Теоретичне дослідження увігнутого сферичного ультразвуку та високофокусованого ультразвуку для гіпертермії (1)

Прогрівання пухлинної тканини стало одним із важливих методів лікування пухлин. Ультразвук став важливою обробкою нагріванням через його характеристики, такі як легкість у виробництві, фокусування та інвазивність. В останні роки технологія HIFU-п’єзо для нагріву термопластичної ваги розвивалася настільки швидко. Через різницю в пошкодженні нормальної тканини та ураженої тканини при високій температурі вибір сфокусованого п’єзо є дуже важливим. Додавання поршневого джерела звуку до акустичної лінзи та шліфування п’єзоелектричної кераміки до увігнутої поверхні зазвичай використовуються для методів акустичного фокусування. Коли швидкість вібрації п’єзоелектричної кераміки на увігнутій сферичній акустичній лінзі, що фокусує п’єзо, є гаусовою, сфокусоване джерело звуку називається сфокусованим гаусовим джерелом звуку. У цій роботі вводяться поняття теплової фокусної відстані та температурного поля 3 дБ. Метод диференціального тепла П'єзокераміка HIFU використовується для вирішення рівняння біотеплопередачі. Вивчається нагрівальний вплив цих сфокусованих ультразвуків на біологічні тканини. Різні умови аналізуються за допомогою ізотерм, припускаючи, що сфокусований гаусів звук і акустична фокусна пляма увігнутого сферичного самофокусуючого звуку має однаковий розмір, геометричну фокусну відстань, половину апертури та частоту відповідно 3 см, 10 см, 10 МГц.

Результати показують, що звукове поле і розподіл температурного поля в біологічній тканині відрізняються при увігнутому сферичному самофокусуванні. Ультразвукова п’єзокераміка HIFU та джерело сфокусованого гауссового звуку нагріваються. Коли увігнута сферична поверхня нагрівається фокусуючим джерелом, звуковий тиск у ближньому джерелі коливається; коли джерело Гаусса нагрівається, розподіл звукового тиску є більш плавним. Коли увігнута сферична поверхня нагрівається самофокусуючим джерелом звуку, ізотерма утворюється у формі серця, а ближнє джерело ширше з боків; при нагріванні джерела Гауса ізотерма схожа на еліпс, а довга вісь уздовж напрямку поширення звуку. Коли акустична інтенсивність увігнутого кінця в П’єзоперетворювач HIFU такий самий, ефективна зона обробки, що відповідає увігнутому сферичному самофокусуючому джерелу звуку, ширша, ефективна зона обробки, що відповідає сфокусованому гауссовому джерелу звуку, зосереджена, а температуру в звуковому фокусі можна стабілізувати швидше. Порівняння основних характеристик звукового поля та постійного температурного поля, створюваних двома сфокусованими джерелами ультразвуку, фокусна відстань і теплова фокусна відстань Ультразвук HIFU для схуднення більший, що ближче до геометричної фокусної відстані, а відхилення між акустичною фокусною відстанню та тепловою фокусною відстанню є більш очевидним; звукове поле та температура Ширина осьового поля 3 d B більша, і різниця між ними також більша.