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计算机工程与应用 2011年第36期47卷 242-244页

作者：丁亚军钱盛友胡继文刘畅湖南师范大学图像识别与计算机视觉研究所长沙410081 湖南师范大学物理与信息科学学院长沙410081 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是目前临床治疗的一种有效方法,治疗过程中组织内的温度测量相当重要。分析了凹球面自聚焦换能器的声场特点,采用差分法求解Pennes方程,得到凹球面换能器的声场在多层生物组织中形成的温度场,通过实验仿真... 详细信息

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是目前临床治疗的一种有效方法,治疗过程中组织内的温度测量相当重要。分析了凹球面自聚焦换能器的声场特点,采用差分法求解Pennes方程,得到凹球面换能器的声场在多层生物组织中形成的温度场,通过实验仿真,得出不同初始声压、吸收系数和热传导率等参数在多层组织内的声场和温度场的分布情况,结果表明初始声压和热传导率对焦域内温升的影响较大,该研究便于理论与临床应用相结合。

关键词：凹球面换能器多层组织声场温度场

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凹球面换能器加热治疗中温度控制方法研究

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湖南师范大学自然科学学报 2014年第1期37卷 51-55页

作者：廖志远钱盛友丁亚军明文湖南师范大学物理与信息科学学院中国长沙410081 湖南师范大学图像识别与计算机视觉研究所中国长沙410081

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是目前临床治疗的一种有效方法,治疗过程中组织内的温度控制十分重要.本文针对HIFU治疗过程中用时过长、超调、振荡等特性及控制延时的问题,提出了一种模糊控制方法以优化系统的控制性能.该方法采用Mamdan... 详细信息

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是目前临床治疗的一种有效方法,治疗过程中组织内的温度控制十分重要.本文针对HIFU治疗过程中用时过长、超调、振荡等特性及控制延时的问题,提出了一种模糊控制方法以优化系统的控制性能.该方法采用Mamdani推理型模糊控制器代替传统的控制器,依据模糊控制规则控制凹球面换能器的输出声功率,实现对治疗区温度的精确控制.Matlab仿真结果表明,模糊控制的引入有效地缩短了治疗时间,避免了超调和振荡现象,且在声源参数不同的条件下均能获得理想的控制效果.该方法相对PID控制具有明显的优势,对提高HIFU疗效有重要意义.

关键词：凹球面换能器热疗模糊控制 PID控制超声聚焦温度

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用于塑形的凹球面换能器声场特性研究

用于塑形的凹球面换能器声场特性研究

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2008年全国声学学术会议

作者：王君琳王晓东肖灵中国科学院声学研究所医用声学实验室中国科学院研究生院

＜正＞1引言将超声用于人体塑形是上世纪九十年代发展起来的一项技术,最初作为脂肪吸除术的辅助处理手段,随着技术与经验的不断进步,逐渐发展成为非侵入式无创超声塑形技术。

关键词：凹球面换能器声场特性超声换能器超声塑形高强聚焦超声应

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基于超声波近场声悬浮的靶丸类微球驱动研究

基于超声波近场声悬浮的靶丸类微球驱动研究

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作者：孙旭光吉林大学

学位级别：硕士

世界经济的发展,得益于以煤炭、石油、天然气为代表的化石能源的广泛应用,然而这些化石能源终将枯竭,人们期待新的能源。可控核聚变干净、安全,且以海水作为原料,是人类的希望所在。惯性约束核聚变(ICF)是实现可控核聚变的一种有效方法... 详细信息

世界经济的发展,得益于以煤炭、石油、天然气为代表的化石能源的广泛应用,然而这些化石能源终将枯竭,人们期待新的能源。可控核聚变干净、安全,且以海水作为原料,是人类的希望所在。惯性约束核聚变(ICF)是实现可控核聚变的一种有效方法,但如何解决靶丸材料在激光辐射场中的支撑是一项关键的技术,也是一项难题。目前ICF靶丸普遍使用的杆支撑,阻碍了均匀辐照,而磁悬浮支撑需要在靶丸中添加铁氧体等磁导物质,影响靶丸的均匀性、稳定性及发光效率,因此会在激光辐射过程中产生不利影响。为克服上述缺点,本文提出采用超声波近场声悬浮支撑并辅以气动驱动控制的方法,围绕超声波悬浮原理,影响悬浮高度因素和气动驱动控制方法等问题,对超声波悬浮系统和气动驱动系统进行了设计,并对其性能进行测试分析。为了解凹球面换能器近场声悬浮的机理,首先以固体弹性力学的角度,推导出振动时换能器各点的变形情况,并以此为基础,分析超声波近场声悬浮时,换能器对平板产生的辐射力。最后,用反射波的声辐射力乘以散射系数的方式近似代替球面散射的声辐射力,推导并简化了凹球面换能器悬浮高度的计算公式。公式表明：悬浮高度与换能器发射端的振幅、悬浮物体的质量、半径以及流体介质的密度有关,通过调节这几个因素,可以改变悬浮高度。超声波换能器是实现近场声悬浮的关键部件,针对超声波换能器的具体应用情况,本文选择PZT-8作为压电材料,硬铝和45#钢作为前、后盖板,并根据换能器设计理论,对换能器进行尺寸设计。由于换能器发射端为凹球面,产生的声场分布未知,所以采用有限元参数化思想,设计换能器的凹球面半径与凹陷高度。结果表明,凹球面发射端的最佳参数为球面半径5mm,凹陷高度2.5mm,并据此制作了实验样机。在前文理论分析的基础上,构建超声波悬浮系统,并对其性能进行测试。实验结果表明：随着电压的增大,悬浮高度上升,悬浮扰动加剧;悬浮圆球与凹球面半径相等时,悬浮高度最大,悬浮扰动最小。据此,引入半径耦合系数,以反映悬浮圆球与凹球面半径的耦合情况,修正了凹球面换能器悬浮高度计算公式。此外以理论与实验相结合的方式,得出换能器谐振频率的负载效应：随着负载质量的增加,谐振频率略有下降,共振频率的阶数越高,下降趋势越明显。在超声波悬浮系统的基础上,构建气动驱动系统并进行实验测试。实验结果表明：气压是影响悬浮圆球转速的主要因素,气压越大,悬浮圆球转速越快;出气孔偏心距对悬浮圆球转速影响较小,偏心距越大,悬浮圆球转速越慢。此外还对测出悬浮圆球转速对悬浮高度和扰动的影响：悬浮圆球转速越快,悬浮高度越低,扰动越大。本文的研究工作证明采用超声波近场声悬浮支撑并辅以气动驱动控制的方法,可以实现ICF靶丸的无接触支撑及其驱动控制。

关键词：声波近场声悬浮凹球面换能器气动驱动控制

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低能量聚焦超声辐照对经皮氧分压影响的研究

低能量聚焦超声辐照对经皮氧分压影响的研究

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2020'中国西部声学学术交流会

作者：张洁王欢刘春泽许小芳周红生中国科学院声学研究所东海研究站

经皮氧分压（tcpO2）测定是糖尿病下肢循环和皮肤获取氧能力的评估指标,具有重要的临床意义。从理论上计算凹球面型换能器的声压的分布模型,利用COMSOL软件和Schlieren成像系统,研究频率2MHz、曲率半径20mm、半孔径10mm的凹球面换能器... 详细信息

经皮氧分压（tcpO2）测定是糖尿病下肢循环和皮肤获取氧能力的评估指标,具有重要的临床意义。从理论上计算凹球面型换能器的声压的分布模型,利用COMSOL软件和Schlieren成像系统,研究频率2MHz、曲率半径20mm、半孔径10mm的凹球面换能器的声场分布和温度场变化情况,并以此为基础设计超声治疗实验系统,开展超声辐照对经皮氧分压影响的研究。结果表明:低能量聚焦超声辐照部位的经皮氧分压（tcPaO2）整体呈上升趋势,达到最大值后趋于稳定,整体较超声作用前上升10%-20%。超声辐照刺激了被测部位血流微循环,在一定程度上增加了血流灌注量,为治疗糖尿病足等周围动脉疾病提供了新的思路。

关键词：经皮氧分压低能量聚焦超声凹球面换能器声场仿真

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