Die Konfiguration einer HIFU-Wandlerkammer ist darauf ausgelegt, spezifische akustische und thermische Herausforderungen zu lösen. Es ist notwendig, die Kammer mit deionisiertem Wasser zu füllen, um ein reines, nicht leitendes Medium zu schaffen, das die akustischen Eigenschaften menschlichen Gewebes nachahmt und gleichzeitig die interne Elektronik des Geräts kühlt. Die Polyethylen (PE)-Folie wird benötigt, um diese flüssige Umgebung abzudichten, da sie akustisch transparent ist und hochintensive Wellen ohne Verzerrung oder Energieverlust zum Patienten durchdringen lässt.
Kernbotschaft Dieses Design optimiert die Übertragung akustischer Energie und schützt gleichzeitig sowohl das Gerät als auch den Patienten. Deionisiertes Wasser dient als thermischer Stabilisator und Impedanzanpasser, während die PE-Folie als unsichtbare Barriere für Ultraschall fungiert und sicherstellt, dass der fokussierte Strahl präzise und effektiv bleibt.
Die entscheidende Rolle von deionisiertem Wasser
Maximierung der akustischen Übertragung
Das Hauptziel eines Hochintensitäts-Fokussierten-Ultraschall (HIFU)-Geräts ist die Energieübertragung vom Wandler in den Körper mit minimalem Verlust. Deionisiertes Wasser wird verwendet, da seine akustische Impedanz eng mit der von menschlichem Gewebe übereinstimmt.
Diese Impedanzanpassung ist entscheidend, um Reflexionsverluste an der Grenzfläche zwischen Gerät und Haut zu minimieren. Wenn sich das Medium in der Wandlerkammer signifikant von der Gewebedichte unterscheiden würde, würde ein Großteil der Energie zurückprallen, anstatt den Zielbereich zu durchdringen.
Gewährleistung der elektrischen Sicherheit
HIFU-Wandler arbeiten mit Hochspannungs-Elektronikkomponenten, insbesondere PZT (piezoelektrischen) Elementen. Normales Wasser enthält Mineralien und Ionen, die Strom leiten, was ein erhebliches Risiko eines Kurzschlusses des Geräts darstellt.
Deionisiertes Wasser ist nicht leitend. Durch die Entfernung von Ionen und Verunreinigungen schafft das Wasser eine sichere dielektrische Umgebung, die elektrische Lichtbögen verhindert und sicherstellt, dass das Gerät sicher funktioniert, auch wenn untergetauchte Komponenten aktiv sind.
Thermische Regelung und Stabilität
Die Erzeugung von hochfrequenten akustischen Wellen erzeugt erhebliche Wärme in den PZT-Elementen. Ohne aktive Kühlung würden diese Elemente überhitzen, was zu Leistungsverschlechterung oder Ausfall führen würde.
Das zirkulierende deionisierte Wasser wirkt als hocheffizienter Kühlmittel. Durch die Ableitung dieser Wärme erhält das Wasser die Stabilität des akustischen Strahls aufrecht und stellt sicher, dass die Energieabgabe während der Behandlung gleichmäßig und vorhersagbar bleibt.
Die Funktion von Polyethylen (PE)-Folie
Akustische Transparenz
Um die Energie aus der Wasserkammer in den Patienten zu bekommen, muss das Dichtungsmaterial für Schallwellen praktisch unsichtbar sein. Polyethylen (PE)-Folie wird verwendet, da sie akustisch transparent ist.
Diese Eigenschaft stellt sicher, dass die Folie die Ultraschallwellen nicht absorbiert oder reflektiert. Sie ermöglicht es der fokussierten Energie, ohne Störungen zur Haut zu projizieren, wodurch die beabsichtigte Form und Intensität des Strahls erhalten bleibt.
Haltbare Eindämmung
Die Kammer benötigt eine Dichtung, die robust genug ist, um das Wasser einzuschließen, aber flexibel genug, um sich an den Behandlungsbereich anzupassen. PE-Folie bietet eine haltbare, auslaufsichere Barriere.
Sie erhält die Integrität der Wasserkammer und verhindert, dass Luftblasen eindringen. Luft ist der Feind der Ultraschallausbreitung; selbst mikroskopisch kleine Blasen können den Strahl streuen und die Behandlung stören.
Verständnis der betrieblichen Kompromisse
Das Risiko von Verunreinigungen
Obwohl deionisiertes Wasser das ideale Medium ist, ist seine Reinheit nicht dauerhaft. Im Laufe der Zeit können Materialien in der Kammer Ionen ins Wasser abgeben, wodurch die Leitfähigkeit langsam zunimmt.
Wenn sich die Wasserqualität verschlechtert, steigt das Risiko von elektrischen Fehlern. Darüber hinaus können Verunreinigungen zu akustischer Streuung führen, die Präzision des Fokuspunktes verringern und potenziell das Sicherheitsprofil der Behandlung verändern.
Materialdegradation
Die PE-Folie ist ständigen Belastungen durch hochfrequente Vibrationen und thermische Schwankungen ausgesetzt. Obwohl haltbar, ist sie nicht unzerstörbar.
Wenn die Folie sich zersetzt oder Falten wirft, kann dies zu einer Energieansammlung an der Hautoberfläche führen. Dies beeinträchtigt die "Sicherheitsassistenz"-Funktion der Strahlform und kann zu epidermalen Verbrennungen anstelle einer Behandlung von tiefem Gewebe führen.
Gewährleistung von Leistung und Sicherheit
Um die Wirksamkeit und Lebensdauer von HIFU-Geräten zu maximieren, müssen Bediener die Integrität dieser Verbrauchsmaterialien priorisieren.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Gerätesicherheit liegt: Überprüfen Sie regelmäßig den spezifischen Widerstand des Kühlwassers, um sicherzustellen, dass es nicht leitend bleibt und die PZT-Elemente schützt.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem Patientenkomfort liegt: Untersuchen Sie die Oberfläche der PE-Folie vor jedem Gebrauch; Blasen oder Falten können den Strahl verzerren und die Wärmeempfindung auf der Oberfläche erhöhen.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Behandlungseffektivität liegt: Stellen Sie sicher, dass das Wasserkreislaufsystem ordnungsgemäß funktioniert, um die thermische Stabilität und Strahlgleichmäßigkeit aufrechtzuerhalten.
Das Zusammenspiel von deionisiertem Wasser und PE-Folie ist die Grundlage für eine sichere und konsistente HIFU-Energieabgabe.
Zusammenfassungstabelle:
| Komponente | Hauptfunktion | Warum es entscheidend ist |
|---|---|---|
| Deionisiertes Wasser | Impedanzanpassung | Passt sich der Dichte des menschlichen Gewebes an, um Energieverluste durch Reflexion zu minimieren. |
| Deionisiertes Wasser | Thermische Kühlung | Leitet Wärme von PZT-Elementen ab, um Geräteausfälle zu verhindern. |
| Deionisiertes Wasser | Elektrische Isolierung | Nicht leitende Eigenschaften verhindern Kurzschlüsse und Lichtbögen. |
| PE-Folie | Akustische Transparenz | Ermöglicht das Durchdringen von Ultraschallwellen ohne Energieverlust. |
| PE-Folie | Flüssigkeitsabdichtung | Dichtet die Kammer ab, um Luftblasen zu verhindern, die den Strahl streuen. |
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Referenzen
- Jacek Calik, Natalia Sauer. Healing Process after High-Intensity Focused Ultrasound Treatment of Benign Skin Lesions: Dermoscopic Analysis and Treatment Guidelines. DOI: 10.3390/jcm13040931
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Belislaser Wissensdatenbank .
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