聚焦超声的辐射力计算与高强度聚焦超声功率测量实验

本文研究聚焦超声场的辐射力计算，应用几何声学方法，推导了聚焦超声作用于测试靶上的辐射力的通用公式，讨论全反射靶和全吸收靶上的辐射力，最后给出了应用辐射力法测量高强度聚焦超声装置的声功率的实例，其结果与量热法测量的声功率接近，偏差不大于３％。     

球面聚焦超声场计算与测量实验

研究了球面聚焦超声场的声压场计算。应用物理声学方法,推导了聚焦超声场声压的积分表达式,并通过数值分析法进行了计算和仿真,同时讨论了两种特殊情况下的声压近似解析式。最后推出了测量高强度聚焦超声装置声压的实例,其结果与理论仿真结果相近,偏差不大于３％。     

辐射力法测量超声功率的误差分析

辐射力法测量超声功率的误差分析白力军朱云（河北省计量测试研究所，石家庄市０５００５１）本文介绍了采用辐射力法测量毫瓦级超声功率的误差分析方法，对建立“医用超声源”计量标准进行误差分析具有实用价值。超声功率的测量方法很多，但国内计量部门超声功率的测量均...     

超声功率测量现状及大功率超声测量研究进展

超声功率是超声设备的一项重要量化指标。本文首先介绍了目前国内外超声功率测量和国际比对现状,以及国内外有关大功率超声测量的研究水平。介绍新建立的大功率平面超声源和大功率聚焦超声源,测量并比较了几种吸收靶的吸声系数,利用研制的吸收靶对大功率平面超声源和大功率聚焦超声源进行了功率测量。实验表明,基于吸收靶的大功率超声测量是稳定的、可行的。     

平面波超声功率测量的互易法与辐射力法实验比较研究

本文分别用互易法[1]和辐射力法对两个不同的平面超声换能器声功率进行实验测量。实验数据对比研究 表明:在实验所用的激励电压范围内,两种方法测量结果具有很好的一致性,互易法综合不确定度为±4.4%,辐射 力法综合不确定度为±6.9%。由于互易法具有使用设备简单、信噪比高以及受气泡和测量环境的影响小等优点, 有利于提高测量精度,适合于小功率测量,是超声功率测量的一种简单有效的新途径。     

腔内高强度聚焦超声肿瘤治疗的实验研究

本文作者对于利用高强度聚焦超声（ＨＩＦＵ）进行肿瘤腔内治疗作了许多理论计算和试验工作,比较了两种换能器的聚焦特性并研制了一种既能监视又能治疗的高强度聚焦超声换能器,利用此换能器对人工模及活体肿瘤进行了一系列加热实验,验证了高强度聚焦超声治疗肿瘤的可行性。为加热治疗机的开发提供了依据。     

聚焦换能器离散发射阵列的辐射力计算

为了对医学超声中使用的聚焦换能器离散阵列的辐射力进行估算,文章中应用几何声学的方法,推导了聚焦换能器离散发射阵列超声作用于吸收靶上的辐射力公式,并分别给出了活塞阵元与聚焦阵元的辐射力公式。将该几何声学公式与瑞利积分结果比较显示,当声束倾斜角θi<30°,半孔径角α<15°时,误差不超过4.5%。这种结果说明了这种方法可以用来有效地估算离散阵列聚焦换能器的辐射力。     

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。     

用于肿瘤治疗的高强度聚焦超声换能器及其温度场测量

高强度聚焦超声（HIFU）作为一种具有巨大潜力的、无损的、有效的肿瘤治疗手段,已得到普遍认同。本文介绍了所研制的HIFU治疗系统,对其关键部分高强度聚焦超声换能器的温度场特性,从理论上和实验上进行了深入的研究,并提出了超声声场的理论算法.     

浮力变化的量热法与辐射力天平法测量超声功率比较研究

辐射力天平法测量超声功率,一般只适合测量较小功率的平面波超声功率。根据介质吸收热量发生体积变化、浮力变化的原理,设计并实现了蓖麻油吸收靶,建立了采用天平的量热法超声功率测量装置,解决了传统量热法需精确测量温度场分布的问题。经与辐射力天平法装置的比较,验证了所建立超声功率测量装置的有效性,并将进一步推广至大功率、非平面波超声功率的测量。     

高强度聚焦超声作用下的组织温度场测量技术的研究进展

高强度聚焦超声是近年来兴起的一种肿瘤无创治疗新技术,而温度监控是该治疗的关键,故温度场检测成为超声医学工程学研究的热点。该测量方法中的有损测温对实验操作要求较高,且易引起肿瘤细胞的转移;无损测温方法包括超声、微波辐射、电阻抗成像和MRI(磁共振)等,文章对这些新技术的优点和局限性作出综述。     

高强度聚焦超声损伤兔肌肉组织的超声影像学变化的初步研究

探讨高强度聚焦超声损伤兔肌肉组织的超声图像变化。采用高强度聚焦超声经皮照射20只新西兰大白兔双侧后肢肌肉,其中18只于照射前1d、照射后10min、照射后1d,3d,7d,14d,21d,28d进行二维超声、彩色多普勒和能量多普勒超声检查,并于照射后28天处死后测量凝固灶大小。另2只分别于照射后1d及照射后50d解剖,行病理学检查。(1)HIFU照射后凝固灶外周可见强回声带至低回声带的演变过程。(2)HIFU照射后第1d,测量的凝固灶体积最大(1476.59±308.64mm3),第3d～第21d,凝固灶体积逐渐缩小(612.47±127.98mm3)。第28d凝固灶体积最小(343.29±54.79mm3)。超声检查在兔肌肉组织HIFU照射后的随访中发挥了重要的作用,为监测HIFU治疗人体软组织肿瘤超声图像的变化提供了实验依据。     

用于高强度聚焦超声热消融的PAA模块:模块的制作及声学参数的测量

目的研制一种透明的用于高强度聚焦超声热消融的PAA模块,并对其声学参数进行测量。方法观察模块浓度的不同所致颜色与透明度的变化,并对PAA模块的声学特性包括密度、声速及声衰减进行测量。结果(1)PAA模块为透明的琥珀色,蛋白浓度越高,颜色越深,透明度越低。(2)PAA模块的密度与水相近,为1.0250g/cm3至1.0617g/cm3。声速与模块浓度之间有明显的相关性。声衰减从0.125dB/cm至0.329dB/cm,随着模块密度与探头频率的增加而增加。结论PAA模块是一种较好的用于高强度聚焦超声热消融的均质仿体,实验结果有较好的重复性。     

高强度聚焦超声(HIFU)技术迅速发展的五年

自2001年“首届高强度聚焦超声(HIFU)在医学中应用的国际学术交流会议”在我国重庆召开并同时成立了“国际超声治疗学会”五年来,HIFU技术得到了蓬勃发展!本文首先讨论了HIFU外科与传统超声热疗技术的本质区别,继而从HIFU工程研究、超声生物物理基础研究和HIFU技术的临床应用及国际学术发展等方面扼要地予以介绍以此展示我国科技工作者对国际HIFU发展的卓越贡献和面临的巨大挑战。     

Evaluation of polyvinyl alcohol cryogel as an acoustic coupling medium for low‐intensity transcranial focused ultrasound

Transcranial focused ultrasound (FUS) has emerged as a noninvasive neuromodulatory modality with exquisite depth penetration and spatial selectivity. Liquids, such as degassed water or mineral oil, are used as acoustic coupling media between the ultrasound‐generating transducer and the brain; however, they require a separate container that limits the spatial orientation of the transducers with respect to the sonication target. Nonliquid, gel‐like materials that do not require a housing container have been sought after as coupling media to overcome such limitations. Polyvinyl alcohol (PVA), when dissolved in water and undergone freeze–thaw cycle(s), forms a flexible hydrogel having a high level of acoustic transmission. To examine the feasibility of the PVA cryogel as the coupling material for transcranial FUS, the mechanical properties (in terms of its Young's modulus) and acoustic attenuation of the PVA cryogel were examined using different concentrations and number of freeze–thaw cycles. The cryogel with 6 or 7% (w/v) concentrations and two freeze–thaw cycles showed minimum pressure attenuation (on the order of 1%) across the different ultrasound frequencies (250–650 kHz). The cryogel was molded to fit around a single‐element FUS transducer and was applied to a head phantom, showing the flexibility in orienting the sonication paths at different angles and depths. The use of the cryogel did not alter the location and shape of acoustic focal profile compared to the one measured in the degassed water. The present work suggests that PVA cryogel may be used as an alternative acoustic coupling medium for low‐intensity FUS applications.     

红外热成像聚焦超声声场测量方法综述

基于红外热成像技术对聚焦超声声场进行快速、定量测量的方法具有扫描速度快、空间分辨率高、适用频率范围广等优点。但是由于红外线的穿透能力限制,在红外摄像仪和超声吸收体之间需要一个空气层,因此使得超声吸收体内部声场较为复杂,目前已有三种模型对此进行描述,且都得到了相应的实验验证。本文通过分析基于三种模型的超声吸收体内部声场分布和声强估计方法,对其进行了较为详细的描述。为进一步研究该项技术提供了理论参考依据。     

高强度聚焦超声换能器的新型设计

采用高强度聚焦超声（HIFU）治疗局部肿瘤，如何增强对病变区域的辐照效果，而尽量减少对健康区域的辐照损伤是一个很重要的问题。文章基于目前常用的凹球面自聚焦换能器，提出了解决上述问题的方案，设计了新型的换能器，对其工作方式及声场特性进行了研究。结果表明：采用多换能器轮流发射的方式进行治疗是一种行之有效的解决方案。