氣泡在高能聚焦超音波燒灼影響之研究

高強度聚焦型超音波(high intensity focused ultrasound, HIFU)治療的置入氣泡的角色扮演加熱機制為一個當前有趣的議題。在高頻率時,非線性傳播導致在毫秒之內產生汽化氣泡;在較低的頻率,空化氣泡可能透過黏性逸散、聲學輻射和熱傳導提高溫度。在本研究中,旨在探討含氣泡與不含氣泡的仿體燒灼效果。快速多極法(fast multipole method, FMM)用於計算壓力場。溫度場的計算則以壓力場的結果代入生物熱傳導方程式中計算(bio-heat transfer equation, BHTE)。BHTE則是使用商用有限元素分析軟體ANSYS求解。此外,並架設一個研究觀察燒灼效果的必要實驗平台。實驗中變化換能器的趨動頻率及和輸出電功率研究氣泡的影響。對於不含氣泡的仿體,紡錘形的焦斑在實驗可觀察並且模擬上可預測。對於含單一氣泡仿體,焦斑在氣泡之前積累並且形成蝌蚪形狀。而微小的空化氣泡在低頻率產生並且在模擬中能合理地被簡化作單一氣泡。我們發現單一氣泡的半徑愈大將導致更大的焦斑。本研究認為空化氣泡和汽化氣泡同樣重要,並且同時提高HIFU的焦斑大小和形狀。

作者:范紋鳳