血管对HIFU焦域影响的实验研究

发布时间：2018-11-24 19:18

【摘要】：高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound, HIFU)是利用超声波的热效应、空化效应、机械效应等特性非侵入性热消融病变组织,且对周边正常组织较小损伤的治疗技术,并应用于多种实质性肿瘤的治疗的临床治疗。这些实质性肿瘤可能在人体器官的血管附近生成,与此同时肿瘤生长过程中有营养血管的生成,这些血管的存在可能导致HIFU治疗靶区肿瘤细胞不能完全致死等临床问题发生,使HIFU治疗的安全性和可靠性不能保障。研究目的本研究选择与人体软组织声学特性相近的含蛋清仿组织体模为研究对象,建立模拟血管的实验模型,研究血管流量、位置及管径对HIFU焦域的影响,为HIFU临床治疗方案的制定提供有效的参考依据。研究方法结合临床实际聚焦超声治疗剂量,考虑肿瘤与其周边血管的位置距患者体表距离相对固定建立模拟血管的实验模型,在一定超声辐照剂量下水体中进行HIFU辐照实验,研究在血管位置、管径、血流量条件改变时,血管对形成焦域长、短轴和体积的影响及其变化规律,并与无血管体模内在相同超声辐照参数下的焦域进行对比。研究结果 (1)在相同的输入功率和辐照时间条件下,随着辐照深度的增加,体模内HIFU形成的焦域体积先增大后逐渐减小。 (2)仿组织体模内变色区域,从焦点位置起始出现,随着辐照时间的增加沿声轴方向扩展增大,向换能器方向增大的变化速度远大于沿超声传播方向,到一定时间该扩展速度变缓,最终HIFU焦域中心比目标焦点位置更靠近换能器,即焦域中心前移。 (3)焦点与血管位置距离越近,HIFU焦域受血管影响越明显,随着相对距离的增加,血管的影响逐渐减小。 (4)管径2mm血管在声轴上,当血管位于焦点之前且与焦点之间的距离大于8mm时,血管对HIFU的影响可以忽略不计；同样血管位于焦点之后且距离大于3mm时,其影响也可以忽略不计。 (5)管径2mm的血管垂直偏离声轴,随着偏移距离的增大,血管附近形成焦域与无血管体模内相同辐照剂量下焦域的差异逐渐减小,大于3mm时,血管对HIFU焦域大小的影响可以不予考虑。 (6)当垂直声轴的血管位于声轴上时,无论在焦点之前或之后,HIFU焦域长轴受血管影响变化较大,短轴几乎不变；血管垂直于声轴且偏移时,HIFU形成焦域长、短轴都发生变化。 (7)直径2mm以上的血管中心与声轴共轴时,聚焦超声辐照后难以在血管周边形成可见损伤,即血管存在时对周边HIFU焦域影响很大。 (8)相同的辐照参数条件下,对比焦点在直径2、4和6mm血管附近同一辐照深度时形成的HIFU焦域体积大小,管径越大在其周边形成焦域体积越小；随着焦点与血管的距离逐渐增加,不同管径对焦域的影响逐渐减小,超过一定距离后,不同管径时形成HIFU焦域的差异不再明显。 (9)当血管位于HIFU焦域内时,血管可能把焦域分成两个部分,且血管管壁周围有未损伤区域。 (10)当管径2mm的血管与焦点接近重合时(位于焦域内时),管内有无液体流动,血管附近HIFU焦域有显著差异,有血流时形成的可治疗焦域体积小于无血流,血流对HIFU焦域有一定的冷却效应；在一定血流量基础上继续增大流量时,HIFU焦域体积大小不发生明显变化。结论 1.血管与焦点的相对距离越远,血管对HIFU焦域的影响越小。当血管远离焦点一定距离时其影响可以忽略不计。 2.在声轴上且垂直声轴的血管,长轴受血管影响较大,短轴几乎不变,垂直偏移声轴时HIFU焦域受血管影响长、短轴均减小。 3.同一超声治疗剂量条件下管径越大在其周边形成焦域体积越小。 4.有血流时形成的可治疗焦域体积小于无血流,血流对HIFU焦域有一定的冷却效应；血管位置的影响作用大于血流量的影响。
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【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R445.1

【参考文献】