【摘要】：相控HIFU(HighIntensityFocusedUltrasound,高強(qiáng)度聚焦超聲)通過控制聲束在靶組織內(nèi)聚焦，使靶區(qū)溫度快速上升到65攝氏度以上，造成靶組織的急性熱損傷而不傷及靶區(qū)周圍的正常組織，達(dá)到治療腫瘤的目的。由于腫瘤一般位于體內(nèi)，無法直接觀察，采用相控HIFU治療時(shí)，需要在較高分辨率的腫瘤影像的幫助下實(shí)施，并且相控HIFU治療腫瘤采用熱消融機(jī)制，精確的溫度控制同樣重要。 在眾多臨床影像設(shè)備中，磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)對(duì)人體幾乎無任何傷害，同時(shí)可以快速、準(zhǔn)確成像。在相控HIFU治療過程中，采用MRI作為影像提供手段是必然的趨勢(shì)，同時(shí)，MRI可以作為相控HIFU治療過程需要的測(cè)溫手段。與其它測(cè)溫方式相比，MRI可以在任意層面進(jìn)行測(cè)溫，能較準(zhǔn)確地顯示組織對(duì)熱療的反應(yīng)。國內(nèi)外已有不少學(xué)者和研究團(tuán)隊(duì)致力于MRI引導(dǎo)相控HIFU技術(shù)的研究。本文介紹了以實(shí)驗(yàn)室自主研制的相控HIFU設(shè)備為基礎(chǔ)，與MRI廠 商合作共同研制MRI引導(dǎo)相控HIFU治療系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)。根據(jù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的調(diào)整，通過需求分析，將MRI引導(dǎo)相控HIFU軟件分為三個(gè)獨(dú)立的軟件，運(yùn)行在不同的電腦上完成各自的功能，分別為：圖像處理機(jī)、相控HIFU工控機(jī)以及系統(tǒng)主控機(jī)。根據(jù)軟件工程的思想，對(duì)每個(gè)軟件都做了詳細(xì)的需求分析和說明，明確開發(fā)目標(biāo)。根據(jù)MRI廠商提供的MRI操作接口，通過開發(fā)通信模塊，將兩個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了MRI對(duì)相控HIFU系統(tǒng)在治療過程中的引導(dǎo)。在軟件開發(fā)中，采用了模塊化處理，根據(jù)高內(nèi)聚、低耦合的思想將軟件開發(fā)劃分為多個(gè)不同功能的模塊。這樣可以最大程度發(fā)揮開發(fā)人員 的特長，并且方便軟件的升級(jí)和移植。同時(shí)采用了單例模式，狀態(tài)模式等設(shè)計(jì)模式，可以提高代碼質(zhì)量，減少錯(cuò)誤，并對(duì)開發(fā)中用到的一些關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)的介紹，通過一些截圖展示每個(gè)模塊的運(yùn)行效果。 最后通過代碼評(píng)審和單元測(cè)試，檢驗(yàn)軟件的正確性和可行性，確保軟件的質(zhì)量，并與合作的MRI廠商進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明在該系統(tǒng)框架下，設(shè)計(jì)和開發(fā)的軟件可以完成MRI與相控HIFU的交互以及控制HIFU完成治療，驗(yàn)證了軟件的安全性，穩(wěn)定性，為下一步在MRI引導(dǎo)相控HIFU系統(tǒng)上進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

述 原 理 9 0 年代 發(fā) 展起 來 的 一種 真 正 意 義上 的 非 侵入 能量 的 超 聲聲 束 以 某種 方 式 在 靶區(qū) 組 織 內(nèi)（ 在短 時(shí) 間 內(nèi)迅 速 升 高， 造 成 靶 組織 急 性 熱損 術(shù)在 國 內(nèi) 外引 起 了 研究 者 的 高 度關(guān) 注 ， 并進(jìn) 慰的 是 ， 這項(xiàng) 技 術(shù) 并不 局 限 于 治療 腫 瘤 ，在 關(guān)注 和 認(rèn) 可， 比 如 止血 、 溶 栓 、治 療 心 律失 藥物 輸 送以 及 基因 治 療 等 [ 1- 6 ] 。 用 電 子 聚 焦 控 制 陣 元 激 勵(lì) 信 號(hào) 的 相 位 ，， 驅(qū) 動(dòng)所示 。相 控 HI F U 具有 許 多優(yōu) 點(diǎn) [7 - 1 0] ，如 它 有 確， 可 以 靈活 的 切 換焦 點(diǎn) ； 可 以通 過 相 控使 如 骨 骼 ，肺 等 。

上海 交 通大 學(xué) 碩士 學(xué) 位論 文 計(jì)劃 ； 將 制 定好 的 治 療計(jì) 劃 發(fā) 送給 工 控 機(jī) ，并 計(jì) 算 所需 的 相 位 信息 發(fā)送 到 下 位 機(jī)， 經(jīng) 過 相控 信 號(hào) 驅(qū)動(dòng) 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生可 聚 焦 的超 聲 ， 開 始治 程中 由 溫 度 圖像 采 集 反饋 系 統(tǒng) 實(shí)時(shí) 獲 取 治 療區(qū) 域 的 溫度 ， 上 位 機(jī)根 溫 度， 調(diào) 整 治 療狀 態(tài) 實(shí)現(xiàn) 閉環(huán) 控 制 。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP311.52;R445.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593061