剪切波对HIFU经颅聚焦形成温度场影响的数值仿真研究

在高强度聚焦超声经颅治疗时,既有纵波又有剪切波,为了保障该治疗方法的安全有效性,有必要分析剪切波对HIFU治疗温度场的影响。该文基于人体头颅CT数据和曲率半径为150 mm的256阵元的半球相控换能器建立三维高强度聚焦超声经颅声波传播模型,利用时域有限差分法结合Westervelt声波非线性传播方程、动量方程、质量守恒方程和Pennes生物热传导方程数值仿真其形成温度场,研究在相同输入功率、不同聚焦角度条件下对应阵元数进行激励时,剪切波对换能器形成温度场的影响。结果表明,随换能器聚焦角度减小,在几何焦点处形成的焦域面积逐渐增大,考虑剪切波形成的温度场达到65?C所需时间逐渐延长,焦点前移程度越大;在相同聚焦角度条件下,考虑剪切波的温度场达到65?C所需时间更短,旁瓣更少,在颅骨处的温度更高,对焦点前移几乎没有影响;随换能器聚焦角度减小,考虑剪切波的模型形成的焦域面积变化范围更大;幂指数函数形式对不同聚焦角度下焦域面积大小的拟合优度高,可预测不同聚焦角度换能器形成的焦域面积。     

高强度聚焦超声（HIFU）——一门多学科的研究课题

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, 简称HIFU)已作为一种无创外科工具而应用于门诊治疗肿瘤。文章介绍了它的基本原理、有关的研究现状和存在的问题,以及对今后研究工作的建议。文章特别强调高强度聚焦超声是一门多学科的综合研究课题,需要各方面的科学工作者通力协作。     

高强度聚焦超声(HIFU)——一门多学科的研究课题

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,简称HIFU)已作为一种无创外科工具而应用于门诊治疗肿瘤。文章介绍了它的基本原理、有关的研究现状和存在的问题,以及对今后研究工作的建议。文章特别强调高强度聚焦超声是一门多学科的综合研究课题,需要各方面的科学工作者通力协作。     

泌尿系统治疗用HIFU换能器的设计

高强度聚焦超声技术是‘种将超声能量聚焦于人体深部组织的狭小区域,形成足够高的声强,使组织瞬时在局部产生高温、无创性局部治疗肿瘤的新技术。近年来,泌尿系统疾病发病率迅速上升,尤其是前列腺疾病发病率高,相关的并发症也较多,已成为威胁男性生命健康的重要疾病。本文应用高强度聚焦超声技术,设计了治疗泌尿系统疾病的线阵换能器。仿真结果证明:该换能器的卢场能量集中,声强峰值尖锐,焦点尺十小,聚焦效果好,可以达到有效无损治疗的目的。     

HIFU治疗中换能器驱动电功率变化机制及规律*

高强度聚焦超声(HIFU)治疗中的驱动电功率对治疗效率起着非常关键的作用,驱动电功率控制的精准性势必会影响治疗的效率和安全性。前期研究表明：HIFU治疗过程中焦域瞬态物理特性的变化会导致换能器的负载阻抗发生变化,进而影响HIFU驱动电功率,但驱动电功率与焦域瞬态物理特性之间的影响关系及规律尚不明确。该文基于电压、电流传感器、空化检测探头和温度传感器等器件,构建了一种HIFU治疗中驱动电功率实时监测及焦域声空化、温度检测系统。基于该实验研究系统,以离体牛心组织作为HIFU辐照对象,分别研究了HIFU焦域温度变化、声空化及组织损伤与驱动电功率之间的变化关系及规律。研究结果表明：当焦域温度升高时,驱动电功率缓慢上升,驱动电功率与温度变化有良好的相关性;当空化产生时,驱动电功率出现明显的波动;当组织出现损伤时,驱动电功率呈陡然下降的变化。三种情景下,驱动电功率变化有明显区别,这有望为区分HIFU治疗过程中焦域处发生损伤和空化以及实时监测靶组织损伤程度提供一种新的解决方案。     

高强度聚焦超声间歇式治疗中焦域温度分布的仿真研究

探究不同治疗深度、组织类型和治疗模式对高强度聚焦超声焦域温度场的影响.采用有限元法建立高强度聚焦超声辐照组织的二维轴对称仿真模型,通过Westervelt方程和Pennes生物热传导方程计算高强度聚焦超声焦域的声场和温度场分布.仿真结果表明:随着治疗深度的增加,焦域内温度逐渐降低,有效温升面积减小;不同组织类型在相同条...     

相控阵高强度聚焦超声的研究进展

相控阵高强度聚焦超声（high Intensity focused ultrasound,HIFU）技术可以通过电子调相自由控制聚焦区域中焦点的形状、位置、个数等,实现高精度、高效率的治疗。文章主要介绍了相控聚焦超声的原理、阵型设计、声场优化、控制算法、电路设计以及换能器材料等几个方面。     

高强度聚焦超声在医学超声领域中的发展与应用

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,简称HIFU)作为一种非侵入性、无毒副作用、具有巨大潜力的治疗肿瘤的手段,近年来已经越来越受到国内外学者的广泛关注。HIFU技术能将超声能量聚焦到人体组织的肿瘤内,产生高温,使肿瘤组织温度迅速上升至65℃以上,而发生不可逆转的凝固性坏死,从而达到消融肿瘤组织的目的。目前中国的HIFU肿瘤治疗技术和临床居国际领先。文章对HIFU在医学超声领域中的发展历史、现状和前景进行了探讨。     

高强度聚焦超声在医学超声领域中的发展与应用

高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound,简称HIFU）作为一种非侵入性、无毒副作用、具有巨大潜力的治疗肿瘤的手段,近年来已经越来越受到国内外学者的广泛关注。HIFU技术能将超声能量聚焦到人体组织的肿瘤内,产生高温,使肿瘤组织温度迅速上升至65℃以上,而发生不可逆转的凝固性坏死,从而达到消融肿瘤组织的目的。目前中国的HIFU肿瘤治疗技术和临床居国际领先。文章对HIFU在医学超声领域中的发展历史、现状和前景进行了探讨。     

高强度聚焦超声的临床应用

高强度聚焦超声是近几年发展起来的一种新的非介入性肿瘤治疗技术,临床应用越来越广,文章就其在不同肿瘤如前列腺癌、肝癌、胰腺癌、子宫肌瘤等治疗中的应用及进展进行评述。     

PLIF法定量测量甲烷-空气火焰二维温度场分布

利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术,通过选择适合的OH自由基激励线,定量测量了甲烷-空气燃烧火焰的二维温度场分布。给出炉面中心上方火焰温度随离炉面高度的变化和距炉面12 mm高处沿炉面水平方向变化的实验测量结果并进行了讨论与分析。与利用相干反斯托克斯喇曼散射（CARS）技术进行测温的实验结果相比,该测量的相对不确定度优于5％。     

In-cylinder temperature field measurement with laser shearing interferometry for spark ignition engines

The temperature field in combustion chamber of spark ignition engine is measured using laser shearing interferometry and high-speed photography in this paper. A set of experimental facility is set up. The relationship equation between the interference fringe image and temperature distribution is deduced. Changing the shearing interferometry quantity, the two-dimensional temperature field of engine combustion chamber and flame propagation can be measured quantitatively by image processing. The test results indicate that the shearing interferometric method has a strong vibration resistance, and a simple and reliable optical path. The temperature distribution and the temperature gradient are different in different zones. The temperature is highest in the burning zone and the temperature gradient is large. The temperature is lower in the burned zone and the temperature gradient is smaller. The temperature is lowest in the unburned zone but the temperature gradient is large. At the initial period of combustion, the flame propagation velocity is low. In the combustion process, the flame front in the approximate spherical shape pushes toward the unburned zone, and the flame propagation velocity starts to decrease. It rapidly increases until it reaches the maximum value as the combustion process going on, and then it gradually decreases until it has burned in the entire combustion chamber.     

游船空调降温过程舱内温度场及速度场的动态模拟

以工程中广泛采用的k-ε方程湍流模式为基础,运用计算流体力学的有限差分法和SIMPLE法对船舱的三维温度场进行动态数值模拟,为舱内空调的优化设计和空调设备节能研究提供一定的理论依据。     

Research on the temperature field in laser hardening

Temperature field in the laser hardening process was numerically simulated by MSC.Marc software. The influence of energy density on laser hardening effect is analyzed. Simulation result is verified through the thermocouple temperature transducer measuring the specimen surface temperature under the laser irradiation. Experimental curves of temperature versus time are in agreement with simulation results. The simulation results can be regarded as a basis for choosing laser technological parameters.     

高强聚焦超声(HIFU)加热活体组织中的温度分布

在高强聚焦超声(HIFU)加热的情况下,利用多针射频(RF)测温装置测量活体组织内的温度分布,结果表明,温度梯度依赖于局部温度,温度越高,梯度越大。此外,本文还研究了血流对温度梯度的影响,结果似乎证实了理论预测,即血流(或血液灌注)减缓了温度(梯度)的变化。     

温度场对动涡旋盘应力与应变的影响

针对不同的温度场,运用有限元分析软件ANSYS对汽车空调涡旋压缩机的动涡旋盘进行了应力与应变的模拟和研究。计算结果表明,温度载荷对涡旋盘的应力和应变有着重要影响。其中,非均匀温度场会导致涡旋盘的涡旋齿产生较大应力与应变,涡旋齿断裂故障发生的概率较大。     

Numerical simulation of transient temperature field during laser keyhole welding of 304 stainless steel sheet

A three-dimensional transient numerical model was developed to study the temperature field and molten pool shape during continuous laser keyhole welding. The volume-of-fluid (VOF) method was employed to track free surfaces. Melting and evaporation enthalpy, recoil pressure, surface tension, and energy loss due to evaporating materials were considered in this model. The enthalpy-porosity technique was employed to account for the latent heat during melting and solidification. Temperature fields and weld pool shape were calculated using FLUENT software. The calculated weld dimensions agreed reasonable well with the experimental results. The effectiveness of the developed computational procedure had been confirmed.     

Variable temperature system using vortex tube cooling and fiber optic temperature measurement for low temperature magic angle spinning NMR

We describe the construction and operation of a variable temperature (VT) system for a high field fast magic angle spinning (MAS) probe. The probe is used in NMR investigations of biological macromolecules, where stable setting and continuous measurement of the temperature over periods of several days are required in order to prevent sample overheating and degradation. The VT system described is used at and below room temperature. A vortex tube is used to provide cooling in the temperature range of -20 to 20 degrees C, while a liquid nitrogen-cooled heat exchanger is used below -20 degrees C. Using this arrangement, the lowest temperature that is practically achievable is -140 degrees C. Measurement of the air temperature near the spinning rotor is accomplished using a fiber optic thermometer that utilizes the temperature dependence of the absorption edge of GaAs. The absorption edge of GaAs also has a magnetic field dependence that we have measured and corrected for. This dependence was calibrated at several field strengths using the well-known temperature dependence of the (1)H chemical shift difference of the protons in methanol.     

固体热容激光器与热稳态固体激光器温度场和应力场的比较研究

 建立了3维温度场及应力场模型,并采用有限元分析方法对Nd:YAG作为激活介质的固体热容激光器与热稳态固体激光器进行了对比研究。激光二极管阵列距离晶体3.5 mm,阵列功率2×4.2 kW,bar间隔0.4 mm,每bar发光面积为1 μm×5 mm,频率100 Hz,脉宽100 μs,Nd:YAG晶体初始温度20 ℃,冷却水温20 ℃。计算结果表明：热容模式激光介质的表面温度高于中心温度,稳态模式刚好相反, 稳态模式温差极值（19.8 ℃）是热容模式(6.4 ℃)的3.1倍,温度梯度极值(11.9 ℃/mm)是热容模式(2.46 ℃/mm)的4.8倍,热流密度极值(0.136 W/mm²)是热容模式(0.021 W/mm²))的6.4倍;稳态模式激光介质的表面出现张应力,中心出现压应力,热容模式则刚好相反,稳态模式压应力极值(18.27 MPa)是热容模式(12.1 MPa)的1.5倍,张应力极值(38.39 MPa)是热容模式(10.3 MPa)的3.9倍。由于晶体可以承受的压应力的破坏阈值远高于张应力,所以热容模式的固体激光器比稳态模式的固体激光器可以工作在更高的泵浦功率水平上。