高强度聚焦超声相控阵列与治疗热场研究

摘要

该文致力于对高强度聚焦超声相控阵列和超声治疗温度场的研究,具体内容包括:(1)研究了相控阵列表场计算方法,包括伪逆矩阵算法及其优化方法,提出了基于坐标变换的相控阵列声场计算方法,对相控阵列声场计算理论进行了程序实现.(2)结合伪逆矩阵算法和超声治疗热场计算方法,根据阵列参数对阵列性能的影响特点,提出了相控阵列设计参数优化算法.解决了相控阵列优化设计问题,为设计高性能、低复杂度的高强度聚焦超声相控阵列提供了有效的方法.(3)对高强度聚焦超声相控阵列及其声场进行了系统的研究.(4)结合声场研究结果,通过相控阵列设计参数优化算法,设计了一种球面不等间距环形阵列.(5)采用有限元分析方法对具有复杂结构的人体组织的非聚焦超声治疗热场和高强度聚焦超声治疗热场进行了分析,着重讨论了非均匀组织特性、随温度变化的血液灌流率以及焦点分布与扫描对超声治疗热场的影响,对超声治疗计划的制定给出了有价值的参考.

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章概论

1.1肿瘤热疗的发展

1.2超声热疗的发展

1.3高强度聚焦超声治疗的生物物理基础

1.4高强度聚焦超声相控技术研究的意义与现状

1.5高强度聚焦超声治疗热场研究的意义与现状

1.6本文的主要研究内容与创新点

参考文献1

第二章相控阵列声场及优化设计算法

2.1引言

2.2声场计算方法与相控原理

2.2.1声场计算理论

2.2.2基于坐标变换的相控阵列声场计算方法

2.2.3相控原理

2.3伪逆矩阵算法及其优化

2.3.1伪逆矩阵算法

2.3.2激励效率优化算法

2.3.3声强增益优化算法

2.4相控阵列优化设计算法

2.4.1从SAR分布到阵元激励的反算方法

2.4.2相控阵列优化设计算法

2.5小结

参考文献2

第三章相控阵列及其声场特性

3.1引言

3.2平面相控阵列及其声场特性

3.2.1平面等间距相控阵列及其声场

3.2.2平面不等间距相控阵列及其声场

3.3球面相控阵列及其声场特性

3.3.1球面等间距相控阵列及其声场

3.3.2球面不等间距相控阵列及其声场

3.4小结

参考文献3

第四章相控阵列优化设计

4.1引言

4.2相控阵列优化设计方案

4.3相位与幅值调控精度对声场的影响

4.3.1相位调控精度对声场的影响

4.3.2幅度调控精度对声场的影响

4.4控制电路优化设计方案

4.5小结

参考文献4

第五章超声治疗热场分析

5.1引言

5.2生物传热方程与数值计算方法

5.2.1生物传热方程

5.2.2有限差分方法

5.2.3有限元方法

5.3超声治疗热场有限元分析

5.3.1超声治疗热场有限元分析中的几条假设

5.3.2 ANSYS在超声治疗热场有限元分析中的应用

5.3.3非聚焦超声治疗热场分析

5.3.4高强度聚焦超声治疗热场分析

5.4小结

参考文献5

第六章总结与展望

致谢

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