腦腫瘤為嚴重危害人類健康的前十位惡性腫瘤,目前其主要療法為外科手術(shù)切除、放療和化療,這些療法均存在對正常組織損傷的問題。近年興起的高強度聚焦超聲（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）是一種將超聲波聚焦在病變組織上,利用超聲波的熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和機械效應(yīng)等致死病變組織的治療方法,該療法具有非侵入性、無電離傷害、可重復(fù)施治等特點,現(xiàn)已成為研究熱點之一,目前已經(jīng)應(yīng)用于子宮肌瘤、前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌等臨床治療,在神經(jīng)刺激、運動障礙和膠質(zhì)瘤等腦部神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面的治療也開始臨床試驗。但由于顱骨的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)及組織特性,在HIFU經(jīng)顱治療時,顱骨內(nèi)超聲波的傳播既有縱波又有剪切波,同時由于顱骨與周圍軟組織的聲學(xué)特性差異較大,在HIFU經(jīng)顱傳播時,超聲波在顱骨處會產(chǎn)生反射和折射,導(dǎo)致相位偏移和幅值衰減,從而引發(fā)散焦、移位和駐波等物理現(xiàn)象,進而出現(xiàn)焦點能量不足、焦域偏移、頭皮燙傷、正常腦組織傷害等臨床治療問題,急需深入研究解決。本文基于志愿者人體頭顱CT數(shù)據(jù)和256陣元相控換能器結(jié)構(gòu)參數(shù),建立數(shù)值仿真模型,采用選擇基底部分陣元激勵的方法改變聚焦角度,研究換能器... 

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
縮略語
一、前言
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的
    1.3 研究內(nèi)容
二、數(shù)值仿真方法及基本方程式
    2.1 時域有限差分法
    2.2 軟組織和水中超聲波傳播基本方程式
        2.2.1 Westervelt聲波方程式
        2.2.2 FDTD中心差分方程式
        2.2.3 聲壓場邊界處理
    2.3 骨組織內(nèi)超聲波傳播基本方程式
        2.3.1 動量方程與質(zhì)量守恒方程
        2.3.2 FDTD中心差分方程式
    2.4 Pennes生物熱傳導(dǎo)方程式
        2.4.1 微分方程式
        2.4.2 FDTD中心差分方程式
        2.4.3 溫度場邊界處理
    2.5 時域有限差分法的穩(wěn)定條件
三、剪切波的影響
    3.1 數(shù)值仿真模型與仿真參數(shù)
        3.1.1 數(shù)值仿真模型
        3.1.2 數(shù)值仿真參數(shù)
    3.2 陣元激勵信號
    3.3 數(shù)值仿真結(jié)果
        3.3.1 剪切波的影響
        3.3.2 聚焦角度的影響
        3.3.3 聚焦角度與焦域面積的相關(guān)性
    3.4 小結(jié)
四、駐波的影響
    4.1 數(shù)值仿真模型與仿真參數(shù)
        4.1.1 數(shù)值仿真模型
        4.1.2 志愿者及數(shù)值仿真參數(shù)
    4.2 陣元激勵信號
    4.3 數(shù)值仿真結(jié)果
        4.3.1 駐波的影響
        4.3.2 駐波與顱骨結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性
    4.4 小結(jié)
五、結(jié)論
    5.1 結(jié)論
    5.2 討論
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
綜述 HIFU相控超聲換能器的現(xiàn)狀及其研究進展
    綜述參考文獻
附表
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]剪切波對時間反轉(zhuǎn)調(diào)相的經(jīng)顱聚焦超聲的影響[J]. 王祥達,蘇暢,林偉軍,王秀明.  應(yīng)用聲學(xué). 2018(03)
[2]壓電陶瓷材料發(fā)展概況[J]. 胡鴻,羅凱,王甜,王勇,梁曉麗.  信息記錄材料. 2016(04)
[3]典型活塞換能器聲場分布及其指向性[J]. 張明,宋蕊,江雨春,馮怡斯.  解放軍理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(05)
[4]高強度聚焦超聲（HIFU）治療腫瘤原理及臨床應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 熊六林.  中國醫(yī)療器械信息. 2009(03)
[5]超磁致伸縮材料發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J]. 鄔義杰.  機電工程. 2004(04)
[6]矩形活塞聲源輻射聲場研究[J]. 李錦,林書玉.  陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2003(01)



本文編號：3648076