新型植入式水冷2450MHz微波消融三维热场的实验及初步临床应用研究

发布时间：2020-07-25 18:12

【摘要】：目的：1.基于智能化微波仪术前规划的需要,研究2450MHz新型植入式水冷微波消融天线三维热场在体模实验中的计算机模拟方法,探索三维热场在体模中的分布规律,建立不同功率和时间组合下计算机模拟三维热场的模型。2.通过离体猪肝实验得到的离体肝组织消融形态和温度曲线结果检验和校正计算机模拟三维热场。3.通过临床实际消融得到的凝固范围和温度曲线检验和校正微波消融肝肿瘤三维热场模型,并把热场模型应用于智能化微波仪术前消融热场规划中,并通过临床实际消融疗效检验三维热场应用于术前规划中的可靠性。材料与方法：1.体模实验：根据Pennes生物热方程,在仿肝体模中精确布置22个测温点进行测温。然后测量其在2450MHz新型水冷微波天线(KY2450-11 B)微波消融中的温度曲线,计算加热初期的温度变化率,r方向上采用指数拟合,在z方向上采用三次多项式拟合,同时需要将其分为前向(z0)无水冷和后向(z0)有水冷两个部分,得出SAR分布函数。采用有限元法对不同功率和时间组合(40W600S,45W600S,50W600S,55W600S,60W600S)条件下微波消融三维热场进行计算机模拟。2.离体实验：应用单根2450MHz新型植入式水冷微波消融天线对新鲜的离体猪肝进行不同功率和时间组合条件下微波消融实验,测温针平行植入进行温度监测,并用KY-2000型微波消融仪测温系统记录预定点温度曲线,每次消融结束,沿针道剖开猪肝,测量消融范围。每个能量组进行4点次的测温,每个点至少重复4次,在12个离体猪肝上共进行20次消融实验,实际测温80个点次。分析数据,对体模实验中计算机模拟三维热场进行检验和校正。3.临床消融热场研究：首先将人体肝肿瘤的血液关注率参数带入有限元分析软件,得到微波消融肝肿瘤的三维热场模型。然后回顾性分析97例患者共129个病灶的临床实际微波消融的凝固范围,统计分析得到功率50W时不同时间条件下的微波消融范围,同时选取临床微波消融治疗肝癌12例患者,肿瘤周围及内部无明显血管的病灶,单根微波天线(KY2450-11B)50W进行消融治疗,测温针裂隙旁开5mm或10mm,记录温度曲线。将临床实测温度曲线和凝固范围与计算机模拟微波消融肝肿瘤的三维热场结果比较,检验和校正计算机模拟微波消融肝肿瘤三维热场,最后将校正后的三维热场模型应用于术前热场规划中,临床按照热场规划,实际执行规划方案,通过消融疗效,检验三维热场模型的可靠性。结果：1.体模实验：(1)通过仿肝体模实验,得到了2450MHz新型植入式水冷微波天线在40W、45W、50W、55W、60W五个功率组下的比吸收率SAR分布函数。(2)采用有限元法,建立了2450MHz植入式水冷微波天线在40W、45W、50W、55W、60W五个功率组下计算机模拟三维热场模型。2.离体实验：离体猪肝微波消融实验得到的实际温度曲线与计算机模拟三维热场的模拟温度曲线具有较好的吻合性,消融形态及范围与模拟三维热场具有较好的一致性。3.临床消融热场研究：统计97例患者129个病灶单根天线微波消融后超声造影的凝固范围,得到功率50W时不同时间条件下的实际微波消融范围,同时在临床测温中,得到了微波消融肝癌12例患者,治疗功率50W,测温针裂隙旁开5mm或10mm测量的温升曲线。通过临床实际的消融范围和温升曲线检验和校正了三维热场模型,三维热场模型应用于术前热场规划,规划执行成功率为92.8%(13/14),验证了三维热场模型应用于术前规划的可靠性。结论：1.体模实验得到的计算机模拟2450MHz新型植入式水冷微波消融天线三维热场,是比较准确可靠的。2.离体猪肝实验得到的温度曲线和消融范围与计算机模拟三维热场具有较好吻合性和一致性。3.通过临床实际的消融范围和温升曲线检验和校正的微波消融肝肿瘤的三维热场模型更加符合临床实际情况.校正后的三维热场模型可以满足临床微波消融术前热场规划要求。
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R735.7;R730.55
【图文】：

图１－２－７体模实验计算机模拟６０Ｗ６００Ｓ条件下Ｓ维热场W 逡逑三体模实验中计算机模拟三维热场大小结果：逡逑Ｗ邋５４°Ｃ安全消融边界为测量的起止点，在Ｃ０ＭＳ０Ｌ邋ＭＵＬＴＩＰＨＹＳＩＣＳ有限元逡逑分析软件中，可Ｗ测量出计算机模拟２４５０ＭＨｚ新型植入式水冷微波Ｈ维热场逡逑模型的最大长径、最大横径、前冲Ｗ及最大横径距离裂隙的垂直距寓，见表逡逑１－２－３；逡逑表１－２－３体模实验中２４５０ＭＨｚ新型植入式水冷微波计算机模拟Ｈ维热场数值逡逑功率和时间最大长径最大横径前冲逦最大横径与裂隙的垂直距离逡逑４０Ｗ６００Ｓ逦４．４２ｃｍ逦３．０３ｃｍ逦０．１８ｃｍ逦０．５８ｃｍ逡逑４５Ｗ６００Ｓ逦４．６１ｃｍ逦３．２０ｃｍ逦０．２５ｃｍ逦０．５５ｃｒａ逡逑

图２－２－７临床实测温升曲线与模拟微波消融肝肿瘤温升曲线比较（旁开５画）逡逑

首先把模捣微波消烱肝肿瘤Ｈ维热场的模型应用于智消融治疗仪三维可视化软件术前规划平台中，实现了Ｈ维热场对肝维空间上的覆盖，可更加直观和准确的指导肝癌微波消融的术前维热场模型更加符合临床实际消融情况，见图３－１－１：逡逑

【参考文献】

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本文编号：2770183