摘 要：作为一种无创介入新技术，高强度聚焦超声在肿瘤检测和治疗方面具有极高的应用价值和较好的发展前景。基于声场波动方程，建立了声场分布计算的有限元模型，通过有限元分析软件ANSYS12.0计算得到水中声场分布，并与瑞利积分结果进行了对比。其中，主瓣宽度、焦点位置和旁瓣能量的误差分别为0.58%，1.29%，9.1%.采用4f成像系统检测得到声场分布，得到的结果与计算结果一致。理论计算和实验检测结果验证了该模型的正确性。利用该模型计算组织中声场分布，并与水中声场分布进行比较，最后基于生物热传导方程，计算出了组织中的温度场分布。

关键词：高强度聚焦超声；有限元分析；声场分布；温度分布

中图分类号：O426 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.021

1 背景阐述

自20世纪40年代Lynn等采用高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound，HIFU）技术实现可控局部热消融以来，HIFU技术受到了研究工作者的极大关注，并广泛应用于各种肿瘤的体外无创治疗中。HIFU技术通过超声聚焦装置使高强度超声波束在体内聚焦，形成声场能量较高的焦斑区域，体内组织吸收声场能量产生热效应，位于焦区内的组织温度迅速升高而致死焦区内肿瘤细胞。相比于传统的开放式治疗方法，HIFU技术具有无创、安全等优点。

在使用HIFU技术治疗的过程中，声场焦区必须与目标靶区域吻合，否则将损伤正常组织。在实际工作中，研究高强度聚焦超声在组织中所形成的焦区参数是实现安全治疗的关键。目前，焦区参数的非介入式检测实现较为困难而且价格昂贵，所以，采用数值仿真和计算的方法来预测焦区参数（其中包括焦斑大小、位置、能量分布和焦区温度等），能为安全治疗提供有效的保障。……