摘要高强度聚焦超声(HIFU)作为一种治疗肿瘤的方法,其平均声功率可达数百瓦,焦点处的瞬时声功率可达数万瓦,表现出强烈的空化效应和热效应,可能会在治疗过程中对患者造成额外的损伤。因此,精确测量 HIFU 的声功率是 HIFU 临床治疗的重要保障。目前文献报道有四种测量 HIFU 声功率的方法,分别是辐射力天平法、水听器法、声光衍射法和量热法,但以上方法的测量原理都是基于时间平均空间平均,无法获取 HIFU 声场的瞬时声功率,因此如何准确测量出HIFU的瞬时声功率是一个亟待解决的问题。<br> 目的:<br> 设计一款 1-3 型压电复合材料传感器,准确测量出 HIFU 声场的平均声功率和瞬时声功率。<br> 方法:<br> 1.采用 1-3 型压电复合材料传感器对 HIFU 声场的声功率进行测量。<br> 2.利用遗传算法来精确拟合 1-3 型压电复合材料的弹性损耗参数。<br> 3.采用瑞利积分模拟计算出 HIFU 声场的声压分布及声功率,利用压电材料的TSt模型得出电压与声压分布的关系。<br> 结果:<br> 测量结果表明,1-3型压电复合材料传感器能精确测量出 HIFU的声功率,本方法与辐射力天平法之间的测量误差小于 20%,且测量结果的波动更小。此外,本方法还可以测量出 HIFU 脉冲波的瞬时峰值声功率,在 HIFU脉冲波为 50%占空比下的测量得到的瞬时声功率结果大约是辐射力平衡法测得的平均声功率的2.1倍。<br> 结论:<br> 本文提出了一种利用 1-3 型压电复合材料传感器计测量 HIFU 声功率的方法。该方法能够在准确测量 HIFU 的平均声功率,并且可以测量HIFU脉冲波的瞬时声功率,克服了现有测量方法无法测量HIFU脉冲波瞬时声功率的局限性,为测量HIFU声功率提供了参考。
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