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聚焦超声源对生物媒质加热的理论研究 被引量:16
1
作者 钱盛友 王鸿樟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期501-505,共5页
用差分法求解生物热传导方程 ,研究了凹球面聚焦超声换能器用于热疗时在人体组织内产生的稳态温度场 .引入热焦距及等温线 ,分析了换能器参数、生物组织特性参数对有效治疗区的影响 。
关键词 聚焦超声 热疗 生物组织 温度场 声场 超声加热 热传导方程
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基于磁声耦合效应的聚焦电刺激方法的初探 被引量:15
2
作者 李慧雨 周晓青 +3 位作者 张顺起 马任 殷涛 刘志朋 《生物医学工程研究》 北大核心 2015年第4期201-206,共6页
神经电刺激是一种重要的治疗和脑科学研究手段,本研究基于磁声电耦合原理,提出用聚焦超声实现电介质样本聚焦电刺激,并开展了验证实验。我们使用聚焦超声换能器向置于静磁场中的导电样本打入超声,测量了沿不同方向样本两端产生的电信号... 神经电刺激是一种重要的治疗和脑科学研究手段,本研究基于磁声电耦合原理,提出用聚焦超声实现电介质样本聚焦电刺激,并开展了验证实验。我们使用聚焦超声换能器向置于静磁场中的导电样本打入超声,测量了沿不同方向样本两端产生的电信号,使用声场分析仪和磁声耦合电刺激系统分别测试了声场和电场在同一区域内的分布,并将二者归一化后进行对比。实验结果证明,在实验条件下,待刺激样本中会产生与声场、静磁场方向均正交的感应电场,且超声换能器的声场与感应电场的分布之间存在较高一致性,二者在测试平面中心线上的相关系数分别为0.930和0.997,初步证明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 聚焦超声 磁声耦合 电刺激 声场分布 电场分布 相关系数
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热疗用聚焦超声换能器的研究 被引量:6
3
作者 钱盛友 邢达 +1 位作者 孙福成 王鸿樟 《应用声学》 CSCD 北大核心 2000年第3期20-23,共4页
本文通过数值计算及实际测量,研究了凹球面声透镜聚焦换能器及凹球面自聚焦换能器产生的声场,证实此两种聚焦方式均可获得理想的聚焦效果,但自聚焦方式更适合高强度聚焦超声(HIFU)加热治疗。
关键词 热疗 聚焦超声换能器 HIFU
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用布拉格光纤光栅对聚焦超声场的检测 被引量:6
4
作者 汪钱纯 叶险峰 +1 位作者 曹永良 占丽媛 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期171-173,176,共4页
采用一种简单而有效的光纤光栅透射法传感系统检测聚焦超声场参数 ,从理论上证明并分析了该系统检测的信号。实验采用直探头与光纤光栅在焦点处的频率响应进行对比。用光栅检测出了液浸式聚焦换能器在焦平面上的声场剖面图 ,实验结果说... 采用一种简单而有效的光纤光栅透射法传感系统检测聚焦超声场参数 ,从理论上证明并分析了该系统检测的信号。实验采用直探头与光纤光栅在焦点处的频率响应进行对比。用光栅检测出了液浸式聚焦换能器在焦平面上的声场剖面图 ,实验结果说明了输入换能器电压与光栅检测输出信号的线性关系。这种解调方法检测超声波动态范围宽 ,应变解析率高 ,高速。 展开更多
关键词 光纤光栅 聚焦超声场 半值全宽 动态信号检测
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超声引起的双层生物组织中的温度场研究 被引量:5
5
作者 尹昌 刘晓宙 +2 位作者 龚秀芬 李俊伦 叶式公 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期42-47,共6页
超声热疗在临床上得到了越来越广泛的应用,成为目前临床治疗的一种有效手段,但治疗中人体组织的温度测量是决定治疗成败的重要因素。基于超声的温度分布的无损测量是其中的一种方案,也成为医学超声研究的一个热点。采用有限差分的离散... 超声热疗在临床上得到了越来越广泛的应用,成为目前临床治疗的一种有效手段,但治疗中人体组织的温度测量是决定治疗成败的重要因素。基于超声的温度分布的无损测量是其中的一种方案,也成为医学超声研究的一个热点。采用有限差分的离散方法求解Pennes方程,从而得到了超声作为热源的情况下双层生物组织中的温度场。通过实验验证,说明该方法能较为准确地计算出超声热源情况下双层组织中的温升分布情况。同时讨论了各个参数对双层组织温度的影响,实验和计算结果发现初始声压和组织的热传导率对焦点温升的影响较大,组织的热容对焦点温升的影响很小,只有热传导率对焦点的位置有较大的影响。 展开更多
关键词 聚焦超声 热疗 双层组织 温度场
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凹球面聚焦超声换能器用于热疗时在人体内引起的瞬态温度场 被引量:2
6
作者 钱盛友 孙福成 王鸿樟 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期236-241,共6页
本文引入了虚拟热源的概念 ,分析了边界条件对升温的影响与加热时间及温度场点位置的关系 ,详细研究了声源参数及生物组织特性参数对治疗区升温快慢的影响 ,比较了聚焦参数相同的凹球面换能器和高斯换能器声焦点的瞬态温度 。
关键词 聚焦超声 换能器 热疗 瞬态温度场
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热疗用凹球面状环形换能器的研究 被引量:4
7
作者 钱盛友 周心一 刘习春 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第4期379-381,403,共4页
引入负声源,导出了凹球面状环形换能器声场的简洁表示式。通过数值计算,研究了凹球面状环形阵列的阵元几何尺寸、阵元分布和阵元数及激励信号等因素对声场特征的影响,分析了此类阵列的相控聚焦效果。
关键词 热疗 聚焦超声 环形阵列 声场
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聚焦超声换能器的仿真与性能分析 被引量:1
8
作者 遆金铭 余卿 +1 位作者 樊青青 李俊红 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第3期418-421,共4页
高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟,分... 高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟,分析了声透镜的开孔角度对该类换能器聚焦区域声压模式、横向分辨率、-6 dB景深等关键性能参数的影响。仿真结果表明,换能器的焦距和横向分辨率与理论计算结果接近。随着声透镜开孔角度的增大,换能器的横向分辨力随之提高,焦点处声压级逐渐增大,-6 dB景深逐渐下降。这为声透镜聚焦超声换能器的优化设计提供了一定的技术基础。 展开更多
关键词 有限元法 聚焦超声换能器 灵敏度 景深 声透镜 压电
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两种不同聚焦超声源对生物媒质加热作用的比较
9
作者 钱盛友 刘习春 周心一 《激光生物学报》 CAS CSCD 2003年第6期401-405,共5页
计算了凹球面自聚焦超声源和聚焦高斯超声源在生物媒质中产生的声场及温度场,并对其主要特征进行了分析。比较了不同条件下此两种聚焦超声源用于热疗时的有效治疗区及声焦点处的升温快慢,揭示了它们对生物组织加热作用的差异,证实最大... 计算了凹球面自聚焦超声源和聚焦高斯超声源在生物媒质中产生的声场及温度场,并对其主要特征进行了分析。比较了不同条件下此两种聚焦超声源用于热疗时的有效治疗区及声焦点处的升温快慢,揭示了它们对生物组织加热作用的差异,证实最大温升主要取决于最大声吸收率。 展开更多
关键词 聚焦超声 热疗 生物组织 声场 温度场
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Effect of focused ultrasound stimulation at different ultrasonic power levels on the local field potential power spectrum
10
作者 袁毅 路承彪 李小俚 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期646-650,共5页
Local field potential(LFP) signals of the rat hippocampus were recorded under noninvasive focused ultrasound stimulation(FUS) with different ultrasonic powers. The LFP mean absolute power was calculated with the Welch... Local field potential(LFP) signals of the rat hippocampus were recorded under noninvasive focused ultrasound stimulation(FUS) with different ultrasonic powers. The LFP mean absolute power was calculated with the Welch algorithm at the delta, theta, alpha, beta, and gamma frequency bands. The experimental results demonstrate that the LFP mean absolute power at different frequency bands increases as the ultrasound power increases. 展开更多
关键词 focused ultrasound stimulation local field potential power spectrum
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检测用圆锥声透镜换能器的研究
11
作者 何家忠 宋建勤 张福成 《无损检测》 2001年第7期284-285,320,共3页
通过数值计算和实际测量 ,研究圆锥声透镜聚焦换能器产生的声场 ,证实其能产生较细长的聚焦声束 ,且透镜形状参数对聚焦声场分布有明显影响。
关键词 超声检验 换能器 聚焦超声 声场 无损检测
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基于球面聚焦超声可燃工质空间定位着火研究 被引量:1
12
作者 邸立明 孙万千 +2 位作者 孙涛 张世伟 刘铮 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期493-500,共8页
采用球面聚焦超声对可燃工质开展空间定位非接触着火研究.针对气液二相可燃工质(gas-liquid twophase flow for flammable mixtures,GLP-FM)建立声热多物理场耦合数值模拟预测模型,基于压力声学与流体传热理论,对亥姆霍兹方程与流体传... 采用球面聚焦超声对可燃工质开展空间定位非接触着火研究.针对气液二相可燃工质(gas-liquid twophase flow for flammable mixtures,GLP-FM)建立声热多物理场耦合数值模拟预测模型,基于压力声学与流体传热理论,对亥姆霍兹方程与流体传热方程进行联立求解.对比分析不同声源频率定容弹内GLP-FM的声学和热力学特性结果表明,300 K常温下GLP-FM的温升、声强和声压随声源频率增加均呈上升趋势,在300 kHz声源频率下的超声聚焦热点温升、声强和声压分别可达299.87 K、3.4×10^(9)W/m^(2)和3.02 MPa,已满足汽、柴油等常规燃料的着火温度条件.本文研究为可燃工质基于超声实现非接触空间定位着火提供了理论技术依据. 展开更多
关键词 超声着火 非接触着火 聚焦超声 COMSOL 多物理场耦合 气液二相燃料
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红外热成像聚焦超声声场测量方法综述 被引量:1
13
作者 沈国峰 余瑛 +2 位作者 张鹤林 程春雷 汪灿华 《声学技术》 CSCD 北大核心 2019年第1期1-4,共4页
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,... 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。 展开更多
关键词 聚焦超声 声场测量 红外热成像
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用于磁声耦合刺激的64阵元相控阵超声换能器的设计
14
作者 刘煦 刘睿旭 +3 位作者 马任 周晓青 殷涛 刘志朋 《生物医学工程研究》 2021年第4期341-347,共7页
本研究基于磁声耦合刺激技术(transcranial magneto-acoustic stimulation,TMAS)的需求,设计了用于线性64阵元相控阵的超声换能器,探究相控阵超声换能器压电晶体宽度及间距,优化超声换能器聚焦声场分布。采用MATLAB软件建立相控阵换能... 本研究基于磁声耦合刺激技术(transcranial magneto-acoustic stimulation,TMAS)的需求,设计了用于线性64阵元相控阵的超声换能器,探究相控阵超声换能器压电晶体宽度及间距,优化超声换能器聚焦声场分布。采用MATLAB软件建立相控阵换能器模型,仿真聚焦声场分布。搭建三维声场分布测试的实验平台,对定制换能器进行声场分布测试并与仿真结果进行一致性分析,验证换能器性能。仿真得到换能器参数为阵元宽度4.5 mm,阵元间距1 mm,定制的64阵元相控阵换能器在XZ方向上声场焦斑的测量值为(3.4 mm),与仿真值(3.1 mm)基本一致。结果表明,本研究设计的换能器声场特性可以满足TMAS刺激的需求,为磁声耦合刺激技术应用提供了技术基础。 展开更多
关键词 磁声耦合电刺激 聚焦超声 相控阵 超声换能器 声场分布
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复频聚焦超声压电换能器声场及频谱的研究 被引量:8
15
作者 石焕文 尚志远 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2000年第2期98-100,共3页
研制了一种新型复频聚焦超声换能器,并从理论上计算了辐射声压在轴向上的分布曲线,进而确定了焦区位置,这与实验所得结果符合得较好。文章还对换能器在水中焦区辐射声场的频谱进行了研究,观测到了两个原波,和频波、差频波及倍频波... 研制了一种新型复频聚焦超声换能器,并从理论上计算了辐射声压在轴向上的分布曲线,进而确定了焦区位置,这与实验所得结果符合得较好。文章还对换能器在水中焦区辐射声场的频谱进行了研究,观测到了两个原波,和频波、差频波及倍频波,证实了声散射声效应的存在。 展开更多
关键词 复频聚焦超声 压电换能器 声场 频谱
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高强度聚焦超声换能器温度场的数值仿真 被引量:9
16
作者 孙武军 张弥左 +3 位作者 李文龙 尹军刚 李智华 菅喜岐 《生物物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期366-372,共7页
相控阵高强度聚焦超声换能器可以通过换能器上不同阵元发射超声波的时间不同来实现变焦、多焦点。该论文应用Westervelt方程的近似式,结合Pennes热传导方程,以人体乳房为例,FDTD(finite difference time domain)仿真对比研究平面阵列相... 相控阵高强度聚焦超声换能器可以通过换能器上不同阵元发射超声波的时间不同来实现变焦、多焦点。该论文应用Westervelt方程的近似式,结合Pennes热传导方程,以人体乳房为例,FDTD(finite difference time domain)仿真对比研究平面阵列相控聚焦换能器与曲面阵列相控聚焦换能器形成温度场的特性,同时数值仿真研究不同占空比的正弦激励函数、不同治疗频率、声强对曲面阵列相控聚焦换能器超声温度场的影响。研究结果表明曲面阵列相控聚焦换能器能有效地减少皮肤处的温升,对皮肤的伤害较小;对于曲面阵列相控聚焦换能器,不同占空比的正弦激励函数形成的可治疗区域(60℃以上)大小差别不大,但最高温度不同;随着频率升高,形成的可治疗区域体积减小;随着输入声强的增大,可治疗区域变大,但焦距不变。 展开更多
关键词 高强度聚焦超声 相控聚焦 温度场 曲面阵列
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HIFU治疗热场中的有限元分析 被引量:3
17
作者 陈琦 白景峰 陈亚珠 《北京生物医学工程》 2003年第2期121-123,共3页
本文对生物传热机制及生物热传导方程进行了研究 ,提出了一个混合型的生物热传导模型。针对带有血管的组织建立了高强度聚焦超声治疗下的组织热传导计算模型 ,并利用有限元方法进行了 3 D瞬态温度场分析。同时 ,根据Sapareto Dewey方法... 本文对生物传热机制及生物热传导方程进行了研究 ,提出了一个混合型的生物热传导模型。针对带有血管的组织建立了高强度聚焦超声治疗下的组织热传导计算模型 ,并利用有限元方法进行了 3 D瞬态温度场分析。同时 ,根据Sapareto Dewey方法给出了组织消融量的仿真结果。 展开更多
关键词 HIFU 治疗 热场 有限元分析 生物传热 生物热传导 高强度聚焦超声
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血管位置对HIFU焦域温度场的影响 被引量:7
18
作者 张平 张晓静 +3 位作者 朱元光 李智华 张弥左 菅喜岐 《国际生物医学工程杂志》 CAS 北大核心 2011年第1期16-19,共4页
目的数值仿真研究不同位置的血管对高强度聚焦超声(HIFU)可治疗焦域的影响,为HIFU治疗安全性和可靠性提供理论依据。方法应用超声非线性传播方程、Pennes生物热传导方程以及FDTD法数值仿真温度场分布。结果考虑血流灌注与否,HIFU焦... 目的数值仿真研究不同位置的血管对高强度聚焦超声(HIFU)可治疗焦域的影响,为HIFU治疗安全性和可靠性提供理论依据。方法应用超声非线性传播方程、Pennes生物热传导方程以及FDTD法数值仿真温度场分布。结果考虑血流灌注与否,HIFU焦域温度场分布相一致。血管中心位于声轴时,焦域中心温升非常低;当血管偏离声轴小于3.0mm时,可治疗焦区不再关于声轴对称,焦域中心温升没有明显变化;当血管偏离声轴大于3.0mm时,血管对可治疗区域的温度场分布基本无影响。结论脂肪组织内血流灌注对HIFU焦域温度场的影响可以不予考虑;直径2mm血管位于可治疗区域内,对血管内及周边组织温升影响很大,可能导致血管周围组织不完全致死;当直径2mm血管距声轴小于3mm对可治疗区域仍有影响,但大于3.0mm时,血管对可治疗区域的影响可以不予考虑。 展开更多
关键词 高强度聚焦超声 血流灌注 血管位置 温度场
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复频聚焦超声换能器及其辐射声场的研究 被引量:5
19
作者 石焕文 尚志远 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期49-52,共4页
研制了一种新型复频聚焦超声换能器 .从理论上计算了辐射声压在轴向上的分布曲线 ,进而确定了焦区位置 ,理论分析与实验结果符合较好 .
关键词 复频聚焦 超声换能器 辐射声场
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光纤水听器测量聚焦换能器声压和温度分布 被引量:5
20
作者 赵小策 杨平 祝海江 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期84-88,共5页
为了解决人体中高强度聚焦超声(HIFU)焦点处的温度场分布检测的难题,给出了从声压分布入手探测温度场分布问题的新方法。通过搭建光纤水听器自动扫描系统,利用光纤水听器同时测量仿组织材料(TMM)样本中焦斑区域的声场和温度的分布,探究... 为了解决人体中高强度聚焦超声(HIFU)焦点处的温度场分布检测的难题,给出了从声压分布入手探测温度场分布问题的新方法。通过搭建光纤水听器自动扫描系统,利用光纤水听器同时测量仿组织材料(TMM)样本中焦斑区域的声场和温度的分布,探究声压和温度在人体组织中的分布关系。通过实验得出,声压最大处和温度场最高处坐标同为(0 mm,0 mm);-3 d B和-6 d B声束宽度:声压为2.4 mm、3.22 mm,温度为2.44 mm、2.98 mm。实验结果表明,声压和温度的最大值高度重合;仿组织材料样本中超声焦点处的横切面温度分布要比声压分布陡峭,即相比声压分布,温度场的能量分布更加集中,焦点半径更小。 展开更多
关键词 光纤水听器 高强度聚焦超声(HIFU) 温度场 声场 测量
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