[发明专利]相控阵聚焦超声多模式热场形成方法

权利要求书

1.一种相控阵聚焦超声多模式热场形成方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

(1)采用多元阵列球面开孔不等间距环形阵列治疗头；

(2)采用每种声场模式与一组驱动信号的相位与幅值相对应；

(3)利用试探法确定目标靶组织中可用的高热模式声强；

(4)温热模式热场声强的调控，以保证加热区域冷点温度上升速率保持为预定值，最终达到形成任意预期均匀温热模式热场的目的。

2.根据权利要求1所述的相控阵聚焦超声多模式热场形成方法，其特征是，所述的阵列，由108个直径为10mm的圆形平面式阵元组成，球面曲率半径为200mm。

3.根据权利要求1所述的相控阵聚焦超声多模式热场形成方法，其特征是，所述的环形阵列治疗头，技术要求是：最大间距达30mm的焦点间距和最高达190的声强增益，同时形成最大体积达4×10⁴mm³温热模式热场和达240mm³的高热模式热场。

4.根据权利要求1所述的相控阵聚焦超声多模式热场形成方法，其特征是，所述的驱动信号的相位和幅值，是指：利用伪逆矩阵算法和振速与电压对应关系计算获得这些模式所需驱动信号的相位和幅值。

5.根据权利要求1或者4所述的相控阵聚焦超声多模式热场形成方法，其特征是，所述的驱动信号的相位和幅值，获得驱动信号的相位和幅值的步骤如下：

①确定所用声场分布模式，包括控制点位置和控制点处声强；

②根据相控阵聚焦超声换能器的阵元结构特征及阵元分布特性，并根据所设定的声场模式信息，确定超声波传播矢量，得到以矩阵表示的前向传输算子H，进而利用最小二乘法估计前向传输算子H的伪逆矩阵H⁺，H⁺＝H^*t(HH^*t)^-1；

③用伪逆矩阵算法，根据声场声压分布矩阵P反求出应有的阵元表面振速U，U＝H⁺P；

④根据超声换能器的逆压电效应，由超声换能器的激励电压V与其表面振速U之间的近似关系式U＝LV，即V＝L^-1U，确定相控阵聚焦超声换能器中各阵元应有的激励电压V的相位φ_n和幅度u_n，其中，L为一个对角阵。

6.根据权利要求1所述的相控阵聚焦超声多模式热场形成方法，其特征是，所述的试探法，用伪逆矩阵算法计算出与相应声场分布模式对应的各个阵元表面复振速后，根据表面振速和目标靶组织的密度ρ和比热容c计算阵元表面声强$I_{\mathrm{en}}=\frac{\mathrm{\ρc}}{2}{\left|u_n\right|}^2,$并和限定阵元表面声强相比较，如果小于限定阵元表面声强则增加控制点声强，反之则增加控制点声强，直到阵元表面声强左侧趋近限定阵元表面声强。