高强度聚焦超声治疗中热波效应和声热耦合研究进展

高强度聚焦超声(HIFU)治疗剂量学研究是HIFU技术的一个重要科学问题。由于HIFU治疗是一种高热通量、加热时间短的治疗方式,通过非线性声传播与生物传热相耦合的模型来研究HIFU治疗的温场分布必须考虑如下因素:(1)由于靶区组织的温升具有明显的热波效应,需要对经典生物热传导方程进行修正;(2)HIFU治疗中的组织声热耦合效应变得更为复杂,这包括生物组织温度上升使得生物组织的声学性质发生动态变化(即热声透镜),以及液体汽化所产生的蒸汽泡对温度场产生影响。本文综述了影响HIFU治疗温场分布的上述因素,以期对HIFU治疗的生物物理机制有更深的认识。

超声治疗中耦合液对声聚焦影响的研究

本文推导了凹球面聚焦换能器产生的声波经耦合液进入软组织后的声场计算公式，并对不同耦合液、耦合层厚度、温度对声聚焦的影响进行了研究，得到了一些对超声热疗具有指导意义的结果。

基于球面聚焦超声可燃工质空间定位着火研究

采用球面聚焦超声对可燃工质开展空间定位非接触着火研究.针对气液二相可燃工质(gas-liquid twophase flow for flammable mixtures,GLP-FM)建立声热多物理场耦合数值模拟预测模型,基于压力声学与流体传热理论,对亥姆霍兹方程与流体传热方程进行联立求解.对比分析不同声源频率定容弹内GLP-FM的声学和热力学特性结果表明,300 K常温下GLP-FM的温升、声强和声压随声源频率增加均呈上升趋势,在300 kHz声源频率下的超声聚焦热点温升、声强和声压分别可达299.87 K、3.4×10^(9)W/m^(2)和3.02 MPa,已满足汽、柴油等常规燃料的着火温度条件.本文研究为可燃工质基于超声实现非接触空间定位着火提供了理论技术依据.

不同介质下聚焦超声治疗慢性宫颈炎的疗效对比

目的比较耦合剂与水剂两种介质下聚焦超声治疗慢性宫颈炎的临床疗效。方法采用聚焦超声治疗的1559例慢性宫颈炎患者,随机分为耦合剂介导组841例,水剂介导组718例。随访并评价两组慢性宫颈炎的效果和副反应。结果耦合剂组治疗总有效率为97.3%,其中治愈705例,显效99例,有效14例,无效23例。水剂组治疗总有效率为96.9%,其中治愈323例,显效196例,有效177例,无效22例。两组间总有效率比较差异无统计学意义;耦合剂组一次性治愈率(83.8%,705/841)高于水剂组(45.0%,323/718),p<0.01;两组临床疗效皆与宫颈糜烂程度及病理类型有关,治疗后副反应评分无差异。结论应用聚焦超声治疗慢性宫颈炎采用耦合剂作为介质,可显著提高临床疗效,减少副反应和并发症。

基于真实头模型的经颅磁声电刺激感应电流密度仿真分析

感应电流密度的聚焦性是实现精准神经调控的关键,其中头颅结构对于经颅磁声电刺激的感应电流密度分布具有重要影响。文中利用人体头部的CT图像,使用三维重构技术构建了真实头模型;对真实头模型进行经颅磁声电刺激的有限元仿真分析,获得了真实头模型内部的感应电流密度分布,并对仿真结果进行了评估。为了进一步探寻刺激效果和超声频率之间的关系,文中分别使用300 kHz、400 kHz、500 kHz的超声波对真实头模型施加经颅磁声电刺激。仿真结果显示,超声信号频率的增加会导致刺激强度、刺激长度以及聚焦面积的增加。该结果表明经颅磁声电刺激具有良好的深度刺激特性和聚焦特性,有望对深处脑区神经元进行无创调控。