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超声热疗的基础研究和临床初步应用结果

中华放射肿瘤学杂志 1997年第2期6卷 110-113页

作者：夏廷毅孟昭信孙庆选史晓丽王佐仁北京空军总医院放疗科

了解超声热疗的温度分布特征，寻求减轻临床常见副作用的有效对策，同时对晚期肿瘤的治疗结果进行初步评价。材料与方法应用ＳＯＮＯＴＨＥＲＭ－１０００超声热疗治癌系统，分别在体模和家猪实测不同深度的温度分布，分别采用铝箔纸屏... 详细信息

了解超声热疗的温度分布特征，寻求减轻临床常见副作用的有效对策，同时对晚期肿瘤的治疗结果进行初步评价。材料与方法应用ＳＯＮＯＴＨＥＲＭ－１０００超声热疗治癌系统，分别在体模和家猪实测不同深度的温度分布，分别采用铝箔纸屏蔽骨头和适当减少水囊内水量的方法减轻骨头和皮肤过热。并采用常规放疗加超声热疗治疗１７例晚期恶性肿瘤。结果用不同频率的超声加温可获得不同深度的温度分布，温度在骨表面比在软组织高６～８℃。铝箔纸对超声辐射有明显的屏蔽效果。在临床可评价病例的有效率（ＣＲ＋ＰＲ）为６９．３％。结论本热疗系统可对面积为１５ｃｍ×１５ｃｍ、深度在８ｃｍ以内的实体肿瘤实行有效加温，且放疗配合超声热疗可进一步提高巨块肿瘤的局部控制率。

关键词：超声热疗放射治疗肿瘤温度分布

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超声热疗技术的发展与应用

中国医疗器械杂志 2002年第4期26卷 281-283,280页

作者：翟亮孙福成蒋继伟萧翔麟钱晓平王一抗俞仁康徐勇江张洪峰上海交通大学生物医学工程系上海200030

超声热疗很早就被用于治疗癌症及良性肿瘤,生物学实验和临床表明:41℃-45℃的热疗能显著增强放疗和化疗的疗效,而高于65℃的高温热疗可以代替传统的介入式疗法来摧毁肿瘤组织,使肿瘤组织凝固、坏死、脱落。高强度聚焦超声（HIFU）能在... 详细信息

超声热疗很早就被用于治疗癌症及良性肿瘤,生物学实验和临床表明:41℃-45℃的热疗能显著增强放疗和化疗的疗效,而高于65℃的高温热疗可以代替传统的介入式疗法来摧毁肿瘤组织,使肿瘤组织凝固、坏死、脱落。高强度聚焦超声（HIFU）能在短时间内使癌变组织的温度升至65℃以上,导致病变组织凝固、坏死。高强度聚焦超声作为一种具有巨大潜力的、无损的、有效的局部治疗手段,受到普遍关注。目前,中国在高强度聚焦超声临床上已处于世界领先水平。文中介绍了超声热疗技术的发展和应用。

关键词：超声热疗多元阵探头高强度聚焦超声 HIFU 肿瘤

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虚拟仪器环境下小型智能化超声热疗系统设计

生物医学工程学杂志 2005年第4期22卷 836-839页

作者：姜峰白景峰陈亚珠上海交通大学生物医学仪器研究所上海200030

小型智能化医疗仪器是当今生物医学工程领域研究热点之一,而LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)由于其本身固有的优点为实现该功能提供了非常便捷的环境。文中介绍了在LabVIEW环境下小型超声热疗治癌仪工作原理... 详细信息

小型智能化医疗仪器是当今生物医学工程领域研究热点之一,而LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)由于其本身固有的优点为实现该功能提供了非常便捷的环境。文中介绍了在LabVIEW环境下小型超声热疗治癌仪工作原理及系统构成。温度传感器采用T型热电偶,放大电路由两级构成,内置冰点补偿,提高了温度性能。通过设计专门电路产生控制信号驱动数据采集卡内置的可编程计数器/定时器8254芯片并适当编程产生脉宽调制(Pulsewidthmodulation,PWM)方波作为超声能量控制信号。文中详细阐述了人体组织内实时闭环温度控制算法以及超声治疗头水温控制这两个系统核心子模块的软件设计。根据系统特殊要求,在癌变组织温度控制子程序中,改进了比例积分微分(PID)算法,实现了对靶区组织温度的严格控制。实验证明系统设计可靠,PID算法改进合理,满足热疗治疗要求。

关键词：超声热疗比例微分积分算法虚拟仪器工程平台系统设计智能化医疗仪器超声热疗环境虚拟仪器 Instrument

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超声热疗治疗晚期恶性肿瘤的护理

中华护理杂志 2000年第6期35卷 348-350页

作者：史晓丽夏廷毅孙庆选张峰中国人民解放军空军总医院放疗科北京市100036

报导使用美国Sonotherm - 10 0 0型超声热疗治癌系统 ,配合放疗治疗 78例晚期恶性肿瘤过程中 ,护理在热疗前、中、后的重要性及应注意的问题。强调该疗法对患者造成的心理负担和副作用不容忽视 ,防治副作用。

关键词：超声热疗恶性肿瘤护理晚期

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超声热疗加放疗治疗晚期恶性肿瘤效果观察

人民军医 1999年第6期42卷 362-363页

作者：闫辉祁超陈培端吴丽霞解放军150医院河南洛阳471031

超声热疗时生物组织内热源与温度分布的理论研究

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超声热疗时生物组织内热源与温度分布的理论研究

作者：梁国营陕西师范大学

学位级别：硕士

根据WHO预测：恶性肿瘤将成为21世纪危害人类健康的头号杀手。但就目前情况而言，对于一些肿瘤特别是中晚期肿瘤，任何一种常规治疗（手术切除、化学疗法或放射疗法）均不能单独成为一种根治肿瘤的手段。肿瘤温热治疗是通过超声加热肿... 详细信息

根据WHO预测：恶性肿瘤将成为21世纪危害人类健康的头号杀手。但就目前情况而言，对于一些肿瘤特别是中晚期肿瘤，任何一种常规治疗（手术切除、化学疗法或放射疗法）均不能单独成为一种根治肿瘤的手段。肿瘤温热治疗是通过超声加热肿瘤组织而促进肿瘤细胞的死亡。高强度聚焦超声技术则是近几年快速发展的先进热疗技术，它能将超声波聚焦于深部肿瘤组织，通过高热效应使肿瘤组织在短时间内凝固坏死，而对超声波所穿过的组织和靶区周围的正常组织没有损伤。高强度聚焦超声技术作为一种有效的和非侵入性的肿瘤治疗方法已开始引起肿瘤热疗领域的关注。然而，随着对高强度聚焦超声技术研究的不断深入，发现在超声热疗的过程中，关于如何提高超声热疗的治愈成功率和治疗效率的相关理论还不成熟。这方面的问题涉及：治疗靶区解剖位置和几何形状的确定、治疗热剂量的确定、最佳声焦点分布或最佳扫描路线和扫描速度选取、治疗区域温度分布计算、热区计算结果与预定加热指标的比较和加热方法的优化。因此，要完善超声加热治疗的理论，还需做大量的研究、探索工作。本文通过数值模拟的方法，探讨了超声热疗时，影响生物软组织内热源与温度分布的因素。主要工作和相关结论如下所示：（1）阐述了超声热疗技术的基本原理，以高强度聚焦超声技术为例，详细介绍了聚焦超声对处于其声场中的物质的作用机理，并归纳总结了几种常见的医用聚焦声场;（2）对比了几种生物热传导模型，得出Pennes生物热传导模型是目前比较理想的模型。并以该模型为基础，运用Matlab数学工具，讨论了对于同一生物软组织，在被聚焦超声加热时，其内部的热源分布由下列参数决定：声源频率f、换能器曲率半径R及孔径半径a。数值模拟结果显示：聚焦声场中的生物组织内热源的分布区域随着超声频率的增高、换能器孔径半径的增加、换能器曲率半径的减小而不断变小。（3）分析了声源参数和生物组织参数对组织温度分布的影响。运用Matlab的pdetool工具，求解了Pennes生物热传导方程，得到的结论是： a．声源参数对生物组织温升的影响换能器曲率半径越小、孔径半径越大、超声频率越高时，组织内温度上升越快、越多。几何焦距及换能器半径对升温快慢及大小的影响很突出;超声频率越高时，因为衰减作用，声焦点处的升温快慢及大小随频率变化较小。 b．生物组织特性参数对组织温升的影响衰减系数越大、热传导系数越小时，组织内温度上升越快。当衰减系数较大时，衰减系数的变化对声焦点处温升快慢和大小的影响相对较小;热传导系数较大时，温度上升较小，但达到稳态温度所需的加热时间也越短。

关键词：超声热疗生物热传导方程热源温度分布

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超声热疗在肿瘤治疗中的温度场研究

超声热疗在肿瘤治疗中的温度场研究

作者：院建岗陕西师范大学

学位级别：硕士

恶性肿瘤是危害人类健康的严重疾病，在临床实践中其治疗手段仍主要依靠手术切除、放射治疗、化学疗法、生物疗法、激光烧、冷冻等等。这些在临床实践中均有一定的局限性。近几十年来，随着超声波广泛应用于生物学、医学领域，超声热疗... 详细信息

恶性肿瘤是危害人类健康的严重疾病，在临床实践中其治疗手段仍主要依靠手术切除、放射治疗、化学疗法、生物疗法、激光烧、冷冻等等。这些在临床实践中均有一定的局限性。近几十年来，随着超声波广泛应用于生物学、医学领域，超声热疗在临床中越来越成为治疗肿瘤的一种有效方法。超声能是一种机械能，在组织中传播时部分能量被组织吸收转变为热能，使组织温度升高。超声作用形成热的主要原因可能有三方面：（1）超声振动能在通过媒质时发生转变;（2）媒质质点有周期性紧缩，以致引起中心温度增高，这种中心温度增高发生超声波的压缩位相中;（3）在不同组织的分界部分形成，由于组织分层介质声阻抗不同，将产生反射，形成驻波，引起分子间相对运动产生摩擦而形成热，那时在与驻波波腹相应的点中就有局部温度升高。在这些因素中介质的吸收是热形成的主要因素。不同组织对声的吸收是不相同的，产热也不相同。吸收与介质的内摩擦、热传导以及分子结构等有关。这三种因素决定着吸收系数的大小。肿瘤的超声热疗近几年越来越受到临床治疗的重视。热效应对肿瘤组织的破坏作用是超声治疗肿瘤的主要机制之一。肿瘤坏死的临界温度为42.5～43℃，高能聚焦超声治疗（HIFU）是通过B超诊断系统寻找治疗目标（肿瘤），并将目标移至辐射期焦点处，发射超声波在焦点处形成强声场使该处组织升温达到肿瘤坏死温度，从而实现治疗目的。从目前治疗情况来看，有效率明显，并与化疗配合，降低了化疗剂量，减轻了毒副反应，又提高了治疗效果。超声热疗在治疗过程中通常伴随有副作用，超声热疗的副作用主要有加温表面的灼热感、疼痛、烫伤（红斑、水泡以及溃疡）和骨性疼痛等。骨性疼痛是常见的副作用，也是影响热疗满负荷加温的主要限制因素;超声加热的另一副作用是皮肤表面过热，医疗中通常采用了的适当调整水囊内水量的方法，使皮肤表面烫伤（水泡）的发生率降为最低。为了充分利用超声热疗，在治疗的过程中也应考虑超声热疗的副作用，使超声热疗达到最大效用。由此可见超声热疗的关键是温度的控制和测量，在温度的测量中多用无损检测。超声无损测温主要是由于温度的改变而引起声速的改变，按照测温实现方式将超声无损测温方法分为以下几类：反射超声法;透射超声法;有限元法;超声图像分析法。在各种各样的超声无损测温技术中，利用反射超声进行处理的占大多，这与其容易在临床进行人体试验有关。常用的方法有超声回波时移法、超声回波频移法、超声回波能量法、超声回波时频图分割法、超声声速非线性参数法。超声热疗目前被认为是一种非侵入性有前途的，最有效的一种加热治癌方法。但超声热疗仍有一些不足，主要有以下几方面关键问题需要解决：（1）可变聚焦问题：不同脏器的肿瘤部位不同，深度不同，同一脏器也因人而异，聚焦可调得换能器可以适用于不同部位，不同病人的肿瘤加热。（2）临床无损测温：目前常见的无损测温的方法有：反射超声法、透射超声法、有限元法、超声图像分析法。各种无损超声测温法发展很快但还没有一种能完全用于临床，其方法的改进还有待进一步提高。（3）进一步减小副作用和巩固疗效：与外科手术、化疗、放疗等方法相比，超声的副作用要小得多，但是由于肿瘤本身的多中心生长，无明显边界以及癌细胞增殖快等特点，使局部治疗仍有可能伤害小范围的正常组织，并引起全身症状。所以减少超声治癌的副作用也是有待研究的内容之一。本文主要目的是分析超声探头升温的主要原因，利用数值模拟得出各种换能器参数对超声探头产生温度的影响和温度与各种参数的直观图像。利用超声波照射肝组织使其温度升高，同时提取超声回波信号，分析温度和时间的关系，对温度和时间的关系进行了定量的分析，得出温度和时间的直观图像。为此本文主要做了如下几方面的研究工作：通过温度与时间，频率，频谱的关系来用不同单频率的超声照射，观察频率与组织升温的关系并测量组织的温度;用不同双频率照射观察频率与组织升温的关系并测量组织的温度;找到单频照射与双频照射对组织升温的区别。（1）构建不同的组织温度测温模型，讨论各种组织模型的优缺点，找到适合临床应用的温度测温模型。（2）根据生物各相同性生物组织中的热传导方程通过计算机技术计算生物组织的温度分布，并找到与生物组织温度变化有关的量。（3）利用计算机软件分析与热疗温度有关的参量，并用计算机软件直观的作图分析影响温度的个各种换能器参数及生物参数如何对温度进行影响。（4）用不同单频率的超声照射，观察频率与组织升温的关系并测量组织的温度;用不同双频率照射观察频率与组织升温的关系并测量组织的温度，比较两种方法的结论。

关键词：超声热疗反射回波法声参量数值模拟频率