生物组织中非线性声参量的温度特性

1引言 高强度聚焦超声(HIFU)在临床医学治疗中,迫切需要知道被辐照生物组织中温度的提升及分布情况,本文结合参考文献[1],利用有限振幅插入取代法测量了几种生物组织的声学参量随温度的改变与空间的分布.研究表明,在声速、声衰减、和非线性声参量当中,非线性声参量B/A不仅能够反映生物组织的成分和结构的变化[2],而且较其它参量还能较为敏感的反映生物组织随温度的变化,这为探索无损测温提供了一个新的手段.     

基于超声散射回波的组织损伤程度监测方法

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤过程中,根据组织损伤程度调整HIFU治疗剂量非常重要.本文从信号处理的角度出发,提出基于超声散射回波能量和声衰减系数并结合BP神经网络监测生物组织损伤程度的方法.将高强度聚焦超声打击新鲜猪肉组织前后获得的散射回波通过A/D转换输入到计算机,对接收到的组织散射回波信号进行预处理,再从中提取出超声散射回波能量和声衰减系数参量信息,比较不同参量对损伤程度的辨识效果.实验结果表明:综合超声散射回波能量和声衰减系数特征并输入BP神经网络,相对于仅使用某种特征参数而言能更好地监测HIFU治疗中生物组织的损伤程度,尤其在组织损伤严重时优势更加明显.     

基于超声图像小波分形维和熵监测生物组织凝固性坏死

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤过程中,辨别组织是否发生凝固性坏死非常重要.本文从数字图像处理的角度出发,研究利用超声图像的小波分形维和熵监测生物组织变性的可行性.将高强度聚焦超声打击新鲜猪肉组织后获得的超声图像与打击前的超声图像做差值处理,截取焦域中心64×64像素的图像,然后提取其小波分形维和熵作为参量信息,比较不同参量对组织凝固性坏死的辨识效果.实验表明,提取小波分形维和熵特征并输入BP神经网络,相对于仅使用某种特征参数而言有更高的识别率,可为临床监测生物组织是否有凝固性坏死发生提供有力的依据.     

离体肝脏组织声学参量的温度特征研究

随着高强度聚焦超声(HIFU)广泛地被应用于临床治疗,更多的研究着眼于寻找监控被照射部位的温度的方法。本文研究了通过检测生物组织的声速和声衰减来监控HIFU治疗的温度,这种方法将为更好的治疗带来极大便利。文章提供了离体猪肝的声速和声衰减随温度变化的关系曲线。该曲线反映了当温度达到70°C～75°C左右,声速和声衰减曲线斜率发生很大变化,而蛋白质变性温度是63°C,由此可以满足监控HIFU治疗已达到使病灶部位蛋白质变性的要求。     

基于小波能量和小波熵的组织损伤评价研究

针对高强度聚焦超声治疗过程监控,本文对小波能量和小波熵在组织损伤评价中的适用性进行研究.将高强度聚焦超声击打新鲜猪肉组织前后获得的散射回波通过A/D转换输入到计算机,再对接收信号提取小波能量和小波熵,通过分析其变化来判定组织损伤程度.实验结果表明:对于不同损伤级的组织,小波能量和3种不同形式小波熵的变化和区分能力存在差异.依据各参量在不同损伤级的分布情况,确定各损伤级对应的参量取值区间.综合所有参量对组织样本进行损伤级归类,能够为组织损伤情况的监测提供依据.     

准实时高强度聚焦超声背向散射积分监控成像

提出一种基于超声背向散射积分(IBS)参数估计的减影成像方法,用于检测高强度聚焦超声(HIFU)治疗过程中的组织损伤.在构建的HIFU/B超准实时治疗监控成像系统上,进行了离体猪肝组织实验.得到了不同组织深度下,IBS值随治疗时间的增加而变化的情况,以及不同治疗时间的IBS减影图像.比较了两种获得减影图像的方法,讨论了空化效应对IBS值的影响.此外还采用了一种双向彩色编码模式用以识别组织运动伪像.结果表明,IBS值能够较好地检测组织的损伤,还能一定程度地反映空化效应的情况,采用时间相邻的序列减影图像的叠加所获得的减影图像效果较好,双向彩色编码模式能够较有效地识别组织运动伪像.     

HIFU治疗裸鼠皮下移植瘤超声和磁共振变化的初步观察

目的初步探讨高强度聚焦超声对裸鼠卵巢癌皮下移植瘤治疗前后的超声和磁共振变化.方法HIFU治疗裸鼠卵巢癌模型12例,高强度聚焦超声治疗肿瘤外侧1/2,治疗前后进行超声和磁共振检查.结果(1)治疗前肿瘤组织超声表现为低回声,彩色和能量多普勒检测肿瘤内部及周边均有少许血流信号;治疗后肿瘤组织回声增强,彩色和能量多普勒检测肿瘤治疗区域内部及周边均无血流信号.(2)磁共振检查治疗区域肿瘤组织增强后未见明显强化.结论HIFU能准确破坏卵巢肿瘤,治疗过程中超声定位准确、方便,治疗后磁共振有助于评价其疗效,为临床应用提供实验依据.     

高强度聚焦超声热疗中组织损伤的一种监测方法

用特定频率和功率的高强度聚焦超声（HIFU）照射离体猪肉组织,研究了焦点区域的B超图像变化与HIFU导致的组织损伤之间的关系,并研究了M超信号变化和温度的相关性。结果表明：逐渐增加HIFU照射次数,焦点区域组织变性,B超图像发生明显改变。靶区内灰度超过设定的阈值的区域面积增大,区域内灰度升高,两者均与照射次数成近似线性关系;模拟加热实验中M超信号也随温度升高而变化,其变化较B超更显著。与以往的方法相比,实验系统可以实时地检测到组织损伤的程度和范围,提供了一种新的可视化的HIFU治疗实时监测方法。     

HIFU治疗中生物组织对声学焦域及声的非线性影响的研究

生物分层组织是高强度聚焦超声治疗中最常见的声通道组织。通过研究生物组织对声学焦域的影响,可以为高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)治疗安全性和可靠性提供理论依据。基于Westervelt方程,利用频域和时域有限元算法仿真HIFU治疗过程中超声透过分层组织后的焦域变化,并用新鲜离体猪肉组织进行实验验证。结果表明:生物组织声学特性的差异性和结构的不均一性使HIFU的声学焦域位置发生改变,尤其在声焦平面内,相对2.5mm的焦域宽度,1mm的偏移量将会对HIFU治疗精准性产生影响;声通道中存在生物组织,超声声束不会发生扩散,没有散焦现象,焦域宽度维持在2.38~2.79mm范围内;HIFU透射生物组织,声学焦域的非线性有明显的减弱,谐波次数越高,衰减程度越大,实验中基波声衰减值为9.97dB,二次谐波声衰减值为22.33dB,三次谐波声衰减值为28.05dB,四次谐波声衰减值为31.06dB,五次谐波已衰减消失。     

有机液非线性声参量B/A的改进算法

1　引　言非线性声参量 B/ A定义为媒质状态方程在绝热条件下作泰勒展开后 ,其二阶项系数与一阶项系数之比。由于和目前广泛应用于超声诊断中的线性声参量相比较 ,它反映了组织的动力学特征 ,可以提供更多的组织结构信息 ,能成为生物组织定征及超声医学诊断的一个重要的新参量 [1-3 ] ,因而对该参量的研究成为近十多年来超声医学研究的持续热点及前沿课题之一。目前对生物媒质的非线性参量 B/ A的研究取得了重要的进展 ,尤其是 B/ A成像技术已越来越接近临床应用的水平 [3 -4 ] ,但是已进行的研究多偏向于实验和技术 ,到目前为止 ,还未见…