生醫工學院彭暢課題組研發高電聲轉換效率的聚焦超聲換能器

發布時間2024-03-26文章來源 生物醫學工程學院作者責任編輯劉玥

近日,上??萍即髮W生物醫學工程學院彭暢課題組在儀器儀表領域期刊IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上發表標題為“A Systematic Investigation of Thermal Effects of High-Intensity Focused Ultrasound Therapy for Ultrasound Neuromodulation”的研究成果。團隊成功研發了中心頻率為1-2 MHz的聚焦超聲換能器,電聲轉換效率可達80%以上,系統闡明了低強度聚焦超聲作用參數對不同生物組織熱效應的影響機制,對保障低強度聚焦超聲在臨床熱療應用中的安全性和有效性具有重要的指導意義。

研究人員采用該聚焦超聲換能器對不同生物組織超聲熱效應進行了系統的理論分析和實驗研究。研究結果表明提高聚焦超聲作用參數,包括超聲頻率、輸入電功率和占空比,能夠顯著提高組織內超聲焦點處的升溫速度以及溫度峰值,其中超聲頻率對溫升影響最為顯著。同時,提高輸入電功率相比于提高脈沖波占空比的溫升效果更加明顯。此外,增加脈沖周期數對溫升幾乎沒有影響,并且不同生物組織的聲學衰減系數顯著影響其內部升溫速度。實驗測量結果與理論分析結果吻合良好。

 

圖1:高電聲轉換效率的聚焦超聲換能器


圖2:低強度聚焦超聲作用參數對不同生物組織熱效應的影響機制研究


上??萍即髮W生醫工學院彭暢課題組碩士研究生付奔為論文第一作者,彭暢教授為通訊作者,上??萍即髮W為第一完成單位。同濟大學附屬第十人民醫院和復旦大學附屬中山醫院為論文的合作單位。

論文鏈接:https://doi.org/10.1109/TIM.2024.3366278