双频HIFU及其对组织焦斑的影响

引入具有双频工作模式和单频工作模式的新型HIFU，并用两种模式对不同状态的离体猪肝组织进行照射。实验结果表明：在相同的照射条件下，双频模式HIFU产生的焦斑明显大于单频模式时的焦斑；组织中的气体有扩大焦斑作用；双频模式下选择适当的差频对焦斑有明显影响。说明双频HIFU可以有效地提高大体积肿瘤的治疗效率和效果。同时对实验现象的机理进行了初步分析。     

高强度聚焦超声脑肿瘤治疗焦域温度均匀分布调控的数值仿真研究

在高强度聚焦超声(HIFU)脑肿瘤治疗过程中需严格控制治疗温度。本研究通过调控相控换能器激励信号实现了焦域温度均匀分布的目的。首先,本文利用志愿者头部计算机断层扫描(CT)数据和82阵元相控换能器建立开颅HIFU治疗脑肿瘤的三维数值仿真模型,通过叠加聚焦于两个设定目标点的信号并调控两信号间激励时间差和幅值,研究其对HIFU焦域温度分布及焦域形状大小的调控。研究结果表明,两目标点间距离在一定范围内通过调节两激励信号的激励时间差和幅值可以实现焦域内温度均匀分布,同时可调控焦域形状和体积大小。本文研究的仿真结果或可为HIFU安全有效地应用于临床治疗提供理论方法和参考。     

组织声学特性对高强度聚焦超声温度场的影响

目的 数值仿真组织声学特性对高强度聚焦超声（HIFU）焦域处温度场的影响,为HIFU治疗安全性和可靠性提供理论依据.方法 以实测新鲜离体猪肝组织不同温度下的声速和衰减系数为依据,利用时域有限差分（FDTD）法数值仿真研究HIFU治疗过程中组织内声速、衰减系数的变化和温度场的分布,分析讨论声速和衰减系数变化对60 ℃以上可治疗区域大小、位置的影响.结果 随着照射时间的延长,焦域处肝组织温升增大,声速下降,声衰减系数增大.随着声速的变化,形成的可治疗区域变大,焦点位置向远离换能器方向移动;随着声衰减系数的变化,焦域大小和焦点位置几乎不变.结论 猪肝组织内声速的变化对可治疗焦域的位置和大小影响较大;声衰减系数的变化对焦域的影响较小.     

HIFU在牛肝组织中的传播衰减研究

运用辐射压力法研究高强度聚焦超声在牛肝组织中的传播衰减。在室温 2 0℃下 ,利用 4种治疗超声换能器 ,在不同的换能器表面输出声功率下 ,分别测量 2 0、4 0、6 0、80 m m不同厚度新鲜离体牛肝在放入脱气水前后的声辐射力 F、F′,然后计算出声衰减。使用治疗超声换能器 4 ,对于不同辐照深度 ,以声强 ISATA=2 2 .0× 10 3W/cm2、辐照时间 5 s的超声剂量定点辐照新鲜离体牛肝 ,以断层方式剖开后测量凝固性坏死组织体积。研究结果表明 ,对于一个具体的治疗超声换能器 ,在牛肝厚度一定时 ,辐射力穿透率 F′/F法与换能器表面声强及样品近治疗超声换能器表面声窗面积无关。采用最小 F′/F法拟合得出辐射力穿透率随牛肝厚度增加呈指数规律递减 ,且与凝固性坏死组织体积随牛肝厚度 (辐照深度 )增加呈指数规律递减趋势一致。采用最小二乘法拟合得出高度聚集超声在牛肝组织中传播的声衰随频率近似线性增加且呈幂函数关系。这为进一步研究高强度聚焦超声治疗剂量学提供了实验依据     

HIFU技术的应用研究

高强度聚焦超声（ＨＩＦＵ）技术起源于四十年代，当时由于缺乏高精度的成像和定位技术，没有能迅速发展起来。现代成像技术和定位技术的发展为该技术提供了支持，其应用范围也深入到神经科、秘尿科、眼科、肿瘤学等领域。     

空化增效高强度聚焦超声治疗研究进展

高强度聚焦超声（HIFU）已被证实是一种安全、有效的无创实体肿瘤消融方法,但目前面临的主要问题是治疗时间相对较长、治疗效率低。在HIFU治疗中可以通过空化实现增效,通过何种方式产生空化效应,如何提高空化对热效应的增效作用一直是研究者关注的问题。本文分别从体外引入空化核、声学驱动产生空化核两个角度,综述在HIFU治疗中通过微泡造影剂、相变纳米液滴、双频HIFU、脉冲波增强热效应、调强峰值声压增强HIFU的治疗效果。 【关键词】高强度聚焦超声;空化效应;热效应;增效;综述     

高强度聚焦超声治疗中空化效应的研究进展

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)作为一种新技术已经成功的应用于临床治疗,其治疗机制一直是研究热点。本文就HIFU治疗中空化效应进行综述。     

比较影像学在评价HIFU治疗肝癌疗效中的应用

高强度聚焦超声是治疗肝癌的有效物理手段之一。影像学技术是评价高强度聚焦超声治疗肝癌疗效的重要手段。比较影像学是近年来一门新兴的医学学科,主要探讨比较影像学在高强度聚焦超声治疗肝癌评价中的应用。     

基于稳健最小方差的高强度聚焦超声被动空化成像及其在损伤监测中的优势分析

基于现有的高强度聚焦超声（HIFU）临床治疗系统,将被动空化检测和被动空化成像技术联合应用于HIFU治疗的术中监控,研究一种基于声空化现象的损伤监控策略。该HIFU治疗监控方法首先采用空化检测的手段,包括监测空化信号均方根值和惯性空化剂量,来确定空化阈值,并使用稳健最小方差法对空化发生的位置和强度进行定位成像。实验结果表明,在仿体和离体条件下,根据空化活动映射图能够很好地洞悉靶区的治疗状况。本研究重点验证了基于空化现象的被动监控方法在一定程度上可以消除因靶点偏出超声成像平面而造成的监控失效问题,证明该方法在本质上优于基于超声影像的主动监控方法。因此,基于空化现象的聚焦超声监控技术可改善监控灵敏度和可靠性,将有望提高临床治疗的安全性和有效性。     

HIFU治疗中基于呼吸和脉搏信号的B超图像配准

目的：超声引导的HIFU治疗系统在临床治疗中,在同一治疗层面上,医生需要移动B超探头对比不同位置的图像定位靶区,本研究提出了一种基于呼吸和脉搏信号的动态B超图像配准方法。方法：根据呼吸和脉搏信号周期出现的特点,探头先运动到理想位置连续采集大概10 s的B超图像作为参考图像,同时记录每帧参考图像采集时刻的呼吸和脉搏信号作为参考信号。探头再返回到治疗位置通过DTW算法配准实时的呼吸和脉搏信号,找到配准信号对应的参考图像再补偿B超探头移动导致的图像位移,最终实现实时图像与参考图像的配准。结果：在实验中,通过调节B超探头与人体皮肤的距离,找到理想位置采集B超图像和呼吸脉搏信号作为参考数据,再回到治疗位置开始B超图像的配准,配准结果发现该技术具有很高的准确性和稳定性。结论：该技术能有效实现动态B超图像配准,也解决了模糊图像无法配准的难题。     

高强度聚焦超声"切除"组织的剂量学研究

运用高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasound．HIFU）技术完整切除组织块并确立相应的能效关系，从而进行HIFU剂量学研究。按照由生物学焦域（Biological focal region，BFR）→束损伤→片损伤→块损伤的治疗原则，使用ISATA为0～27700W／cm^2，扫描速度1～4mm／s，束损伤的空间间距5～10mm，片损伤的空间间距10～20mm，在离体牛肝组织中形成不同治疗深度的束损伤、片损伤和块损伤，从而实现完整切除组织块。并把形成单位体积凝固性坏死所需的HIFU超声能量叫做HIFU治疗的能效因子（Energy—efficiency factor．EEF），用EEF量化HIFU在组织内的能量存积。研究结果表明，在不同治疗深度处形成的束损伤的EEF随治疗深度的增加而增大。形成片损伤、块损伤的EEF远远小于在不同治疗深度处形成束损伤的EEF，且形成块损伤的EEF小于形成片损伤的EEF。形成片损伤、块损伤的EEF并不是不同治疗深度的束损伤的EEF、不同治疗层面的片损伤的EEF的简单叠加，它与一个已存在的损伤改变了组织声环境有关，提示可通过改变组织声环境来改变EEF。因此，用EEF来进行HIFU的剂量学研究是一个新思路。对一个固定的聚焦超声换能器，EEF除了与声功率、辐照时间、治疗深度、组织结构和功能状态有关外，另一个重要的影响因素是H1FU治疗过程中组织声环境的改变。