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。本对近年来众学在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。     

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     

高强度聚焦超声生物学焦域温场研究

采用热电偶探针测温系统 ,研究了运用JC A型HIFU聚焦超声肿瘤治疗系统定点辐照新鲜离体牛肝脏的生物学焦域温场分布。研究结果表明 :焦域中心温度最高 ,温升可达 74 .4± 1.5℃。在空间上 ,远离焦点温升快速下降 ,Z轴有效温升宽度 12 .4mm ,X、Y轴有效温升宽度均为 5 .4mm。X、Y、Z轴有效温升宽度与生物学焦域大小一致。光镜下 ,生物学焦域与周围正常组织分界清楚。所以 ,在空间上 ,由生物学焦域中心向外缘 ,能量递减十分陡峭 ,具有“刀”的特征。高强度聚焦超声对深部组织定位损伤在空间上是精确的、有效的、安全的。     

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"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.     

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。     

高强度聚焦超声治疗肿瘤

高强度聚焦超声已经由实验进入临床应用阶段.本文对高强度聚焦超声治疗肿瘤的基本原理与方法进行了探讨,对大量的实验和临床研究进行了总结,认为高强度聚焦超声是治疗实体肿瘤的一种有效方法.     

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。     

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     

高强度聚焦超声技术的发展与应用

高强度聚焦超声(HIFU)技术是起源于二十世纪40年代,利用高强度超声波束在体内聚焦,并对目标区域内的病变组织作选择性损坏的一种高强度聚焦超声外科治疗技术.虽然该技术在许多方面优越于传统的外科手术,并且具有极大的潜在临床应用价值,但是由于当时缺乏高精度的成像和定位技术,该技术在临床应用方面的潜能并没有得到广泛的研究和开发利用.近二十几年来,随着计算机、成像及材料等科学技术的迅速发展,众多研究人员对高强度聚焦超声技术再次产生了浓厚的兴趣,并从声源设计、组织损坏机理、消融区域的影像学特征、应用范围的推广等方面进行了广泛而细致的研究.     

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．     

声衰减与非线性对双频聚焦声焦域的影响

目的：探讨声衰减与非线性对双频聚焦超声声焦域的影响。方法：利用瑞利积分的线性叠加算法数值模拟计算。并在辐照离体生物组织中进行实验验证。结果：随着声衰减系数的增大与非线性的增强．双频声焦域从“椭球形”变成“蝌蚪形”,并且焦域向着换能器方向移动,但声衰减的影响较非线性大。结论：声衰减与非线性对焦域影响较大,在实际应用中应予考虑。本文在利用瑞利积分的线性叠加算法,研究了媒介声衰减与高声强引起的非线性对差频相干模式下的双频聚焦声场焦域的影响。结果表明,随着声衰减系数的增大与非线性的增加。双频声焦域从“椭球形”变为“蝌蚪形”．并且焦域向着换能器方向移动．但声衰减的影响较非线性大。并在离体牛肝的损伤实验中得到初步验证。     

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。     

高强度聚焦超声治疗子宫肌瘤与腹腔镜下子宫肌瘤剔除术的比较

目的 对比高强度聚焦超声（HIFU）治疗子宫肌瘤与腹腔镜下子宫肌瘤剔除术（LM）的临床疗效。方法 将我院妇科诊断收治的子宫肌瘤患者64例随机分为观察组和对照组,各32例。观察组应用HIFU对肌瘤进行消融治疗,对照组应用腹腔镜进行肌瘤剔除术治疗。比较两组患者手术时间、住院时间、术中出血量、术后恢复正常生活时间、治疗费用以及术后并发症发生情况;比较两组术后6个月症状改善情况,术后12个月肌瘤复发情况。结果 观察组手术治疗时间（62.48±13.27）min低于对照组的（86.92±15.54）min;住院时间（3.56±0.73）d低于对照组的（6.15±0.87）d;观察组术中无出血,低于对照组出血量（102.76±12.15）ml;术后恢复正常生活时间观察组（4.15±0.76）d,低于对照组的（9.85±1.38）d,差异均有统计学意义（P＜0.05）;观察组治疗费用高于对照组,差异有统计学意义（P＜0.05）;观察组并发症发生4例（12.50%）,对照组并发症发生5例（15.62%）,差异无统计学意义（P＞0.05）;两组6个月症状改善情况与12个月复发情况比较,差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 HIFU消融治疗子宫肌瘤与LM治疗相比,具有安全、无创、治疗时间短、术中出血量少、术后恢复正常生活时间快等优点,临床治愈效果无明显差异,但治疗花费相对较高,临床可根据患者实际情况选择最佳治疗方案。     

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。     

超声聚焦刀加用介入治疗中晚期肝癌20例临床分析

目的观察超声聚焦刀加用介入治疗对原发性或转移性肝癌的近期治疗作用。方法对相对局限的中晚期患者进行介入化疗栓塞和超声聚焦刀结合,每月复查随访,观察前3月近期疗效情况。结果20例患者中3例患者达部分缓解,16例患者达稳定标准,1例进展。除栓塞疼痛和短期化疗反应外,无严重并发症发生。结论超声聚焦刀加用介入治疗中晚期肝癌近期疗效较好。     

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。     

Flooded Lung Generates a Suitable Acoustic Pathway for Transthoracic Application of High Intensity Focused Ultrasound in Liver

Background: In recent years, high intensity focused ultrasound (HIFU) has gained increasing clinical interest as a non-invasive method for local therapy of liver malignancies. HIFU treatment of tumours and metastases in the liver dome is limited due to the adjacent ultrasound blocking lung. One-lung flooding (OLF) enables complete sonography of lung and adjoining organs including liver. HIFU liver ablation passing through the flooded lung could enable a direct intercostal beam path and thus improve dose deposition in liver. In this study, we evaluate the feasibility of an ultrasound guided transthoracic, transpulmonary HIFU ablation of liver using OLF.Methods: After right-side lung flooding, ultrasound guided HIFU was applied transthoracic- transpulmonary into liver to create thermal lesions in three pigs. The HIFU beam was targeted five times into liver, two times at the liver surface and three times deeper into the tissue. During autopsy examinations of lung, diaphragm and liver located in the HIFU path were performed. The focal liver lesions and lung tissue out of the beam path were examined histologically.Results: Fifteen thermal liver lesions were generated by transpulmonary HIFU sonication in all targeted regions. The lesions appeared well-demarcated in grey color with a cigar-shaped configuration. The mean length and width of the superficial and deeper lesions were 15.8 mm (range: 13-18 mm) and 5.8 mm (range: 5-7 mm), and 10.9 mm (range: 9-13 mm) and 3.3 mm (range: 2-5 mm), respectively. Histopathological, all liver lesions revealed a homogeneous thermal necrosis lacking vitality. There were no signs of damage of the overlying diaphragm and lung tissue.Conclusions: Flooded lung is a suitable pathway for applying HIFU to the liver, thus enabling a transthoracic, transpulmonary approach. The enlarged acoustic window could enhance the ablation speed for targets in the hepatic dome.