Low-Loss Ultrasound Transmission Through Waveguide From Double Parabolic Reflectors (DPLUS) for Thermal Ablation
Low-Loss Ultrasound Transmission Through Waveguide From Double Parabolic Reflectors (DPLUS) for Thermal Ablation
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双抛物面反射器 (DPLUS) 通过波导进行低损耗超声波传输，用于热消融
DOI：
10.1109/access.2022.3216707
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Morita Takeshi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Kang;Irie Takasuke;Iijima Takashi;Miyake Susumu;Morita Takeshi
为了推动声波导换能器向实际热烧蚀应用方向发展，我们研究了长1 m（半径0.6 mm）、低损耗熔融石英薄波导的DPLUS（双抛物反射波波导超声换能器）在2.2 MHz的最佳频率下工作，以及不同超声暴露时间下对组织的热效应。测得石英薄波导的振动衰减系数为db /MHz/cm，这种低损耗特性是所研究的DPLUS实现热烧蚀的关键之一。在薄波导尖端传输轴向振动速度幅值为1 m/s、超声曝光时间为1 s、5 s、10 s、20 s的情况下，鸡胸组织的温升测量值与仿真结果吻合较好。在暴露10 s、20 s和30 s下观察组织的病变。病灶大小随暴露时间的增加而增大，但测量到的病灶轴向和横向宽度均小于2mm。本文的研究结果表明，m范围长薄波导DPLUS实现了热烧蚀，这是DPLUS向实际MIT应用的重要进展。
In this paper, to advance acoustic waveguide transducers towards practical thermal ablation applications, we studied DPLUS (double parabolic reflectors wave-guided ultrasonic transducer) with a 1-m long (0.6-mm radius) and low-loss fused quartz thin waveguide working at the optimal frequency of 2.2 MHz, and the thermal effects to the tissue under different ultrasound exposure time. The measured vibration attenuation coefficient of the fused quartz thin waveguide isdB/MHz/cm, and such low-loss characteristic is one of the keys of the studied DPLUS for realizing thermal ablation. Under the transmitted axial vibration velocity amplitudeat the thin waveguide tip of 1 m/s and the ultrasound exposure time of 1 s, 5 s, 10 s, 20 s, the measured temperature rises in the chicken breast tissue showed good agreements with the simulation results. Lesions were observed in the tissue under the exposure of 10 s, 20 s, and 30 s. The lesion size increases with the exposure time but the measured axial and lateral widths of the lesions were smaller than 2 mm. The presented results in this paper showed that thermal ablation was achieved by a m-range long thin-waveguide DPLUS which becomes an important progress of DPLUS towards practical MIT applications.
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