血管内微泡超声特性及其在HIFU治疗评价中的应用

【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。