研究背景:高強(qiáng)度聚焦超聲（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）主要利用超聲的熱效應(yīng),使病變組織產(chǎn)生不可逆的凝固性壞死而不損傷周圍正常組織,從而達(dá)到治療疾病的目的。現(xiàn)應(yīng)用于臨床治療的換能器多為單頻凹球殼聚焦超聲換能器,其聲焦域（Acoustics Focal Region,AFR）為橢球形,軸向長度與橫向長度之比通常在6以上,在臨床治療中存在病變組織周圍的正常組織被損傷、皮膚燒傷等問題,使得治療的安全性不能保證。因此,聚焦超聲換能器聲焦域軸向長度的合理設(shè)計(jì)是HIFU技術(shù)安全、有效治療的前提條件。目的:傳統(tǒng)單頻凹球殼聚焦超聲換能器在治療橫向薄層病變組織時(shí)容易損傷病變組織外的正常組織,這為治療的安全性帶來了很大的隱患。因此,為了提高HIFU在臨床治療過程中的安全性和有效性,壓縮聲焦域軸向長度有重要應(yīng)用價(jià)值。方法:1.基于多頻超聲波疊加分析和聲焦域軸向長度變化原理,本文提出了變厚度（多頻）聚焦超聲換能器,并設(shè)計(jì)凹球殼和聲透鏡變厚度聚焦超聲換能器。2.根據(jù)瑞利積分原理推導(dǎo)變厚度換能器輻射聲場的計(jì)算方程,在不同頻差下,從理論上計(jì)算與分析兩種類型變厚度換能器... 

【文章來源】：重慶醫(yī)科大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖15個(gè)同頻聲波疊加

13兩列不同頻率聲波疊加后的聲壓為：12112cos()cos()22ap=p+p=pΔωtω+Δωt(1-8)由疊加后的聲壓表達(dá)式可知，合成聲波的基頻是兩列信號(hào)頻率的平均值12ω+Δω、幅值隨時(shí)間變化，即12cos()2apΔωt。顯然，1cos()2Δω的取值在0-1之間，所以合成聲壓幅值最大為2ap，最小為0。特別，當(dāng)兩列聲波的初始幅值大小不同時(shí)，兩列聲波疊加后就沒有零點(diǎn)。現(xiàn)討論n列不同頻率、同振幅、同相位聲波的疊加[34]：cos(),1,2,,jajp=pωtj=n(1-9)疊加后的方程式為：112,2=2cos()cos()122njjnnajijijijipppttnωωωω==<=+=+(1-10)從式（1-9）可知，在頻差不大的情況下，合振動(dòng)為n-1個(gè)拍，這n-1個(gè)拍由n個(gè)聲波兩兩合成的結(jié)果。此時(shí)，n個(gè)聲波合成的拍幅是單獨(dú)兩個(gè)聲波合成的拍幅的1n1，如圖2所示為5個(gè)不同頻率聲波疊加圖，它們的振動(dòng)方程為：12345cos(40)cos(42)cos(44)cos(46)cos(48)ptptptptptπππππ=====(1-11)圖25個(gè)不同頻率聲波疊加Fig.25differentfrequencysoundwavessuperimposed

17變厚度換能器，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)超聲波聚焦。圖3凹球殼型變厚度聚焦超聲換能器示意圖Fig.3Concavesphericalshelltypevariablethicknessfocusedultrasoundtransducer1.2.2聲透鏡變厚度聚焦超聲換能器在凹球殼型變厚度換能器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了聲透鏡變厚度聚焦超聲換能器。如圖4所示，透鏡式變厚度聚焦超聲換能器以空氣為背稱，包括：平凹?jí)弘娖桨級(jí)弘娖ò济婧推矫�，凹面為球面結(jié)構(gòu)，因此平凹?jí)弘娖哂卸鄠�(gè)厚度不同的諧振點(diǎn)；聲透鏡包括透鏡凹面和透鏡平面，透鏡凹面為球面結(jié)構(gòu)，透鏡平面與平凹?jí)弘娖矫尜N合，超聲波從聲透鏡側(cè)發(fā)出。圖4透鏡式變厚度聚焦超聲換能器示意圖Fig.4Schematicoflens-typevariable-thicknessfocusedultrasoundtransducer

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]Mathematica模擬簡諧振動(dòng)的合成[J]. 陳大偉,斯小琴.  物理通報(bào). 2017(04)
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[8]高強(qiáng)度聚焦超聲在醫(yī)學(xué)超聲領(lǐng)域中的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 孫福成,湯建明.  物理. 2007(09)
[9]復(fù)頻聚焦超聲換能器水中焦區(qū)商場特性的研究[J]. 石煥文,尚志遠(yuǎn),王三德.  應(yīng)用聲學(xué). 2001(04)
[10]高強(qiáng)聚焦超聲（HIFU）無創(chuàng)外科─21世紀(jì)治療腫瘤的新技術(shù)[J]. 馮若.  應(yīng)用聲學(xué). 2001(02)

碩士論文
[1]基于超聲空化的振動(dòng)邊界作用流場的數(shù)值模擬[D]. 沈靈.清華大學(xué) 2011
[2]聚焦換能器的設(shè)計(jì)和聲場的模擬[D]. 劉亞慧.陜西師范大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3381184