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。     

HIFU治疗热场中的有限元分析

本文对生物传热机制及生物热传导方程进行了研究 ,提出了一个混合型的生物热传导模型。针对带有血管的组织建立了高强度聚焦超声治疗下的组织热传导计算模型 ,并利用有限元方法进行了 3 D瞬态温度场分析。同时 ,根据Sapareto Dewey方法给出了组织消融量的仿真结果。     

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。     

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     

血管位置对HIFU焦域温度场的影响

目的 数值仿真研究不同位置的血管对高强度聚焦超声(HIFU)可治疗焦域的影响,为HIFU治疗安全性和可靠性提供理论依据.方法 应用超声非线性传播方程、Pennes生物热传导方程以及FDTD法数值仿真温度场分布.结果 考虑血流灌注与否,HIFU焦域温度场分布相一致.血管中心位于声轴时,焦域中心温升非常低;当血管偏离声轴小...     

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。     

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。     

血管位置对HIFU焦域温度场的影响

目的 数值仿真研究不同位置的血管对高强度聚焦超声(HIFU)可治疗焦域的影响,为HIFU治疗安全性和可靠性提供理论依据.方法 应用超声非线性传播方程、Pennes生物热传导方程以及FDTD法数值仿真温度场分布.结果 考虑血流灌注与否,HIFU焦域温度场分布相一致.血管中心位于声轴时,焦域中心温升非常低;当血管偏离声轴小于3.0mm时,可治疗焦区不再关于声轴对称,焦域中心温升没有明显变化;当血管偏离声轴大于3.0 mm时,血管对可治疗区域的温度场分布基本无影响.结论 脂肪组织内血流灌注对HIFU焦域温度场的影响可以不予考虑;直径2 mm血管位于可治疗区域内,对血管内及周边组织温升影响很大,可能导致血管周围组织不完全致死;当直径2 mm血管距声轴小于3 mm对可治疗区域仍有影响,但大于3.0 mm时,血管对可治疗区域的影响可以不予考虑.     

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。     

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。     

Higher Dosage of HIFU Treatment May Lead to Higher and Longer Efficacy for Moderate to Severe Perennial Allergic Rhinitis

Objectives: This study was to compare the efficacies and side effects of high intensity focused ultrasound (HIFU) treatment for perennial allergic rhinitis (PAR) with regular and increased dosage.Study design: A prospectively assembled cohort was retrospectively analyzed through visual analogue scale (VAS).Methods: Regular dosage of HIFU treatment was applied to 56 PAR patients in group A. An increased dosage as twice as the regular one was applied to 48 patients in group B. Nasal obstruction, sneezing, rhinorrhea and rhinocnesmus, which were recognized as the four main symptoms of allergic rhinitis (AR), were evaluated before treatment, 3 months after treatment, and 1 year after treatment. The satisfaction of patients was also evaluated at 1 year postoperatively. Biopsy of the inferior turbinate and morphometric analysis were applied to 11 patients in group A and 10 in group B before HIFU treatment and 3 months after treatment.Results: Comparing the AR symptoms before treatment, There is no statistical difference observed between group A and B (p>0.05). The four main symptoms at 3 months and 1 year after treatment were all significantly improved (p<0.01) in both group A and B. The VAS scores of AR symptoms in Group B were lower than those in Group A at the same stage after treatment, especially at 1 year after treatment (p<0.05). Comparing the results at 3 months and 1 year after treatment, a tendency of recurrence of these symptoms was observed statistically in group A (p<0.05), but not in group B (p>0.05). More cases of nasal dryness and perirhinal swelling were found in group B than those in group A (p<0.05), while all side effects were mild and temporary. Patients in group B were more satisfied than those in group A (p=0.0866 >0.05), though not statistically significant. More reduction of the eosinophils, other inflammatory cells, and the submucosal glands was observed after HIFU treatment in group B than that in group A (p<0.05).Conclusions: A proper increment of HIFU dosage may be recommended to meet the needs of more improvement of AR symptoms and less recurrence.     

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。     

HIFU治疗中媒质特性对声聚焦影响的研究

目的:研究声衰减系数、声速、温度等媒质参数对声聚焦的影响。方法:用瑞利积分对凹球面自聚焦超声换能器进行声场模拟。结果及结论:媒质的特性参数不同,聚焦表现不同的特点。声衰减系数增大,焦斑向声源靠近,且焦斑缩短;声速越大,焦距越小,但焦区最大声压升高,焦斑的面积增大;温度变化不大时对声聚焦的影响不明显。     

高强度聚焦超声换能器声场的数值仿真与实验测量

目的 高强度聚焦超声(HIFU)肿瘤治疗过程中,HIFU换能器形成的声场分布是决定其治疗效果的关键因素之一,为了提高HIFU肿瘤治疗的安全性和可靠性,需要对HIFU换能器形成的声场进行预测.方法 采用时域有限差分(FDTD)法数值仿真水体内形成的声压分布与实验测量结果对比的研究方法,分析讨论了HIFU换能器在不同激励功...     

高强度聚焦超声间断照射对微泡空化效应阻断毫米级兔股动脉血流的增强作用

探讨不同的高强度聚焦超声(highintensity focused ultrasound,HIFU)照射方式在对微泡空化效应阻断毫米级兔股动脉血流中的效应。将108只兔随机分成单纯HIFU照射组、HIFU联合微泡连续照射组和HIFU联合微泡间断照射组。照射后即日、7 d,用HE染色观察兔股动脉组织学变化,透射电镜观察超微结果变化,数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)观察血流变化。实验结果表明:照射后,HIFU联合微泡间断照射组所有兔股动脉内均可见血栓形成,血流中断,动脉内皮细胞局受损,组织内观察到空泡的存在;单纯HIFU照射组、HIFU联合微泡连续照射组所有兔股动脉内无血栓形成,血流连续,超微结构无明显变化。HIFU联合微泡间断照射能使毫米级的兔股动脉在较长的时间内(7 d)血栓形成,血流中断;微泡再灌注增强了空化效应。     

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