相控聚焦超聲聲場(chǎng)分析及測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)(HIFU，High-Intensity Focused Ultrasound)應(yīng)用于腫瘤的無(wú)創(chuàng)治療已成為醫(yī)學(xué)超聲領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前主要的聚焦方式有：自聚焦、聲透鏡聚焦以及電子相控陣列聚焦。與前兩種聚焦不同，相控陣聚焦超聲系統(tǒng)的治療頭包含多個(gè)小的陣元換能器，通過(guò)控制單個(gè)陣元激勵(lì)信號(hào)的相位達(dá)到聲束聚焦的目的。由于其靈活可控性，在聚焦超聲領(lǐng)域展開(kāi)了更廣泛的研究和應(yīng)用。HIFU聚焦聲場(chǎng)分布參數(shù)不僅是HIFU系統(tǒng)最關(guān)鍵的內(nèi)容

2、，還是HIFU治療設(shè)備安全高效的重要指標(biāo)。HIFU性能的好壞，治療效果的優(yōu)劣，與聚焦聲場(chǎng)分布有著密不可分的關(guān)系。所以對(duì)HIFU聲場(chǎng)測(cè)量是研究聚焦超聲換能器的重要環(huán)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)室的凹球面相控型HIFU系統(tǒng)采用控制算法可實(shí)現(xiàn)多種焦點(diǎn)控制模式，并在離體組織實(shí)驗(yàn)中取得了較好的結(jié)果。本文主要從理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)煞矫嫜芯坑懻撈渎晥?chǎng)分布并計(jì)算聚焦參數(shù)。 首先，使用偽逆矩陣算法計(jì)算該相控型HIFU系統(tǒng)的理論聲場(chǎng)。用MATLAB等工具模擬焦點(diǎn)位置

3、在聲束傳播軸向移動(dòng)和聚焦平面坐標(biāo)軸上左右移動(dòng)時(shí)的聲場(chǎng)分布，分析不同聚焦位置產(chǎn)生的聲場(chǎng)旁瓣情況。選擇性打開(kāi)部分陣元，即激勵(lì)不同的陣元環(huán)數(shù)，分析其對(duì)聲場(chǎng)旁瓣的影響。 然后使用水聽(tīng)器掃查法測(cè)量相控型聚焦超聲聲場(chǎng)，開(kāi)發(fā)出了相控型聚焦超聲聲場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW軟件編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集數(shù)據(jù)保存及后期的數(shù)據(jù)處理，聲場(chǎng)分布顯示和聲參數(shù)計(jì)算等等功能。 本文探索性地研究了相控型超聲聲場(chǎng)的測(cè)試方法，并獲得了實(shí)際