相控型HIFU治療時間及路徑規(guī)劃的研究.pdf

1、高強度聚焦超聲技術(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)域的一個研究熱點。在研究所近十年來的研究基礎(chǔ)之上,我們搭建了一個多陣元相控陣列的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)字化相控陣列信號發(fā)生與驅(qū)動系統(tǒng)、90路可控功率放大器單元、計算機(jī)智能控制臺(運動控制及圖像處理)、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強

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)域的累積熱量會導(dǎo)致對正常組織中的細(xì)胞產(chǎn)生影響甚至破壞。為了避免這一點,通常在連續(xù)的加熱過程中,插入一些冷卻時間,通過中斷治療來避免正常組織的溫度過高。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了總的治療時間,這也是目前的HIFU治療研究中所面臨的一個主要難題。為了找到一種用較少的治療時間就能獲得很好的治療效果的方法,本文分別從加熱時間和掃描路徑兩個方面,比較了三種治療計劃的

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