血管内微泡超声特性及其在HIFU治疗评价中的应用

论文摘要

高强度聚焦超声可以对肿瘤进行消融,同时破坏肿瘤微循环。使用超声造影微血管成像等方法对HIFU治疗前后肿瘤血流灌注和血供情况进行分析,可以评价HIFU治疗的疗效。超声造影主要利用超声微泡的强散射效应和非线性特点,其中靶向造影利用靶向超声微泡实现特异性的造影增强。血管内超声微泡声学特性的理论研究,是超声造影应用于HIFU治疗疗效评估的理论基础。而对肿瘤造影微血管成像参数进行优化,可以使得超声造影更好的应用于HIFU治疗评价中。而在已优化参数的基础上,对HIFU治疗前后乳腺肿瘤微血管进行造影成像,可以实现HIFU治疗疗效的评估。本文建立了靶向微泡的粘附微泡动力学模型,模拟了血管内自由多微泡和粘附多微泡的声学作用,研究了不同仪器、微泡参数对血管内多微泡声学作用的影响。结果表明,两种多微泡在低频下具有更好的散射效率和二次谐波效应;自由包膜微泡和粘附微泡分别在驱动声压为130KPa和160KPa时具有更强的散射信号和二次谐波效应;在较低浓度下,散射效率随着微泡浓度增加而增加;随着半径在0.5-3μm间逐渐增加,两种多微泡的散射截面都表现出增加的趋势。这些为超声造影应用于HIFU治疗评价提供了理论指导。本文进行了肿瘤造影微血管成像的动物实验,研究了不同直接声压、频率、微泡剂量等参数对肿瘤造影微血管成像的影响。结合理论分析得出,固定其他参数,直接声压在70KPa左右具有较好的综合造影效果;固定其他参数,驱动频率为低频时具有较好的造影效果;固定其他参数,微泡剂量为0.1ml/kg时具有较好的造影效果。优化参数后,可以更好的将超声造影技术应用于HIFU治疗评价中。本文以动物实验的方法,验证了超声造影在HIFU治疗乳腺肿瘤术前诊断评价的应用价值。进行了小型HIFU仪器治疗乳腺肿瘤前后的超声造影成像的实验,使用血流灌注参数分析了不同辐照时间下治疗疗效,实现HIFU治疗乳腺肿瘤的疗效分级评价。结果表明,随着辐照时间的增加,微血管的破坏程度随之增加。其他参数保持不变时,辐照时间为10s、30s、60s时,疗效级别分别为2级、3级和4级,治疗时间为60s时可以达到HIFU肿瘤消融的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 超声微泡概述
• 1.1.1 超声微泡及其发展
• 1.1.2 超声微泡作用机制
• 1.1.3 靶向超声微泡
• 1.2 超声造影技术
• 1.2.1 谐波成像
• 1.2.2 能量多普勒成像
• 1.2.3 间歇谐波成像
• 1.2.4 脉冲反向技术
• 1.3 肿瘤超声热疗及其评价方法
• 1.3.1 超声温热疗法及其应用
• 1.3.2 超声高热疗法及其应用
• 1.3.3 肿瘤超声热疗评价方法
• 1.4 本文的主要研究内容和章节安排
• 第二章 血管内微泡超声特性的理论研究
• 2.1 超声微泡动力学模型
• 2.1.1 超声微泡经典动力学模型
• 2.1.2 Marmottant 模型和Modified Marmottant 模型
• 2.1.3 粘附微泡动力学模型
• 2.1.4 自由包膜微泡和粘附微泡超声特性比较
• 2.2 血管内多微泡散射特性
• 2.2.1 血管内多微泡散射特性
• 2.2.2 血管内多微泡散射特性计算分析
• 2.3 不同参数下微血管内多微泡的散射特性比较
• 2.3.1 激励频率对血管内多微泡散射特性影响
• 2.3.2 激励声压对血管内多微泡散射特性影响
• 2.3.3 微泡浓度对血管内多微泡散射特性影响
• 2.3.4 微泡半径对血管内多微泡散射特性影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 肿瘤超声造影微血管成像参数优化
• 3.1 肿瘤血管特点和肿瘤造影成像研究分析
• 3.2 肿瘤造影微血管成像参数优化实验方案和流程
• 3.2.1 实验原理和目的
• 3.2.2 实验材料
• 3.2.3 实验方法和步骤
• 3.2.4 实验数据分析方法--QontraXt
• 3.3 结果分析和讨论
• 3.3.1 不同直接声压与肿瘤造影增强特性的关系
• 3.3.2 不同激励频率与肿瘤造影增强特性的关系
• 3.3.3 不同造影微泡剂量与肿瘤造影增强特性的关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 超声造影在乳腺肿瘤超声热疗评价中的应用
• 4.1 乳腺肿瘤特点及乳腺肿瘤腋窝淋巴结转移
• 4.2 小型高强度聚焦超声仪器
• 4.3 乳腺肿瘤超声热疗术前诊断评价
• 4.3.1 实验原理和目的
• 4.3.2 实验材料
• 4.3.3 实验方法和步骤
• 4.3.4 结果分析和讨论
• 4.4 超声造影评价乳腺肿瘤超声热疗疗效
• 4.4.1 实验原理和目的
• 4.4.2 实验材料
• 4.4.3 实验方法和步骤
• 4.4.4 结果分析和讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 附件