脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲脈沖參數(shù)與焦點(diǎn)聲壓的關(guān)系研究.pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲(High Intensity Focused Ultrasound，HIFU)技術(shù)是一種新興的發(fā)展迅速的非侵入治療技術(shù)，目前已經(jīng)被用于多種腫瘤非腫瘤疾病的臨床治療中，并取得了很好的療效。HIFU的作用機(jī)制主要是熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，臨床上主要依靠HIFU的熱效應(yīng)及空化效應(yīng)達(dá)到腫瘤消融的目的。HIFU治療過程中，空化現(xiàn)象產(chǎn)生的空化氣泡能促使靶區(qū)溫度的進(jìn)一步升高，一定程度上有助于目標(biāo)的消融，但持續(xù)的HIFU輻照過程中，

2、大量的空化氣泡使聲波在焦前區(qū)發(fā)生散射產(chǎn)生屏蔽作用，熱量隨之在焦前區(qū)累積，使輻照的損傷橫向面積變得更大，同時(shí)損傷位置向換能器方向移動(dòng)，損傷形狀也由分布均勻的“雪茄型”變化為“蝌蚪形”，影響治療的精度。
　　隨著HIFU研究的不斷深入和臨床應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)低占空比、短持續(xù)時(shí)間的脈沖高強(qiáng)度聚焦超聲(Pulsed High Intensity Focused Ultrasound，PHIFU)輻照生物組織時(shí)，能夠依靠超聲的機(jī)械效應(yīng)精準(zhǔn)地摧毀

3、靶區(qū)組織而不引起焦區(qū)溫度的顯著上升，PHIFU輻照過程中由于脈沖持續(xù)時(shí)間短，空化現(xiàn)象未及發(fā)生或者會(huì)有少量空化出現(xiàn)，但少量的空化氣泡不會(huì)對(duì)聲能產(chǎn)生顯著的屏蔽作用，同時(shí)焦點(diǎn)聲壓值能夠瞬時(shí)達(dá)到很高數(shù)值，依靠PHIFU焦區(qū)的高聲壓作用達(dá)到對(duì)摧毀靶區(qū)組織的目的，這對(duì)于提高治療精確性和操作可控性具有潛在優(yōu)勢(shì)。PHIFU輻照過程中不同脈沖寬度及占空比參數(shù)對(duì)焦點(diǎn)聲壓會(huì)有怎樣的影響、空化現(xiàn)象出現(xiàn)后焦區(qū)聲壓的具體變化，成為目前亟待研究的問題。
　　基

4、于此，本文分析了現(xiàn)有聲場(chǎng)測(cè)量的方法，并對(duì)聲光折射法進(jìn)行了近似，用于測(cè)量脈沖聚焦聲場(chǎng)的焦點(diǎn)聲壓；針對(duì)現(xiàn)有超聲換能器不能方便地進(jìn)行脈沖參數(shù)調(diào)整，本文提出了一種基于AD9850的可調(diào)脈沖信號(hào)發(fā)射器，可方便進(jìn)行脈沖寬度的調(diào)整，最小脈沖寬度可至0.1ms，在此基礎(chǔ)上測(cè)量了不同脈沖寬度參數(shù)，及脈沖間隔參數(shù)下，焦點(diǎn)聲壓隨輸入電壓的變化數(shù)據(jù)，并與連續(xù)波輻照下進(jìn)行對(duì)比，得出不同的脈沖參數(shù)下，焦點(diǎn)聲壓的變化規(guī)律及焦點(diǎn)的聲壓極值，為后續(xù)臨床實(shí)驗(yàn)及儀器開發(fā)提供