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国家自然科学基金(81272495)

作品数:20 被引量:41H指数:4
相关作者:菅喜岐常诗卉张千王意喆曾苗苗更多>>
相关机构:天津医科大学生物技术有限公司广州军区武汉总医院更多>>
发文基金:国家自然科学基金天津市自然科学基金国家杰出青年科学基金更多>>
相关领域:医药卫生一般工业技术理学电子电信更多>>

文献类型

  • 18篇中文期刊文章

领域

  • 13篇医药卫生
  • 5篇一般工业技术
  • 4篇理学
  • 2篇电子电信
  • 1篇电气工程
  • 1篇自动化与计算...
  • 1篇农业科学

主题

  • 14篇聚焦超声
  • 14篇高强度聚焦超...
  • 14篇超声
  • 6篇相控
  • 6篇HIFU
  • 5篇换能器
  • 4篇肿瘤
  • 3篇时间反转法
  • 3篇体模
  • 3篇脑肿瘤
  • 3篇仿组织体模
  • 2篇声压
  • 2篇时域有限
  • 2篇时域有限差分
  • 2篇数值仿真
  • 2篇旁瓣
  • 2篇肿瘤治疗
  • 2篇微泡
  • 2篇颅骨
  • 2篇空化

机构

  • 16篇天津医科大学
  • 1篇生物技术有限...

作者

  • 13篇菅喜岐
  • 6篇常诗卉
  • 3篇王意喆
  • 3篇张千
  • 3篇韩珍珍
  • 3篇曾苗苗
  • 3篇丁鑫
  • 2篇陶敏慧
  • 1篇王佩国
  • 1篇罗明艳
  • 1篇王鹏
  • 1篇赵梦娟

传媒

  • 4篇应用声学
  • 4篇天津医科大学...
  • 2篇生物医学工程...
  • 2篇压电与声光
  • 2篇Chines...
  • 1篇科技导报
  • 1篇计算机仿真
  • 1篇生物物理学报
  • 1篇生命科学仪器

年份

  • 1篇2021
  • 3篇2018
  • 2篇2017
  • 3篇2016
  • 3篇2015
  • 5篇2014
  • 1篇2013
20 条 记 录,以下是 1-10
排序方式:
Numerical simulations of partial elements excitation for hemispherical high-intensity focused ultrasound phased transducer
2021年
The hemispherical phased transducer maximizes the coverage of the skull and the ultrasonic energy per unit area of the skull is minimized,thereby reducing the risk of skull burns,but the transducer has a small focal area adjustment range,increasing the focal length of treatment is an urgent question for this type of transducer.In this paper,a three-dimensional high-intensity focused ultrasound(HIFU)transcranial propagation model is established based on the human head structure.The finite difference time domain(FDTD)is combined with the Westervelt acoustic wave nonlinear propagation equation and Penne's biological heat conduction equation for numerical simulation of the sound pressure field and temperature field.Forming a treatable focal area in a small-opening hemispherical transducer with a small amount of numerical simulation calculation focusing at a set position to determine the minimum partial excitation area ratio of focusing.And then,applying these preliminary results to a large-opening diameter hemispherical transducer and the temperature field formed by it or full excitation is studied.The results show that the focus area with the excitation area ratio of less than 22%moves forward to the transducer side when the excitation sound is formed.When the excitation area ratio is greater than or equal to 23%,it focuses at the set position.In the case of partial incentives,using 23%of the partial array,the adjustable range of the treatable focal area formed in the three-dimensional space is larger than that of the full excitation.
Yanqiu ZhangHao ZhangTianyu SunTing PanPeiguo WangXiqi Jian
关键词:SIMULATION
基于时间反转法的相控换能器声场的仿真研究被引量:4
2015年
相控换能器具有焦距可调的优势。本文以82阵元相控换能器建立的3D数值仿真模型为例,基于时间反转法提取阵元的激励信号,利用时域有限差分(FDTD)法对Westervelt声波非线性传播方程进行声场数值仿真,研究不同阵元分布、焦点偏离声轴的距离、设定焦距大小对形成声场的影响,可调控范围及其消除旁瓣方法。研究结果表明,随机分布相控阵可明显降低声场中的旁瓣;随着偏离声轴距离的增加,主瓣声压幅值逐渐减小,旁瓣与主瓣的最大声强比值r逐渐增大,且沿声轴的可调控范围逐渐减小;随声轴方向上设定焦距的增加,主瓣声压幅值先增大后减小,r值先减小后增大;基于时间反转法的高声压旁瓣消除法可在一定程度上扩大相控阵声场的可调控范围。
韩珍珍丁鑫罗明艳菅喜岐
关键词:高强度聚焦超声时间反转法
HIFU经颅脑肿瘤治疗参数筛选的数值仿真研究
2018年
目的:筛选相控换能器不同输入总功率和工作频率条件下高强度聚焦超声(HIFU)经颅脑肿瘤安全治疗参数。方法:以志愿者的头颅电子计算机断层扫描(CT)图像数据和82阵元相控换能器建立HIFU经颅治疗的数值仿真模型,以43℃下连续辐照时间大于90 min的热剂量、机械指数阈值1.9作为是否形成热损伤和空化损伤的条件,数值仿真研究不同输入总功率和频率时形成的温度场分布,筛选避免颅骨和正常脑组织损伤的HIFU治疗参数及其形成焦域大小。结果:当HIFU辐照的输入总功率较低时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间较长,且随着频率的升高在设定目标焦点与换能器之间的组织受到热损伤的可能性增大;当HIFU辐照的输入总功率过高时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间缩短,且随着频率的升高在焦域与换能器之间的焦域区域外的组织可能出现空化损伤。不同频率下避免正常组织伤害的输入总功率的范围为:(1)0.5 MHz时输入总功率为20.6~61.8 W;(2)0.6 MHz时输入总功率为41.2~82.4 W;(3)0.7 MHz时输入总功率为41.2~61.8 W;(4)0.8 MHz时输入总功率为41.2~61.8 W;(5)0.9 MHz时无可治疗的输入总功率;(6)1.0 MHz时输入总功率为61.8 W。结论:为了避免颅骨和正常脑组织的热损伤和空化损伤,HIFU经颅治疗脑部疾病时,需要筛选相控换能器工作频率下换能器的输入总功率范围。
钱宇晗张艳秋霍然菅喜岐
关键词:高强度聚焦超声机械指数
HIFU经颅治疗中降低颅骨声压的仿真研究被引量:3
2014年
研究颅骨超声治疗声压和温度预测问题,高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound,HIFU)经颅脑肿瘤治疗中,由于在颅骨处可能形成声压和温度较高的热点,引起颅骨及周边组织损伤。为解决上述问题,利用Westervelt声传播方程近似式及Pennes生物热传导方程,以凹球面八圆环相控换能器和人体头颅CT数据建立的仿真模型为例,结合时间反转法,分析讨论经颅HIFU形成的声压场和温度场。研究结果表明,降低热点声压及温升的同时可实现在颅内目标靶区中聚焦;在该数值仿真模型中,在凹球面八圆环相控换能器的一维可变焦范围内均可实现颅内聚焦和颅骨热点处声压和温升的降低。
王意喆张千周文征菅喜岐
关键词:高强度聚焦超声
微泡对高强度聚焦超声焦域影响的研究被引量:1
2017年
微泡对高强度聚焦超声(HIFU)治疗具有增效作用,而HIFU治疗中不同声学条件下微泡对HIFU治疗焦域的影响尚不清楚。本文基于声传播方程、Yang-Church气泡运动方程、生物热传导方程、时域有限差分法(FDTD)、龙格-库塔(RK)法数值仿真研究输入功率、激励频率和气泡初始半径对HIFU在含气泡体模中形成焦域的影响,并利用含Sono Vue造影剂的仿组织体模研究进行实验验证。结果表明,增大输入功率、气泡初始半径和升高激励频率均可增大焦域,随着输入功率的增大,焦域形状可能发生变化,而随着激励频率升高和气泡初始半径的增大,焦域会向远离换能器的方向移动。
王鹏赵梦娟吴世敬常诗卉菅喜岐
关键词:高强度聚焦超声微泡空化仿组织体模数值仿真
血管对高强度聚焦超声焦域影响的体模实验研究被引量:2
2014年
目的:通过含蛋清的仿组织体模模拟血管,实验研究血流、血管位置及管径对高强度聚焦超声(HIFU)形成焦域的影响。方法:以模拟血液流动的仿组织体模血管模型为对象,在水槽进行HIFU辐照实验,分析一定超声治疗剂量条件下不同血流、血管位置和管径对血管周边形成变色焦域体积的影响及其变化规律。结果:血流对HIFU焦域有一定的冷却效应;焦点与血管距离越近,焦域受血管影响越明显;直径2 mm血管在声轴上且位于焦点之后时与焦点的距离大于3 mm,血管位于焦点之前且距离大于8 mm,血管对HIFU焦域的影响可以忽略不计;直径2 mm血管中心垂直偏离声轴大于3 mm时,血管对焦域的影响同样也可以不予考虑;管径越大在其周边形成的焦域体积越小。结论:血管与焦点的相对距离越远,血管对HIFU焦域的影响越小,当血管远离焦点一定距离时其影响可以忽略不计。
薛凡凡常诗卉菅喜岐
关键词:高强度聚焦超声血管仿组织体模
Treatable focal region modulated by double excitation signal superimposition to realize platform temperature distribution during transcranial brain tumor therapy with high-intensity focused ultrasound被引量:2
2018年
Recently, the phase compensation technique has allowed the ultrasound to propagate through the skull and focus into the brain. However, the temperature evolution during treatment is hard to control to achieve effective treatment and avoid over-high temperature. Proposed in this paper is a method to modulate the temperature distribution in the focal region. It superimposes two signals which focus on two preset different targets with a certain distance. Then the temperature distribution is modulated by changing triggering time delay and amplitudes of the two signals. The simulation model is established based on an 82-element transducer and computed tomography (CT) data of a volunteer's head. A finite- difference time-domain (FDTD) method is used to calculate the temperature distributions. The results show that when the distances between the two targets respectively are 7.5-12.5 mm on the acoustic axis and 2.0-3.0 mm in the direction perpendicular to the acoustic axis, a focal region with a uniform temperature distribution (64-65 ℃) can be created. Moreover, the volume of the focal region formed by one irradiation can be adjusted (26.8-266.7 mm3) along with the uniform temperature distribution. This method may ensure the safety and efficacy of HIFU brain tumor therapy.
Shi-Hui ChangRui CaoYa-Bin ZhangPei-Guo WangShi-Jing WuYu-Han QianXi-Qi Jian
64阵元高强度聚焦超声相控换能器的仿真研究被引量:6
2014年
超声相控换能器具有焦距可调,多焦点聚焦的特性。以64阵元球面相控换能器为例,利用Westervelt声波非线性传播方程及时间反转法(TR)对64阵元圆形相控换能器在水中不同焦点处形成的焦域声压分布进行时域有限差分法(FDTD)仿真研究。研究结果表明,频率为0.5-0.8 MHz时自聚焦形成的焦距均小于球面几何焦距;单焦点聚焦时,随着焦点偏离声轴的距离增大,焦点处的最大声压逐渐降低,随着焦距增大,旁瓣与主瓣最大声强比值先减小后增大;频率为0.7MHz,双焦点聚焦时,在焦点间设定距离〉7mm的条件下,焦点间旁瓣很小,当焦点间距离≤2.5mm时,两焦域融合成单一焦域。
周文征王意喆张千薛凡凡菅喜岐
关键词:时域有限差分时间反转法旁瓣
经颅脑肿瘤HIFU治疗技术的研究现状
2015年
高强度聚焦超声作为一种非侵入性、无毒副作用的肿瘤治疗手段,目前已应用于乳腺癌、子宫肌瘤等的临床治疗。但对无创经颅高强度聚焦超声脑肿瘤治疗而言,由于颅骨的非均质结构及其声学特性导致经颅超声的相位和幅值失真,引发颅内散焦、焦点偏移和颅骨周围正常组织损伤等临床问题的发生。近年来随着经颅超声相控换能器及其控制技术的发展,高强度聚焦超声经颅脑肿瘤治疗成为可能。本文就近年来经颅脑肿瘤HIFU治疗的相关技术进行综述。
韩珍珍菅喜岐
关键词:时间反转法
高强度聚焦超声经颅治疗温度场的数值仿真研究被引量:4
2014年
数值仿真是预测高强度聚焦超声(HIFU)温度场分布的有效方法之一。本研究参照人体头颅结构建立HIFU经颅骨治疗模型,采用Westervelt声波传播方程的近似式和Pennes生物热传导方程数值仿真HIFU经颅骨治疗的温度场分布,利用时间反转法对焦域位置进行调控和颅骨温度较高处的热点消除,进而分析讨论输入声强、辐照时间、换能器与颅骨相对距离对颅内形成焦域的影响。研究结果表明,时间反转法可实现HIFU经颅治疗形成焦域位置的调控和颅骨温度较高处的热点消除,热点消除后焦点温升无明显降低;利用热点消除法可在距离颅骨20mm的颅内浅表组织中形成60℃以上的焦域,形成的焦域体积随输入声强以及辐照时间的增加而非线性增加,声强越大,达到相同大小的焦域体积所需要的辐照时间越短,且换能器与颅骨之间的距离对颅内形成焦域体积的大小有影响。
张千王意喆周文征薛凡凡菅喜岐
关键词:高强度聚焦超声温度场
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