基于收发一体聚焦超声换能器的浅表组织损伤实时监测研究

在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中，尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。本研究以聚焦超声换能器为基础，构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波，提取焦域范围内的回波信号包络，进而得到包络信号的积分值，用该积分数值大小来表征超声脉冲回波信号的强弱，计算出回波信号的相对变化值，从而分析出回波信号的相对变化与组织损伤的关系。离体牛肝实验结果表明:相同辐照模式下，随着辐照回合数增加，回波信号相对变化值随之增大，组织损伤面积也随之增大。根据换能器接收的回波信号变化可以判断离体组织亚毫米级损伤的形成，且回波信号的强弱与离体组织损伤大小吻合度良好。这为聚焦超声治疗浅表组织提供了一种具有一定应用前景的损伤监测方案和手段。     

界面层对高强度聚焦超声所致焦斑的影响

用纳米铁磁性颗粒胶合体制作界面层,用同一剂量高强度聚焦超声(HIFU)在该界面层下方不同深度定点辐照.结果显示:焦点上缘与声学界面重合时,HIFU所致焦斑/损伤点(lesion)的体积增大,说明声学界面能够提高治疗效率；当焦点距离界面层10mm时,焦点处HIFU所致焦斑/损伤点的大小和形态与对照组相似,而界面处出现另一...     

双频高强度聚焦超声换能器应用研究进展

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)消融实体肿瘤已在临床治疗中展示出良好的应用前景。HIFU消融肿瘤技术由于其使靶区肿瘤组织瞬时升温至60℃以上,产生不可逆性凝固性坏死,同时不影响靶区外正常组织而被广泛应用。目前治疗用超声主要使用单频率高强度聚焦超声,但其临床应用的主要限制是靶区组织消融时间较长,靶区外正常组织损伤风险较大。缩短靶区组织消融时间,对于提高HIFU治疗效率,更好地应用于临床较为关键。在总结HIFU换能器的特性和影响HIFU治疗因素的基础上,综述了应用不同类型的双频HIFU换能器强空化和缩短靶区组织消融时间等方面的研究进展。     

驻波聚焦在体模中形成的精细损伤

为了提高聚焦超声的治疗精度,本文通过将两个完全相同,频率为0.6 MHz的行波聚焦换能器同轴共焦相向放置实现驻波聚焦。在相同焦点峰值正声压（17 MPa）条件下,结合组织中的声场数值仿真、空化和非线性测量,对比研究了驻波聚焦和行波聚焦超声分别辐照仿组织体模过程中的损伤变化及形成机制。研究可见：（1）相同焦点峰值正声压条件下,驻波聚焦和行波聚焦辐照形成的初始损伤尺寸分别为0.18λ×0.25λ、0.91λ×0.3λ,而达到相同焦点峰值正声压驻波聚焦所需的换能器表面声压仅为行波聚焦的0.46倍,表明驻波聚焦可以实现更精细的损伤同时降低声通道上声压幅值保护声通道的安全性。（2）相同焦点峰值正声压条件下,行波聚焦更快出现损伤,相比于空化,非线性效应影响更大。研究说明基于同轴共焦相向放置两换能器形成的驻波聚焦相比行波聚焦可以实现更精细的损伤,且声通道更安全,为驻波聚焦应用于临床提供了理论参考。     

压电复合材料用于透镜式聚焦换能器的研究

为了增加聚焦换能器的带宽, 抑制其多模振动耦合现象, 提高电声转换效率, 实验采用1-3型压电复合材料代替压电陶瓷作为超声发射材料, 设计并制作了一种新型的1-3型压电复合材料透镜式聚焦换能器。通过频率特性的对比研究, 证明了1-3型压电复合材料透镜式聚焦换能器不仅能增加换能器的带宽, 达到PZT压电陶瓷透镜式聚焦换能器带宽的3.13倍, 而且能明显抑制径向振动, 得到单一纯净的厚度振动模态。另外, 1-3型压电复合材料透镜式聚焦换能器的电声转换效率达到PZT压电陶瓷透镜式聚焦换能器的1.88倍, 为高效率聚焦超声换能器的实现提供了理论及实验基础。     

近固壁气泡空蚀过程及机制研究进展

近固壁气泡空化所产生综合极端条件会对材料产生侵蚀作用。目前,对于空化的研究已经实现了从空蚀损伤到合理利用的转化,但空蚀对需要在液体环境中服役材料造成的损失仍十分严重。近固壁空化泡破裂时所产生的高温高压、微射流及冲击波等效应都会对固壁产生一定影响,但目前对于其损伤过程及机制都还没有形成统一理论,其机制涉及气泡动力学、流体力学及材料学等多个方面,十分复杂。因此,综述了近固壁气泡空蚀损伤过程及损伤机制等方面的研究进展,为空蚀的进一步研究提供参考。     

MR温度图及信号强度值在超声开放家兔血脑屏障中的作用

目的:探讨MR温度图和信号强度值在检测聚焦超声波联合微泡开放家兔血脑屏障中的作用。方法:35只家兔分空白对照组、单微泡组、单超声波组和超声波 微泡组,以频率1.1MHz,功率6W,照射时间6秒、8秒、10秒、12秒、14秒、16秒、20秒。应用MRGRE序列实时监测靶点峰值温度,MR增强扫描照射点信号强度值SI0、照射点增强前后信号强度改变值SI1及照射点和对侧脑组织对应点信号强度差值SI2,以观察靶点BBB开放,以及组织病理学检查。结果:照射点峰值温度随照射时间增加而升高。在照射时间14秒、峰值温度下SI1、SI2与照射时间和峰值温度成正向变化关系;而照射时间超过14秒、峰值温度大于51.5℃,SI1、SI2反而降低。组织病理学提示照射时间超过14秒、峰值温度大于51.5℃情况下脑组织出现坏死。结论:将MR温度图和MR信号强度检测相结合,可以检测聚焦超声波联合微泡开放家兔血脑屏障开放状态。     

一种消除人体疲劳的新型喷浴装置

一种消除人体疲劳的新型喷浴装置重庆大学（６３００４４）李发琪，曾励，杨瑞芳本文提出一种新型自激振荡喷射式喷浴装置，并对其关键部件涡旋自激振荡喷射式喷头进行了理论分析和实验研究。１装置结构原理本装置的结构框图如图１所示。它由桶体、喷头、增压系统、增氧系...     

聚焦超声在脱气水声场中的多泡分布与声致发光研究

为明确多泡空化在高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasound,HIFU）治疗中焦前区、焦后区的副作用,进一步优化HIFU治疗,本文在不同声强下利用高速摄像系统与数字相机拍摄聚焦超声在脱气水声场中的多泡及多泡声致发光（Multi-bubble sonoluminescence,MBSL）的空间分布,通过被动空化检测（Passive cavitation detection,PCD）技术和光电倍增管（Photomultiplier tube,PMT）系统检测多泡空化特征及声场整体发光强度。研究表明：当声强较低时（如3 047 W/cm²）,气泡以驻波场模式分布;随着声强的提高,焦点处出现向焦后方生长的气泡群,3~6 MHz宽带噪声增幅明显,同时MBSL最先出现在焦前区,并向换能器表面扩大,声场整体发光强度与声强成正比;当声强足够高时（如21 328 W/cm²）,焦点处空化泡群剧烈坍缩的同时可见椭球形光斑,嘶嘶声不断,气泡的聚集大大降低了声场的相对发光强度。     

1HIFU辐照离体组织过程中焦域处沸腾特征声信号研究

目的：基于被动检测的方法,探索HIFU辐照离体组织过程中,焦域处组织液沸腾的特征声信号。方法使用连续HIFU辐照脱气后的离体牛肝组织,分成四组进行实验,每组重复20次。1、2组应用50W声功率分别辐照10s和80s ,3、4组应用200W声功率分别辐照2s和5s。辐照过程中通过B超实时监控靶区回声,同时使用热电偶测量焦域处组织的温度;并通过被动检测方法系统采集焦域处的声散射信号,之后进行快速傅里叶变换。辐照结束后,切开牛肝组织,观察损伤形态。结果辐照中,第2、4组的组织焦域处温度较高,平均最高温度分别为93．52℃和87．76℃,且被动检测系统测得的信号经分析后出现四次谐波幅值的增大,通过B超观察到焦域处有明显的回声增强。而1、3组的温升较低,辐照中的平均最高温度分别为63．23℃和68．24℃,四次谐波幅值未出现明显变化,且焦域处无明显的回声增强。辐照后牛肝中均形成了凝固性坏死,且第2、4组辐照后观察到了损伤形态的形变,第1、3组未见形变。结论：HIFU辐照过程中,被动检测系统所测声散射信号的四次谐波可作为焦域处沸腾的特征声信号。