二维阵列高强度聚焦超声探头的研制

发布时间：2017-12-12 13:12

  本文关键词：二维阵列高强度聚焦超声探头的研制

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【摘要】：在临床肿瘤治疗领域,高强度聚焦超声(简称HIFU)治疗技术作为一种无创的肿瘤热治疗技术,已经利用在治疗肝肿瘤,子宫肌瘤,乳腺癌,肾癌,胰腺癌等腹腔深部的实体肿瘤当中。多阵元球冠面超声治疗探头作为HIFU系统的一种新型的探头,可通过电子聚焦的方式,灵活而快速的实现焦点扫描治疗。但是,该类探头结构复杂,阵列设计参数多,导致设计和制造的难度大。如何以较低的成本,较简单的设计方法和制造方法获得一个具有理想聚焦效果的多阵元球冠面超声治疗探头。本课题提出了一种新型探头设计方案,利用有限个形状大小一样的正六边形平面陶瓷片作为探头阵元,通过球冠面密集铺排的方式,最终用低成本制造出一个高强度聚焦超声探头。论文内容主要包括了两大部分。首先,搭建了一个适用于二维高强度聚焦超声探头的研制平台。该平台包括了球冠面治疗声场阵列结构设计平台,和利用3D打印、CNC技术实现的探头工艺制造方案。该探头研制平台存在一定的科研与应用价值,基本满足HIFU治疗探头设计开发的技术平台需求,为HIFU治疗探头的阵列结构设计提供了一个简单的平台,并提供了一种简单,低成本,快速的探头工艺制造方案。最后,借助该平台,本论文研制出了一个阵元数为125,正六边形阵元边长为2.5mm,谐振频率为2MHz,曲率半径为60mm的多阵元球冠面HIFU探头。该阵列结构的声场仿真结果发现:其焦域大小为1.5×1.5×7.5mm3,焦平面上最大偏转范围为6mm,沿声束发射方向的轴向最大偏转距离6mm。另外,该探头的性能测试实验结果发现探头在短脉冲激励下,其物理聚焦的最小焦域大小可达1×1×3mm3,其最佳的工作频率为2.1MHz。最后,通过比较探头的声场特性的理论与实验结果,证明了HIFU治疗探头的研制平台的可行性。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH77
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本文编号：1282612