高强度聚焦超声快速红外热成像声场测量方法研究

基本信息
批准号:11774231
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:沈国峰
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:余瑛,潘钢,吴楠,屈雄飞,宗慎言,宋雪,易宇驰,龚力,刘德鹏
关键词:
高强度聚焦超声声场测量非线性红外热成像声场分布
结项摘要

High intensity focused ultrasound (HIFU), as a noninvasive physical treatment method, has been widely used to treat benign, malignant tumors and nervous system disease, etc. As the number of HIFU equipment increasing, to quickly assess the performance and the output condition of the equipment by an effective and accurate method has become more and more important. High intensity focused ultrasound rapid infrared thermal imaging sound field measurement method is a new method of measurement in recent years, which has the advantages of fast scanning speed, high spatial resolution, wide application frequency range, simple structure and being suitable for "on-line" measurement. The acoustic power of the focused ultrasound is generally very large during the treatment. At this condition, due to the nonlinear propagation of sound waves, a large number of high harmonics will be generated and the sound field distribution shows significant differences compared to that of lower power output mode. In this study, an infrared thermal imaging sound field measurement and analysis platform will be designed and built, in this study, we designed the infrared thermal imaging sound field measurement and analysis platform. The mathematical model of the ultrasonic field distribution of high intensity focused ultrasound was studied by obtaining the internal sound field distribution and the thermal field and boundary conditions of the ultrasonic absorber on the test platform. And the physical and mathematical relationship between the surface temperature rise of ultrasonic absorber and the sound intensity of each incident is established, and the sound field measurement of high intensity focused ultrasound is realized, a numerical model describing the relationship between the surface temperature rise of ultrasonic absorber and the sound intensity of each incident harmonic will be established based on the test platform, which will be used to achieve high intensity focused ultrasound rapid infrared thermal imaging sound field measurement. This method is expected to establish a new international standard for the measurement of HIFU ultrasound field, and it is of great significance to make great efforts to carry out in-depth research.

高强度聚焦超声技术作为一种非侵入式物理治疗技术,已被广泛应用于治疗良、恶性肿瘤和神经系统疾病等.随着临床设备的不断增加,如何快速、有效、准确的测量输出的声场及分布就变得日益重要.高强度聚焦超声快速红外热成像声场测量方法是近年来兴起的一种新型的测量方法,具有扫描速度快、空间分辨率高、适用频率范围广、结构简单、适合“在线”测量等优点.高强度聚焦超声输出的较大声功率时,由于声波的非线性传播出现大量高次谐波,声场分布较低功率输出时有明显差异.本研究拟搭建红外热成像声场测试分析平台,通过获取该测试平台上的超声吸收体内部声场分布及其界面处的热场和边界条件,研究高强度聚焦超声声场分布的数学模型,通过仿真计算和实验测试,建立超声吸收体表面温升与各次入射谐波声强之间的物理和数学关系,从而实现高强度聚焦超声快速红外热成像声场测量.该方法有望建立新的HIFU声场测量国际标准,加大力度开展深入研究,意义重大.

项目摘要

高强度聚焦超声技术作为一种非侵入式物理治疗技术,已被广泛应用于治疗良、恶性肿瘤和神经系统疾病等.随着临床设备的不断增加,如何快速、有效、准确的测量输出的声场及分布就变得日益重要.高强度聚焦超声快速红外热成像声场测量方法是近年来兴起的一种新型的测量方法,具有扫描速度快、空间分辨率高、适用频率范围广、结构简单、适合“在线”测量等优点。.高强度聚焦超声输出的较大声功率时,由于声波的非线性传播出现大量高次谐波,声场分布较低功率输出时有明显差异.本研究搭建了红外热成像声场测试分析平台,通过获取超声吸收体内部声场分布及其界面处的热场和边界条件,研究高强度聚焦超声声场分布的数学模型,通过仿真计算和实验测试,建立超声吸收体表面温升与各次入射谐波声强之间的物理和数学关系,从而实现了高强度聚焦超声快速红外热成像声场测量。.在本项目研究经费支持下,共发表论文14篇,其中期刊论文10篇(SCIE检索 5篇,EI检索 5篇),会议论文4篇(EI检索),授权发明专利、软著1项。.本项目研究的HIFU声场测量方法有望成为HIFU声场测量的国际标准。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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