用PVDF压电传感器对高强度聚焦超声声功率实时监测的实验研究

本实验研究旨在探索一种实时监测高强度聚焦超声(HIFU)声功率的方法.用PVDF压电膜制成传感器,安装在HIFU换能器声场中某一固定位置.换能器工作过程中用示波器检测PVDF压电传感器的电压输出信号.结果显示示波器可稳定检测出PVDF压电传感器的输出电压,该电压正比于换能器的驱动电压.这表明换能器的声功率输出与PVDF压电传感器的电压输出呈正相关关系,证明PVDF压电传感器可用于实时监测HIFU治疗过程中换能器的声功率输出,从而保证HIFU治疗的安全性和有效性.     

高强度聚焦超声辐照离体牛肝组织后回声与空化、沸腾的关系

目的 高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)辐照离体组织过程中焦域处空化、沸腾与回声强度的关系.方法 采用不同的声功率(50 W、100W、150 W、200 W、250W)辐照新鲜离体牛肝组织5s,辐照深度30 mm.在辐照过程中,使用热电偶组成的测温系统对焦域处的温升进行实时采集.5 MHz接收换能器和Labview软件组成的被动空化检测(passive cavitation detection,PCD)系统对焦域处空化信号进行采集,在Labview平台上对空化信号进行定性和定量分析,观察空化信号随时间的变化规律,并计算累积空化剂量.对比HIFU辐照前后的B超图像,计算焦域处的灰度差值.结果 声功率为50 W和100 W的HIFU辐照时,空化和沸腾均未发生,B超图像上未出现回声变化;声功率150W的HIFU辐照时,空化发生(1/2分谐波和宽带噪声)但无沸腾,累积空化剂量和靶区灰度差值增大,辐照后即刻出现弱回声;声功率200 W的HIFU辐照时,空化和沸腾均发生,累积空化剂量和靶区灰度差值继续增大,辐照后即刻观察到强回声出现;声功率250W的HIFU辐照时,空化和沸腾均发生,累积空化剂量和靶区灰度差值略有增大,观察到“明亮”的强回声出现.除声功率为50 W的HIFU辐照后未见凝固性坏死产生,其余各声功率组均产生了凝固性坏死.结论 空化在HIFU辐照后即刻回声的出现中有贡献,但强回声的出现来自于沸腾.     

高强度聚焦超声(HIFU)的声场检测

针对高强度聚焦超声（HIFU）声场的特点，对高强度聚焦超声（HIFU）声场检测的方法如，辐射压力法、水听器测量法、光纤检测和光学检测进行了综述，并对上述检测方法进行了比较。     

低功率HIFU辐照离体牛肝后强回声出现的原因

目的 研究低功率高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)辐照离体牛肝组织后即刻B超声像图中强回声出现的原因.方法 磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)引导的HIFU在50W声功率下分别辐照脱气后的离体牛肝组织10s,20 s,30 s…90 s(实际辐照时间),采用辐照10 s停1 s的方式.在辐照过程中,使用MRI的GRE_TMap序列采集HIFU焦域处的温度,并使用被动空化检测( Passive Cavitation Detection,PCD)系统采集来自焦域的声信号,在LabVIEW开发平台上编程对该信号进行快速傅里叶变换得到其频谱,以判断是否出现空化特征信号.辐照结束后,特离体牛肝组织切成1～2 mm厚的薄片,找到凝固性坏死的最大面,置于加热至37℃的TTC(2,3,5 -氯化三苯基四氮唑)染色剂中染色2min后取出照相.结果 HIFU以辐照10s停1s的方式辐照离体牛肝组织9次后B超声像图中出现强回声,焦域处的温度升高至89.46±2.48℃,PCD系统所采信号的频 谱中未见空化特征信号.切开并染色后的离体牛肝组织在第2次10s的辐照后就有凝固性坏死出现.结论 未达空化阈值的低功率HIFU照离体牛肝组织后即刻B超声像图中强回声出现的原因是焦域处产生的沸腾泡.     

用于超声针灸的声换能器设计

超声针灸作为一门新兴的针灸手段,其关键之处则在于声换能器的能量输出能否分布在一个较均匀的范围内,以实现对穴位的有效刺击。为了使得超声换能器的能量输出能够达到超声针灸所需要的能量输出模式,本研究通过分环组合的方法,分别对超声换能器的各个组成单元施加不同的聚焦半径和面积,并利用计算机仿真了多种不同的组合模式,最终使得超声换能器的焦域较长并且能量分布均匀。这种分环组合的方法能够对超声换能器的能量输出实现较有效的调控,通过分环的方法所设计的超声换能器能够很好的满足超声针灸的需要。     

基于B超图像的HIFU运动控制系统位移标定

针对目前高强度聚焦超声（HIFU）治疗中运动控制系统与B超图像之间的位移标定准确度不高的问题,基于B超图像的亚像素级配准算法,研究组合探头运动时靶区组织的实际位移与B超图像中像素位移之间的映射关系并进行标定,以提高对靶区组织B超定位的准确性,帮助HIFU临床医生更加有效地对靶区组织进行治疗。     

用声表面波器件实现小波变换的研究

声表面波叉指换能器的指条重叠包络按照小波函数的包络设计时, 得到了声表面波叉指换能器脉冲响应函数等于小波函数, 从而制造出了声表面式小波变换器件. 提出了利用两只声表面波式小波变换器件构造小波变换重构器件的新方法. 对器件误差的来源作了分析, 并且提出了减小误差的方法.     

低剂量超声预辐照对高强度聚焦超声消融兔肝VX2瘤的增效研究

目的探讨低剂量超声预辐照对高强度聚焦超声(High-intensity Focused Ultrasound,HIFU)消融兔肝VX2瘤的增效作用及其对残留肿瘤生长的影响.方法52只荷瘤免于接种后20天按随机数字表法分为低剂量超声预辐照组(A组)22只,单纯HIFU组(B组)20只,对照组(C组)10只.A组首先接受声...     

不同剂量高强度聚焦超声辐照与HIFU消融VX2兔肝移植瘤量效关系的实验研究

目的探讨不同剂量高强度聚焦超声辐照与消融的量效关系。方法兔肝VX2肿瘤模型按功率不同予以首次辐照,24h后各组再予180W在相同参数下行单条直线扫描。分别于首次、再次辐照后观察靶区的变化,测量再次辐照后消融区域的长、宽、高,计算体积及相应的能效因子（EEF）。结果备纽靶组织均于单条线扫后出现消融,消融纽织的形态随首次辐照功率的增加而不规则;消融后的EEF和首次预辐照功率存在负相关关系（r=-0．941,P〈0．01）。结论研究HIFU预辐照剂量和消融效率间的关系能为HIFU治疗提供新思路和剂量参考。     

用静磁表面波器件实现单尺度的小波变换处理器

当静磁表面波器件的输入换能器的导条包络按照小波函数的包络设计时,静磁表面波器件的输入换能器的脉冲响应函数等于小波函数,从而制作出了静磁表面波式单尺度的小波变换处理器.首先,根据小波的包络函数,定义出了导条长度函数,然后,从该导条长度函数可以计算出输入换能器的各导条长度,最后,根据导条长度及导条宽度设计出输入换能器,从而实现了输入换能器的导条包络按照小波函数的包络设计目的.本文也给出了静磁表面波式单尺的小波变换处理器的插入损耗的补偿方法.当静磁表面波式单尺的小波变换处理器的输出端联接到放大器时,它的插入损耗能被补偿.