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摘要高强度聚焦超声(HIFU)作为一种新兴的肿瘤治疗方法，以其无创、靶向的特点受到了人们越来越多的关注。HIFU技术将体外超声能量聚焦至靶区，在靶区组织内迅速形成温升，造成目标肿瘤组织的不可逆热凝固，以此杀灭肿瘤细胞，但不损伤周围正常组织，实现非侵入的超声肿瘤治疗。<br>　　空化效应是指超声作用下液体中微气泡的形成、振动与破灭的运动过程以及这种复杂动力学过程对生物组织作用所产生的效果。HIFU治疗肿瘤的主要机制是热效应，但HIFU声场焦域的声强很高，焦点负声压幅值可以达到约100MPa，足以引起超声空化效应。早期的一些研究认为在HIFU治疗过程中，应当尽量避免空化效应的发生。但近年来，随着空化效应调控技术的日益成熟，在靶向给药、HIFU治疗等研究方向中，空化效应的应用也得到更多关注。当HIFU声场焦域有空化微泡存在时，空化效应作为一种集聚能量的有效方法，会显著增强HIFU的热效应。但空化效应的特点是非可控性和非预测性，因而空化效应的量化监控一直是研究难点。本论文开展空化效应增强高强度聚焦超声治疗的研究，主要内容包括两个方面:(1)基于商用B超成像系统实现HIFU治疗中声空化效应的实时影像监控;(2)从理论和实验两方面研究空化效应在HIFU治疗中热损伤和温升方面的增强作用。<br>　　HIFU治疗中空化效应的精准实时监控是有效利用空化效应增强HIFU治疗的先决条件。本论文基于商用B超成像系统设计搭建了空化效应实时监控的实验装置。采用二维数字图像处理算法消除HIFU在B超图像中产生的干涉条纹，量化分析B超成像中高亮区域的面积变化，讨论并分析不同HIFU能量在凝胶仿体中引发的超声空化，由此可以实现HIFU治疗中的空化效应实时监控。<br>　　为研究空化效应对HIFU治疗中组织的温升及组织损伤形成的影响，本论文以凝胶仿体和离体肝脏组织两种介质为研究对象，首先利用非线性声波KZK方程和生物传热学Pennes方程理论计算了不同声学参数的HIFU作用下热效应所产生温升及组织损伤，然后利用B超成像系统及温度测量系统实时监控温升及组织损伤，比较温升及组织损伤的理论和实验值，由此分析讨论脉冲长度和声压大小对空化效应的作用并探讨空化效应对HIFU治疗过程中的组织损伤形成和温升的增强作用。<br>　　本论文理论及实验研究了HIFU治疗中空化效应对温升和组织损伤形成的增强作用。相关研究结果将进一步促进HIFU在临床上的应用。