凹球面雙頻聚焦超聲聲場特性及其對組織損傷的研究.pdf

1、高強度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）是一種將超聲波聚焦到病變組織內(nèi)，使焦點處靶組織產(chǎn)生局部高溫而發(fā)生凝固性壞死，但對周圍組織無損傷，從而達(dá)到原位“切除”病變組織的目的，已用于多種實體腫瘤和非腫瘤疾病的治療。但應(yīng)用HIFU治療腫瘤時發(fā)現(xiàn)，位于深部或體積大的腫瘤，HIFU治療的時間明顯延長，治療效率不夠理想。國內(nèi)外通過各種方式對提高HIFU治療效率進(jìn)行了研究，其中開發(fā)新型換能器是一種

2、行之有效的方法。 傳統(tǒng)的HIFU換能器工作在單一頻率模式下，有研究表明諧波疊加和差頻相干這兩種方式，在損傷組織效率中均有良好效果，都值得進(jìn)一步研究?？紤]到差頻相干模式具有基頻和差頻均可較靈活選擇的優(yōu)點，本文通過瑞利積分與瑞利積分的線性疊加算法，以凹球面雙頻聚焦超聲換能器為例，對聲場進(jìn)行了物理聲學(xué)分析，探討了換能器分割面積、頻差、衰減與非線性對雙頻聚焦超聲聲場的影響。結(jié)果表明選擇適當(dāng)?shù)念l差與分割面積可以有效地增大組織損傷焦斑，在時

3、間-空間特性上，由于聲波的干涉所致，瞬態(tài)焦域呈“糖葫蘆”狀，并隨時間此消彼長地移動變化，但從時間統(tǒng)計來看，其聲場是空間分布均勻的，并且聲焦域內(nèi)聲壓分布較單頻均勻；隨著組織衰減和聲場非線性的增強，聲焦域從橢球型變?yōu)椤邦^大尾細(xì)”的蝌蚪型；與單頻相比較，雙頻聚焦超聲焦域內(nèi)聲壓分布更加均勻，這將在聚焦超聲治療中防止焦域中心溫度過高而引起組織碳化。從焦域形態(tài)來看，雙頻聚焦超聲較單頻聲焦域增大，且主要表現(xiàn)在長軸上，這將有利于提高治療效率，但同時也有