《高強度聚焦超聲治療中磁感應磁聲無創測溫與成像研究》是依託南京師範大學，由馬青玉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高強度聚焦超聲治療中磁感應磁聲無創測溫與成像研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬青玉
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高強度聚焦超聲(HIFU)利用聲熱效應產生的局部高溫使組織熱凝固性壞死來治療腫瘤，而組織溫度監測和熱損傷評價是其套用的關鍵。本項目結合超聲成像高解析度和組織電阻抗成像高對比度的優點，基於組織熱損傷的電阻抗變化，擬從理論和實驗兩方面進行磁感應磁聲無創測溫和成像研究。從KZK和Pennes方程出發，研究HIFU的聲場和溫度場特性以及HIFU焦域組織電阻抗梯度分布模型，探索HIFU治療中磁感應磁聲激發和傳播的物理機制，建立基於電阻抗差異的磁感應磁聲無創測溫新方法；研究磁聲聲壓和組織溫度的關係，探索HIFU治療組織熱損傷過程中的磁聲變化，建立組織熱凝固變性臨界溫度的檢測方法；通過磁聲偶極輻射理論，基於組織邊界法向磁聲聲壓研究生物組織電阻抗層析成像算法，實現HIFU治療中組織熱損傷層析圖像的重建和療效評價。本項目為高強度聚焦超聲治療提供一種高精度的磁感應磁聲實時無損監測新技術。
結題摘要
在國家自然科學基金的資助下，我們按計畫進行了高強度聚焦超聲治療中磁感應磁聲無創測溫與成像研究，開展的工作包括：(1) 建立了基於聲偶極輻射的磁感應磁聲激發、傳播和檢測的理論模型，提出了一種等效聲源和層效應的三維磁聲分析方法；同時考慮換能器指向性和頻寬的影響，對具有不同電阻抗分布特性的組織模型進行了磁聲聲壓分析和磁聲檢測最佳化，提出了組織邊界法向聲壓的提取方法和電阻抗層析成像重建算法；(2) 基於生物組織的溫度-電阻抗關係，建立了HIFU治療中組織焦域的電阻抗緩變分布模型，研究了磁聲聲壓隨著電阻抗變化的規律，建立了基於電阻抗差異的磁聲無創測溫和療效監測方法；(3) 基於KZK和Pennes方程，研究了HIFU治療中組織焦域的聲場和溫度場以及電導率分布，利用組織內部的電勢和電流密度的變化來獲得模型電阻抗變化，提出了基於模型電阻抗變化的聲功率測量技術，與HIFU治療中組織焦域的無創療效監測和劑量控制方法；(4) 結合超聲相控技術，提出了稀疏環形聲源陣列的可控聲渦旋形成方法，分析了聲源參數對聲渦旋特性的影響，研究了線性相位聲渦旋的特性和形成技術，最佳化了聲渦旋系統的設計；進一步研究了聲渦旋軌道角動量的傳輸特性，並結合聲輻射力研究了聲渦旋力矩對物體的操控能力；(5) 結合超聲微泡和超聲空化，研究了功率超聲增強組織工程支架材料通透性的物理機制及超聲定征技術，並利用多種現代測量技術進行了支架材料物理形態和降解特性的測量，促進材料的實際套用。此外，項目還利用相控聲源陣列建立了三維可控聲渦旋的理論模型和初步實驗系統，正在開展小物體的三維操控技術及其在生物醫學中的套用研究。 在本項目的支持下，共發表SCI論文17篇，EI論文3篇，申請發明專利1項，授權專利3項，出版專著1本。共有2名博士及12名碩士研究生從事該方向的研究，其中8名已畢業獲碩士學位。共邀請來自美國、新加坡、香港、台灣等高校的專家學者來華訪問共6人次，課題組成員參加國際學術會議6人次，國內學術會議18人次。
