HIFU相位共轭自适应聚焦
文献类型：学位论文
| 作者 | 张迪 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-11 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | HIFU 相控阵 相位共轭法 聚焦增益 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 高强度聚焦超声是近年来发展起来的肿瘤热疗和治疗超声领域的热点，利用相控阵实现电子聚焦扫描目前已成为最有发展前途并能解决实际临床应用的研究方向。相控聚焦可以实现更加准确、灵活、快速的声束聚焦，可以扫描。但是聚焦系统加工的误差、换能器性能差异、组织不均匀性和治疗目标移动都会引起声束聚焦焦点位置的偏差和聚焦增益降低，而导致HIFU的效能降低。而这些造成HIFU效能降低的因素，往往很难甚至不可能预先测量加以补偿和纠正。为此，本工作采取相位共轭法，它在无须任何先验知识条件下进行相位补偿，实现自适应聚焦，大大提高了聚焦性能。 我们首先设计并制备了32阵元的HIFU球面聚焦设备，对定制的换能器阵元进行导纳圆测量，并进行了电声效率分析和阻抗匹配。 接着研制了一个与大功率超声换能器阵列相适应的相控阵电子系统。相控信号采用FPGA技术生成，它能够同时输出32路的高精度相控信号；研制了32路功率放大电路，激励大功率超声换能器阵元；还设计了数据采集系统，通过接收水听器完成信号采集、存储特别是精确记录各阵元声束的相位延时信息，以供相位共轭法自适应相位补偿之用。 由于受到聚焦装置加工和装配精度的限制，以及各换能器阵元性能差异等因素的影响，一般大功率超声聚焦系统不能达到理想的聚焦。对我们研制的系统焦点声强比理想聚焦声强要低8.7倍，只能达到理论声强的11.5%。而要对这些失配因素进行相位补偿和修正是很困难的。本工作将采用相位共轭（时间反转）法进行相位补偿。相位共轭法是一种自适应聚焦方法，无需介质、换能器特性、空间位置等状况，可在不需要了解他们的先验知识的情况下进行相位补偿实现自适应聚焦。本工作的各声束的相差测量采用多周期平均，从而提高测量精确度，取得较好的自适应效果。 基于所研制的HIFU系统，我们进行了相位共轭自适应聚焦的实验，测量了自适应聚焦前后的声场分布，与理论计算结果比较符合。相位共轭聚焦增益与理想的聚焦增益比较只差1.8dB，而比不采用相位共轭进行相位补偿的聚焦焦点声强提高了5.8倍。最后为了研究HIFU的热效应初步进行了热敏纸热蚀实验，说明聚焦和聚焦扫描的效果。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 81 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/260]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张迪. HIFU相位共轭自适应聚焦[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：声学研究所
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