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经颅聚焦超声是一种快速发展的针对脑部疾病的非侵入式超声治疗技术。对于目前的经颅聚焦超声研究，关于颅骨中纵波和横波之间模式转换效应对经颅聚焦超声影响的探讨尚显不足。有鉴于此，本文将主要利用建模仿真研究模式转换对经颅聚焦超声的影响，并在仿真研究结果的指导下，开展经颅聚焦超声体外实验。本文的具体研究工作如下: 第一，通过利用交错网格时域有限差分法求解Kelvin-Voigt方程，本文开发了一套考虑颅骨中模式转换效应的经颅聚焦超声场模拟器。在此基础上，鉴于纵波和横波声参数的差异性，本文引入波场分离法提取颅骨中的纵波和横波，以便分别计算纵波和横波贡献的热源，再利用时域有限差分法求解Pennes生物热传导方程，进一步开发了一套考虑颅骨中模式转换效应的声致温度场模拟器。 第二，利用上述模拟器对8个具有不同聚焦深度和入射角的计算模型的经颅聚焦超声场以及声致温度场进行了仿真，并分析了颅骨中模式转换对经颅聚焦超声场和声致温度场的影响。结果表明，对于所有的计算模型，考虑模式转换时的声强聚焦增益比不考虑模式转换时的声强聚焦增益平均要低12.05％。对于焦点处温升而言，这个平均下降百分比是12.02％。忽略模式转换将会导致颅骨处的声强和温升均被低估。不过，如果入射角超过30°，前述规律可能会反过来。对于所有的计算模型，横波平均贡献了颅骨中20.54％的声强，且在超声作用1.0s的条件下，横波平均贡献了颅骨中20.74％的温升。随着超声作用时间的增加，颅骨中由横波贡献的温升的比例将会下降。 第三，利用上述模拟器研究了颅骨声参数偏差对经颅聚焦超声场聚焦效果的影响。结果表明，聚焦效果基本不受颅骨密度和吸声系数偏差影响。颅骨声速偏差通过主导对经颅超声聚焦所需相位调控的影响，进而对聚焦效果产生主导影响。为了保证经颅聚焦超声场的声强聚焦增益下降不超过25％以及聚焦偏差最大不超过2.0mm，颅骨声速偏差比例最好不要超过5％。 第四，利用上述模拟器研究了深部聚焦时横波对相位调控和经颅聚焦超声场的影响。结果表明，聚焦深度较大时，横波对基于时间反转互相关法计算的相位调控影响很小。这意味着在计算相位调控仿真中可以忽略与横波有关的变量和参数，从而降低经颅聚焦超声实验中等待调控相位计算结果的时间成本。此外，横波对经颅聚焦超声场的强度分布影响较大，忽略横波会导致对焦域处声场聚焦强度的高估以及对颅骨附近声能量沉积的低估。 第五，利用声波透射时差法测得颅骨切片的平均纵波声速和平均横波声速分别是2338.6±11.45m/s和1689.0±5.1m/s。 第六，基于第三和第四部分的研究结果，在经颅超声深部聚焦时，忽略了计算相位调控的仿真中与横波和粘度有关的变量和参数，并利用无粘流体中线性声波方程的仿真来计算相位调控。基于该相位调控的单焦点和双焦点的经颅超声深部聚焦实验结果显示，实测聚焦偏差均小于1.0mm。这意味着，在聚焦深度较大时，基于无粘流体线性声波方程计算的调控相位足以保证经颅超声的聚焦精度，从而可以大大降低临床上等待计算相位调控结果的时间成本。