Projeto estrutural do tratamento do elemento da matriz de Hifu

Os parâmetros de design doHifu piezo cerâmica.afetam diretamente o desempenho e o custo de produção do sistema. Este artigo é baseado na Fundação Hardware existente do laboratório, com base no modelo de matriz ultra-sônica da coroa esférica, o design básico dos parâmetros da sonda é proposto. (1) Ao projetar a sonda, precisamos considerar os parâmetros de desempenho do sistema de lançamento. O número de canais que o módulo transmissor do sistema de tratamento HIFU utilizado é 128. Portanto, ao projetar oTransdutor cerâmico piezoelétrico Hifu, combinado com as características estruturais do modelo de array ultrassônico projetado desta vez, a frequência de ressonância do elemento da matriz é um parâmetro de design muito importante. No design da sonda HIFU, a frequência de operação da sonda é geralmente entre 0,5MHz e 4MHz. Nós escolhemos 2MHz como a frequência ressonante desta sonda.

(1) A curvatura do raio R da matriz HIFU esférica da coroa é selecionada para ser 60 mm neste design.

(2) Determinando o comprimento da borda do intervalo do elemento da matriz de acordo com o tamanho da área de tratamento clínico. A largura do feixe em cada profundidade de foco noCristal piezoelétrico Hifu.A sonda é definida como o ROI completo da FLHM, onde o ROI é o tamanho da região de tratamento da seção transversal do feixe acústico. De acordo com os requisitos clínicos, o tamanho da área de escarro é tratado pela sonda neste projeto é definido para ROI> 10mm, portanto, o FLHM> 10 é combinado com a fórmula acima pode obter um <3.2mm.

(3) Determinando o intervalo de parâmetros Dideer e Pzttgel na coroa esférica do modelo de matriz ultra-sônica para garantir que o modelo de matriz, que não causa o elemento de matriz sobre essas faixas. Para o modelo de matriz ultra-sônica da coroa esférica, quando o R é 60, a fim de garantir que os elementos da matriz não se sobreponham, e os parâmetros doPiezo com foco ultra-sônicosão todos 1. 7pzttgel.

(4) Depois de determinar os valores N, R, F, o Pztedgel <3.2, o Dideer / Pztedgel é iniciado a partir do valor mínimo de 1.7 e calcula as características de campo de som (intervalo máximo de deflexão, distância focal) da matriz em todos os casos de 1,7 , Pztedgel <3.2. Procurando a taxa de preenchimento, a superfície da coroa esférica é a mais alta, a distância focal é a menor, e a faixa de deflexão é a maior. O Dideer / Pztedgel é aumentado em 0,1, e o cálculo acima continuou. A mesma excelente solução dePiezo de alto foco ultra-sônicoé encontrado nos resultados de cálculo atuais e as duas excelentes soluções realizadas duas vezes. Para comparação, a solução com a maior taxa de enchimento é a menor região focal e a maior faixa de deflexão é selecionada. Continuando o processo iterativo até que a solução ideal seja encontrada. Em este design, calculamos as características de campo de som de 64 estruturas de matriz com diferentes parâmetros de design de matriz, que as informações do parâmetro são 64 matrizes. Finalmente, comparando as informações de campo de som de 64 matrizes, uma das estruturas de matriz mais eficazes é obtida como modelo de matriz fabricado por esta sonda. O método de análise específico é expresso da seguinte forma:

Primeiro, definindo o número de pontos focais no modo de foco único e a posição espacial correspondente ao foco dentro da faixa de cálculo de campo de som específica; Em seguida, calcule o intervalo máximo de deflexão da estrutura da matriz e a distância focal de cada foco, respectivamente; O princípio da grande faixa de deflexão e a pequena distância focal escolheu um conjunto razoável de estruturas de matriz. Sua estrutura geométrica deImpedância do transdutor de piezo hifué expresso como mostrado, é a estrutura de array Parâmetros característicos.throurou cálculos teóricos, a matriz é no ponto de foco geométrico quando o sinal de excitação é um sinal sinusoidal contínuo com uma frequência de 2MHz no caso de focagem de ponto único. A distância focal A é 1,5 7,5 mm3. Para a matriz sob diferentes condições de deflexão, respectivamente, o tempo de pico da distribuição de pressão sonora nos planos focais Xoy e Xoz.

Como pode ser visto a partir da figura, a matriz não muda muito no processo de deflexão, mas a força de grade de deflexão ocorrerá a 6 mm. A distribuição de campo de som normalizada da matriz em diferentes distâncias de deflexão é desviada ao longo do eixo X por 0 mm (A), 2 mm (B), 4 mm (c) e 6 mm (D) pela tabela a seguir em um único O modo de focagem do ponto, quando o sinal de excitação é um sinal sinusoidal contínuo de frequência 2MHz, a faixa máxima de deflexão da sonda RFD, = 12mmrfdz ao longo dos eixos X, Y e Z é RFD = 12inln = 7mm.A Tabela de avaliação de qualidade do pressão sonora da matriz no caso de um único ponto de foco. Entre eles, 1, 2, 4 e 5 indicam, respectivamente, os níveis de grau 1, grau 2, grau 4 e notas do padrão de quantização de campo de som na tabela. Onde (a) é um foco único de distâncias de deflexão diferentes alcançadas no plano focal Y = 0 '(2), e (b) é um único ponto de diferentes distâncias de deflexão alcançadas no plano focal Z = 0' (3) foco.