Page 209 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 张默涵等： 经颅超声刺激人脑海马的数值仿真研究 397

3.1.1 开口半径R 对焦域的影响 表 3 不同开口半径下颅内形成焦域参数
保持曲率半径 R z = 90 mm、阵元半径 r = Table 3 Intracranial focal field parameters
2 mm 的条件下，不同开口半径 R 的换能器在颅内 under different opening radius
形成的 −6 dB 焦域分布如图 4 所示。表 3 为图 4 所
开口半径 焦域长 焦域短 焦域面积 焦点 焦点
对应的不同开口半径下的焦域参数。由图 4 和表 3 R/mm 轴长/mm 轴长/mm S/mm 2 位置/mm 声压/MPa
可知，换能器曲率半径不变时，随着开口半径增大， 51 13.3 2.0 20.89 90.0 0.371
焦域长短轴长逐渐减小，焦域面积逐渐减小，焦点声 52 12.8 2.0 20.11 89.8 0.370
压变化不大，在颅内形成的焦点位置几乎不变。在 53 12.0 1.8 17.00 89.3 0.385
开口半径 R = 56 mm 条件下，形成的焦域长轴、短 54 11.8 1.8 16.68 89.8 0.363
轴长分别为 11 mm 和 1.8 mm，远小于海马的宽度 55 11.4 1.8 16.12 90.0 0.351
和高度空间尺寸。
56 11.0 1.8 15.55 90.0 0.352
3.1.2 曲率半径R z 对焦域的影响
表 4 不同曲率半径下颅内形成的焦域参数
在开口半径 R = 56 mm、阵元半径 r = 2 mm
Table 4 Intracranial focal field parameters
的条件下，不同曲率半径 R z 的换能器在颅内形
under different curvature radius
成的 −6 dB 焦域分布如图 5 所示，表 4 为图 5 所对
应的颅内形成的焦域参数。由图 5 和表 4 可知，除 曲率半径 焦域长 焦域短 焦域面积 焦点 焦点
R z = 92 mm 外，换能器开口半径不变时，随着曲 R z /mm 轴长/mm 轴长/mm S/mm 2 位置/mm 声压/MPa
率半径的增大，在靶区产生的焦域长短轴长逐渐增 90 11.0 1.8 15.55 90.0 0.352
91 11.3 1.8 15.97 90.2 0.325
大，焦域面积逐渐增大，焦点声压变化不大，焦点
92 12.5 1.8 17.67 89.3 0.332
位置逐渐向远离换能器的方向移动。在曲率半径
93 12.0 1.8 16.96 93.0 0.368
R z = 90 mm 条件下，形成的焦域长轴长为 11 mm，
94 13.0 2.0 20.42 94.0 0.301
远小于海马的宽度空间尺寸；形成的焦域短轴长为
95 13.5 2.2 23.33 94.5 0.323
1.8 mm，远小于海马的高度空间尺寸。

dB
72 72 72 0
-1
-2
60 60 60 -3
-4
-5
48 48 48 -6
75 85 95 105 75 85 95 105 75 85 95 105
(a) R=51 mm (b) R=52 mm (c) R=53 mm
dB
72 72 72 0
-1
-2
60 60 60 -3
-4
-5
48 48 48 -6
75 85 95 105 75 85 95 105 75 85 95 105
y/mm (d) R=54 mm (e) R=55 mm (f) R=56 mm

z/mm
图 4 不同开口半径下颅内形成的 −6 dB 焦域对比图 (单位：mm)
Fig. 4 Comparison of −6 dB focal regions formed in the brain tissue under different opening radii (unit: mm)