HIFU 트랜스듀서 챔버의 구성은 특정 음향 및 열 문제를 해결하도록 설계되었습니다. 챔버를 탈이온수로 채워야 하는 이유는 인체 조직의 음향 특성과 일치하는 순수하고 전도성이 없는 매질을 생성하는 동시에 장치의 내부 전자 장치를 냉각하기 위해서입니다. 폴리에틸렌(PE) 필름은 음향적으로 투명하여 고강도 파동이 왜곡이나 에너지 손실 없이 환자에게 통과할 수 있도록 하므로 이 액체 환경을 밀봉하는 데 필요합니다.
핵심 요점 이 설계는 장비와 환자를 모두 보호하면서 음향 에너지의 전달을 최적화합니다. 탈이온수는 열 안정제 및 임피던스 정합기 역할을 하며, PE 필름은 초음파에 대한 보이지 않는 장벽 역할을 하여 집중된 빔이 정확하고 효과적으로 유지되도록 합니다.
탈이온수의 중요한 역할
음향 전달 극대화
고강도 집속 초음파(HIFU) 장치의 주요 목표는 트랜스듀서에서 신체로 에너지를 최소한의 손실로 전달하는 것입니다. 탈이온수는 음향 임피던스가 인체 조직의 임피던스와 매우 유사하기 때문에 사용됩니다.
이 임피던스 정합은 장치와 피부 사이의 계면에서 반사 손실을 최소화하는 데 중요합니다. 트랜스듀서 내부의 매질이 조직 밀도와 크게 다르면 에너지의 상당 부분이 목표 영역으로 침투하는 대신 되돌아갈 것입니다.
전기 안전 보장
HIFU 트랜스듀서는 고전압 전자 부품, 특히 PZT(압전) 요소를 사용하여 작동합니다. 일반 물에는 전기를 전도하는 미네랄과 이온이 포함되어 있어 장치가 단락될 위험이 높습니다.
탈이온수는 전도성이 없습니다. 이온과 불순물을 제거함으로써 물은 전기 아크를 방지하는 안전한 유전 환경을 만들어 잠긴 부품이 작동 중에도 장치가 안전하게 작동하도록 합니다.
열 조절 및 안정성
고주파 음파의 생성은 PZT 요소 내에서 상당한 열을 발생시킵니다. 활성 냉각 없이는 이러한 요소가 과열되어 성능 저하 또는 고장을 일으킬 수 있습니다.
순환하는 탈이온수는 매우 효율적인 냉각수 역할을 합니다. 이 열을 발산함으로써 물은 음향 빔의 안정성을 유지하여 치료 내내 에너지 전달이 균일하고 예측 가능하게 유지되도록 합니다.
폴리에틸렌(PE) 필름의 기능
음향 투명성
물 챔버에서 환자로 에너지를 전달하려면 밀봉 재료가 음파에 대해 효과적으로 보이지 않아야 합니다. 폴리에틸렌(PE) 필름은 음향적으로 투명하기 때문에 사용됩니다.
이 특성은 필름이 초음파를 흡수하거나 반사하지 않도록 합니다. 이를 통해 집중된 에너지가 빔의 의도된 모양과 강도를 유지하면서 간섭 없이 피부를 향해 투사될 수 있습니다.
내구성 있는 밀폐
챔버는 물을 담을 수 있을 만큼 견고하면서도 치료 부위에 맞게 구부러질 수 있을 만큼 유연한 밀봉이 필요합니다. PE 필름은 내구성이 있고 누출 방지 기능이 있는 장벽을 제공합니다.
물 챔버의 무결성을 유지하여 공기 방울이 들어가는 것을 방지합니다. 공기는 초음파 전파의 적입니다. 아주 작은 방울이라도 빔을 산란시키고 치료를 방해할 수 있습니다.
운영상의 절충점 이해
불순물의 위험
탈이온수는 이상적인 매질이지만 그 순수성은 영구적이지 않습니다. 시간이 지남에 따라 챔버 내부의 재료에서 이온이 물로 용출되어 전도성이 서서히 증가할 수 있습니다.
수질이 저하되면 전기적 결함의 위험이 증가합니다. 또한 불순물은 음향 산란을 일으켜 초점의 정확도를 감소시키고 잠재적으로 치료의 안전 프로파일을 변경할 수 있습니다.
재료 열화
PE 필름은 고주파 진동과 열 변동으로 인한 지속적인 스트레스를 받습니다. 내구성이 있지만 파괴되지 않는 것은 아닙니다.
필름이 열화되거나 주름지면 피부 표면에 에너지 축적을 일으킬 수 있습니다. 이는 빔 모양의 "안전 보조" 기능을 손상시켜 심부 조직 치료 대신 표피 화상을 유발할 수 있습니다.
성능 및 안전 보장
HIFU 장비의 효능과 수명을 극대화하려면 작업자는 이러한 소모품의 무결성을 우선시해야 합니다.
- 장비 안전에 중점을 두는 경우: 냉각수의 비저항을 정기적으로 확인하여 전도성이 없음을 보장하고 PZT 요소를 보호하십시오.
- 환자 편의에 중점을 두는 경우: 사용할 때마다 PE 필름 표면을 검사하십시오. 기포나 주름은 빔을 왜곡시키고 표면 열감을 증가시킬 수 있습니다.
- 치료 효능에 중점을 두는 경우: 열 안정성과 빔 균일성을 유지하기 위해 물 순환 시스템이 제대로 작동하는지 확인하십시오.
탈이온수와 PE 필름의 시너지는 안전하고 일관된 HIFU 에너지 전달의 기초입니다.
요약 표:
| 구성 요소 | 주요 기능 | 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 탈이온수 | 임피던스 정합 | 인체 조직 밀도와 일치시켜 에너지 반사를 최소화합니다. |
| 탈이온수 | 열 냉각 | PZT 요소의 열을 발산하여 장치 고장을 방지합니다. |
| 탈이온수 | 전기 절연 | 비전도성 특성으로 단락 및 아크를 방지합니다. |
| PE 필름 | 음향 투명성 | 에너지 손실 없이 초음파가 통과하도록 합니다. |
| PE 필름 | 액체 밀폐 | 챔버를 밀봉하여 빔을 산란시키는 공기 방울을 방지합니다. |
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참고문헌
- 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
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