基于磁感应磁声检测的高强度聚焦超声治疗实时温度监测

结合磁感应磁声层析成像和超声治疗技术,基于生物组织的电阻抗-温度关系,利用高强度聚焦超声(HIFU)治疗中焦域的电阻抗变化开展了实时温度监控与疗效评估研究。基于生物组织中的聚焦声场和温度场、电磁脉冲所产生的磁声激励和声辐射理论,利用亥姆霍兹波动方程、生物热传导Pennes方程和磁感应磁声检测的基本理论,研究了HIFU焦域的声场和温度场以及电导率分布,模拟了HIFU治疗过程中焦域的磁声声源分布。进一步考虑换能器响应特性,仿真得到磁声声压和磁声声波信号,分析了磁声波簇幅值及其导数随HIFU治疗时间的变化规律,证明HIFU焦域在规定范围内(径向和轴向分别为±0.46 mm和±2.2 mm)温度达到69℃时,组织发生凝固性坏死,此时的磁声波簇幅值的导数达到最大值。研究结果为温度监测提供了一种灵敏快捷的测量方法,促进其在HIFU治疗实时疗效评估和剂量控制中的应用。