超声相控阵探头声场优化设计仿真

超声相控阵技术是近年来无损检测领域的研究热点.通过对超声阵列换能器中各个阵元施加独立的相位控制,可实现声束的偏转和聚焦.它可以灵活地采用多种扫描方式进行检测,检测速度快,灵敏度、分辨力与信噪比高,能检测形状复杂的物体.在相控阵超声成像检测中,要获得分辨率高的声聚焦和清晰的图像,声场的好坏是关键,而声场主要取决于阵列换能器的设计,因此阵列换能器在相控阵超声成像检测中是至关重要的.文中以线性阵列探头为研究对象,通过改变探头的参数进行仿真分析,提出优化阵列的设计方法.     

多参量超声相控阵技术的研究进展

超声相控阵结构健康监测在大部分结构较为复杂的缺陷检测中是一个极具应用前景的检测技术,它通过计算激励信号的时间延迟而改变波束偏转角,实现对结构的多方位扫描,并通过扫查图像获得检测结果。研究表明,该方法产生的超声波在工件损伤处的聚焦效果尤为明显,缺陷信号能量显著增强,可有效提高信噪比。主要就超声相控阵技术使用过程中,换能器指向性的影响因素和阵元数与聚焦深度之间的关系进行综述;在此基础上,针对复杂结构存在的缺陷检测问题进行常规无损检测与相控阵检测对比分析,详细阐述了相控阵的优势与不足,为更好地辨识由相关因素造成的不良缺陷提供理论基础,并为后续研究指明方向。     

高强度聚焦超声治疗晚期胰腺癌近期疗效评价

目的探讨高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)治疗晚期胰腺癌的安全性及有效性.方法19例晚期胰腺癌患者共接受121次(平均6.4次)HIFU治疗.观察患者生命体征、重要器官功能、影像学检查(CT或MRI等)、并发症和肿瘤转归的情况.结果临床受益反应率达71.2%;除1例患者接受HIFU治疗后5个月出现阻塞性黄疸外,未见其他副作用;部分患者的MRI检查显示HIFU治疗区内组织呈凝固性坏死表现.结论HIFU治疗期胰腺癌能取得一定的疗效,治疗安全性相对较高,值得临床进一步观察研究.     

高强度聚焦超声治疗晚期胰腺癌近期疗效评价

目的探讨高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)治疗晚期胰腺癌的安全性及有效性.方法19例晚期胰腺癌患者共接受121次(平均6.4次)HIFU治疗.观察患者生命体征、重要器官功能、影像学检查(CT或MRI等)、并发症和肿瘤转归的情况.结果临床受益反应率达71.2%;除1例患者接受HIFU治疗后5个月出现阻塞性黄疸外,未见其他副作用;部分患者的MRI检查显示HIFU治疗区内组织呈凝固性坏死表现.结论HIFU治疗期胰腺癌能取得一定的疗效,治疗安全性相对较高,值得临床进一步观察研究.     

聚焦声源声场的有限元研究

以声波动方程及其边界条件为基础,建立了高强度聚焦超声的声场有限元模型,用该模型对水中的声场分布进行了数值模拟计算。首先与实验结果进行了对比,然后计算了轴向声场分布,并与瑞利积分的结果进行了比较,表明二者计算结果基本一致,并分析了造成误差的原因,从而,验证了该方法的正确性。     

高强度聚焦超声技术的作用机理研究

高强度聚焦超声（HIFU）技术起源于二十世纪四十年代,由于其无损、快捷的作用于病灶部位,使病变组织瞬间凝固坏死,因此,相比传统的医学治疗手段,具有深远的医学应用价值。却由于当时缺乏成熟的定位和成像技术而停止不前。直到最近二十年,随着精确定位和成像技术快速发展,HIFU技术潜在的各种优点以及不足之处,不断呈现于世人面前。本文就目前国际上对HIFU技术的研究和医学中的应用作一概述。     

高强度聚焦超声治疗子宫腺肌瘤30例临床分析

目的：评价高强度聚焦超声（HIFU）治疗子宫腺肌瘤的疗效及安全性。方法：选择不愿意手术的已生育且有临床症状的患者作为治疗对象,在超声实时监控下,应用高强度聚焦超声肿瘤治疗机治疗30例,定期随访观察患者临床症状、体征及瘤体的超声影像变化。结果：经HIFU治疗后的30例子宫腺肌瘤患者有效率达93．3％以上,无效率6．7％。结论：高强度聚焦超声治疗子宫腺肌瘤安全有效,可作为一种无创伤治疗子宫腺肌瘤的新方法。     

超声热疗的现状与应用

 超声热疗是利用生物组织吸收超声波能量使自身温度升高的特性,通过高温致死病变组织或低温促使病变组织康复的热疗技术.该热疗具有微创、安全、高效等特点.利用高温致死病变组织的高强度聚焦超声已应用于子宫肌瘤、乳腺肿瘤、前列腺肿瘤、肝肿瘤等的临床治疗,在脑肿瘤及神经系统疾病方面尚处于临床应用研究阶段.低强度超声的低温升热疗对于产后出血治疗和神经组织愈合等有较好疗效.本文综述高强度聚焦超声和低强度超声热疗技术的发展、现状及应用.     

伴行血管在高强度聚焦超声下对温度场的影响

在高强度聚焦超声(HIFU)下，研究了管径不同的伴行血管对于组织温度分布的影响．基于3个热平衡方程提出了1个生物热传导模型，针对带有直径为50～300μm成对血管的组织，利用有限元方法进行了3-D温度瞬态仿真，并对血管直径、血液流速和血液灌流率对3-D温度分布的影响进行了比较．结果表明，血管直径和血流速度是影响HIFU作用下组织温度分布的决定因素，此外，该模型可以给出较为准确的组织消融量．     

高强度聚焦超声在治疗癌症中的应用

综述了高强度聚焦超声（HIFU）治疗肿瘤技术的研究进展，并分析了该技术近年来在临床上的应用。资料表明，高强度聚焦超声治疗肿瘤在临床上是可行的，因而是一项有应用前景的肿瘤治疗新技术。     

多焦点超声相控阵控制模式的优化及仿真

研究高强度聚焦超声热疗场的声场模式,采用了基于伪逆矩阵的声场合成算法直接形成了多焦点的控制模式,为焦域控制提供了新思路。利用声场快速算法对13×13二维面阵的多焦点直接合成声场模式进行计算机仿真,结果表明了多焦点虽然拓展了焦域大大降低了焦点处的声强;基于此模式采用遗传算法工具箱优化了多焦点模式的声场增益,使得声强最大限度的集中在目标体积内;用遗传算法对声场的模式控制的仿真研究表明,能达到声场控制模式优化的目标。     

高强度聚焦超声的剂量学研究进展

 高强度聚焦超声（HIFU）技术是一种新型的物理治疗方法,它的诞生符合医学治疗从有创到微创甚至无创的发展理念。剂量-生物学效应关系是HIFU技术的重点和难点,也是该技术临床应用推广的关键之一。针对这一事实,本文介绍了HIFU技术的治疗原理,HIFU治疗系统的基本构成、核心技术,以及HIFU技术的特点,特别指出了热效应、机械效应和空化效应等损伤机制。在此背景下,评估了国内外在HIFU剂量学方面的研究态势,重点讨论HIFU量效关系和治疗头频率、声功率、辐照时间、治疗方式、治疗深度及组织生物学特性和声学环境之间的联系。阐述了目前剂量学研究的三大问题：HIFU的监控系统、声通道、HIFU量效关系的“双重标准”,提出推动HIFU剂量学甚至整个技术发展的建议。随着HIFU技术的不断完善和发展,其治疗效率高、安全性强、无创性切除、实时监控等特点将更加突出,必将在未来的医学领域占据越来越重要的地位。     

基于开孔球面高强度聚焦超声阵列的相控精度设计

研究了超声换能器阵列驱动信号的相位调控精度对阵列聚焦声场的影响.基于开孔球面高强度聚焦超声(HIFU)阵列,提出了一种阵列驱动信号的5位量化精度相控方案,解决了相控HIFU治疗系统中驱动信号相位的非连续性调控问题.仿真结果表明,此种相控方案既使阵列声场保持了高声强的聚焦点,又维持了原有的栅瓣抑制能力,从而为相控HIFU阵列驱动系统的设计提供了可靠依据.     

可穿戴式低强度聚焦超声治疗康复贴

本文为治疗人体软组织损伤,减轻疼痛,加快病情的好转,而设计一款可穿戴式低强度聚焦超声治疗装置.该设备采用QI标准无线充电模块为整个装置提供能源,经高转换率的集成升压电路将3.3 V转为5 V,为驱动电路提供电压,再由采用nrf24l01模块传输的遥控器控制超声发生康复贴,即STM32L151单片机结合PID算法产生1 MHz PWM波,控制驱动电路驱动压电陶瓷片产生频率为1 MHz,强度为100 mW/cm²、132 mW/cm²、150 mW/cm²三档位超声波.该装置具有体积小,充电快,重量轻,成本低,无需耦合剂,可穿戴,电-声转换效率高的特点.     

剪切模量和粘度对HIFU微泡增效治疗声场影响的数值仿真

研究剪切模量和粘度对HIFU微泡治疗声压场的影响.利用气液混合声波传播方程、Yang-Church气泡运动方程、时域有限差分（FDTD）法和龙格-库塔（RK）法建立含微泡的单阵元换能器数值仿真模型,分别改变模型中仿组织体模的剪切模量和粘度,研究其对形成声压场的影响.仿真结果表明,随着剪切模量的增大,焦域中心声压逐渐降低且焦域位置向靠近换能器方向移动;随着粘度的增大,焦域中心声压逐渐降低,焦域位置几乎不变.     

超低副瓣相控阵天线的优化综合技术

研究超低副瓣相控阵天线的优化综合技术和互耦补偿技术。方法提出了天线单元间互耦的直接优化修正方法,该方法利用晨线性最优化方法进行超低副瓣相控阵天线综合设计,将单元间的互耦直接计入优化计算中,可使天线阵综合优化和互耦修正一次完成。结果给出了在天线阵不扫描和有一定扫描角度情况下,诮经耦直接优化修正方法的综合优化结果。     

光学相控阵扫描激光电视的设计

阐述了光学相控阵扫描激光电视的设计 ,系统采用光学相控阵扫描技术 ,可以提高扫描速度和装置的稳定性 ,扫描为直线 ,不须进行扫描轨迹的矫正 .最后通过计算机模拟计算 ,得出扫描点的对比度曲线以及相控阵调制单元上所加的补偿电压 .     

光学相控阵相位驱动电路的设计与实现

为了驱动光学相控阵(OPA: Optical Phased Array)实现全固态激光雷达的光束扫描,设计并实现了两种用于OPA相位控制的驱动电路,其中包括电流源驱动和电压源驱动两种驱动电路.采用PC(Phase Control)端的上位机软件控制连接到电流源或电压源的单片机,对OPA各路相位控制端的电流或电压进行调节...     

Miniaturized Cell Lysis Device Using Spherically Focused Ultrasound

A prototype of a miniaturized cell lysis device developed using a concave spherical transducer is capable of lysing bacteria without added chemical denaturants, enzymes or microparticles and is capable ofefficiently lysing yeast without any mechanical or enzymatic pretreatment. The device is designed for miniature bio-analysis systems where cell lysing is needed to obtain intracellular materials for further analysis such as DNA identification. The device lysis efficiency was evaluated using viable cell counts and microscopy.Additionally, the device efficiency was compared with that of traditional chemical cell lysis methods using standard molecular biological techniques such as agarose gels and ultraviolet (UV) spectroscopy. The results indicate that efficient bacteria and cell disruption can be achieved through a low-voltage-driven and spherically focused high-frequency ultrasonic device.