本文關(guān)鍵詞：二維陣列高強(qiáng)度聚焦超聲探頭的研制

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【摘要】：在臨床腫瘤治療領(lǐng)域,高強(qiáng)度聚焦超聲(簡(jiǎn)稱HIFU)治療技術(shù)作為一種無創(chuàng)的腫瘤熱治療技術(shù),已經(jīng)利用在治療肝腫瘤,子宮肌瘤,乳腺癌,腎癌,胰腺癌等腹腔深部的實(shí)體腫瘤當(dāng)中。多陣元球冠面超聲治療探頭作為HIFU系統(tǒng)的一種新型的探頭,可通過電子聚焦的方式,靈活而快速的實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)掃描治療。但是,該類探頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,陣列設(shè)計(jì)參數(shù)多,導(dǎo)致設(shè)計(jì)和制造的難度大。如何以較低的成本,較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方法和制造方法獲得一個(gè)具有理想聚焦效果的多陣元球冠面超聲治療探頭。本課題提出了一種新型探頭設(shè)計(jì)方案,利用有限個(gè)形狀大小一樣的正六邊形平面陶瓷片作為探頭陣元,通過球冠面密集鋪排的方式,最終用低成本制造出一個(gè)高強(qiáng)度聚焦超聲探頭。論文內(nèi)容主要包括了兩大部分。首先,搭建了一個(gè)適用于二維高強(qiáng)度聚焦超聲探頭的研制平臺(tái)。該平臺(tái)包括了球冠面治療聲場(chǎng)陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái),和利用3D打印、CNC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的探頭工藝制造方案。該探頭研制平臺(tái)存在一定的科研與應(yīng)用價(jià)值,基本滿足HIFU治療探頭設(shè)計(jì)開發(fā)的技術(shù)平臺(tái)需求,為HIFU治療探頭的陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的平臺(tái),并提供了一種簡(jiǎn)單,低成本,快速的探頭工藝制造方案。最后,借助該平臺(tái),本論文研制出了一個(gè)陣元數(shù)為125,正六邊形陣元邊長(zhǎng)為2.5mm,諧振頻率為2MHz,曲率半徑為60mm的多陣元球冠面HIFU探頭。該陣列結(jié)構(gòu)的聲場(chǎng)仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn):其焦域大小為1.5×1.5×7.5mm3,焦平面上最大偏轉(zhuǎn)范圍為6mm,沿聲束發(fā)射方向的軸向最大偏轉(zhuǎn)距離6mm。另外,該探頭的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)探頭在短脈沖激勵(lì)下,其物理聚焦的最小焦域大小可達(dá)1×1×3mm3,其最佳的工作頻率為2.1MHz。最后,通過比較探頭的聲場(chǎng)特性的理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明了HIFU治療探頭的研制平臺(tái)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH77
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本文編號(hào)：1282612