초음파

HIFU 트랜스듀서

도문 2022. 10. 21. 09:47
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왜 HIFU 요법인가?

 

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생물 의학 및 생물 분야의 의사와 연구원은 고강도 집중 초음파 (HIFU) 요법을 사용하여 초음파 기술을 사용하여 치료 또는 생물 음향 향상을 제공합니다. 사용 가능한 수술 옵션이 많지만 HIFU 만이 주변 조직의 부수적 인 손상을 일으키지 않고 신체 내 깊은 표적 (신장 결석과 같은 상태 또는 악성 세포를 죽이는 경우)을 치료할 수있는 비 침습적 인 수술 옵션을 허용합니다.

HIFU 수술에 대한 TED 토크

의료용 HIFU 요법은 어떻게 작동합니까?

전기 임펄스는 전력이 방사 표면에서 음향 전력으로 변환되는 HIFU 트랜스듀서를 자극합니다. 음향 강도는 음향 전력이 빔 축을 따라 이동하면서 기하학적 초점에 도달할 때까지 증가합니다(광학 렌즈의 빛과 비슷함). 음향 전력이 기하학적 초점 근처의 충분히 작은 단면적으로 집중 될 때까지는 에너지가 치료가되기 전에되지 않습니다. 이 치료 부피는 타원체 모양이며 음향 최대치에서 전체 너비 절반 전력 또는 -6dB 압력 제곱까지 정의됩니다.

용어집/정의:

  • HIFU: 고강도 집중 초음파(오목한 구형 조리개 또는 평면 오목 구형 렌즈 사용)
  • HITU : 고강도 치료 초음파 (고강도, 반드시 초점을 맞출 필요는 없음)
  • FUS : 집중 초음파 (HIFU와 동일)
  • MRgFUS : 자기 공명 유도 집중 초음파
  • MR 호환: 트랜스듀서에는 상자성 또는 반자성 민감성 물질이 포함되어 있지 않습니다.
  • MR 안전 : 철 재료가 포함되어 있지 않으며 MR 환경에서 사용하기에 안전하며 반드시 유물이없는 것은 아닙니다.
  • PCD: 패시브 캐비테이션 검출기
  • PAM: 수동 음향 매핑
  • TPO: 트랜스듀서 전원 출력
  • USgFUS : 초음파 유도 집중 초음파
 

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HIFU 파라미터

HIFU 단일 소자 트랜스듀서

치료 트랜스듀서를 설계할 때 기술적 트레이드오프를 우선시하는 것은 기술 직원과 대화할 때 유용합니다. 다음은 트랜스듀서 선택 가이드의 트랜스듀서가 귀하의 애플리케이션을 지원하는지 또는 맞춤형 트랜스듀서가 필요한지 이해하는 데 도움이 되는 몇 가지 질문입니다.

  1. 주파수를 정의합니다.
    1. 관심있는 치료 매체는 무엇입니까? (즉, 생체 내 돼지 전립선, 시험관 내 소 간, 탈 이온수 등)
    2. 관심의 음향 효과는 무엇입니까? (즉, 관성 캐비테이션, 끓는 조직검사, 열 절제 등)
    3. 초점 거리(방사 표면에서 의도한 초점까지)는 얼마입니까? (즉, 피사체 진입 평면에서 의도 된 초점까지 5cm)
    4. 의도 된 초점까지 가까운 필드 (예 : 갈비뼈, 피부, 혈관 조직 등)에 어떤 물질이 존재합니까?
  2. 트랜스듀서 형상을 정의합니다.
    1. 초점 횡폭과 축방향 길이 전체 폭-절반 전력은 무엇입니까?
    2. 해부학 적 및 / 또는 구조적 한계는 무엇입니까? USgFUS 이미징을 위한 중앙 개구부가 필요합니까?
  3. 당신의 힘을 정의하십시오.
    1. 피크 및 평균 전력 또는 압력 (둘 중 하나) :
      1. 관심의 음향 효과를 달성하기 위해 초점에 필요한 피크 및 평균 압력은 무엇입니까? (즉, 피크 압력의 20.0 MPa_PNP) 또는
      2. 방사 표면에서 필요한 피크 및 평균 음향 전력은 얼마입니까?
    2. 어떤 버스트 지속 시간 (사이클), 펄스 반복 (속도 또는 주파수) 또는 듀티 사이클을 사용하려고합니까?
  4. MR 호환성이 필요합니까?


HIFU 어레이 엘리먼트 트랜스듀서

HIFU 어레이 트랜스듀서 및 시스템은 의도된 치료 영역에 대하여 그들의 트랜스듀서가 기계적으로 고정되고, 단일 초점을 3차원 볼륨으로 전기적으로 조향하는데 필요한 것들에 유용하다. 위의 질문 외에도 어레이를 설계 할 때 기술적 인 트레이드 오프를 우선시하는 것이 기술 직원과 이야기 할 때 유용 할 것입니다. 다음은 표준 배열을 선택하거나 사용자 정의 배열을 디자인하는 데 도움이되는 몇 가지 질문입니다.

  1. 채널 수를 정의합니다.
    1. 축방향 조향, 측면 조향 또는 체적 조향이 필요합니까?
    2. 몇 개의 채널에 액세스할 수 있습니까?
    3. 채널당 얼마나 많은 전력을 시스템에서 출력합니까?
    4. 현재 다중 채널 시스템이 없는 경우:
      1. -3dB 진폭을 낮추는 데 필요한 조향 범위는 무엇입니까?
  2. 격자 로브 v. 전력 밀도. 어느 것이 더 중요합니까?
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