HIFU聲場(chǎng)光纖水聽(tīng)器的研究及呼吸門控在HIFU治療中的應(yīng)用探討.pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound,HIFU)技術(shù)是一種將超聲波聚焦到病變組織內(nèi),利用超聲波的熱效應(yīng)、空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等作用使焦點(diǎn)處靶組織發(fā)生不可逆性凝固性壞死,且不損傷周圍正常組織的非侵入式的腫瘤治療手段。HIFU技術(shù)近年來(lái)發(fā)展十分迅速,已經(jīng)成為聲學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在HIFU技術(shù)日益發(fā)展的同時(shí),也面臨著巨大的挑戰(zhàn),如何準(zhǔn)確的測(cè)量HIFU聲場(chǎng)的聲能量分布以及有效消除呼吸運(yùn)動(dòng)在HIF

2、U治療中的影響是該技術(shù)發(fā)展的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
　　 本文針對(duì)現(xiàn)有的聲場(chǎng)測(cè)量技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的在高聲壓下對(duì)HIFU聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量和分析等問(wèn)題,提出一種基于Parylene材料的法布里-珀羅(Fabry-Perot,F-P)干涉型光纖水聽(tīng)器,該水聽(tīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,靈敏度高,可用于高聲壓下HIFU聲場(chǎng)的測(cè)定。首先分析了高強(qiáng)度聚焦超聲聲場(chǎng)的特點(diǎn),對(duì)現(xiàn)有的幾種HIFU聲場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行比較后,提出采用光纖傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)HIFU聲場(chǎng)的測(cè)量,光纖傳感器具有

3、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、抗電磁干擾能力強(qiáng)、敏感面積小、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。在分析光纖超聲傳感器的種類和特點(diǎn)基礎(chǔ)上,通過(guò)比較傳感的光纖類型,最終選定基于光纖Fabry-Perot傳感器的高強(qiáng)度聚焦超聲聲場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)并制作了一種用于HIFU聲場(chǎng)測(cè)量的端部鍍有Parylene膜的Fabry-Perot型光纖水聽(tīng)器,對(duì)該光纖水聽(tīng)器的傳感原理及對(duì)HIFU場(chǎng)的聲壓的解調(diào)原理進(jìn)行了分析。利用該Fabry-Perot型光纖水聽(tīng)器,搭建起測(cè)量HIF

4、U聲場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該Fabry-Perot型光纖水聽(tīng)器與PVDF水聽(tīng)器對(duì)聚焦聲場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果表明,二者聲壓分布曲線基本一致,Fabry-Perot型光纖水聽(tīng)器靈敏度高于PVDF水聽(tīng)器。
　　 本文針對(duì)在常規(guī)的HIFU治療中,呼吸運(yùn)動(dòng)引起的臟器組織位移從而影響輻照靶區(qū)定位精度及治療的安全性問(wèn)題。提出一種利用于呼吸門控技術(shù)提高HIFU治療靶點(diǎn)定位精度的方法。利用壓阻式微型呼吸傳感器,設(shè)計(jì)了基于呼吸門控技術(shù)對(duì)HIFU治療靶點(diǎn)進(jìn)行控制的實(shí)