项目名称: 高强度聚焦超声治疗中组织特性变化监测及其对加热影响研究

项目编号: No.11474090

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 钱盛友

作者单位: 湖南师范大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 高强度聚焦超声(HIFU)辐照生物组织会使其温度迅速升高,从而导致组织特性改变直至出现凝固性坏死。监测组织特性动态变化,对评价HIFU疗效和优化治疗方案均有重要意义。本项目利用信号处理与图像处理技术,研究HIFU治疗过程中组织特性的变化规律,包括温度、HIFU强度和辐照时间等因素对生物组织特性特别是声衰减、声散射、声的非线性效应等声学特性的影响,分析不同时刻及不同位置生物组织特性的差异,寻找监测组织特性变化的合适参量;依据已知声学参数的模拟样品的测试结果,实现组织特性变化的定量表示。项目还将对HIFU辐照产生的回波信号进行分析,探索HIFU辐照的同时依据谐波特性直接监测组织特性变化的可能性;同时根据实验结果建立计算模型,通过联动求解生物热传导方程和波动方程,研究HIFU治疗过程中组织特性的改变对加热效果带来的影响,分析不同加热方式时组织特性变化对有效治疗区域的影响程度。

中文关键词: 高强度聚焦超声;组织特性;动态变化;加热效果

英文摘要: High intensity focused ultrasound (HIFU) irradiation of biological tissue can make its temperature rise rapidly, which results in the change of tissue properties until the emergence of coagulative necrosis. It is very significant to monitor the dynamic change of tissue properties for evaluation of the curative effect and optimization of treatment plan. The change characteristics of tissue properties in the course of HIFU treatment will be investigated using signal processing and image processing technology in this project, including the influence of various factors such as temperature, HIFU power and irradiation time on biological tissue properties especially on its acoustic properties of attenuation, scattering and nonlinearity etc. The properties of biological tissue at different time and different position will be distinguished in order to find out the appropriate parameter for monitoring its change, and the characteristic changes will be indicated quantitatively according to the test results of the artificial samples with known acoustic parameters. On the other hand, HIFU echo signal will be analyzed to explore the possibility of monitoring the change of tissue properties with harmonics under HIFU irradiation. At the same time, the simulation model will be set up according to experimental results, and the bio-heat transfer equation and the wave equation will be solved together. Then the influence of tissue properties change in the course of HIFU treatment on heating effect will be studied, and its influence on effective treatment area will be analyzed for different heating modes.

英文关键词: high intensity focused ultrasound;tissue properties;dynamic changes;heating effect

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