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。     

高强度聚焦超声技术治疗甲状腺结节的临床观察

目的探讨高强度聚焦超声(HIFU)治疗甲状腺结节的方法、安全性及近期疗效。方法治疗组20例单发甲状腺良性实性结节行高强度聚焦超声(HIFU)治疗,治疗后采用常规超声随访(1月、3月、6月、12月)观察结节大小、血供,并观察并发症的发生情况及监测甲状腺功能。对照组20例单发甲状腺良性实性结节未经任何治疗,随访方法及时间与治疗组相同。结果治疗组20例患者均成功进行了高强度聚焦超声(HIFU)治疗,术后超声随访结节的体积较术前逐渐缩小(P<0.05),血流信号消失。治疗前、后检测甲状腺功能(FT_3、FT_4及TSH)无明显变化(P>0.05)。对照组随访12个月结节体积及甲功均无明显变化(P>0.05)。结论高强度聚焦超声(HIFU)是治疗甲状腺良性结节安全性高、创伤小、可控性强、疗效确切、具有临床应用潜质。     

高强度聚焦超声在肿瘤治疗中的焦域模型

高强度聚焦超声 (High intensity focused ultrasound,HIFU)技术作为一种新兴的肿瘤微创外科治疗技术 ,正日益引起人们的高度重视。尤其是相对于某些浅表肿瘤 ,如乳腺癌 ,HIFU技术可以在保证治疗效果的同时 ,最大限度的减低治疗过程对患者的伤害。本文根据细胞热致死理论 ,利用 Ω值表达式法对 HIFU治疗过程中的焦域形成进行了仿真数学模型的建立 ,并通过非相干多元阵自聚焦系统建立实验模型进行试验 ,结果表明本文提出的焦域模型对实际加热过程的模拟是可靠的 ,可以对其形成大小和时间进行准确的预测     

高强度聚焦超声治疗剂量对组织温升影响的研究

测量了高强度聚焦超声(HIFU)定点辐照新鲜离体牛肝脏时，不同声强和辐照时间下的组织焦点温升。根据Pennes传热方程，从理论上分析了高强度聚焦超声定点辐照生物组织前后组织温度变化的规律，研究结果表明；一定的声强下，总有一个辐照闻值时间存在，当辐照时间超过辐照阐值时间后，温升缓慢，声强越大，辐照阐值时同出现得更早l组织焦点温升、相对累积热剂量随声强、辐照时间的增加而增大，当治疗剂量一定时，声强对组织焦点温升的影响大于辐照时间对组织焦点温升的影响。因此，HIFU最适治疗剂量应满足：适度的声强、辐照时间为该声强下的辐照阈值时间。     

高强度聚焦超声（HIFU）治疗肝癌肝硬化脾功能亢进的疗效观察

目的：观察高强度聚焦超声(HIFU)治疗肝癌肝硬化脾功能亢进的疗效。方法收集我院消化内科的住院患者,收集时间为2011年11月~2013年12月,共计21例,所有研究对象均诊断为由于肝癌肝硬化脾功能亢进,男16例,女5例,平均年龄(54.2±17.5)岁,随机分为A组,B组,C组,分别接受高强度聚焦超声90次、60次、30次。结果研究对象中最多见的不良反应是发热,共计5例,体温(37.6±0.4)℃,4例研究对象在治疗后1天有局部红肿,蜕皮,在皮肤科治疗后症状消失,继续治疗。所有研究对象在治疗间期均无内出血、腹腔积液增多、胸腔积液、周围脏器受损、及血尿现象。我们发现A组接受高强度聚焦超声治疗最多90次,其组在0月、1月、2月、3月时的白细胞、血红蛋白以及血小板最高,肿瘤缩小最大,C组接受高强度聚焦超声治疗最少30次,其组在0月、1月、2月、3月时的白细胞、血红蛋白以及血小板最低,肿瘤缩小最小,差异有统计学意义(P<0.05)。结论随着高强度聚焦超声治疗次数的增加,肝癌肝硬化脾功能亢进患者白细胞、血红蛋白以及血小板恢复的越好,肿块缩小最大。     

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。     

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。     

High‐Intensity Focused Ultrasound‐Induced Thermal Effect for Solid Polymer Materials

In this study, high‐intensity focused ultrasound (HIFU)‐induced thermal effects for solid polymer materials are investigated systematically. Infrared camera imaging is used to monitor temperature changes. The effects of polymer structure, HIFU power, and sample thickness on the thermal effect are studied. The results show that the HIFU‐induced heating effect is very quickly, and can be controlled spatially and temporally. More importantly, it is obviously different for different polymers. The main reason is attributed to the various inner friction behaviors of macromolecular chains. This fundamental study is helpful to understand the interaction mechanism between HIFU and polymer, when HIFU is used as a trigger for drug release, shape memory, etc.

     

双层组织中相控聚焦超声声场分布的建模与计算

目的:获得双层生物组织中相控聚焦超声的声场分布。方法:本文通过建立双层生物组织模型,在均一介质中由速度势推导径向速度的基础上,结合瑞利积分-伪逆矩阵算法计算声场。结果:计算结果表明,当相控聚焦超声焦点位置预设在骨骼中时,不能形成焦点,超声能量大部分集中于软组织—骨骼交界面上。结论:相控聚焦超声在治疗骨肿瘤及位置靠近骨骼的肿瘤时,有一定的限制。需要制定详细的治疗方案。     

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     

高强度聚焦超声在医学领域中应用的新进展

本文综述了国内外在高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound，HIFU）技术方面研究与应用的新进展。介绍了HIFU的治疗功能原理，特别给出了焦斑半径的具体计算公式和对相关组织的热效应、空化效应、机械效应，辐照效应等损伤机理，重点研究了热效应随声波频率及声强变化的规律。给出了HIFU的一般试验模型即分层组织模型以及HIFU应用与临床的情况。重点研究了HIFU源，主要讨论了换能器的聚焦方式（1）球面自聚焦换能器，（2）声透镜聚焦换能器，（3）大功率多元超声换能器，（4）电子扫描或相控阵列聚焦换能器，以及频率选择与目标深度和辐照强度的关系，并指出与其匹配的几类聚焦换能器的优缺点，列举了HIFU技术在泌尿科、肿瘤学、神经外科、眼科、妇科、止血以及其他医学领域中的最新应用。最后评价了目前HIFU在治疗方面的优势与某些不足以及可能改进的有效措施．展望了HIFU技术广阔的应用前景．     

一种消除浅表组织病灶的微型线聚焦换能器声场的数值计算与仿真方法

目的:本文涉及一种消除浅表组织病灶的微型线聚焦超声声场的数值计算与仿真,通过计算得出声场的三维分布,同时研究柱面自聚焦换能器各个参数对声场的影响,以指导微型自聚焦换能器的设计。方法:本文通过建立三维直角坐标系,应用Rayleigh积分得出微型线聚焦超声换能器聚焦区域内每一点的声强表达式,运用C语言和matlab采用直接数值积分的方法对柱面聚焦超声换能器的声场进行了数值计算和仿真,得出声场的三维分布。结果:从声场的三维分布可以看出:按照本文给定的条件设计,微型线聚焦超声换能器展现出良好的聚焦性能,形成明显的焦域。和普通的柱面超声换能器相比,小型的柱面超声换能器形成的声场在z轴上的声场分布更均匀,x,y方向上衰减更快。结论:通过不同的参数对声场三维分布影响可以看出:微型线聚焦超声换能器的厚度,半径,张角和长度对聚焦的效果有明显影响。与给定的条件相比,选择较厚、半径和张角较大的换能器,能提高聚焦性能,而换能器的长度对聚焦效果影响不大。     

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。     

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。     

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。     

Fluorescence Imaging for Real-Time Monitoring of High-Intensity Focused Ultrasound Cardiac Ablation

Side effects and limitations of radio-frequency ablation of cardiac arrhythmias prompted search for alternative energy sources and means of their application. High-intensity focused ultrasound (HIFU) is becoming an increasingly attractive modality for ablation because of its unique ability for non-invasive or minimally invasive, non-contact focal ablation in 3D volume without affecting intervening and surrounding cells. The purpose of this study is to develop a real-time monitoring technique to elucidate HIFU-induced modifications of electrical conduction in cardiac tissues and to investigate the HIFU cardiac ablation process to help to achieve optimal HIFU ablation outcome. We conducted experimental studies applying HIFU at 4.23 MHz to ablate the atrio-ventricular (AV) node and ventricular tissue of Langendorff-perfused rabbit hearts. We employed fluorescent voltage-sensitive dye imaging and surface electrodes to monitor the electrical conduction activity induced by HIFU application in real time. In ventricular epicardium HIFU ablation, fluorescent imaging revealed gradual reduction of the plateau phase and amplitude of the action potential. Subsequently, conduction block and cell death were observed at the site of ablation. When HIFU was applied to the AV node, fluorescent imaging and electrograms revealed the development of the AV block. The study establishes that real-time fluorescent imaging provides novel monitoring and assessment to study HIFU cardiac ablation, which may be able to provide improved understanding of HIFU cardiac ablation process and mechanism useful for development of successful clinical applications.     

Experimental ablation of the pancreas with high intensity focused ultrasound (HIFU) in a porcine model

The aim of this study was to determine the feasibility and safety of high intensity focused ultrasound''s (HIFU) in pancreatic diseases. Twelve pigs were divided into three groups. The pancreases of pigs in Group A were ablated directly with HIFU, but those in Group B and C ablated by extracorporeal HIFU. The pigs in Group C were sacrificed at day 7 after HIFU. Serological parameters were determined pre-operation and post-operation. The entire pancreas was removed for histological examination. Each animal tolerate the HIFU ablation well. The complete necrosis was observed in targeted regions. The margins of the necrotic regions were clearly delineated from the surrounding normal tissues. Infiltration of inflammatory cells and phorocytosis on the boundary were found in group C. Blood and urine amylase levels were relatively steady after HIFU. No acute pancreatitis or severe complications occurred. In conclusion, HIFU ablation on the pancreas was safe and effective in experimental pigs.     

HIFU在牛肝组织中形成线形凝固性坏死的剂量投放研究

探讨高强度聚集超声(High ntensity focused ultrasound,HIFU)在牛肝组织中形成线形凝固性坏死的剂量投放策略。首先在辐照深度2cm处用声强(ISAL)6500W/cm2的HIFU定点辐照牛肝1s得到一横径W为3mm的点状凝固性坏死。采用单个点状凝固性坏死相互叠加形成线形凝固性坏死时,相邻的两个单次辐照的空间间距D分别为1、2、2.5、3、4.5、5mm。当采用直线扫描形成线形凝固性坏死时,扫描速度V分别为1、3、6、7mm/s,往返次数为1。辐照结束后沿长度方向剖开,直视下观察最大剖面的损伤形态、范围、程度和损伤的完整性。结果表明,当D≤W时,采用单个点状凝固性坏死相互叠加能在牛肝中形成一个完整的线形凝固性坏死,当D>W时不能在牛肝中形成一个完整的线形凝固性坏死,且中间有正常组织的残留。当运动速度V为3mm/s,往返次数为1,采用直线扫描方式能在牛肝中形成了一个边界清楚、能量分布均匀、中间没有正常组织残留的完整的线形凝固性坏死。实验结果证实:依据单个点状凝固性坏死的声辐照和其大小确定形成线形凝固性坏死的辐照参数并进行剂量投放能够在组织中形成线形凝固性坏死。     

高能聚焦超声治疗宫颈糜烂198例临床观察

目的研究高能聚焦超声治疗宫颈糜烂的有效性及安全性。方法随机选择2006年1月至2009年1月我院妇科门诊经妇科检查,细胞学及阴道镜诊断、病理改变确诊为轻度、中度、重度宫颈糜烂患者共198例,采用高能聚焦超声治疗技术治疗,观察其临床疗效及副反应。结果轻度、中度、重度宫颈糜烂患者的治愈率和有效率分别为：94.12%/100%、69.74%/97.37%、38.89%/83.33%,宫颈糜烂程度越轻治愈率越高,轻度、中度糜烂治愈率明显高于重度糜烂（P〈0.01）;单纯型、颗粒型、乳头型宫颈糜烂患者的治愈率和有效率分别为：82.98%/100%、70.00%/81.43%、32.35%/76.47%,宫颈糜烂单纯型和颗粒型治愈率明显高于乳头型（P〈0.01）。无严重的不良并发症。治疗后宫颈恢复常态,无瘢痕形成。结论高能聚焦超声治疗慢性宫颈炎具有安全可靠、治愈率高、创伤小、副作用小等特点,值得推广。