在高強度聚焦超聲（HIFU）腦腫瘤治療過程中需嚴格控制治療溫度。本研究通過調控相控換能器激勵信號實現了焦域溫度均勻分布的目的。首先，本文利用志愿者頭部計算機斷層掃描（CT）數據和 82 陣元相控換能器建立開顱 HIFU 治療腦腫瘤的三維數值仿真模型，通過疊加聚焦于兩個設定目標點的信號并調控兩信號間激勵時間差和幅值，研究其對 HIFU 焦域溫度分布及焦域形狀大小的調控。研究結果表明，兩目標點間距離在一定范圍內通過調節兩激勵信號的激勵時間差和幅值可以實現焦域內溫度均勻分布，同時可調控焦域形狀和體積大小。本文研究的仿真結果或可為 HIFU 安全有效地應用于臨床治療提供理論方法和參考。
數值仿真是預測高強度聚焦超聲(HIFU)溫度場分布的有效方法之一。本研究參照人體頭顱結構建立HIFU經顱骨治療模型,采用Westervelt聲波傳播方程的近似式和Pennes生物熱傳導方程數值仿真HIFU經顱骨治療的溫度場分布,利用時間反轉法對焦域位置進行調控和顱骨溫度較高處的熱點消除,進而分析討論輸入聲強、輻照時間、換能器與顱骨相對距離對顱內形成焦域的影響。研究結果表明,時間反轉法可實現HIFU經顱治療形成焦域位置的調控和顱骨溫度較高處的熱點消除,熱點消除后焦點溫升無明顯降低;利用熱點消除法可在距離顱骨20 mm的顱內淺表組織中形成60℃以上的焦域,形成的焦域體積隨輸入聲強以及輻照時間的增加而非線性增加,聲強越大,達到相同大小的焦域體積所需要的輻照時間越短,且換能器與顱骨之間的距離對顱內形成焦域體積的大小有影響。