高强聚焦超声治疗肿瘤的剂量学研究

高强聚焦超声(HIFU)治疗技术出现在1940年代,到1990年代后进入迅速发展时期,被誉为是21世纪无创治疗肿瘤技术.HIFU无创治疗肿瘤的原理,是利用HIFU声焦域中的高能量短时间内"消融"(ablation)靶区的癌症变组织,同时又不伤及周围的健康组织.HIFU剂量学是关系到HIFU治疗技术能否安全、有效地用于临床的关键问题.本文将对HIFU治疗剂量学的实验和理论研究给出系统论述.HIFU治疗剂量通常称作HIFU辐照剂量,由辐照声强I和辐照时间t共同决定.本文主要研究:(1)I和t各自对热消融靶组织的贡献.研究表明,I与t对靶组织热消融的贡献呈关系式It0.43=C,式中常数C代表热消融组织体积的大小.(2)HIFU辐照剂量与其产生的组织热消融体积之间的定量关系,研究结果表明,组织的消融体积随辐照剂量增大而增大.在较小辐照剂量下,线性声学理论的计算结果与实验结果符合很好;在较高辐照剂量下,消融体积的理论值低于实验值,说明此时需要计及到非线性声学的贡献.(3)组织厚度(表面到靶组织距离)的对消融靶组织体积大小的影响.(4)HIFU剂量学有关消融微米级组织体积的最新研究成果正催生HIFU无创细胞外科技术的出现.

不完全纵隔子宫早期妊娠42例的超声声像图临床分析

目的通过对42例不完全纵隔子宫早期妊娠的声像图分析,探讨不完全纵隔子宫早期妊娠的超声诊断与鉴别诊断。方法选择重庆医科大学附属大学城医院2012年9月至2015年9月的超声诊断和(或)临床妇产科诊断为不完全性纵隔子宫妊娠42例,对其早期妊娠(<14周)超声声像图进行观察和分析,总结不完全纵隔子宫妊娠早期的超声声像图特征及其鉴别诊断要点。结果 42例孕妇平均年龄28.5岁,其中超声诊断不完全纵隔子宫妊娠39例,临床证实为不完全纵隔子宫妊娠35例,超声诊断不完全纵隔子宫妊娠正确率83.33%(35/42),假阳性4例,假阳性率9.52%,其中3例为过早宫内妊娠,1例经手术及病理证实为宫角妊娠;假阴性3例,假阴性率7.15%,其中2例被超声诊断为可疑宫内早孕,1例被诊断为宫角妊娠。结论超声对不完全纵隔子宫早期妊娠的声像图表现具有一定特异性,能准确诊断并更好地指导临床。

不同剂量高强度聚焦超声辐照兔肝VX2移植瘤的病理学观察

目的观察不同剂量高强度聚焦超声(HIFU)对兔肝VX2移植瘤形态和超微结构的影响。方法通过光镜、电镜观察VX2兔肝移植瘤受不同剂量高强度聚焦超声辐照后即刻、72 h时靶区的病理学特点。结果不同剂量HIFU辐照后即刻,瘤细胞大致有6种表现形式:细胞生长旺盛、可逆性损伤、不可逆性损伤改变、变性坏死、凝固性坏死和裂解坏死;72 h后主要有2类转归形式:细胞趋于正常或进一步溶解、吸收。结论 180 W为一次性HIFU辐照的最佳剂量;剂量组合或为一种更理想的肿瘤治疗方法。

高强度聚焦超声辐照离体牛肝组织后B超声像图出现强回声的原因

目的研究B超监控高强度聚焦超声(HIFU)治疗后声像图中强回声出现的原因。方法 HIFU定点辐照离体牛肝组织,深度为15 mm,辐照功率分别采用50、100、150、200、250和300 W,通过MR测温仪得到不同功率下组织最高温度达到55℃时所需辐照时间。将结果用于B超监控HIFU中,并通过被动空化检测(PCD)实时观察辐照过程中声信号的频域特性。结果辐照功率50 W时虽有组织凝固性坏死,但B超声像图中无强回声出现,且通过PCD在频域信号中未观察到二分之一次谐波;功率≥100 W时出现凝固性坏死,且声像图中有强回声出现,频域信号中可明显观察到二分之一次谐波。结论无沸腾气泡产生时,HIFU辐照离体牛肝组织后,空化效应产生的空化泡致使B超声像图中出现强回声。

提高准静态弹性成像运动估计精度的算法及其仿体实验研究

超声弹性成像作为一种新兴的成像技术手段,可以对病理组织和正常组织的结构性弹性差异进行成像。由于各种良恶性肿瘤以及物理治疗形成的损伤会使得局部组织弹性发生明显变化,因此,采用超声弹性成像检测病变组织或者物理治疗形成的损伤具有重要意义。弹性成像的基础建立在对外力作用下组织运动的精确估计上,在准静态弹性成像中,即为检测轴向外力缓慢施压所造成的组织纵向运动。然而由于非纵向运动,边界条件和设备噪声等因素的影响,实际运动估计中需要通过算法消除各种因素的干扰。本研究采用了一系列方法来提高运动估计的精度,即首先采用二维互相关算法,减小组织横向运动对位移估计的干扰;然后采用分段线性拟合的算法剔除了位移估计中的奇异点,并通过二维中值滤波算法平滑了位移数据;最后采用基于小波变换的低通数字差分算法,成功的抑制了位移数据中的高频噪声对应变估计结果的干扰,并比较了该算法相对于数字低通差分滤波器和直接差分算法的应变估计效果。开展了多层仿体实验和包含有柱状硬物的仿体实验验证了这些算法的可行性。研究表明,通过一系列运动估计算法的改进,可以大大提高运动估计的准确性,降低了图像噪声。

高强度聚焦超声的剂量学研究进展

高强度聚焦超声(HIFU)技术是一种新型的物理治疗方法,它的诞生符合医学治疗从有创到微创甚至无创的发展理念。剂量-生物学效应关系是HIFU技术的重点和难点,也是该技术临床应用推广的关键之一。针对这一事实,本文介绍了HIFU技术的治疗原理,HIFU治疗系统的基本构成、核心技术,以及HIFU技术的特点,特别指出了热效应、机械效应和空化效应等损伤机制。在此背景下,评估了国内外在HIFU剂量学方面的研究态势,重点讨论HIFU量效关系和治疗头频率、声功率、辐照时间、治疗方式、治疗深度及组织生物学特性和声学环境之间的联系。阐述了目前剂量学研究的三大问题:HIFU的监控系统、声通道、HIFU量效关系的"双重标准",提出推动HIFU剂量学甚至整个技术发展的建议。随着HIFU技术的不断完善和发展,其治疗效率高、安全性强、无创性切除、实时监控等特点将更加突出,必将在未来的医学领域占据越来越重要的地位。

骨髓间充质干细胞在特定微环境中自然分组向成骨细胞和内皮细胞分别分化的可行性研究

目的:观察骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)在特定的微环境中是否具有自然分组向成骨细胞和内皮细胞(endothelial cell,EC)两种不同细胞同时分化的可能。方法:将BMSCs采用成骨诱导剂和成内皮细胞诱导剂以1:1的比例混合培养12天。倒置显微镜和HE染色观察细胞的形态变化;进行骨钙素和vWF免疫细胞化学染色,以探讨BMSCs向成骨细胞和EC的分化情况;用图像分析系统测定BMSCs向EC的分化率;激光扫描共聚焦显微镜(lasers canning confocal microscope,LSCM)进一步观察细胞向两个方向分化的情况。结果:使用倒置显微镜和HE染色可在一个视野里见到形态不同的几种细胞。分别进行骨钙素和vWF免疫细胞化学染色均为阳性,体视分析EC面密度为14.1%。LSCM显示细胞同时表达两种抗原。结论:在由成骨诱导剂和成内皮细胞诱导剂混合而成的特定微环境中,BMSCs可能具有被诱导后自然分组向两个方向同时分化的潜能。

用于超声针灸的声换能器设计

超声针灸作为一门新兴的针灸手段,其关键之处则在于声换能器的能量输出能否分布在一个较均匀的范围内,以实现对穴位的有效刺击。为了使得超声换能器的能量输出能够达到超声针灸所需要的能量输出模式,本研究通过分环组合的方法,分别对超声换能器的各个组成单元施加不同的聚焦半径和面积,并利用计算机仿真了多种不同的组合模式,最终使得超声换能器的焦域较长并且能量分布均匀。这种分环组合的方法能够对超声换能器的能量输出实现较有效的调控,通过分环的方法所设计的超声换能器能够很好的满足超声针灸的需要。