检索结果-内蒙古大学图书馆

压电与声光 2024年第3期46卷 420-428页

作者：肖建黄文军刘雅璐罗曼王杰宋丹重庆医科大学生物医学工程学院、超声医学工程国家重点实验室重庆400016 重庆医科大学重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

高强度聚焦超声(HIFU)换能器作为聚焦超声消融手术(FUAS)系统的核心部件,其电阻抗谱是确定FUAS系统工作参数的重要参考依据,故对其进行实时在线监测具有重要意义。该文采用脉冲响应时域测量方法,将探测脉冲信号与HIFU换能器的工作时序... 详细信息

高强度聚焦超声(HIFU)换能器作为聚焦超声消融手术(FUAS)系统的核心部件,其电阻抗谱是确定FUAS系统工作参数的重要参考依据,故对其进行实时在线监测具有重要意义。该文采用脉冲响应时域测量方法,将探测脉冲信号与HIFU换能器的工作时序相融合,并基于LabVIEW平台构建了一套HIFU换能器电阻抗谱实时在线监测系统,实现了对HIFU换能器电阻抗幅值与相位的高重复性及准确性的实时测量。通过对长时工作在大功率、高占空比条件下HIFU换能器电阻抗谱的实时在线监测,表明该监测系统可准确反应HIFU换能器的特征频率漂移、阻抗幅值和相位的非线性变化。这为HIFU换能器电阻抗谱实时在线监测及驱动参数优化调节提供了技术方案,对HIFU换能器的设计优化和能量损耗机制研究具有重要的应用价值。

关键词：高强度聚焦超声(HIFU)换能器电阻抗谱脉冲响应实时在线监测

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基于换能器驱动信号特征的高强度聚焦超声焦域损伤实时监测

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物理学报 2022年第3期71卷 275-283页

作者：钱骏谢伟周小伟谭坚文王智彪杜永洪李雁浩超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)焦域的实时监测是聚焦超声临床治疗面临的关键问题,目前临床常采用B超图像强回声的变化实现焦域组织损伤的监测,而B超图像出现的强回声大多与焦域处的空化及沸腾气泡相关,无法... 详细信息

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)焦域的实时监测是聚焦超声临床治疗面临的关键问题,目前临床常采用B超图像强回声的变化实现焦域组织损伤的监测,而B超图像出现的强回声大多与焦域处的空化及沸腾气泡相关,无法准确、实时地监测治疗状态.HIFU治疗中焦域组织会伴随温度升高、空化、沸腾和组织特性等变化,换能器表面的声学负载也在不断变化,针对该问题,本文构建了换能器电压电流实时检测平台,通过测量换能器电学参数来感知焦域组织的状态变化.以离体牛肝组织作为HIFU辐照对象,并将相位差变化的结果与离体牛肝组织损伤的结果进行了对照,实验结果表明,在HIFU辐照过程中,换能器电压与电流的相位会出现由相对平稳到大幅波动的过程,此时停止辐照可见焦域出现明显损伤,而此时B超图像灰度无明显变化;此外,当焦域出现空化时,其波动幅度与范围将较之更大.此方法可为HIFU焦域组织损伤监测提供一种新的研究方案和手段.

关键词：高强度聚焦超声损伤监测互相关换能器电气特性

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基于1-3压电复合材料宽带超声换能器研究

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压电与声光 2023年第4期45卷 607-613页

作者：高伟宸曾涛罗曼苏纯珍曾德平重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司重庆400714

电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹... 详细信息

电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹配层阻抗与匹配层厚度对换能器性能的影响,开发了一种基于1-3压电复合材料的聚焦超声换能器,实现了82.3%的电声转换效率与140 kHz的换能器带宽。结果表明,与同等规格的传统压电陶瓷聚焦超声换能器相比,该超声换能器的两项指标分别提升了105%与250%,这为大功率聚焦超声换能器的设计开发提供了参考与指导。

关键词： 1-3压电复合材料聚焦超声换能器电声转换效率换能器带宽匹配层

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基于收发一体聚焦超声换能器的浅表组织损伤实时监测研究

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传感技术学报 2022年第7期35卷 996-1002页

作者：谢伟钱骏田丽谭坚文李发琪李雁浩重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆400016 重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中,尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。以聚焦超声换能器为基础,构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波,提取焦域范围内的回波信号包络... 详细信息

在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中,尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。以聚焦超声换能器为基础,构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波,提取焦域范围内的回波信号包络,进而得到包络信号的积分值,用该积分数值大小来表征超声脉冲回波信号的强弱。计算出回波信号的相对变化值,从而分析出回波信号的相对变化与组织损伤的关系。离体牛肝实验结果表明:在相同辐照模式下,随着辐照回合数增加,回波信号相对变化值随之增大,组织损伤面积也随之增大。根据换能器接收的回波信号变化可以判断离体组织亚毫米级损伤的形成,且回波信号的强弱与离体组织损伤大小吻合度良好。这为聚焦超声治疗浅表组织疾病提供了一种具有一定应用前景的损伤监测方案和手段。

关键词：收发一体聚焦超声换能器脉冲回波实时监测

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提高阿基米德螺旋相控阵换能器焦点声压的仿真研究

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声学技术 2023年第2期42卷 263-268页

作者：陆晓丹曾德平重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆市生物医学工程重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

针对阿基米德螺旋相控阵换能器焦点声压不足的问题,通过有限元仿真,分别讨论了换能器阵元形状和频率改变与声场的变化关系,从焦点声压、偏转范围、栅瓣水平、焦域大小等方面进行了研究。结果表明,相同频率下,扇形阵元阿基米德螺旋相控... 详细信息

针对阿基米德螺旋相控阵换能器焦点声压不足的问题,通过有限元仿真,分别讨论了换能器阵元形状和频率改变与声场的变化关系,从焦点声压、偏转范围、栅瓣水平、焦域大小等方面进行了研究。结果表明,相同频率下,扇形阵元阿基米德螺旋相控阵换能器的焦点声压比圆形阵元时的焦点声压提高了32.28%,偏转范围为20 mm×20 mm×40 mm;在扇形阵元形状的情况下,频率选择0.9~1.0 MHz,不仅能获得较高的焦点声压,同时还能保证改善聚焦性能。文章的仿真结果为阿基米德螺旋相控阵换能器提高焦点声压,满足深部组织消融治疗需要的高功率要求提供了有用的设计参考。

关键词：阿基米德螺旋相控阵焦点声压偏转范围有限元仿真

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基于机器学习的高强度聚焦超声消融子宫肌瘤剂量预测模型研究

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中国超声医学杂志 2023年第11期39卷 1280-1283页

作者：胡文昊文银刚徐凡唐英杜永洪超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室超声医疗国家工程研究中心川北医学院第二临床医学院南充市中心医院妇科

目的构建基于机器学习的高强度聚焦超声（HIFU）消融子宫肌瘤剂量预测模型。方法收集接受HIFU消融子宫肌瘤患者678例的临床资料，通过Spearman相关性分析和随机森林计算重要性得分相结合的方法筛选特征，将特征纳入多层感知器（MLP）... 详细信息

目的构建基于机器学习的高强度聚焦超声（HIFU）消融子宫肌瘤剂量预测模型。方法收集接受HIFU消融子宫肌瘤患者678例的临床资料，通过Spearman相关性分析和随机森林计算重要性得分相结合的方法筛选特征，将特征纳入多层感知器（MLP）和极限梯度提升（XGBoost）模型中建立消融剂量预测模型，并评估预测模型的性能。结果结合Spearman相关性分析和随机森林的结果，筛选出子宫位置、肌瘤类型、肌瘤位置、肌瘤长径等13类变量。分别建立MLP和XGBoost的剂量预测模型，其训练集上的平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）、决定系数（R2）分别为0.163、0.195、0.951和0.029、0.088、0.993,MLP和XGBoost模型在测试集上的MAE、RMSE、R2分别为0.158、0.191、0.925和0.032、0.091、0.985。结论 MLP和XGBoost模型对HIFU消融子宫肌瘤的剂量均有较好的预测能力，能辅助临床医师为患者制定更合理的子宫肌瘤治疗方案。

关键词：高强度聚焦超声子宫肌瘤机器学习剂量预测

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基于k-Wave的HIFU在组织中焦点偏移仿真研究

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压电与声光 2021年第3期43卷 340-345页

作者：杨绍辉徐皓胜曾伟李伟东曾德平超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

该文利用k-Wave对高强度聚焦(HIFU)超声在多层组织中的焦点偏移现象进行了仿真及理论研究,分析了不同变量在非线性情况下对高强度聚焦超声穿过多层组织达到肝脏组织中形成的焦点位置的影响。研究发现,在换能器参数相同条件下,多层组织... 详细信息

该文利用k-Wave对高强度聚焦(HIFU)超声在多层组织中的焦点偏移现象进行了仿真及理论研究,分析了不同变量在非线性情况下对高强度聚焦超声穿过多层组织达到肝脏组织中形成的焦点位置的影响。研究发现,在换能器参数相同条件下,多层组织的存在将导致焦点明显向换能器方向偏移,其聚焦位置相对于水域中焦点位置相差达到2.6 mm;肌肉厚度的增加将导致焦点向靠近换能器方向移动,脂肪厚度的增加将导致焦点向远离换能器方向移动。对于不同F数(F数表示换能器曲率半径与开口直径之比)的换能器,焦点位置的变化相对较小,这说明本研究的焦点偏移现象及结论对于不同的换能器有普适性,可为高强度聚焦超声精准高效治疗提供参考依据。

关键词：高强度聚焦超声(HIFU) 焦点位置 k-Wave 非线性多层组织

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螺旋结构相控聚焦超声换能器的研究进展

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压电与声光 2021年第1期43卷 149-156页

作者：曾伟杨绍辉徐皓胜李伟东曾德平超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

影响相控聚焦超声换能器声场特性的因素很多,其中重要的一项是阵元的排布方式。目前临床治疗用相控聚焦超声换能器的阵元排布主要使用非螺旋方式,这类排布方式在控制栅瓣水平和提高焦点能量方面很难两全。螺旋相控阵是近年发展起来的新... 详细信息

影响相控聚焦超声换能器声场特性的因素很多,其中重要的一项是阵元的排布方式。目前临床治疗用相控聚焦超声换能器的阵元排布主要使用非螺旋方式,这类排布方式在控制栅瓣水平和提高焦点能量方面很难两全。螺旋相控阵是近年发展起来的新相控阵排布方式,其在控制旁瓣水平的同时提高焦点的能量,具有比普通相控阵更多优点。该文着重研究了几种螺旋阵,并分析了其焦域特性,总结了其研究情况、应用领域和发展趋势。

关键词：相控阵超声换能器费马螺旋十六臂螺旋阿基米德螺旋

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高强度聚焦超声治疗的实时被动空化检测系统及其实验研究

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声学技术 2021年第6期40卷 788-794页

作者：郑昊李雁浩桂逢烯叶方伟谭坚文超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)所致空化效应在临床应用中扮演着重要角色,对HIFU临床治疗过程中的空化活动进行实时监测,结合数据分析与治疗过程中实时反馈,可进一步提高HIFU治疗的安全性和有效性。在现有HIF... 详细信息

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)所致空化效应在临床应用中扮演着重要角色,对HIFU临床治疗过程中的空化活动进行实时监测,结合数据分析与治疗过程中实时反馈,可进一步提高HIFU治疗的安全性和有效性。在现有HIFU临床治疗系统的基础上,将两个被动空化检测探头与HIFU换能器集成。在Matlab环境下开发了独立的上位机控制系统,基于以太网通信和虚拟仪器技术,实现了上位机的自动测试,融合被动空化检测系统与HIFU临床治疗系统,对空化所致声发射信号进行实时监测。通过HIFU辐照离体组织实验对该系统进行了测试验证,各种声功率条件下的超声辐照离体组织监测过程中,次谐波幅值与宽带噪声的均方根被实时可视化,用于监测空化的发生;次谐波与宽带噪声均方根的积分曲线斜率用于表征组织焦域处的相对空化强度。实验结果表明,该系统可满足临床治疗过程中对空化活动进行实时监测和数据分析处理的需求,为深入研究实际临床治疗中空化效应和实时反馈提供了一种有力的研究手段。

关键词：高强度聚焦超声(HIFU) 空化虚拟仪器技术实时检测

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C形纵剖面部分球冠换能器结构对声焦域的影响

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声学技术 2021年第5期40卷 734-738页

作者：王洵之李伟东罗曼陈沉曾德平超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

在球带腔形聚焦超声换能器的基础上,设计一种C形纵剖面部分球冠聚焦超声换能器,研究其结构参数变化对声焦域形态的影响。通过建立的有限元仿真模型,分别讨论了换能器的球带高度和聚焦夹角与焦域形态的变化关系。结果表明,球带高度越高... 详细信息

在球带腔形聚焦超声换能器的基础上,设计一种C形纵剖面部分球冠聚焦超声换能器,研究其结构参数变化对声焦域形态的影响。通过建立的有限元仿真模型,分别讨论了换能器的球带高度和聚焦夹角与焦域形态的变化关系。结果表明,球带高度越高、聚焦夹角越大,其焦域尺寸越小,焦域长轴与短轴的比值越低,焦域趋近于圆形,尤其是当球带高度为1.6F(F为焦距)、聚焦夹角≥210°时,其焦域三轴尺寸均可达到亚波长尺度。为验证仿真结果的正确性,设计制作了一个可改变聚焦夹角的换能器并进行了测试,实验与仿真结果大致相符。设计的换能器相对于传统行波换能器,焦域形态得到了明显改善,能够压缩焦域长短轴之比,有效提高聚焦精度,为改善聚焦超声换能器焦域形态提供了一种设计方法。

关键词：球冠换能器有限元仿真焦域尺寸焦域形态

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