柱面换能器声场在组织中的温度分布估计

本文分析了柱面聚焦换能器的声场特点,剖析了方向比（ratio）与声场的关系。结果表明：声场随方向比的降低而焦点强度减弱,声强最大值前移。在求解声场的基础上,对该类换能器的声场在组织中的温度分布进行估计,给出了组织内温度随时间变化的曲线,分析了方向比（ ratio）对焦区温度分布的影响,为该类换能器的参数选择和组织中的温度分布估计提供了参考。     

球面自聚焦换能器声场的焦域温度分布估计

利用声场叠加原理,对大口径球面自聚焦换能器的声场分布进行了模拟,以声强下降一半为界,确定了球面自聚焦换能器辐照组织的主要加热区域。从热量传递概念出发,对焦域内的分布和温度随时间的变化做了合理估计。结果表明：焦域内组织温度分布与声场分布类似;在一定时间和区域,组织温度可以迅速上升23℃以上,基本满足治疗要求。     

人体组织传热及应用研究

概述了人体组织热传导的基本理论以及生物传热方程和传热模型的发展状况,介绍了Pennes方程、Weinbaum-Jiji方程和Stolwijk模型,并综述了生物传热学在临床医学中的应用,包括生物热物性参数的测量、温度场的无损重构、临床热疗以及在工程生理学中的应用。     

单极子微波热疗天线在生物组织中产生的温度分布的调控

微波热疗的关键是实现微波能量长时间较均匀加热肿瘤组织。采用连续加热方法，在不改变天线结构及插入位置的条件下．很难实现对治疗区域的长时间均匀加热。我们结合电磁场的时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）和温度场的有限差分方法模拟微波热疗天线在生物组织中产生的温度分布，通过调整天线的加热功率，并采用分时间隔加热的治疗方法，实现了微波能量对一定区域组织的长时间较均匀加热。     

基于热敏电阻探头加热的肿瘤热疗用生物传热模型验证方法

确定适用于特定组织的生物传热模型，对提高肿瘤热疗的效果有重要意义。提出一种新的生物传热模型验证方法。采用数值方法，分析了不同生物传热模型条件下，采用热敏电阻探头加热时，生物组织中温度响应的动态特征。结果表明：通过分析不同血液灌注率情况下组织的惰性时间、组织温度响应曲线是否存在交叉、组织中特定点的温度与热敏电阻探头温度之比的相对大小，可以确定生物组织所适用的生物传热模型。     

基于组织超声回波时移的无创测温技术及系统设计

寻找一种实时、无创的温度检测技术是目前癌热疗技术应用中面临的主要课题.在研究生物组织超声回波时移与其温度相关性的基础上,设计超声波高速数据采集与处理系统,利用这种相关性来无创检测癌热疗中组织温度的变化.该系统主要由超声发射接收器、高速AD采集卡和微型计算机组成,能检测不同温度下组织背向反射超声波的回波时间,实现了组织温度的实时测量与显示.     

超声引起的双层生物组织中的温度场研究

超声热疗在临床上得到了越来越广泛的应用,成为目前临床治疗的一种有效手段,但治疗中人体组织的温度测量是决定治疗成败的重要因素.基于超声的温度分布的无损测量是其中的一种方案,也成为医学超声研究的一个热点.采用有限差分的离散方法求解Pennes方程,从而得到了超声作为热源的情况下双层生物组织中的温度场.通过实验验证,说明该方法能较为准确地计算出超声热源情况下双层组织中的温升分布情况.同时讨论了各个参数对双层组织温度的影响,实验和计算结果发现初始声压和组织的热传导率对焦点温升的影响较大,组织的热容对焦点温升的影响很小,只有热传导率对焦点的位置有较大的影响.     

高强度聚焦超声热疗技术的发展和应用

高强度聚焦超声热疗技术以其微创、精确度高、副作用小且并发症少而被应用于临床治疗。目前,该技术主要用于前列腺癌、肝癌、原发性恶性骨肉瘤及乳腺癌等疾病的治疗。主要论述高强度聚焦超声热疗的现状、临床应用及进展。     

基于磁共振温度图的高强度聚焦超声治疗热剂量研究

本实验研究基于磁共振T-Map的HIFU损伤组织的热剂量与实际凝固性坏死的关系。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,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。最后比较通过等效热剂量积分法得到的凝固性坏死面积和组织实际发生坏死的情况。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的反应实际发生凝固性坏死的情况,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。     

组织消融一般模型的建立与其温度分布的分析与解析计算

人体组织消融是利用某种形式的能量有意地除去或破坏病理组织如增生的前列腺、肿瘤、造成心率失常的异常传导路径和正常组织如再造冠状动脉的心肌组织的非手术治疗方法。有效地消融要求根据消融条件和消融源预测组织的温度分布。本文的目的就是给出组织消融时温度随时间和空间的完全分布。本文首先建立组织消融的理论模型 ,然后 ,利用Laplace变换方法给出温度随时间和空间的分布函数。为了在不同消融条件和消融源都可以使用本结果 ,确定一些无量纲参数。最后以图形方式给出了温度随这些无量纲参数的分布并做了一些讨论。     

癌热疗中超声无创测温方法的研究

癌热疗中组织温度的测控直接影响到热疗的效果 ,利用超声可以实现热疗中组织温度的无创检测。本文介绍了癌热疗中目前所采用的几种超声测温方法 ,对各种方法的原理及存在的问题进行了分析 ,概述了超声无创测温当前国内外的研究现状     

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。     

超声造影剂在高强度聚焦超声治疗肝癌中的应用

高强度聚焦超声(high-intensityfocusedultrasound,HIFU)技术是将体外低能量的超声波汇聚于体内肿瘤靶区,通过高温效应、空化效应和机械效应,使肿瘤组织产生凝固性坏死,从而达到治疗肿瘤的目的。超声造影剂(ultrasoundcontrastagents)在HIFU治疗肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)中也有很大的应用价值。探讨了超声造影剂在HIFU治疗肝癌前定性、定位及治疗后疗效评定等方面的作用,尤其是造影剂在HIFU治疗过程中通过增强空化效应,改变声学环境从而提高HIFU治疗肝癌的生物学效应,使超声造影剂成为一种备受重视的HIFU增效剂。     

高强度聚焦超声"切除"肿瘤过程中的空化效应

随着高强度聚焦超声(HIFU)在多种肿瘤治疗中的广泛应用,对其生物学效应的研究也不断深入.空化效应是超声的主要生物学效应之一.本文对近年来众学者在HIFU治疗肿瘤过程中关于空化效应是否存在、产生空化效应的条件以及对空化效应的评价等问题进行了较为全面的阐述.     

血流灌注对高强度聚焦超声消融子宫肌瘤的影响

高强度聚焦超声（HIFU）治疗时,血流灌注会带走部分组织热量。为了保证治疗的安全性和有效性并提高治疗效率,需要在HIFU治疗过程中考虑血流灌注的影响。目前临床治疗已观察到血流灌注会降低HIFU疗效,但针对血流灌注的量化及如何控制血流灌注以提高HIFU疗效仍不明确。本研究以HIFU消融子宫肌瘤为例,分别从血流灌注对HIFU疗效的影响、子宫肌瘤血流灌注的检测、如何控制血流灌注以提高HIFU疗效这几个方面进行综述,旨在明晰血流灌注对HIFU疗效的影响,为临床控制并利用血流灌注提高HIFU疗效提供参考。     

基于超声衰减系数的微波热疗无损测温

目的 热疗的引导、疗效及剂量控制都需要温度监测,本文旨在探索一种基于超声衰减系数的微波热疗无损测温新方法.方法 利用水浴加热实验系统,以新鲜体外猪肝组织为研究对象,通过采集不同温度下的超声原始回波信号,分析不同温度下组织的超声衰减系数,建立超声衰减系数与温度相关性模型,用于微波加热实验过程中温度的检测.结果 超声衰减系数与温度相关性模型为:超声衰减系数=0.513×温度-0.80.超声衰减系数在微波热疗低温段(≤50℃)测温误差较小(＜5℃),在高温段(＞50℃)测温误差较大(＞10℃).结论 超声衰减系数可用于常规热疗无损测温.微波热疗温度分布不均使得检测较为困难.利用正常与热凝固组织超声衰减系数的差异进行热凝固区的检测具有一定优势.     

Pain Palliation in Patients with Bone Metastases Using Magnetic Resonance-Guided Focused Ultrasound with Conformal Bone System: A Preliminary Report

PurposeWe evaluated the safety and effectiveness of the Magnetic Resonance-guided Focused Ultrasound (MRgFUS) with the ExAblate Conformal Bone System for the palliation of painful bone metastases.ResultsAll patients showed significant pain relief within 2 weeks. Two patients experienced complete pain reduction that lasted for 1 year. Two other patients showed pain relief measured as VAS scores of 2 and 4 on their last follow-up. Although the remaining patient had experienced significant pain relief in two lesions, the VAS score re-increased on his last follow-up. The size of the enhancing soft tissue mass in metastatic lesions decreased, and new bone formation was seen on follow-up images. Although adverse events were not serious, non-specific leg pain and second degree skin burn were noted.ConclusionMRgFUS was demonstrated to be effective palliative treatment within 2 weeks in selected patients with painful bone metastases.