高強度聚焦超聲治療劑量控制方法研究

《高強度聚焦超聲治療劑量控制方法研究》是依託湖南師範大學，由錢盛友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劑量控制方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：錢盛友
• 依託單位：湖南師範大學

項目摘要

高強度聚焦超聲（HIFU）治療近年發展迅速並已廣泛用於臨床，治療劑量的控制是確保治療安全和高效的關鍵。本項目基於B超監控方式，將理論研究與實驗研究結合，分析各種因素對HIFU劑量選取的影響，探索HIFU治療中劑量控制方法。理論研究時將考慮聲的非線性，採用包含血管的分層組織模型通過數值計算研究血管和血流率、靶區位置和空化及生物組織特性等因素對HIFU加熱效果和熱劑量分布的影響，確定熱劑量模擬的有效方法；實驗研究時將用不同劑量的HIFU輻照生物組織，研究熱劑量與組織損傷程度的關係，並通過分析B超圖像和超聲回波信號特徵確定組織損傷程度分級評價及組織凝固壞死的判定方法；最後建立熱劑量模擬、B 超監控數據處理及聲源激勵信號參數選取之間的聯繫，實現治療過程中HIFU劑量的最佳化控制。研究成果對提升HIFU設備性能有重要作用，並有很好的推廣套用價值。

結題摘要

高強度聚焦超聲（HIFU）治療的劑量控制是其套用中的難點問題，也是亟待解決的關鍵問題。該項目建立了多層結構組織模型，確定了聲場、溫度場、熱劑量的計算方法，並通過仿真研究了血管、血流、組織特性及聲的非線性等各種因素對熱劑量分布的影響，為劑量控制提供了理論依據。針對相控聚焦源，研究了單點及多點聚焦時聲聚焦控制方式，提出了一個多層媒質中的相位補償因子，然後結合偽逆矩陣算法確定各陣元激勵方式，改善了聲聚焦效果。HIFU輻照的直接效果為生物組織升溫，項目研究了HIFU治療過程中溫度控制方法，建立了一種自適應溫度控制模型，通過調節聚焦超聲換能器的聲強及輻照時間來調控治療區的溫度，避免了出現溫度過沖及振盪現象，達到了較理想的控制效果。項目基於B超監控方式，研究了HIFU有效治療區的確定及治療效果的可視化表示；並通過對B超圖像和超聲回波信號特徵提取，結合聚類分析方式研究了組織損傷程度的分級評價；同時，還研究了圖像和信號特徵與溫度的相關性。項目最後建立了一套基於圖像處理的HIFU治療監控系統，為HIFU治療劑量控制提供了支持。