實驗名稱：聚焦超聲治療下顆粒介質(zhì)熱增效的機理與實驗研究

研究方向：聚焦超聲、顆粒介質(zhì)、腫瘤治療

實驗目的：在保障聚焦超聲安全治療的前提下，提高其在腫瘤治療中的高效性和安全性。通過研究顆粒在低功率超聲作用下的熱增效作用，明確不同體積分數(shù)、粒徑參數(shù)及超聲功率對聚焦超聲能量沉積和溫度累積的影響，為臨床治療應用奠定理論基礎。

測試設備：

1、核心超聲設備：1.16MHz聚焦換能器（實驗室自制）、信號源、功率放大器（ATA-4012B,Aigtek）。

2、定位與測量設備：三維行走機構、水聽器（用于焦點定位）、紅外相機、示波器。

3、輔助設備：磁力攪拌器、除氣裝置、體模模具（亞克力圓環(huán)+紅外玻璃底座）。

圖1試驗平臺示意圖

實驗過程：

1、實驗系統(tǒng)搭建：以1.16MHz自制聚焦換能器為核心，結合信號源、功率放大器、三維行走機構、紅外相機、示波器等構成紅外測溫系統(tǒng)，通過水聽器掃描法確定焦點位置（落于體模中心），耦合介質(zhì)為除氣水。

2、設定實驗條件：體模初始溫度均為37℃，電聲功率轉化效率為60%，激勵信號為連續(xù)正弦波，在5~30W電功率范圍內(nèi)，每間隔5W對同組體模輻照20s。

3、數(shù)據(jù)采集：通過紅外相機記錄每組體模的實時溫度變化，對比仿真與實驗結果的一致性，分析不同變量對體模溫升、焦域面積的影響。

實驗結果：仿真與實驗結果基本一致（最大相對誤差≤10%），黏彈性介質(zhì)中顆粒的存在可增強黏滯熱效應，使聚焦超聲熱累積效率提升2~3倍；在實驗設定范圍內(nèi)，焦域溫升與粒徑呈負相關（20nm粒徑時增效最顯著）、與顆粒體積分數(shù)（≤0.057）及超聲電功率呈正相關，且顆粒體模溫升均超2℃，顯著高于純體模（≤2℃）；溫升過程前5s速率較快，后續(xù)趨于平緩，焦域呈中心高、兩邊低的對稱形態(tài)，5%體積分數(shù)體模的焦域面積遠大于純體模，且功率越高，顆粒熱增效效果越明顯。

產(chǎn)品推薦：ATA-4012C

圖：ATA-4012C高壓功率放大器指標參數(shù)

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審核編輯 黃宇