高强聚焦超声无创外科"切除"肿瘤的剂量学研究

对一种在临床上获得成功应用的单元环状HIFU换能器的温度场进行了数字模拟研究.结果表明,为使生物组织内形成的"热坏死体元"的体积与声焦域的体积大体上相等,所施用的HIFU辐照剂量应该满足方程It0.43=5728 W·cm-2·s0.43 (I为声强; t为声辐照时间),数字模拟已为初步实验研究结果所证实. 为此,可以得出结论:为改变热坏死体元的体积大小,首先应该考虑的是改变辐照声强.     

通过测量组织体模瞬时温升描述HIFU声场特征

 针对高声压下高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrsound,HIFU）声场测量难题,提出通过测量组织体模中瞬时温升来描述HIFU声场特征的方法。采用水听器测量声功率为5W的HIFU声场分布;采用热电偶测量声功率为40、70、100、150、200W,辐照时间1s下HIFU作用于组织体模时的焦域温场分布,由瞬时温升■与■αi p2i 成正相关关系,得到在考虑声吸收系数改变和非线性条件下HIFU声场分布特征。结果显示,水听器测量得到的HIFU焦域径向-6dB宽度和轴向-6dB宽度,远小于通过热电偶检测得到的不同高功率下HIFU焦域径向和轴向大小;高功率下,随声功率增加,焦域径向-6dB宽度、轴向-6dB宽度逐渐增大,且温场分布图的峰值部分较尖,反映出能量比较集中。用热电偶测量组织体模焦域瞬时温升,能反映在考虑声吸收系数改变和非线性条件下HIFU声场分布特征。     

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.     

低功率HIFU辐照离体牛肝后强回声出现的原因

目的 研究低功率高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)辐照离体牛肝组织后即刻B超声像图中强回声出现的原因.方法 磁共振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)引导的HIFU在50W声功率下分别辐照脱气后的离体牛肝组织10s,20 s,30 s…90 s(实际辐照时间),采用辐照10 s停1 s的方式.在辐照过程中,使用MRI的GRE_TMap序列采集HIFU焦域处的温度,并使用被动空化检测( Passive Cavitation Detection,PCD)系统采集来自焦域的声信号,在LabVIEW开发平台上编程对该信号进行快速傅里叶变换得到其频谱,以判断是否出现空化特征信号.辐照结束后,特离体牛肝组织切成1～2 mm厚的薄片,找到凝固性坏死的最大面,置于加热至37℃的TTC(2,3,5 -氯化三苯基四氮唑)染色剂中染色2min后取出照相.结果 HIFU以辐照10s停1s的方式辐照离体牛肝组织9次后B超声像图中出现强回声,焦域处的温度升高至89.46±2.48℃,PCD系统所采信号的频 谱中未见空化特征信号.切开并染色后的离体牛肝组织在第2次10s的辐照后就有凝固性坏死出现.结论 未达空化阈值的低功率HIFU照离体牛肝组织后即刻B超声像图中强回声出现的原因是焦域处产生的沸腾泡.     

高强聚焦超声治疗肿瘤的剂量学研究

高强聚焦超声(HIFU)治疗技术出现在1940年代,到1990年代后进入迅速发展时期,被誉为是21世纪无创治疗肿瘤技术.HIFU无创治疗肿瘤的原理,是利用HIFU声焦域中的高能量短时间内"消融"(ablation)靶区的癌症变组织,同时又不伤及周围的健康组织.HIFU剂量学是关系到HIFU治疗技术能否安全、有效地用于临...     

高强度聚焦超声(HIFU)的声场检测

针对高强度聚焦超声（HIFU）声场的特点，对高强度聚焦超声（HIFU）声场检测的方法如，辐射压力法、水听器测量法、光纤检测和光学检测进行了综述，并对上述检测方法进行了比较。     

提高HIFU治疗效率的方法

本文从Pennes生物传热方程出发,分析了影响HIFU治疗肿瘤时靶区能量沉积的因素,然后从优化设计换能器、改变组织声环境和利用微泡增强空化损伤等方面综述了提高HIFU治疗效率的方法.     

高强聚焦超声无创外科

对一种在临床上获得成功应用的单元环状HIFU换能器的温度场进行了数字模拟研究.结果表明,为使生物组织内形成的"热坏死体元"的体积与声焦域的体积大体上相等,所施用的HIFU辐照剂量应该满足方程It0.43=5728 W?cm-2?s0.43 (I为声强; t为声辐照时间),数字模拟已为初步实验研究结果所证实. 为此,可以得出结论:为改变热坏死体元的体积大小,首先应该考虑的是改变辐照声强.     

高强度聚焦超声的生物学焦域研究

研究高强度聚焦超声(HIFU)在组织内能量的存积规律及表达方式.用JC型聚焦超声肿瘤治疗系统将超声波聚焦,辐照离体的牛肝、肾、肌肉组织和活体的猪肝、肾、肌肉组织,观察单点凝固性坏死的形成和体积变化规律.无论离体、活体组织的凝固性坏死点的形态和体积均不同于声学焦域;如果声强为7×10 3 ～25.4×10 3 W/cm 2 ,辐照时间为0～20s,则凝固性坏死点的体积为0～2000mm 3 ;同一剂量辐照下,不同组织结构、不同功能状态、不同组织深度所形成的单点凝固性坏死的体积不同.整块肿瘤的凝固是由一个一个小点状的凝固性坏死组合而成.把这个点状的凝固性坏死范围叫做HIFU的生物学焦域.生物学焦域是HIFU切除肿瘤的基本单元.它是声学焦域、声强、辐照时间、治疗深度、组织结构及功能状态的函数.     

高强度聚焦超声辐照离体牛肝组织后回声与空化、沸腾的关系

目的 高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)辐照离体组织过程中焦域处空化、沸腾与回声强度的关系.方法 采用不同的声功率(50 W、100W、150 W、200 W、250W)辐照新鲜离体牛肝组织5s,辐照深度30 mm.在辐照过程中,使用热电偶组成的测温系统对焦域处的温升进行实时采集.5 MHz接收换能器和Labview软件组成的被动空化检测(passive cavitation detection,PCD)系统对焦域处空化信号进行采集,在Labview平台上对空化信号进行定性和定量分析,观察空化信号随时间的变化规律,并计算累积空化剂量.对比HIFU辐照前后的B超图像,计算焦域处的灰度差值.结果 声功率为50 W和100 W的HIFU辐照时,空化和沸腾均未发生,B超图像上未出现回声变化；声功率150W的HIFU辐照时,空化发生(1/2分谐波和宽带噪声)但无沸腾,累积空化剂量和靶区灰度差值增大,辐照后即刻出现弱回声；声功率200 W的HIFU辐照时,空化和沸腾均发生,累积空化剂量和靶区灰度差值继续增大,辐照后即刻观察到强回声出现；声功率250W的HIFU辐照时,空化和沸腾均发生,累积空化剂量和靶区灰度差值略有增大,观察到“明亮”的强回声出现.除声功率为50 W的HIFU辐照后未见凝固性坏死产生,其余各声功率组均产生了凝固性坏死.结论 空化在HIFU辐照后即刻回声的出现中有贡献,但强回声的出现来自于沸腾.