高強度聚焦超聲(HIFU)作為一種新興的腫瘤治療方法,以其無創(chuàng)、靶向的特點受到了人們越來越多的關注。HIFU技術將體外超聲能量聚焦至靶區(qū),在靶區(qū)組織內(nèi)迅速形成溫升,造成目標腫瘤組織的不可逆熱凝固,以此殺滅腫瘤細胞,但不損傷周圍正常組織,實現(xiàn)非侵入的超聲腫瘤治療。空化效應是指超聲作用下液體中微氣泡的形成、振動與破滅的運動過程以及這種復雜動力學過程對生物組織作用所產(chǎn)生的效果。HIFU治療腫瘤的主要機制是熱效應,但HIFU聲場焦域的聲強很高,焦點負聲壓幅值可以達到約100MPa,足以引起超聲空化效應。早期的一些研究認為在HIFU治療過程中,應當盡量避免空化效應的發(fā)生。但近年來,隨著空化效應調(diào)控技術的日益成熟,在靶向給藥、HIFU治療等研究方向中,空化效應的應用也得到更多關注。當HIFU聲場焦域有空化微泡存在時,空化效應作為一種集聚能量的有效方法,會顯著增強HIFU的熱效應。但空化效應的特點是非可控性和非預測性,因而空化效應的量化監(jiān)控一直是研究難點。本論文開展空化效應增強高強度聚焦超聲治療的研究,主要內(nèi)容包括兩個方面:(1)基于商用B超成像系統(tǒng)實現(xiàn)HIFU治療中聲空化效應的實時影像監(jiān)控;(2)... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 高強度聚焦超聲（HIFU）技術
        1.1.1 發(fā)展歷史
        1.1.2 HIFU技術亟待解決的關鍵問題
    1.2 空化效應
        1.2.1 超聲空化效應
        1.2.2 HIFU治療中的聲空化
        1.2.3 HIFU空化效應的意義
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
    參考文獻
第二章 高強度聚焦超聲的基本理論
    2.1 HIFU的治療頻率
    2.2 理想流體中的線性聲場
    2.3 粘滯流體中有限振幅波的傳播
        2.3.1 Westervelt方程
        2.3.2 KZK方程
    2.4 大張角聚焦換能器的非線性聲場模型
    2.5 生物組織的色散
    2.6 生物組織中的熱效應
    2.7 小結(jié)
    參考文獻
第三章 空化效應
    3.1 氣泡動力學理論
        3.1.1 Rayleigh-Plesset模型（RP模型）
        3.1.2 RPNNP模型
        3.1.3 共振頻率
    3.2 空化效應
        3.2.1 穩(wěn)態(tài)空化
        3.2.2 慣性空化
    3.3 空化效應相關的生物效應
    3.4 空化效應提高熱效應的物理機制
    3.5 空化效應的檢測
        3.5.1 光學方法
        3.5.2 主動空化檢測
        3.5.3 被動空化檢測
        3.5.4 B超圖像中高亮區(qū)監(jiān)測空化
    3.6 小結(jié)
    參考文獻
第四章 空化效應的實時檢測
    4.1 空化檢測的發(fā)展現(xiàn)狀
    4.2 實驗系統(tǒng)及方法
        4.2.1 凝膠制備
        4.2.2 實驗系統(tǒng)
        4.2.3 數(shù)據(jù)采集
    4.3 圖像處理
        4.3.1 有效圖像的選取
        4.3.2 干擾成分的去除
        4.3.3 空化氣泡云的計算
    4.4 實驗結(jié)果和分析
    4.5 小結(jié)
    參考文獻
第五章 空化效應增強HIFU產(chǎn)生的溫升及組織損傷
    5.1 研究背景
    5.2 理論與方法
        5.2.1 非線性聲學與生物傳熱模型
        5.2.2 樣品及實驗方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 HIFU引起的凝膠損傷
        5.3.2 HIFU引起的肝組織樣本損傷
        5.3.3 空化對損傷形成的影響
    5.4 小結(jié)
    參考文獻
第六章 結(jié)論及展望
博士期間發(fā)表論文及學術活動
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2921747