超声具有非侵入式、分辨率高、无副作用等特点,成为了一种重要的医学成像手段,广泛应用于临床诊断。由于超声的优越性,近年来越来越多的学者将超声引入到医学治疗领域,并且得到了广泛的应用。就治疗超声而言,根据聚焦超声剂量的不同,可以分为高强度聚焦超声和低强度聚焦超声。高强度聚焦超声通常应用于肿瘤消融以及溶栓。低强度超声则应用于神经调控、血脑屏障打开以及靶向给药。目前,相关研究工作都是基于单一频率单阵元换能器超声系统或单一频率阵列式换能器超声系统完成的。然而,已有一些文献报道双频率超声可以提高超声治疗效果。但由于当前电子激励系统的限制,双频超声在实验设计上受到诸多限制,研究较少。因此,本课题提出一种面向超声治疗应用的双频阵列式超声系统,便于实施新型的双频超声激励序列,以达到更好的治疗效果。具体而言,本课题开展了如下工作:1)相对于单阵元超声换能器,阵列超声换能器可以通过电子扫描的方式改变焦点位置,其应用范围较广。本文从实际应用角度出发,设计了一种128通道任意波相控阵聚焦超声系统。基于本系统,可以实现双频率超声激励,以及其他新型的激励序列。从电子学性能和声场方面进行了测试工作,验证了系统的性能。将本超声系统与联影磁共振设备协同工作,验证了磁兼容的性能。2)大规模超声阵列系统,可以形成更复杂的声场。尤其是在经颅聚焦超声应用中,可以抑制颅内驻波形成。优势非常明显。为此,本课题提出一种基于光纤时钟同步的方法,来扩展相控阵列的规模。通过光纤时钟同步器,可以将多个128通道任意波相控阵聚焦超声子系统级联起来,协同工作,发挥大规模超声阵列系统的优势。3)为了验证系统的性能,在均匀介质中开展了单焦点聚焦以及动态聚焦实验。此外,还利用声场扫描设备,定量测量了声场分布情况。4)在超声治疗应用层面,本文开展了双频率超声溶栓实验,探究了不同激励参数(如脉冲重复频率、占空比、能量)对溶栓效率的影响。经过大量的对比实验,发现双频超声相对单频超声溶栓效率可以提高大约30%,治疗时间可以减半。综上所述,本课题提出了一种面向超声治疗应用的双频阵列超声系统,并利用光纤时钟同步器扩展了换能器的阵元规模,发挥了大规模超声阵列系统的优势。基于本课题设计的超声系统,实现了新型的双频超声激励序列,降低了溶栓治疗中的超声剂量,显著提高超声溶栓的治疗效果。