聚焦超声治疗脑部疾病的现状与应用

 超声治疗具有非侵入性、空间分辨率高、刺激靶点多等特点,其磁共振兼容效果良好,不良反应较少,逐渐应用于脑部疾病的治疗。综述了超声应用于治疗神经系统疾病的2种主要类型：高强度聚焦超声治疗和低强度聚焦超声刺激治疗。目前,高强度聚焦超声在治疗脑肿瘤、神经性疼痛、震颤、帕金森、强迫症和脑中风等疾病领域具有广泛的临床应用;低强度聚焦超声刺激在治疗抑郁症和癫痫等疾病方面具有临床应用。经颅精准聚焦的聚焦超声可非侵入性治疗神经系统疾病,有望成为治疗脑部疾病新的临床手段。     

肿瘤热疗超声无创监测技术研究进展

 肿瘤热疗是用加热方式杀死癌细胞,已成为肿瘤治疗的一种重要手段.肿瘤热疗分为传统热疗(41～45℃)和热消融治疗(>60℃).在肿瘤热疗中,对治疗区组织温度及热凝固区进行无创测控是保证热疗安全和提高疗效的关键,本文综述肿瘤热疗超声无创测温及热凝固区检测技术的研究进展.超声无创测温主要基于声速和热膨胀、超声衰减系数、背向散射能量、B 超图像纹理等参数的温度相关性.热凝固区超声检测主要基于超声组织定征技术,包括Nakagami 统计模型、超声衰减、超声背向散射积分、超声弹性成像、组织散射子平均间距、次谐波低频声发射等.提出了肿瘤热疗超声无创监测技术的未来发展方向,包括监测精度验证方法的研究、针对组织个体差异自适应调整参数的研究、减少组织运动干扰的方法研究、多维多参数监测方法研究、实时计算技术的研究及肿瘤热疗实验数据共享中心的建立.     

高强度聚焦超声在治疗癌症中的应用

综述了高强度聚焦超声（HIFU）治疗肿瘤技术的研究进展，并分析了该技术近年来在临床上的应用。资料表明，高强度聚焦超声治疗肿瘤在临床上是可行的，因而是一项有应用前景的肿瘤治疗新技术。     

热疗的发展历程与展望

 热疗是一种历史悠久的疾病治疗方法,在中国和世界各地都有用热疗治愈疾病的历史记载.本文主要从技术、产品和临床3 个方面综合回顾了现代热疗的发展历程,分析了微波、射频、超声等热疗技术的进步和磁感应热疗等新型热疗技术的出现.分析表明,目前热疗已经发展到了一个新的高度,可以实现更高的治疗温度,温度控制更精确,副作用更小,疗效更好;在肿瘤治疗领域,热疗甚至有可能成为一种新的主流治疗手段,在一些常见的良性疾病治疗方面也将得到更广泛的应用.     

高强度聚焦超声治疗子宫腺肌瘤30例临床分析

目的：评价高强度聚焦超声（HIFU）治疗子宫腺肌瘤的疗效及安全性。方法：选择不愿意手术的已生育且有临床症状的患者作为治疗对象,在超声实时监控下,应用高强度聚焦超声肿瘤治疗机治疗30例,定期随访观察患者临床症状、体征及瘤体的超声影像变化。结果：经HIFU治疗后的30例子宫腺肌瘤患者有效率达93．3％以上,无效率6．7％。结论：高强度聚焦超声治疗子宫腺肌瘤安全有效,可作为一种无创伤治疗子宫腺肌瘤的新方法。     

低频低强度超声混合碳纳米管抑制小鼠EMT-6乳腺肿瘤生长研究

为观察低频低强度超声混合碳纳米管颗粒对EMT-6肿瘤细胞体内生长的影响,在小鼠肿瘤组织中注入碳纳米管溶液后,以低频低强度超声辐照EMT-6肿瘤组织,每两天进行一次注入和辐照.每天定时测量肿瘤体积、小鼠体重、进食量和进水量等,以观察各组小鼠身体状况.实验结束后,通过测量治疗组和模型组的肿瘤重量,计算肿瘤抑制率,并且对比治疗后小鼠肿瘤组织切片样本,由此观察治疗效果.结果显示,低频低强度超声混合碳纳米管颗粒,对在体EMT-6乳腺肿瘤有治疗效果,计算得到的抑制率为22.7%.研究表明,碳纳米管混合低频低强度超声能够抑制肿瘤组织生长.有可能成为肿瘤治疗的一种有效手段.     

MRIgHIFU治疗的热损伤阈值研究

研究基于磁共振T-Map的等效热剂量积分法监控高强度聚焦超声治疗的可行性.并筛选出高强度聚焦超声损伤组织的热剂量阈值.运用磁共振导航高强度聚焦超声治疗系统,使用1 MHz、焦距为150 mm、直径150 mm的聚焦超声换能器,用不同辐照声功率和辐照时间定点辐照深度为20 mm的新鲜离体牛肝脏,辐照过程中用磁共振的测温序列采集各体素随时间变化的温度值并计算各体素的Eq43值,比较计算结果与发生凝固性坏死的Eq43参考阈值,判断该体素是否发生坏死,得到发生凝固性坏死的热剂量区域轮廓和面积.辐照结束后沿凝固性坏死最大面剖开牛肝组织,测量凝固性坏死的面积.选择不同的Eq43参考阈值,并将热剂量计算得到的坏死面积与实际坏死面积进行比较.筛选出离体牛肝组织发生凝固性坏死的最佳热剂量参考阈值.结果表明,基于磁共振T-Map的等效热剂量积分法得到的凝固性坏死的面积值能很好地反应实际发生凝固性坏死的情况,当Eq43参考阈值选为31.2 min时,各辐照声功率和辐照时间下两者大小均无统计学差异.热剂量法为HIFU治疗提供了一种新的判断凝固性坏死发生的方法,这种方法可以实时地反馈控制超声辐照剂量,提高了治疗的安全性和有效性.     

高强度聚焦超声治疗晚期胰腺癌近期疗效评价

目的探讨高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)治疗晚期胰腺癌的安全性及有效性.方法19例晚期胰腺癌患者共接受121次(平均6.4次)HIFU治疗.观察患者生命体征、重要器官功能、影像学检查(CT或MRI等)、并发症和肿瘤转归的情况.结果临床受益反应率达71.2%;除1例患者接受HIFU治疗后5个月出现阻塞性黄疸外,未见其他副作用;部分患者的MRI检查显示HIFU治疗区内组织呈凝固性坏死表现.结论HIFU治疗期胰腺癌能取得一定的疗效,治疗安全性相对较高,值得临床进一步观察研究.     

组织热参数变化对光动力学中辅助热疗效果的影响

光动力学疗法(PDT)在治疗人体的局部病变,特别是对肿瘤而言,有着较为理想的效果.而在光动力治疗的同时,光纤头产生的热量又会对病变组织形成热疗.通过对组织取不同比热和热导率数值时的定量计算和研究,得出了组织热参数的变化对光动力学中辅助热疗效果的具体影响,该结果和结论对于临床治疗方案的制定具有一定的理论指导意义.     

高强度聚焦超声治疗晚期胰腺癌近期疗效评价

目的探讨高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)治疗晚期胰腺癌的安全性及有效性.方法19例晚期胰腺癌患者共接受121次(平均6.4次)HIFU治疗.观察患者生命体征、重要器官功能、影像学检查(CT或MRI等)、并发症和肿瘤转归的情况.结果临床受益反应率达71.2%;除1例患者接受HIFU治疗后5个月出现阻塞性黄疸外,未见其他副作用;部分患者的MRI检查显示HIFU治疗区内组织呈凝固性坏死表现.结论HIFU治疗期胰腺癌能取得一定的疗效,治疗安全性相对较高,值得临床进一步观察研究.     

Relationship between the exposure dose of high intensity focused ultrasound and the heated necrosis element

Heated necrosis element of tissues is the basis for treating tumor by high intensity focused ultrasound (HIFU), so study on the relationship between the HIFU exposure dose and the heated necrosis element of tissues is of great significance for both HIFU clinical applications and basic research. Using Pennes and Rayleigh formulae the relationship between the exposure dose of an annular focused transducer and the heated necrosis element (I.e. Biological focused region) in a bovine liver in vitro at a depth of 2 cm is simulated in an exposure dose range with radiation sound intensity of 7000～25400 W/cm2 and exposure time of 0～20 s. The theoretical results appear to be in quite good agreement with the experimental ones. It is shown that on the basis of existing theories the heated necrosis element produced by HIFU exposure can be predicted. The deviation of the theory from the experiments under higher exposure dose has also been discussed.     

基于MCU和CPLD的热疗温度模糊控制系统

针对目前国内外各种热疗机存在的难于对膀胱肿瘤组织热疗温度进行在线监测与高精度控制的难题,本文提出了利用埋置在灌注三腔管头部内的微型温度传感器来实现对肿瘤组织温度的无损检测,采用模糊PID控制算法,设计了基于MCU和CPLD的温度控制装置来实现对膀胱肿瘤组织热疗温度的在线监测与智能控制.实验结果表明:提出的膀胱肿瘤组织热疗温度的实时监测与控制方法是可行的,研制的热疗温度监控系统运行可靠、操作使用方便,取得了较好的控制效果.     

血管对HIFU治疗焦域影响的实验研究

通过实验测量高强度聚焦超声辐照下仿组织体模中焦域附近特定点的温度变化以及形成焦域大小分析血管对HIFU治疗焦域的影响.当血管位置和血流速度分别不同时利用热电偶探针测量几何焦点上方2 mm处温度,采用Matlab编程计算焦域体积.在血管前方聚焦时,焦域附近峰值温度较高,形成焦域体积较大;在血管后方聚焦时,焦域体积随远离血管距离的增大而增大;无血流时,焦域附近峰值温度较高,焦域体积较大;加入血流之后,焦域附近峰值温度明显降低,但血流速度差异性对峰值温度和焦域大小影响不明显.血管位置和血流速度影响HIFU治疗焦域温度分布,在临床治疗焦域附近有血管时应当考虑血管的影响.     

Effect of local hyperthermia induced by nanometer magnetic fluid on the rabbit VX2 liver tumor model

Hyperthermia induced by magnetic nanoparticles is a recent therapeutic approach for local targeting of hyperthermia and thermoablation and is a promising treatment of malignant tumors.The purpose of this study is to evaluate the potential and therapeutic effect of magnetic fluid hyperthermia on the rabbit VX2 liver tumor model.Rabbits bearing liver tumors 14 days after tumor implantation were randomly divided into five groups of 10 cases each,including three control groups and two hyperthermia groups.Hyperthermia was carried out immediately after a single intratumoral injection of uncoated water-based Fe3O4 magnetic fluid under an alternating magnetic field only once as one hyperthermia group and repeated hyperthermia after 5 days as the other treated group.The distribution of magnetic fluid was evaluated by CT scanning.All animals were sacrificed 4 weeks after tumor implantation.The therapeutic effect was determined by tumor size and macroscopic and pathological examination of the liver tumor.The local higher density imaging of intratumoral magnetic fluid deposits compared to the surrounding tissue was clearly observed by CT scanning.Twenty-eight days after tumor implantation,the tumor maximal diameter and tumor volume of two hyperthermia were both significantly less than those of control groups (P＜0.05).Tumor volume inhibition by single or repeated hyperthermia compared to the three control groups was 71.93-79.91% and 92.34-94.46% (P＜0.05),respectively.Under a microscope,coagulation necrosis was observed in the heated area,which had a clear boundary line with the surrounding tissue.The intratumoral distribution of magnetic nanoparticles,especially in the area of necrosis,appeared much more homogenous than in the untreated ones.This study demonstrates that hyperthermia induced by direct intratumoral injection of magnetic fluid can be used safely,and a well-homogenized distribution of high intratumoral temperature without heating adjacent to normal tissue can be achieved.     

聚焦超声消融肝癌时大血管位置对热场分布的影响

采用有限元方法研究了聚焦超声消融肝脏肿瘤时，大血管存在于肿瘤附近不同位置对温度分布以及热剂量分布的影响．建立基于大血管对流效应的生物传热模型，基于不同的加热方案进行3-D温度瞬态仿真．仿真针对四种情况进行计算：模型中无血管，血管分别距离肿瘤1mm、2mm、3mm．仿真结果表明使用聚焦超声进行快速加热可以使能量集中在目标治疗区域．但是当肿瘤组织的近距离内（1mm）存在大血管且加热时间较长时（〉2s），肿瘤组织靠近血管的边界部分仍然会受到大血管冷却效应的影响，这种影响会导致肿瘤治疗不彻底．当肿瘤距离大血管3ram以上时，大血管在聚焦超声治疗中的冷却效应不再明显．     

高能聚焦超声治疗宫颈糜烂179例分析

目的探讨聚焦超声用于治疗宫颈慢性的有效性及安全性。方法采用CZF型超声波治疗仪（海极星）对179例慢性宫颈炎患者进行聚焦超声治疗的临床观察,比较治疗前后临床症状的变化,以及宫颈糜烂面积的改变,综合评价聚焦超声治疗的临床疗效。结果聚焦超声治疗后,白带增多,性交后出血等症状基本缓解,总有效率99．45％,治愈率65．92％。聚焦超声治疗后,宫颈局部组织有短暂的渗出性炎症反应,阴道排液的时间约5～21d,1月后可基本恢复正常;无组织结痂脱落出血的过程,无宫颈瘢痕形成。结论高能聚焦超声波能安全有效地治疗慢性子宫颈炎。     

Parameter optimization of temperature field in RF-capacitive hyperthermia

To realize a certain target temperature distribution in tumor tissues and avoid over-heating in normal tissues in radio frequency (RF)-capacitive hyperthermia, an objective function and some weight coefficients are introduced. Then using the 2-D finite element method, the electromagnetic and bio-heat transfer equations are solved, and using the genetic algorithm the heating configurations are recursively modified to minimize the objective function. Finally an optimum solution of the expected heating field distribution in hyperthermia is achieved. And with a human heterogeneous tissue model extracted from X-ray CT images, satisfactory optimization results are obtained in the simulations on a biplate RF-capacitive hyperthermia device. This optimization technique for controlling the body temperature field has shown scientific importance and practical values in the research of hyperthermia.