肿瘤热疗中探针加热下组织温度场演化规律的研究

研究了肿瘤热疗中实施组织温度场预示、优化加热及功率调节一体化的问题。基于新近建立的生物传热热波方程,采用双倒易边界元方法,对在一定加热方式下生物组织内的热量传递规律进行了考察。对传统Ｐｅｎｎｅｓ方程和生物传热热波方程的对比研究发现,在针对真实热疗过程中由于调节加热功率而导致的温度场演化进行模拟时,两类方程的预示结果存在明显差别,这提示了在预测和控制生物体内微小温度时所采用的精细模型应是理论基础更为严密的生物传热热波方程,且在瞬变加热作用下尤为关键。文章还研究了血液灌注率在组织温度场发生改变中的作用及其生理学意义。这些研究为建立实用的肿瘤热疗仪器打下了一定的基础。     

射频电容热疗温度场的参数优化研究

根据高温治癌中对肿瘤组织靶区加热温度和避免正常组织过热的要求,引入加热治疗目标函数和有关权重系数,应用有限元法求解电磁场方程和生物传热方程,通过遗传算法迭代修正加热物理参数,使目标函数达到极小值,获得达到热疗理想热场分布的优化解.以两电容射频热疗装置为例,使用基于人体X光断层扫描的非均质组织模型,经仿真计算获得了较满意的优化结果.这种人体内温度场优化控制方法将对肿瘤热疗学研究有重要的科学意义和应用价值.     

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.     

磁感应热疗恶性肿瘤技术研究进展

 磁感应热疗恶性肿瘤是一种基于交变磁场辐照磁介质并通过磁感应产热杀死肿瘤病变组织的新兴技术。20世纪60年代,磁感应热疗技术兴起,围绕提高热疗效果、开发兼具多重疗效的磁性介质和优化温度场分布,开展了大量研究工作,取得了显著效果。本文总结了铁磁热籽、磁流体、磁性脂质体、磁性微晶玻璃、磁性骨水泥等的实验研究与临床应用近期进展,指出进一步提高疗效、优化治疗区热场分布中存在的问题。     

肿瘤磁感应治疗计划系统适形热疗方法

磁感应热疗在临床实施时,需要达到适形杀灭肿瘤和保护正常组织的治疗目标,因此要求在术前治疗计划系统中对靶区的温度分布情况进行数值模拟,以指导医生制定合适的治疗计划,确保治疗的安全性和有效性。该文基于VTK/ITK等医学影像开源算法工具包,采用医学CT影像3维重建数据场信息,对磁感应热疗过程中治疗区域内的肿瘤及其周围组织进行可视化和适形分割,以确立治疗靶区和植入热籽;基于电磁学和生物传热学的理论方法,以及肿瘤内的适形热籽排布方案,对治疗时热籽磁热效应产生的能量场分布和热量扩散形成的温度场分布进行理论建模和仿真;并将适形热疗方法实际应用于肿瘤磁感应热疗计划系统中。结果表明:磁感应治疗计划系统的适形热疗方法可以辅助医生直观地分割肿瘤和组织器官,进而准确计算靶区的温度场分布,制定合理的适形热疗计划。     

磁感应治疗研究和临床试验

 肿瘤磁感应加温治疗是近年来兴起的一项新型肿瘤治疗技术。该技术利用定位导入肿瘤靶区的磁性介质在交变磁场下的磁化损耗产热,对恶性肿瘤实施磁介导加温治疗。研究表明,肿瘤组织在交变磁场诱导的磁热效应下升温至40～70℃时,靶区沉积的热能作用可特异性杀死癌细胞,抑制癌症复发和转移,并可激发机体的抗癌免疫效应,进一步增强治疗效果,是一种简便易行、安全有效的肿瘤治疗方法。磁感应加温治疗在肿瘤治疗的特异性、靶向性等方面显现出其独特优势,已引起了国内外肿瘤临床治疗界的极大兴趣。本文对实验室近年来开展的基于多种磁性介质的肿瘤磁感应热疗研究进行了综述,主要包括磁感应治疗设备研制、热疗用磁性介质研发和磁热疗生物医学实验研究3个方面。在这些研究的基础上,肿瘤磁感应热疗的临床前实验已经完成,目前已经开展一期临床试验研究。     

激光诱导间质热疗中血流冷却效应的模拟

为研究激光诱导间质热疗过程中血管冷却对于生物组织内温度场和损伤度的影响,建立了包含单根血管的双层模型。由M on te C arlo模拟方法得到组织内的激光能量分布,采用有限差分法求解Pennes生物传热方程和血流换热能量方程得到组织内温度场,通过A rrhen ius速率过程方程得到组织损伤度。利用此模型,比较研究了不同血管情况下组织的温度场和损伤度。模拟结果表明,血管直径及血流速度是影响热疗中血管附近组织温度场和损伤度的重要因素。在模拟的5W功率条件下,当血管直径大于1mm时,如果仍采用与无血管情况下相同的治疗方案将可能导致无法完全杀死肿瘤而使热疗失去疗效。     

细胞内磁热疗研究概述

热疗即加热疗法,是指通过升高肿瘤温度,利用热能杀灭癌细胞和肿瘤组织的一种物理疗法．通过在磁性纳米粒子表面进行各种修饰,提高磁性纳米粒子进入肿瘤细胞的效率及选择性,在体外交变磁场的作用下促使进入细胞内的纳米磁性粒子产热而杀伤肿瘤细胞,这种方法称为细胞内磁热疗．作者就肿瘤细胞内磁热疗的研究进展作一综述．     

小鼠肝肿瘤激光间质热疗损伤区域MRI研究

为了更好地选择用于治疗肝肿瘤的激光间质热疗剂量,通过体外培养肝肿瘤细胞H22,建立小鼠皮下移植肝肿瘤模型,采用4组功率（1.2/1.4/1.9/2.1 W）激光在相同加热时间（600 s）下进行肿瘤激光热疗,并于术前、术后进行磁共振扫描,观察小鼠肝肿瘤经热疗后的损伤区域磁共振成像（MRI）的变化情况.结果表明：激光热疗过程中肿瘤组织加热中心的温度随加热时间的延长而上升,且激光功率越大,温度上升幅度越大;4组功率热疗后,肿瘤内部均呈现明显的凝固坏死区域,肿瘤内部损伤区域大小和位置在MRI图中清晰可辨,与周围未发生损伤的组织边界明显;1.2/1.4/1.9 W组损伤区域较小,2.1 W组损伤区域明显较其他3组大.研究发现：不同激光功率下激光间质热疗对小鼠肝肿瘤均有治疗效果,2.1 W组效果明显;MRI对热疗损伤区域的变化情况有理想的评估价值.     

超声热疗的现状与应用

 超声热疗是利用生物组织吸收超声波能量使自身温度升高的特性,通过高温致死病变组织或低温促使病变组织康复的热疗技术.该热疗具有微创、安全、高效等特点.利用高温致死病变组织的高强度聚焦超声已应用于子宫肌瘤、乳腺肿瘤、前列腺肿瘤、肝肿瘤等的临床治疗,在脑肿瘤及神经系统疾病方面尚处于临床应用研究阶段.低强度超声的低温升热疗对于产后出血治疗和神经组织愈合等有较好疗效.本文综述高强度聚焦超声和低强度超声热疗技术的发展、现状及应用.     

高强度聚焦超声治疗中基于电阻抗相对变化的组织温度监测技术

高强度聚焦超声(HIFU)通过聚焦超声的声热效应对肿瘤组织进行局部快速的热疗,是一种非侵入性的无创肿瘤治疗新技术,而其治疗过程中温度监测是HIFU治疗中剂量精准控制的关键.本文基于HIFU的声传播基本原理,建立了HIFU治疗和组织电阻抗测量的模型,数值模拟了治疗过程中焦域的声场、温度场和电导率分布,并通过电势和电流密度分布的变化,计算了模型的电阻抗的整体变化,结果表明在一个规定的HIFU声功率作用下,组织模型的电阻抗相对变化和治疗时间呈线性关系,其电阻抗相对变化率和HIFU声功率也呈线性关系.按照仿真条件,建立了HIFU治疗和电阻抗实时测量的联合实验系统,在不同声功率和治疗时间条件下,对组织模型的电阻抗相对变化进行了测量,实验结果和理论仿真结果基本一致.研究结果证明用电阻抗相对变化进行HIFU治疗中焦域温度监控的可行性,为其疗效检测和剂量控制提供了新方法.     

什么样的图书馆能满足科研工作的信息需求

本期第72—76页刊登的“长期热环境中肿瘤生长与熵的关系研究”一文从能量角度,结合长期热疗动物实验研究结果,对肿瘤在加热条件下．组织内热量、熵的变化与肿瘤生长规律之间的对应关系进行理论分析。进一步的动物实验将有助于建立肿瘤和熵相互关系的模型,对研究肿瘤生长与环境的相互关系和新型能量治疗方案有着重要作用。     

一种用于肿瘤热疗的温度监测和功率选择方法

采用Green函数法,获得了对具有任意空间热源项的Pennes生物传热方程的解析解,并给出基于肿瘤杀伤温度及皮表烧伤极限要求而优化热疗参数的措施.从临床实用性出发,给出利用体表温度信息监测体内温度场的关系式.对各种参数的影响研究表明了实现优化加热的可行性.该方法有助于建立无损的肿瘤热疗系统.     

磁感应热疗联合内放疗的新型肿瘤治疗技术

 磁感应热疗是一种融合了生物技术、新材料的新型热疗方法,它利用铁磁性物质可在交变磁场下感应升温的物理特性,将毫米级(合金热籽)、微纳米级(磁流体)的铁磁性物质植入到肿瘤组织内进行热疗.磁感应热疗具有靶向性强、升温可控、诊断和治疗同步化等诸多优点,给人类治疗肿瘤带来了新的希望和契机.     

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.     

肿瘤主动靶向磁性纳米粒子研究现状及其在肿瘤热疗中的应用

 磁性纳米粒子已广泛应用于肿瘤的成像和治疗,但限制其临床应用的重大障碍是纳米粒子在肿瘤部位不能达到足够的浓度。主动靶向磁性纳米粒子是磁性纳米粒子表面偶联特定的靶向配体,靶向性结合特定的肿瘤细胞。靶向配体的选择是提高主动靶向性的关键。主动靶向性提高了磁性纳米粒子在肿瘤组织内的浓度,减少对正常组织的毒性,从而使其在肿瘤成像与治疗成为可能。磁感应热疗利用磁介质在外加交变磁场的作用下感应发热,是一种新型的具有前景的肿瘤治疗手段。依靠磁性纳米粒子主动靶向性,磁感应热疗将更好地实现细胞内热疗,提高肿瘤治疗的疗效。     

计算机图形学在肿瘤热疗中的应用

热疗中热场（比吸收率和温度）分布形态是检验其装置优劣和能否获得较好疗效的主要依据,借助于计算机图形学,用模拟计算方法来预测热区的ＳＡＲ和温度分布,以研究并优选加热场形态,对指导热疗装置的研制和临床热疗方案的选择有重要的实际意义。本文仅以腔道肿瘤热疗和射频容性势疗为例,介绍计算机 形学在肿瘤势疗的势场分布研究中的应用。     

加热治癌时人体二维电磁场和温度场的数值计算

用有限元法计算了加热治癌时在人体肝癌截面内由同心线圈感应的二维电磁场、稳态温度场和瞬态温度场。为改善被加热人体内电磁功率分布，提出用充有电解液的水袋为屏蔽物的局部电磁屏蔽法。此法在某种程度上能消除在正常组织中的过热现象。这些理论研究有助于临床加热治癌。     

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.     

射频加热治疗肿瘤体模实验的数值模拟

目前射频加热治疗肿瘤在临床研究方面已取得了相当大的进展 ,但在热物理方面所做的研究还较少。为了能更有效地指导临床实践 ,对射频加热治疗肿瘤的体模实验进行了描述 ,对体模内的电场和热场进行了分析 ,建立了二维的似稳电场模型和热物理模型 ,用有限元方法对体模实验进行了模拟计算 ,获得了电磁波能量在体模中的比吸收率和体模实验稳态时的温度场。模拟计算的结果和实验结果相比较达到了接近实用的精度 ,验证了该模型的合理性