高强度聚焦超声沿螺旋路径连续扫描产生组织损伤的建模与实验研究-论文-万方医学网

高强度聚焦超声沿螺旋路径连续扫描产生组织损伤的建模与实验研究

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摘要高强度聚焦超声(HIFU)在肿瘤治疗的临床应用上取得了飞速进展，而HIFU换能器的扫描模式对HIFU治疗的热损伤形成有着重要的影响。本文通过理论模拟和实验探究，研究HIFU在采用螺旋线路径的连续扫描模式下温度场的分布和组织损伤形成情况。<br>　　理论方面，建立了基于KZK方程和Pennes生物传热方程的声热耦合模型以及基于热剂量的损伤形成模型，定量预测HIFU治疗的温度场分布和损伤形成状况。实验方面，进行了以凝胶和离体牛肝组织样品的HIFU实验，设定扫描速度和螺旋路径的栅格间距为控制变量来对比损伤情况，分析了栅格间距和扫描速度对温度场分布，损伤形状以及治疗效率的影响。研究结果表明，采用螺旋路径的连续扫描模式，可以充分发挥热扩散效应的积极作用，有效产生完全覆盖治疗区域的均匀性损伤。选择栅格间距较小的螺旋路径，更能发挥热扩散的作用力，更容易实现损伤对治疗区域的完全覆盖，获得更高的治疗效率。本文的研究工作对于HIFU治疗安全性和治疗效率的提高具有指导意义。