球形腔聚焦换能器的非线性声场及组织损伤形成研究

【摘要】球形腔聚焦换能器是一种特殊形式的聚焦换能器,在亚波长焦域内形成高强度声压,在高强度聚焦超声(HIFU)治疗中具有潜在应用前景。本论文研究球形腔聚焦换能器的非线性声场,以及在组织中形成的组织损伤。主要工作包括：(1)采用Westervelt非线性方程并结合时域有限差分法,建立了球形腔聚焦换能器的非线性声场的数值模型,并与传统球形聚焦换能器进行了对比。(2)结合生物传热学理论研究球形集声器在生物组织中形成的组织损伤,并与实验进行了讨论及比较。(3)比较了打点式治疗与线性扫描治疗对形成组织损伤的影响,并对线性扫描模式下的声功率进行了讨论研究。研究结果表明：(1)球形腔聚焦换能器与同尺寸壳形聚焦换能器相比,焦点正声压增益提高约8.5倍,且焦域精度更高,-6dB聚焦区域在z方向减小约20倍,达到次波长尺度。(2)采用430kHz、内径为240mm的球形腔聚焦换能器(表面声压为53kPa)对肝组织作用2s,可以形成小于波长尺度的组织损伤。理论计算结果与实验结果符合得较好,并且理论模型可优化球形腔聚焦换能器的开口孔径。研究结果表明球形集声器可应用于肿瘤的精细超声治疗。(3)利用线性扫描可以形成边界平滑的组织损伤,可应用于球形腔聚焦换能器的治疗。
【作者】张喆；
【导师】章东；
【作者基本信息】南京大学，声学，2014，博士
【关键词】高强度聚焦超声；非线性声场；球形腔聚焦换能器；组织损伤；

【参考文献】
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