[发明专利]基于焦域轴向最大振速的聚焦超声功率测量系统及方法

摘要

本发明提供了一种基于焦域轴向最大振速的聚焦超声功率测量系统及方法，通过焦域平面内振速扫描实现焦域最大轴向振速的测量，进而基于焦域振速分布和换能器结构参数及辐射声功率的关系，提出了一种根据焦域轴向最大振速计算超声功率的非接触式声功率反演测量新方法。本发明在已知换能器设计参数的情况下，可以根据焦域处轴向最大振速反演计算出换能器辐射的声功率，有效恢复HIFU焦域被抵消掉的径向振动能量，为超声治疗的声功率精确测量和剂量控制提供了新思路，对HIFU治疗仪器的功率校准提供了新技术，在HIFU治疗系统的质量检测和临床应用中具有重要的指导意义和推广价值。

主权项

1.一种基于焦域轴向最大振速的聚焦超声功率测量系统，其特征在于：包括计算机、函数信号发生器、功率放大器、数据采集器、激光解码器、激光探头以及置于水中的HIFU换能器和反光膜，所述HIFU换能器依次连接有功率发大器、函数信号发生器、计算机，此外，计算机还通过数据采集器、激光解码器连接至激光探头，所述HIFU换能器、反光膜和激光探头的轴线顺序重合；计算机根据换能器表面振速换能器表面振速u_a和焦点轴向振速V_z之间的线性关系，以及HIFU换能器的半径a和焦距R，HIFU换能器的声功率W和V_z²成正比的关系，利用所测量的V_z来计算HIFU聚焦换能器的声功率；换能器表面振速u_a和焦点轴向振速V_z的关系为：其中是焦域轴向最大振速的增益系数，k＝ω/c₀是声波的波数，ω是声波频率，c₀是水中的声速，通过测量的V_z计算出换能器表面振速u_a；HIFU换能器的声功率W和焦点轴向振速V_z的关系为：其中是基于焦点轴向最大振速的声功率系数，I是HIFU换能器表面声强，S是HIFU换能器效声源面积，ρ₀和c₀是水的密度和声速。