Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
    • 指導教授
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 醫學工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/5131
完整後設資料紀錄
DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor林文澧
dc.contributor.authorYen-Ching Yuen
dc.contributor.author余彥縉zh_TW
dc.date.accessioned2021-05-15T17:52:21Z-
dc.date.available2019-08-17
dc.date.available2021-05-15T17:52:21Z-
dc.date.copyright2014-08-17
dc.date.issued2014
dc.date.submitted2014-08-11
dc.identifier.citation1. 衛生福利部國民健康局2012年報http://ppt.cc/mzFS
2. Dewey WC, Sapareto SA, and BettenDA,”HyperthermicRadiosensitization of Synchronous Chinese Hamster Cells: Relationship between Lethality and Chromosomal Aberrations,”Radiation Research, 1978;76(1): 48-59.
3. Kim YS, Rhim H, Choi MJ, Lim HK, Choi D,”High-intensity focused ultrasound therapy: an overview for radiologists,”Korean Journal of Radiology, 2008;9(4): 291-302.
4. HynynenK,”MRI-guided focused ultrasound treatments,” Ultrasonics,2010;
50(2):221-9.
5. Hynynen K, Pomeroy O, Smith DN, Huber PE, McDannold NJ, Kettenbach J, Jolesz
FA,”MR Imaging-guided Focused Ultrasound Surgery of Fibroadenomas in the Breast: A Feasibility Study 1,” Radiology, 2001;219(1):176-185.
6. Malinen M, Huttunen T, Hynynen K, KaipioJP,”Simulation study for
thermal dose optimization in ultrasound surgery of the breast,” Medical Physics,2004;31(5):1296-1307.
7. Bakker JF, Paulides MM, Obdeijn IM, van Rhoon GC, van Dongen KWA,” An ultrasound cylindrical phased array for deep heating in the breast: theoretical design using heterogeneous models,” Physics in medicine and biology, 2009;54(10):3201.
8. Ho CS, Ju KC, Cheng TY, Chen YY, Lin WL,”Thermal therapy for breast tumors by using a cylindrical ultrasound phased array with multifocus pattern scanning: a preliminary numerical study,” Physics in medicine and biology, 2007;52(15):4585.
9. 林伯憲,”環形相位陣列聚焦式超音波結合磁振造影系統應用於乳房腫瘤治療的研究,”醫學工程學研究所, 2011;臺灣大學:台北市.
10. 馮若,”超聲診斷設備原理與設計,”中國醫葯科技出版社,1993.
11. KlickerKA,Biggers JV, NewnhamRE,”Composites of PZT and Epoxy for
Hydrostatic Transducer Applications,” Journal of the American Ceramic Society,
1981;64(1):5-9.
12. WallaceAD,”Modeling 1-3 Composite Piezoelectrics: Thickness-Mode Oscillations,”IEEE, 1991;38(1):40-47
13. 謝岳成,”壓電電荷常數d33特性之量測,”電子工程學系, 2004;交通大學:新竹市.
14. 陳泓年,”應用於磁振造影導引聚焦式超音波乳房腫瘤治療之三維定位系統,”醫學工程學研究所, 2013;臺灣大學:台北市.
15. 蕭義正,”溫度感應型水膠應用於聚焦型超音波熱治療之研究,”機械工程學研究所, 2007;大同大學:台北市.
16. 陳慶祐,”應用於陣列式超音波探頭之多通道高功率驅動器系統開發,”醫學工程學研究所, 2013;臺灣大學:台北市.
17. 潘佳靖,”1-3壓電複合材料高能超音波換能器之有限原素分析,”機械工程學研究所, 2013;中華大學:新竹縣.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/5131-
dc.description.abstract本研究的目的是針對乳房腫瘤,開發半環形相位聚焦式超音波換能器來做熱治療。利用高強度聚焦式超音波,其具有使能量集中的特性,能夠以極短時間在目標區域產生急遽的溫度上升,達到以高熱殺死細胞的效果;且超音波具有軟組織穿透能力,能以非侵入的方式進行治療。
使用純壓電陶瓷,對其作切割並填入樹脂,成為壓電複合材料。換能器由16個獨立單元的壓電複合材料組成,驅動頻率為2.5MHz,大小為直徑20公分、曲率半徑10公分、高2.5公分。換能器使用多通道高功率驅動器系統作驅動,超音波能量藉由壓電複合材料的壓電效應產生。利用史密斯圖製作匹配電路,藉由微量力實驗測量電聲轉換效率與使壓電片連續工作15分鐘來確認換能器聲功率輸出的穩定性,並採用溫度感應型水膠,觀察其變色反應,驗證換能器加熱效果。另外將換能器放置於MRI環境中,證明其具有磁振相容性。
實驗結果顯示,各單元壓電片可輸出功率為30W,電聲轉換效率為30%。超音波換能器在連續15分鐘的工作期間,依然能夠穩定的將電能轉換為超音波,但由於受到電源供應器的限制、電聲轉換效率的不足,以及聚焦區域過大的問題,所以無法有效使溫感型水膠變色。
本研究完成了半環形相位調控超音波換能器的開發,確定壓電複合材料的製程以及其工作的穩定性,並驗證換能器所使用的材料具有相當程度的磁振相容性。
zh_TW
dc.description.abstractIn this study,a C-shaped phase-array focused ultrasound transducer for breast tumor treatment was developed. High-intensity focused ultrasound (HIFU) has the ability to concentratepower to generate a steep temperature elevation at the target to kill the cells. In addition, ultrasound has a great ability of soft tissue penetration and can be appliedfor non-invasive treatments.
Piezoelectric ceramics was cut with designed dimension and then filled withepoxy to made it become piezoelectric-composite. Thepiezoelectric-composite was then used to make a C-shaped ultrasound transducer with a diameter of 20cm,a radius of curvature of 10cm and a height of 2.5cm. The transducer consisted of 16 separated elements and operated at a frequency of 2.5MHz. We used a multi-channel power system to drive the transducer. The piezoelectric-composite elements generated the ultrasound power by piezoelectric effect. We madematching circuit for each element based onSmith Chart. The electro-acoustic transfer ratio was measured by radiation force test and the transducer has been working for 15 minutes continuously to confirm thestability of acoustic output power. We used thermo-sensitive phantom to observe the heating effect. The transducer was placed in an MRI environment to demonstrate its MR compatibility.
The results showed that the output power of each element could reach 30 Watt, and the electro-acoustic transfer ratio was about 30%. During a 15-min working time, the transducer could transfer the acoustic power stably. Due to the limitation of power supply, low electro-acoustic efficiency, and a large focal zone, the transducer could not reach the requirement for changing phantom’s color.
In this study, we developed a C-shaped phase-array focused ultrasound transducer for breast tumor thermal therapy. The manufacturing process of piezoelectric-composite material and the stability of transducer were confirmed. Theultrasound transducer had a certain degree of MR compatibility.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-05-15T17:52:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-103-R01548043-1.pdf: 2428990 bytes, checksum: 20cd58ba182f5c0e27d2590f3e03e14e (MD5)
Previous issue date: 2014
en
dc.description.tableofcontents口試委員審定書 ii
致謝 iii
摘要 iv
英文摘要 v
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xiii
第1章 緒論 1
1.1乳癌 2
1.2乳癌的治療 3
1.2.1 現有療法 3
1.2.2熱治療 4
1.2.3 新興療法 5
1.3 超音波治療之應用 6
1.4 環形超音波換能器回顧 8
1.5 研究動機 9
第2章 壓電原理 10
2.1 壓電效應 10
2.2 壓電效應統御方程式 12
2.3 壓電材料 14
2.3.1 1-3壓電複合材料 15
2.4壓電材料特性參數 18
第3章 超音波換能器之設計 20
3.1設計考量 20
3.2 換能器外殼設計 22
3.3 阻抗匹配電路 25
第4章 換能器製程與特性化量測 28
4.1換能器製程 28
4.1.1 1-3壓電複合材料之製程 28
4.1.2封裝流程 35
4.2壓電陶瓷特性化測試 36
4.2.1電聲轉換效率測試 36
4.2.2壓電片穩定性測試 37
4.2.3 組織仿體實驗 38
第5章 結果與討論 40
5.1 換能器之硬體製作與特性化測試 40
5.1.1 換能器製作 40
5.1.2 磁振造影相容之超音波換能器 41
5.1.3匹配電路 42
5.1.4電聲轉換效率 50
5.2 壓電片穩定性測試 54
5.2.1 壓電片表面工作溫度量測 54
5.2.2 輸入電功率測試 54
5.2.3 電聲轉換效率測試 57
5.3 換能器效能提升探討 58
5.3.1 聚焦點大小 59
5.3.2 電聲轉換效率的提升 62
第6章 結論與未來展望 63
參考文獻 64
dc.language.isozh-TW
dc.subject陣列式探頭zh_TW
dc.subject半環形超音波換能器zh_TW
dc.subject熱治療zh_TW
dc.subject乳房腫瘤zh_TW
dc.subject壓電複合材料zh_TW
dc.subjectphased-array transduceren
dc.subjectpiezoelectric-composite materialen
dc.subjectbreast tumorsen
dc.subjecthyperthermiaen
dc.subjectC-shaped ultrasound transduceren
dc.title應用於乳癌治療之磁振相容半環形相位調控超音波換能器之研發zh_TW
dc.titleInvestigation of MR-Compatible C-ShapedPhased-Array Ultrasound Transducer for Breast Tumor Treatmenten
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear102-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.coadvisor陳景欣
dc.contributor.oralexamcommittee陳永耀,周呈霙
dc.subject.keyword半環形超音波換能器,熱治療,乳房腫瘤,壓電複合材料,陣列式探頭,zh_TW
dc.subject.keywordC-shaped ultrasound transducer,hyperthermia,breast tumors,piezoelectric-composite material,phased-array transducer,en
dc.relation.page65
dc.rights.note同意授權(全球公開)
dc.date.accepted2014-08-11
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept醫學工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:醫學工程學研究所

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-103-1.pdf2.37 MBAdobe PDF檢視/開啟
顯示文件簡單紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved