежить від ширини кільця, діафрагми тощо, а не в геометричному фокусі. Після багатокільцевої комбінації перетворювач фокусування в звуковому полі не відповідає точці фокусування випромінювання одного кільця. Коли увігнуте сферичне кільце має комбінований режим і змінюється амплітуда або частота кожного сигналу збудження кільця, розподіл звукового поля зміниться і буде отримано. Коли фазово-кероване фокусування п’єзо виконується на кількох петлях, положення фокусуючого перетворювача регулюється в певному діапазоні, але слід звернути увагу на вибір радіуса кривизни увігнутої поверхні, інакше фокусування може бути неможливим, і слід повністю враховувати вплив ближньої області. При лікуванні великої площі пухлини можна досягти багатоточкового нагріву за допомогою комбінації кількох кілець для отримання кращого терапевтичного ефекту. Цей перетворювач фокусування поєднує в собі характеристики самофокусування та фокусування з фазовим керуванням, має просту структуру та стійкість до високих температур і є ідеальним джерелом звуку для ультразвукового нагрівання високої інтенсивності.

(3) Увігнутий сферичний датчик. Показано, що за незмінних частоти та коефіцієнта поглинання тканиною, чим більше інтенсивність звуку, тим довше триває час опромінення, тим більше тепла поглинає тканина, тим швидше підвищується температура і тим більше тканина чутлива до пошкодження. Тому під час лікування необхідно звести до мінімуму вплив на здорову тканину. Сунь Цзюнься та ін. розроблений увігнутий сферичний секторний перетворювач з точки зору зменшення інтенсивності звуку джерела та зменшення часу опромінення здорової тканини. П’єзокерамічний перетворювач HIFU — це група перетворювачів, оточена кількома увігнутими секторними перетворювачами однакової площі та форми, РИС. це тривимірна модель перетворювача, це перетворювач при проекції на площину, перпендикулярну осьовому напрямку увігнутої сферичної поверхні. під час лікування датчик працює по черзі, і одночасно працюють лише два протилежні датчики, і площа, опромінена здоровою тканиною одночасно, буде зменшена.

Результати показують, що відносна зміна позиції фокусування дуже мала, ефект фокусування ідеальний, і дуже корисно зменшити кількість впливу на здорову тканину. Однак використання цього Ультразвукова п’єзосистема HIFU зменшує кількість випромінювання в здорових тканинах, а кількість випромінювання отримує хвора тканина, і ефект ультразвукового фокусування п’єзосистеми послаблюється, що, у свою чергу, впливає на терапевтичний ефект.