[發明專利]一種高強度聚焦超聲測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201711038209.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107874779B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 余瑛;沈國峰
• 申請（專利權）人: 江西中醫藥大學;上海交通大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高強度聚焦超聲測量方法，利用高強度聚焦超聲測量裝置實現，所述高強度聚焦超聲測量裝置，包括容器，所述高強度聚焦超聲測量裝置還包括測量分析系統、HIFU控制系統、紅外線成像測溫儀、除氣處理水、超聲吸收體、耦合媒質、HIFU探頭，所述容器被耦合界面分隔為上下兩部分，耦合界面上部為除氣處理水，超聲吸收體安裝在除氣處理水表面，耦合界面下部為耦合媒質，HIFU探頭放置在耦合媒質中，HIFU控制系統分別連接HIFU探頭及測量分析系統，測量分析系統連接紅外線成像測溫儀；其特征在于，所述方法為：

將超聲吸收體水平放置在聚焦超聲聲場中，并與聲束軸相垂直，當聚焦超聲系統對其進行輻照，超聲吸收體表面顯現出相應的溫度場分布，這時利用實時掃描熱成像技術同步測量并記錄在超聲輻照期間超聲吸收體表面的溫度場分布及其大小，然后算出入射波的2D聲強分布和大小，通過移動超聲吸收體的水平位置，就可以得到聚焦超聲在不同位置上的2D聲強分布和大小，最后通過三維重建算法就可以得到相應的聚焦超聲聲場的3D聲場分布及其大小；

所述方法具體包括：

步驟一選定測量位置，調整除氣處理水的高度，使超聲吸收體的上表面處于HIFU探頭的焦平面位置，調整紅外線成像測溫儀的攝像頭位置，使超聲吸收體在紅外線成像測溫儀上清晰成像，測量分析系統發出指令，通過HIFU控制系統控制HIFU探頭輻照超聲吸收體，通過紅外測溫儀記錄超聲吸收體表面由于HIFU探頭在設定時間輻照引起的溫度變化；

步驟二更換不同厚度的超聲吸收體，按照步驟一的方法，通過紅外線成像測溫儀記錄超聲吸收體表面由于HIFU探頭在設定時間輻照引起的溫度變化，一個測量位置共計測量3次；

步驟三根據一個測量位置的3次測量的結果，求解非線性方程組得到入射波的基波聲強以及各次諧波與基波聲強幅值關系式的參數，從而求解入射波的各次諧波的聲強；非線性方程組如下：

其中：

D₁，D₂，D₃分別表示三種超聲吸收體的厚度；

為由紅外線成像測溫儀記錄超聲輻照超聲吸收體表面溫度變化，下標1，2，3分別表示在三種不同厚度的超聲吸收體被HIFU探頭輻照時超聲吸收體上表面的溫度變化率；

ρ₀和C_p分別表示超聲吸收體的密度和比熱容；

α₁表示超聲吸收體在基波頻率下的聲衰減系數；

η是各次諧波與基波吸收系數關系式α(f_n)＝α₁(f_n/f₁)^η中的指數；一般取值在1至2之間，f_n表示第n次諧波，f₁表示基波，α表示衰減系數 ；函數H(r_bn，t)是關于各次諧波的聲束寬度r_bn和加熱時間長度t的函數；

基波聲強幅值I₁(x，y)及此點處各次諧波聲強幅值擬合模型的參數a，b是通過該方程組求解出的結果。

2.根據權利要求1所述的一種高強度聚焦超聲測量方法，其特征在于：高強度聚焦超聲測量裝置中所述的超聲吸收體具有3種以上的厚度規格。