高压功率放大器在聚焦超声治疗下颗粒介质热增效实验中的应用

　　实验名称：聚焦超声治疗下颗粒介质热增效的机理与实验研究

　　研究方向：聚焦超声、颗粒介质、肿瘤治疗

　　实验目的：在保障聚焦超声安全治疗的前提下，提高其在肿瘤治疗中的高效性和安全性。通过研究颗粒在低功率超声作用下的热增效作用，明确不同体积分数、粒径参数及超声功率对聚焦超声能量沉积和温度累积的影响，为临床治疗应用奠定理论基础。

　　测试设备：

　　1、核心超声设备：1.16MHz聚焦换能器（实验室自制）、信号源、功率放大器（ATA-4012B,Aigtek）。

　　2、定位与测量设备：三维行走机构、水听器（用于焦点定位）、红外相机、示波器。

　　3、辅助设备：磁力搅拌器、除气装置、体模模具（亚克力圆环+红外玻璃底座）。

图1试验平台示意图

　　实验过程：

　　1、实验系统搭建：以1.16MHz自制聚焦换能器为核心，结合信号源、功率放大器、三维行走机构、红外相机、示波器等构成红外测温系统，通过水听器扫描法确定焦点位置（落于体模中心），耦合介质为除气水。

　　2、设定实验条件：体模初始温度均为37℃，电声功率转化效率为60%，激励信号为连续正弦波，在5~30W电功率范围内，每间隔5W对同组体模辐照20s。

　　3、数据采集：通过红外相机记录每组体模的实时温度变化，对比仿真与实验结果的一致性，分析不同变量对体模温升、焦域面积的影响。

　　实验结果：仿真与实验结果基本一致（最大相对误差≤10%），黏弹性介质中颗粒的存在可增强黏滞热效应，使聚焦超声热累积效率提升2~3倍；在实验设定范围内，焦域温升与粒径呈负相关（20nm粒径时增效最显著）、与颗粒体积分数（≤0.057）及超声电功率呈正相关，且颗粒体模温升均超2℃，显著高于纯体模（≤2℃）；温升过程前5s速率较快，后续趋于平缓，焦域呈中心高、两边低的对称形态，5%体积分数体模的焦域面积远大于纯体模，且功率越高，颗粒热增效效果越明显。

　　产品推荐：ATA-4012C

图：ATA-4012C高压功率放大器指标参数

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