第9次课程1-治疗超声热疗技术.ppt

治疗超声热疗技术,1866 年德国医生busch 首先报告1 例经病理证实的面部肉瘤, 因两次感染丹毒, 高烧后肿瘤消失, 患者存活。1884年b runs 报告1 例晚期恶性黑色素瘤,因感染丹毒高烧数天后肿瘤消失, 随访8年, 仍无复发、转移。,1893 年coley 在美国医学杂志上发表了他研究的“发热疗法”, 意外地或实验性地给患者注射化脓性链球菌及绿脓杆菌混合提取物(即丹毒毒素, 也称coley 毒素) , 诱发患者发热38 40, 治疗晚期癌症38 例, 访27 年, 其中12 例治愈, 19 例好转, 5 年生存率达60 %。coley 曾用人工接种丹毒的方法治愈10 例肉瘤, 其中2 例发热最高的患者, 分别存活27 年和7 年, 这是国际上第一个应用人工高热治疗恶性肿瘤的报告.,hyperthermia,hyperthermia,利用超声在人体中传播的吸收等引起的温升现象治疗疾病, 已有70 余年历史。在治疗神经痛、软组织劳损及关节炎方面已普及, 在治疗脑血管疾病与中医针灸穴位结合疗效显著。在内科、神经系统、运动系统、外科、妇产科、眼科、五官科、皮肤科等方面均已推广应用, 与电疗结合疗效更佳。 典型的超声热疗应用是治疗肿瘤。一种是升温治癌法, 用强度为3102w/cm2 的非聚焦超声透过体壁照射肿瘤, 保持温度4345几十分钟, 可使癌细胞凋亡, 而正常组织损伤甚少。与放射疗法或化学疗法结合, 效果更好, 可减少放射量或化疗剂量。,ultrasound-hyperthermia,high intensity focused ultrasound (hifu) technology,国际上90年代初兴起了一种旨在用于治疗肿瘤的高强聚焦超声（hifu）无创外科技术。 主要特点：对超声束在体外施以聚焦，使焦点处的高强（几千、上万w/cm2）超声能量定位到体内靶组织（如肿瘤）上，短时间（0.55s）辐照，即可使靶组织升温到65左右迅速使蛋白质固化至坏死，又不损伤周围的正常组织，达到无创ablation肿瘤的目的。,超声换能器,超声功放,循环冷却装置,b超成像仪,温度显示,中央控制台 pc机,探头机械 驱动器,肿瘤,ultrasound-hyperthermia,ultrasound thermology mechanism,pennes equation,ultrasound thermology mechanism,ultrasound thermology mechanism,聚焦超声换能器-核心, 最关键 聚焦换能器设计方 案的选择是十分重要的 关键参数及聚焦声场的控制、测量 hifu的温度场测量 三维重建、计算机辅助手术干预,超声肿瘤热疗发展技术,高精度超声相控阵驱动系统,针对相控阵技术的核心相位差（延时）控制 研究fpga技术，利用fpga技术开发了64路可控移相系统，实现高能相控聚焦超声驱动系统 给予dds技术的信号驱动系统,超声肿瘤热疗发展技术,fpga技术（fieldprogrammable gate array ）：,现场可编程门阵列 是美国xilinx公司于1984年首先开发的一种通用型用户可编程器件 fpga既具有门阵列器件的高集成度和通用性，又有可编程逻辑器件，用户可编程的灵活性。,美国qualcomm公司的q2334，q2220 stanford公司的stel-1175，stel-1180 ad公司的ad7008，ad9850，ad9854,dds: 是一种全数字化的频率合成器 由相位累加器、波形rom、d/a转换器和低通滤波器 构成,dds技术,这些dds芯片的时钟频率从几十兆赫兹到几百兆赫兹不等 芯片从一般功能到集成有d/a转换器和正交调制器。,dds技术的优点:,频率分辨率高，输出频点多，可达 个频点(n为相位累加器位数)； 频率切换速度快，可达us量级； 频率切换时相位连续； 可以输出宽带正交信号； 输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用； 可以产生任意波形； 全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻，,1. 实时模拟仿真的高精密信号 2. 实现各种复杂方式的信号调制 3. 实现频率精调，作为理想的频率源,三维重建、计算机辅助手术,17,多模态图像配准技术 -交互式的图像导航 用手术前mri图像重建的三维图像与手术中的超声图像进行配准的方法,hifu的温度场测量,18,hifu的温度场测量,19,空化效应（ultrasonic cavitatuin）,空化效应：超声作用于生物组织的一个特有特质。在声强足够大，声压幅度值大时作用于物质微元间的拉力，会把组织撕破，造成空腔。 有利：形成凝固性坏死，提高治疗效率 弊端：空化发生可使焦斑扩散且扩散点位置难以预测。特别是局部治疗的精确性。,20,超声微泡造影剂 提高hifu疗效的增效剂 机制： 空化效应的诱导 自身的生物学效应,21,空化效应（ultrasonic cavitatuin）,纳米乳剂： psne加速hifu介导的加热速率，显著提高 高强度聚焦超声 （mrghifu）的效率及临床应用的可行性,国外已有应用mri定位和测温的hifu设备-价格昂贵 其用于子宫肌瘤的治疗已经fda认证，目前我国尚未引进 上海爱申公司正和复旦、交大、华东师大等高校联合攻关，研制低磁场、能实时测温的mri-hifu设备。和现有的用超声引导的hifu设备相比，mri引导的hifu能从根本上确保hifu治疗的有效性和安全性 将是21世纪肿瘤局部治疗领域中最有激动人心的一次革命。,超声热疗未来发展趋势,hg-2000体外高频热疗机,适应症：主要适用于慢性前列腺炎、盆腔炎、附件炎等泌尿生殖系统炎症的治疗。,dos操作系统工控主机电动治疗臂,超声热疗未来发展趋势,hifu technology developed by inserm for precise and irreversible coagulation necrosis preservation of surrounding tissue adjustable treatment strategy 3 treatment options with distinct power algorithms first-line treatment repeat treatment recurrence after ebrt complete, partial or nerve-sparing treatment strategy flexible patient management early feed-back with nadir psa repeatable treatment (with no gleason score increase) does not foreclude other t