相控型HIFU治療時(shí)間及路徑規(guī)劃的研究.pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲技術(shù)(HIFU,High-IntensityFocusedUltrasound)應(yīng)用于腫瘤治療現(xiàn)在已成為醫(yī)學(xué)超聲領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在研究所近十年來(lái)的研究基礎(chǔ)之上,我們搭建了一個(gè)多陣元相控陣列的HIFU治療系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括相控陣聚焦超聲換能器治療組合探頭、數(shù)字化相控陣列信號(hào)發(fā)生與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、90路可控功率放大器單元、計(jì)算機(jī)智能控制臺(tái)(運(yùn)動(dòng)控制及圖像處理)、治療床和介質(zhì)水水囊。我們利用該HIFU治療系統(tǒng)可以形成多種不同的焦點(diǎn)強(qiáng)

2、度及分布模式。HIFU在臨床治療中所產(chǎn)生的非目標(biāo)區(qū)域的累積熱量會(huì)導(dǎo)致對(duì)正常組織中的細(xì)胞產(chǎn)生影響甚至破壞。為了避免這一點(diǎn),通常在連續(xù)的加熱過(guò)程中,插入一些冷卻時(shí)間,通過(guò)中斷治療來(lái)避免正常組織的溫度過(guò)高。這種方法雖然提高了治療的安全性,但其直接后果就是大大延長(zhǎng)了總的治療時(shí)間,這也是目前的HIFU治療研究中所面臨的一個(gè)主要難題。為了找到一種用較少的治療時(shí)間就能獲得很好的治療效果的方法,本文分別從加熱時(shí)間和掃描路徑兩個(gè)方面,比較了三種治療計(jì)劃的

3、治療效果。其中,我們提出了一種不等時(shí)間加熱方法。所謂不等時(shí)間加熱,即對(duì)要加熱的一系列點(diǎn)采用長(zhǎng)短交替的時(shí)間進(jìn)行加熱。這種方法通過(guò)有效的運(yùn)用相鄰加熱點(diǎn)之間的余熱效應(yīng)并去掉了延時(shí)冷卻這個(gè)步驟,從而大大縮短了總的治療時(shí)間。我們運(yùn)用有限元法來(lái)進(jìn)行熱場(chǎng)瞬態(tài)分析,并計(jì)算出熱劑量來(lái)分析仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。為了驗(yàn)證我們所做的仿真實(shí)驗(yàn)具有正確的指導(dǎo)意義以及我們所提出的不等時(shí)間加熱方法的有效性,我們?cè)O(shè)計(jì)了路徑規(guī)劃系統(tǒng)并進(jìn)行了離體器官實(shí)驗(yàn)。治療路徑的規(guī)劃方案制定采