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高强度聚焦超声换能器的研究
作者:孙福成  来源:本站整理  发表时间:2011/2/9 20:44:26

 

     HIFU用于肿瘤治疗在我国有10多年历史,已有多家公司的HIFU肿瘤治疗机在数百家医院临床使用。而HIFU肿瘤治疗关键设备—聚焦超声换能器,各具特色。我科也以HIFU技术为主要手段,开展了无创治疗子宫肌瘤临床项目,取得满意疗效。本文将对各种HIFU换能器进行技术分析,有些参数对临床治疗安全性和有效性将起到关键作用。

  目前用于HIFU肿瘤治疗的换能器主要有两种:单晶片聚焦超声换能器和多阵元凹球面聚焦超声换能器。
  a. 单晶片聚焦超声换能器
  主要有以下两种换能器:
  (1)声透镜聚焦换能器:其特点是聚焦稳定,焦距大小取决于透镜曲率半径R,焦距改变方便,频率稳定,变化小。体积小,重量轻,耐用,不易损坏,装配方便,声功率较大,声入射角较小,能量损耗小,但功率放大器制作难度大。
  (2)球面自聚焦换能器:其特点是焦距稳定可靠,焦距大小取决于压电晶片的曲率半径R,频率稳定,变化小。体积小巧,重量轻,耐用,不易损坏,声功率较大,声入射角较小,能量损耗小,但功率放大器制作难度大。
  b. 多阵元凹球面聚焦换能器
  主要有以下几种换能器:
  (1)非马赛克布阵拼装:这种聚焦换能器包括由3~6块压电晶片拼装的换能器和由几十到数百块压电晶片拼装在同一凹球面上换能器,每一块压电晶片拼装在一凹球面上,每一压电晶片一致性要求高(频率,位相等),其体积较大,声入射角较大,能量损耗大,多元凹球聚焦换能器焦点不易集中,调焦点困难,另外如果有几个单元晶片损坏,维修难度大。
  (2)马赛克(无缝)布阵拼装:一般由6个换能器无缝布阵拼装,换能器体积已经缩小,但每个阵元发射时相互间有影响,对每个阵元压电晶片要求比较高,虽然整个换能器的体积已经缩小,但仍比较大。优点是功放比较容易制造。
  (3)相控阵:相控阵聚焦换能器将多达上百个压电晶片组成一个平面或球面阵换能器,通过相控阵聚焦,其优点是不需要对焦点三维机械传动,省去三维机械传动装置,其扫描速度快,精度高,对较大的肿瘤设定三维加热图,可形成多个焦点进行治疗,减少治疗时间,提高疗效,但控制电路、相控阵阵型设计、换能器压电材料和声场测量等方面的研究需要投入较大的费用,一般用于MRI监控的HIFU肿瘤治疗机。

来源:《世界医疗器械》

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