在聚焦超声波治疗中,与传感器参数相关的弱非线性效应的表征

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 声学 声学 在声学方面
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 聚焦超声疗法利用各种传感器来治疗疾病.
• 超声压力场中的非线性效应会影响切除区域,并根据应用而有所不同.
• 描述非线性超声波压力场对于有效的治疗实施至关重要.

研究的目的:

• 扩展角光谱法 (ASM) 以准确模拟异质介质中的弱非线性超声波传播.
• 分析不同应用的传感器参数的非线性超声波效应.
• 为评估不同传感器设计中的非线性效应提供一个模拟工具.

主要方法:

• 模拟超声压力场使用扩展的ASM与频域相位偏差和空间域大小补偿.
• 通过对k-Wave进行验证的模拟,可以获得腹部软组织和骨模型.
• 在一致的声输出功率下分析了关于传感器f数和有效源面积的非线性效应.

主要成果:

• 与k-Wave相比,扩展的ASM显示了高准确性,最大误差为3.93% (腹部) 和4.89% (跨).
• 非线性效应与传感器参数有很强的相关性:有效源面积和f数的增加加剧了非线性效应.
• 临床模型,特别是头骨模型,证明了与f数相关的非线性效应的额外影响.

结论:

• 扩展的ASM是模拟非线性超声波传播的准确和高效工具.
• 模拟结果为评估不同聚焦超声波传感器设计的非线性效应提供了有价值的参考.
• 了解传感器参数对非线性效应的影响,是优化聚焦超声波治疗的关键.