[实用新型]测量高强度聚焦超声功率的吸收靶

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量超声功率高达千瓦以上的吸收靶，尤其是用于测量高强度聚焦超声(HIFU)功率达千瓦以上的吸收靶。

背景技术

高强度聚焦超声(HIFU)主要用于恶性肿瘤治疗。其临床有诸多特色：可实现无创或微创外科理念；对乏氧肿瘤细胞有更敏感的杀伤性；对增生性和非增生性肿瘤(肝、肾肿瘤等)治疗的无差异性以及可诱发肌体对肿瘤的特异性免疫反应等优点。然而现有HIFU在治疗深部肿瘤、肋下肝肿瘤和大体积肿瘤时所遇到的瓶颈性困难并非HIFU难以获得很高的聚焦声强。例如当HIFU取工作频率f＝1.5MHz时，为获得自由声场中焦点声强I_F0≈15000W/cm²，只需声功率P_A0≈150(W)。然而由于人体组织天然的导热性和血供，导致靶区在HIFU加热的过程也同步散热，根据人体平均软组织已知声学、生物物理学参数，不难判知(实验与计算机模拟)上述HIFU能有效治疗的皮下平均软组织病灶的最大深度(最大焦皮距)仅约数厘米。而且治疗速率很低，即使只是中等大小的病灶，治疗时间之长也令人难以接受。研究在适当的频率下能可靠发射千瓦级、具有优势聚焦特性的HIFU，是其能否真正实现“一次性无创外科”理念的一个关键，从而使千瓦级超声功率的测量成为研发、生产、实际使用和诊测维修高强度聚焦超声(HIFU)装备必不可少的关键环节。南京海克医疗设备有限公司曾参考有关文献，曾经以金属为材质设计了一种可用于测量千瓦级HIFU声功率的凹锥形反射靶。实验证明此类反射靶无法使不同物理结构的HIFU换能器发射的声束均能满足必要的靶的纵、横波全内反射条件，由其测量获得的声辐射力用于计算辐射源声功率，可信度必然存在问题。

目前国内外用于大功率高强度聚焦超声功率的通常方法多是采取测量作用于吸收靶法向辐射力以求得声源所发射的声功率，我国国家标准(GB/T19890-2005)所推荐的方法也不例外。但目前能够实用的只有可测量百瓦级声功率的吸收靶，无法满足HIFU的现状及发展需求。

实用新型内容

本实用新型目的在于：针对目前测量高强度聚焦超声(HIFU)设备的吸收靶存在的测量声功率上限太低缺陷，提供一种能测量高强度聚焦超声功率达千瓦级的吸收靶。

本实用新型的目的是这样实现的：一种测量高强度聚焦超声功率的吸收靶，其特征在于：包括容器以及浸没在液体介质中的群锥靶，其中，群锥靶由几何形状相同的基本单元组成，基本单元上部为棱锥体，下部为相应的棱柱形底座，棱锥体各侧面的顶点汇集于该棱柱形底座中垂线形成锥顶，棱锥体和底座的截面为正方形或正三角形，或正六边形；基本单元的底座在容器内的底部无缝紧密排列，入射群锥靶的声波至少经过两次反射或散射才有可能逸出群锥靶外的空间；

吸收靶基本单元体内密布有开放性微孔。

在本实用新型中：制作基本单元的基材为含有开放性微孔的无机固体材料；制作容器的基材采用导热率较高的无机固体材料。

在本实用新型中：制作基本单元的基材为市场采购的无机固体材料，或采用特制的单质或复合质含有开放性微孔的无机固体材料，优选砖，或含有开放性微孔的石，或含有开放性微孔的岩，或石墨；制作容器的基材优选金属，或玻璃。

在本实用新型中：吸收靶使用的液体介质为去气水，基本单元的棱柱形底座的高度应该满足声衰减＞20dB；群锥靶的总体底面最小尺寸至少应该大于所需截获的-26dB声速宽度的1.5倍以上。

本实用新型的优点在于：由于采用群锥靶，具有可轻易获得反射系数低于-30dB的优良物理特征，由于因其所用基材为无机固体材料，优选砖，或含有开放性微孔的石，或含有开放性微孔的岩，或石墨，具有高比热、低温升率、低膨胀率、大剂量声照射不辐解不变性等特质，从而可用于测量千瓦级聚焦超声功率，且性能稳定、使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型群锥靶基本单元的结构示意图；

图2是群锥靶基本单元的几种截面几何形状示意图；

图3是本实用新型实施的群锥靶结构示意图；

图4是利用本实用新型对HIFU换能器进行测量的辐射力声功率天平测量系统。

图中：1、基本单元，2、容器，3、棱锥体，4、棱柱形底座，5、群锥靶，6、换能器，7、配重电子天平，8、超声功率吸收板，9、超声射频源，10、频率计。

附图非限制性地公开了本实用新型实施例的基本结构示意图，下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。