基于光声技术的聚焦超声组织热损伤监测研究

该文验证利用光声信号随加热时间变化规律监测高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound,HIFU)治疗中组织热凝固过程的可行性。研究使用牛肝的离体组织进行实验,并对治疗时间内光声信号幅值的变化进行测量。研究从3个方面对组织样本进行监测,首先通过比较分析不同时刻光声信号时域剖面图特征变化来判断组织的热损伤状态。其次,描述光声信号幅值随加热时间变化曲线特征,并基于HIFU治疗过程中光声信号的幅值变化规律对热损伤形成过程进行监测。最后,对不同曲线特征下靶组织状态进行病理分析,验证利用光声信号振幅随时间的变化曲线对组织热损伤监测的准确性。

基于非线性光声的组织热凝固评估技术

组织的光吸收和通过组织的光通量差异显著影响了当前基于光吸收原理的光声技术对组织热凝固评估的准确性。该研究基于格鲁内森参数的温度依赖性,提出一种消除组织光吸收系数、光通量影响的热凝固评估光声技术。该方法首先通过水浴快速加热组织至41℃,采集不同温度对应的光声信号,基于格鲁内森参数与温度存在的线性关系得到光声信号振幅随组织温度变化的斜率常数。然后利用初始温度对应的光声信号对斜率归一化,即得到一个仅取决于温度依赖性的参数。由于含水量是影响信号温度依赖性的主要因素,而热凝固过程中的组织脱水会导致信号的温度依赖性减弱,因此,可根据归一化斜率减小量来进行组织状态评估。该文采用2种肌肉组织研究温升范围和初始温度对归一化斜率的影响,多次重复试验的结果显示当初始温度小于38℃时,可根据归一化斜率将正常与热凝固后的肌肉组织完全区分开,热凝固后组织的归一化斜率相较于正常组织下降了52.81%~63.47%。试验结果表明所提出的技术具有无损评估组织热凝固的潜力。