e 医学超声原理-第十四讲 超声治疗以及HIFU的原理以及应用

第十四讲超声治疗以及高强度聚焦超声HIFU

（HighIntensityFocusedUltrasound）

与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。14.1超声治疗早在第一次世界大战末，法国物理学家在研究超声水下探测时，就发现强超声波会对鱼类等小水生动物产生致死效应。接着Langevin（图10-1）等人发现，超声辐照可使动物体内温度升高，以致造成细胞结构损伤。1922年，德国出现了首例超声治疗机的发明专利，1939年发表了有关超声治疗取得临床效果的文献报道。但直到1949年召开的第一次国际医学超声学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。国内在超声治疗领域的研究起步稍晚，20世纪50年代初只有少数医院开展超声治疗工作。但是经过50多年的发展，已累积了相当数量的资料和丰富的临床经验。14.1超声治疗目前超声治疗已有很大进展，除一般超声治疗法之外，还包括诸如超声药物透入疗法、超声雾化吸入法、超声穴位疗法（也称声针疗法）以及与其他理疗技术协同应用的超声电疗法等。特别引人瞩目的是超声外科、体外机械波碎石术和高强度聚焦超声（HIFU）无创外科手术等，它们的出现与发展已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。14.1超声治疗14.1超声治疗1）对神经系统的影响：小剂量超声波能使神经兴奋性降低，传导速度减慢，因而对周围神经疾病，如神经炎、神经痛，具有明显的镇痛作用。大剂量超声波作用于末梢神经可引起血管麻痹、组织细胞缺氧、继而坏死。中枢神经对超波显示较高的敏感性，有人指出，即使是用0.1W/cm2的强度直接作用脑组织，也可造成不可逆的损伤，因此，国外有些人指出“超声波禁用于脑部”。但近年来国内不少单位通过实验研究和临床实践证明，使用强度为1.5W/cm2以下（常用0.6～1.2W/cm2）的脉冲式超声波移动法作用于头部，对脑实质无损害（由于大部分超声波能量被头皮及颅骨吸收和反射，只有2.5-20%透入颅内），并用于治疗脑血管意外偏瘫及其它某些神经系统疾病有一定疗效。14.1超声治疗2）对循环系统的影响：房室束对超声波的作用很敏感。超声波主要影响心脏活动能力及其节律。大剂量超声波可使心律减慢，诱发心绞痛，严重时发生心律紊乱，最后导致心跳停止；小剂量超声波使心脏毛细血管充血，对冠心病患者有扩张动脉管腔及解除血管痉挛的作用，故用1W/cm2以下脉冲式超声波作用心脏，对冠状动脉供血不足患者有一定疗效。不同超声治疗剂量对血管作用不同，通常可见血管扩张，血循环加速。低强度超声作用下，血管扩张；在较大剂量作用下，可引起血管收缩。更大剂量的超声可使血管运动神经麻痹，从而造成血液流动停止。用大剂量超声时可直接引起血管内皮肿胀，血循环障碍。与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。14.1超声治疗3）对眼睛的影响：由于眼的解剖结构特点是球体形态，层次多，液体成份和血循环特点等因素容易热积聚致损伤。大剂量超声可引起结膜充血、角膜水肿甚至眼底改变，对晶体可致热性白内障。还可以引起交感性眼炎。但用小剂量（脉冲式0.4-0.6W/cm2，3-6分钟以下），可以促进吸收，改善循环，对玻璃体浑浊、眼内出血、视网膜炎、外伤性白内障等有较好疗效。14.1超声治疗4）对生殖系统的影响：生殖器官对超声波较敏感，治疗剂量超声波虽不足以引起生殖器官形态学改变，但动物实验可致流产，故怀孕早期对孕妇下腹部禁用超声。睾丸组织对超声波很敏感，高强度作用可有实质性损害和不育症。实验证明适量超声波可以减少人和动物的精子产生，因此提出，用超声波作为一种男性可逆性避孕的方法。5）对骨骼的影响：小剂量超声波（连续式0.1-0.4W/cm2、脉冲式0.4-1W/cm2）多次投射可以促进骨骼生长，骨痂形成；中等剂量（3W/cm2以下5分钟）超声波作用时可见骨髓充血，温度上升7℃，但未见到骨质的破坏，故可用于骨关节创伤；大剂量超声波作用于未骨化的骨骼，可致骨发育不全，因此对幼儿骨骺处禁用超声。超过3.25W/cm2剂量被认为是危险的剂量。14.1超声治疗6）对结缔组织的作用：结缔组织对超声波的敏感性较差，对有组织损伤的伤口，有刺激结缔组织增长的作用；当结缔组织过度增长时，超声波又有软化消散的作用，特别对于浓缩的纤维组织作用更显著。因此超声波对疤痕化结缔组织有“分离纤维”作用，有使“凝胶变为溶胶”的作用。在临床上亦可见超声波对疤痕有较明显的软化消散作用。14.1超声治疗与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。14.2高强度聚焦超声1HIFU历史以及原理2HIFU治疗中的几个问题3HIFU的临床应用4HIFU发展与展望5肿瘤治疗的物理方法11、目前治疗肿瘤的常用方案外科手术（surgicalintervention）放射治疗（radiationtherapy）化学治疗（chemotherapy）中医治疗（Chinesetraditionaltreatment

）基因治疗（genetherapy）免疫治疗（immunizationtherapy

）物理治疗（physiotherapy

）肿瘤热疗技术的分类温热疗法－41～45℃肿瘤升温后造成血流不畅，肿瘤组织散热困难，因积热导致肿瘤细胞死亡高温疗法－60℃以上

在肿瘤病灶区域内产生热性凝固，使肿瘤坏死，称为原位灭活，达到消融目的肿瘤热疗技术的分类亚温热疗法39.5～41.5℃

提高机体免疫功能，增强化、放疗，抑制肿瘤转移高热汽化疗法200℃以上

癌细胞彻底灭活肿瘤热疗的物理能量主要形式微波(MicroWave)射频(RadioFrequency)超声(Ultrasound)红外、远红外电磁波(Infrared、farinfrared)2、HIFU历史以及原理超声治疗肿瘤温热疗法（Hyperthermia）高强聚焦超声无创外科

(HIFUnon-invasivesurgery)早在1942年Lynn，就提出了高强度聚焦超声(highintensityfocusedultrasound：HIFU)的概念；1958年Fry将HIFU技术用于开颅治疗Parkinson病的实验研究（开颅,耗时14h），发现超声波束可以在机体选定的深度产生一个较好的焦域破坏靶组织又不损伤邻近组织。

20世纪90年代末国内将HIFU用于抗早孕，率先将该技术用于临床治疗肝癌、乳腺癌等疾病。2.1HIFU历史2.2HIFU定义“能够将超声波束聚焦从而使靶组织生热致其消融，而不损伤周围健康结构的一种治疗技术”（美国聚焦外科公司和印第安那大学医学院）与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。HIFU：EnglishDefinitionHIFU(High-IntensityFocusedUltrasound)(sometimesFUSorHIFUS)isahighlyprecisemedicalprocedureusinghigh-intensityfocusedultrasoundtoheatanddestroypathogenic

tissuerapidly.Itisonemodalityoftherapeuticultrasound,and,althoughitinduceshyperthermia,itshouldnotbeconfusedwiththistechnique,whichheatsmuchlessrapidlyandtomuchlowertherapeutictemperatures(ingeneral<45°C).HIFU：EnglishDefinitionClinicalHIFUproceduresaretypicallyimage-guidedtopermittreatmentplanningandtargetingbeforeapplyingatherapeuticorablativelevelofultrasoundenergy.WhenMRIisusedforguidance,thetechniqueissometimescalledMagneticResonance-guidedFocusedUltrasound,oftenshortenedtoMRgFU.Whenultrasonographyisused,thetechniqueissometimescalledUltrasound-guidedFocusedUltrasound,oftenshortenedtoUSgFUS.Magneticresonanceimaging(MRI)isusedtoidentifytumorsorfibroidsinthebody,beforetheyaredestroyedbytheultrasound.MRgFUiscurrentlyusedinAustralia,theUnitedStates,Canada,Israel,Europe,andAsiatotreatuterinefibroids.UltrasonographyguidedHIFUiscurrentlyusedintheUnitedKingdom,Italy,Spain,Korea,Japan,HongKong,Malaysia,Russia,China,RomaniaandBulgaria.Currentclinicaltrialsareunderway,examiningthepossibleuseofHIFUinthetreatmentofcancersofthebrain,breast,liver,bone,andprostate.HIFU：EnglishDefinitionTherapeuticultrasoundisaminimallyinvasiveornon-invasivemethodtodepositacousticenergyintotissue.Applicationsincludetissueablation(HIFU)(fortumortreatments,forexample),hyperthermiatreatments(low-levelheatingcombinedwithradiationorchemotherapy),ortheactivationorenhanceddeliveryofdrugs.2.3HIFU原理对低MHz量级频率的超声束在人体外进行聚焦，使焦点的声强高达几千至几万W/c㎡。声束以体表可以接受的低声强进入人体，使焦点置于靶组织（如肿瘤）

上，短时间（0.5s~5s）辐照使靶组织温升到60℃以上致其急性热坏死（necrosis）又不伤及周围的正常组织。与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。HIFU对肝脏肿瘤的治疗

HIFU对乳腺，肝脏，子宫肿瘤的治疗2.4HIFU设备以及各个功能部分介绍临床治疗实景图HIFU设备以及各个功能部分介绍FEP－BY02型高强度聚焦超声治疗系统主要包括：操控台、治疗床、电源柜、水处理柜、B超机。1）治疗床包括上发射器及支架系统、下发射器及支架系统、B超定位系统、床面位移系统及相关驱动电路。2）操控台包括监视器、计算机键盘、控制键盘、打印机、控制机箱以及桌面。操控台用于控制各种相关操作；输入治疗相关资料、数据，编制治疗程序，通过对各种位移和功率超声波发射的控制完成治疗过程；并可打印输出相关资料。控制机箱装有计算机主机，信号-控制系统及为显示器、打印机提供电源。3）B超诊断机用于诊断及定位控制，操作详见B超机操作手册。4）电源柜主要完成整机电源供给及发射器功率输出。电源柜内部包括主电源开关、超声驱动电路及电源隔离装置。面板上安装有急停按钮，电源启动和关断按钮。5）水处理装置完成治疗用水的脱气、加热处理及发射器上水排水功能。主要包括贮水罐（内部装有涡流泵、加热器），真空泵，滤水器、阀门、水泵、控制面板及相关控制电路。思考题：为什么要给治疗用水脱气？2.5HIFU治疗的物理机理热效应机械效应空化效应超声的热效应左边给出的是生物组织的热量变化率，右边的第1、2和3项分别表示由于传导,血流及生物自身反应对热量变化率的贡献超声的热效应第4项则是外热源对热量变化率的贡献，在这里讨论的情况下，它就是HIFU幅照。事实上,HIFU幅照致使靶组织热坏死仅需要很短时间，因此作为初略近似，式中的前3项可以忽略。由此超声幅照Δt

时产生的热量变化为：超声的机械效应超声波同时也是机械振动的传播，那么描述波动过程的各有关力学参数，如质点位移、振动速度或加速度及声压等都可能与声波的生物效应有关（细胞浆流动，细胞质颗粒振荡、旋转、摩擦等）。与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。JC型高强度聚焦超声

肿瘤治疗系统（重庆海扶）FEP-BY系列高能聚焦超声

肿瘤治疗机（北京源德）BJ43-HIFUNIT9000型超声聚焦肿瘤消融机（上海爱申）相控高聚焦超声肿瘤治疗系统（SJTU-BII）JC型高强度聚焦超声肿瘤治疗系统由重庆海扶技术有限公司生产。治疗参数:频率0.8MHz，焦距135mm，焦域1.1mm×9.8mm×9.8mm，声强5000～20000W/c㎡

。治疗在全麻或硬膜外麻醉下进行，利用逐层适形扫描技术，根据治疗层面治疗前后声像图形态和组织回声变化，实时反馈控制治疗方案中预置的超声剂量，保证完全破坏靶区肿瘤组织HIFU设备以及关键技术参数BJ43-HIFUNIT9000型超声聚焦肿瘤消融机（爱申）自聚焦超声换能器频率1.0MHz扫描范围X方向≥100mm

Y方向≥100mm

Z方向≥100mmB超定位器医用B型电子凸阵超声诊断仪，MODEM通信传输焦距控制8cm~14cm焦域范围3×3×8mm；焦域区声强大于3000W/c㎡；焦域区温度大于65℃HIFU设备以及关键技术参数BJ43-HIFUNIT9000型超声聚焦肿瘤消融机（爱申）治疗床200cm×70cm上下移动:300mm纵向移动:800mmC形臂移动角度为绕X轴30°;绕Y轴20°控制方法计算机实行全程控制,还可实行智能化程序控制.正常工作环境环境温度:10~30℃相对湿度:≤80%电源电压220V±10%电源频率50Hz主要组成部分定位系统：B超、龙门架；治疗系统：多元超声换能器、功率驱动器、水处理机；控制系统：计算机、手控操作台组成。HIFU设备以及关键技术参数FEP-BY系列高能聚焦超声肿瘤治疗机（北京源德）FEP-BY01型高能聚焦超声肿瘤治疗机，输入功率为0.5～2.0kW，超声频率为1.04MHz，采用CONCEPTB超定位；定位器精度为±1mm。实测焦点范围3mmx3mmx8mm，效应焦点范围6mmx6mmx10mm。HIFU设备以及关键技术参数2.6HIFU的聚焦方式聚焦超声的产生主要有自聚焦和相控聚焦两种方式，自聚焦方式一般采用曲面阵列，各阵元产生的超声声束汇聚于曲面的几何焦点，形成聚焦焦斑；相控聚焦方式一般以控制平面阵列各阵元输入信号的相位和幅值而形成声场的电子聚焦，能实现聚焦焦斑的相控扫描，焦斑细致精确，电子聚焦又可分为环阵、线阵、面阵等。HIFU的聚焦方式通过一定的聚焦方式（换能器曲面聚焦、透镜聚焦或阵列聚焦），将超声源发出的声能量聚焦于人体中局部组织，使组织内形成一个声强较高的区域——焦区。焦区内组织在超声辐射下发生坏死区域称为‘焦斑’（Lesion）。超声相控聚焦和扫描就是通过控制换能器阵列阵元的电压激励信号的相位来调节阵元表面振速的相位，使阵元辐射声波空间相干的波阵面形成球面会聚或偏转，从而实现高强度超声的相控聚焦和电子扫描。曲面自聚焦曲面自聚焦方式一般是指各阵元产生的超声，声束汇聚于曲面的几何焦点，形成聚焦焦斑与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。透镜聚焦相控阵聚焦平面阵列HIFU的聚焦方式自聚焦方式聚焦点只有一个；要完成对具有一定体积的肿瘤治疗，必须依赖于机械扫描相控聚焦方式通过电子控制实现超声束旋转，替代传统的机械扫描方式；可以产生多个焦点，扩大加热范围，有利于治疗较大体积组织；可以对目标选择性定位，避免人体组织不均匀造成的焦点偏移等。HIFU的聚焦方式超声治疗相控阵列的研究，经历了从线阵到平面阵，从平面阵到球面阵，从规则阵到随机阵的发展和研究，还有许多问题待研究和解决。相控聚焦HIFU轴向位移径向位移相控原理的聚焦和扫描时通过对施加于换能器阵列阵元的电压激励和信号的相位来调节阵元表面的波速的相位，使阵元的辐射波的波阵面发生改变，聚焦点发生位移。相控聚焦HIFU相控型HIFU系统构成治疗床体的三维运动及控制系统C型臂的伸缩和摆动及控制系统治疗头包括水囊、换能器阵列、精密三维运动机构、B超探头和框架壳体等治疗头内三维运动和电子相控焦点的扫描治疗HIFU功率放大器上图为相控型HIFU系统的换能器阵列及对应的功放模块的工作原理图。相控信号一般为可调相、调幅的500KHz-1MHz的方波信号，用以作为各个功放模块的输入信号，功放模块将这个信号经功率放大为由固定相差的同频率正弦信号，并在电功率的驱动下压电陶瓷换能器阵元产生大功率超声波。与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。HIFU相控信号发生系统在实际应用中，超声换能探头的阵元数目较多，而且驱动信号移相精度要求也比较高，所以要实现每一路信号相位的连续调控仍具有相当难度。就生物医学仪器研究所研制的HIFU所采用的96个换能器阵元，应用FPGA，结合前面提到的谐振式功率放大器实现了相移精度为5.625°的96路通道相控阵列驱动系统。相控阵列驱动系统框图治疗计划示意图扫描平面ZYXX-Y平面内行列换能器阵列肿瘤截面最小治疗单元治疗平面2.7HIFU治疗组织热场分析超声治疗的组织热场分析式超声治疗计划研究的一个重要内容。相控HIFU由于采用了相控聚焦的方式，往往可以在较小的目标区域形成高能量的焦斑HIFU聚焦加热区模型上图为一个聚焦加热区模型，采用1MHz,500W/c㎡的焦点声强对组织照射2s然后关闭，同时考虑形成的焦斑在x-y上的投影为直径2mm圆形区域。HIFU聚焦加热区模型人体组织的声物性与热物性参数HIFU聚焦加热区模型与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。HIFU聚焦加热区模型由上图可以看出，肌肉有相对较高的声吸收系数，所以同样的超声强度下组织温升较高，而血液则相反。在声吸收系数接近的情况下，组织温度升高速度会受到热传导系数的影响，热传到系数越大升温越快。球面圆形阵元加热仿真阵列参数数值阵元数目96阵元半径7mm焦距25cm阵列曲率半径18cm球面圆形阵元加热仿真以焦平面为中间层上下垂直5cm的声场分布每层平面的范围为：-3cm~3cm点的分辨率为1mm焦点预设声强为33w/c㎡球面圆形阵元加热仿真焦点模式四焦点1模式声场分布在图中可以看到在顶端有密集的点分布，说明近场有较强的能量分布动画效果（四焦点1模式）四焦点2模式声场分布近场仍然有较强的能量分布与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关键专业词汇的中英文对照。本书的特点是在注重基本概念，基本原理，基本方法的同时，兼顾一定的工程技术实用性，如包含声场的数值模拟，超声图像的C语言程序处理，超声波发射电路原理，换能器的匹配技术等。本书适合医学超声以及相关领域的本科生作教材，也可供该领域的研究生，科研及工程技术工作者参考。动画效果（四焦点2模式）七焦点模式声场分布动画效果（七焦点模式）多焦点模式声场计算的理论基础瑞利积分伪逆矩阵算法激励效率优化算法声强增益优化算法3.HIFU治疗中的几个问题HIFU治疗过程的实时测温热电偶测温针（有创）超声无损测温MRIHIFU治疗中的几个问题超声空化

液体中存在的微小气泡(空化核)在声波作用下产生振荡、扩大、收缩至内爆等一系列动力学过程,即谓之声空化。在气泡内爆的瞬间,泡内聚集的能量迅即释放出来,致使在空化发生的微小空间内呈现出发光、5000K以上的高温(热点)、107Pa以上的高压、冲击波和射流等极端的物理条件。超声空化HIFU无创外科切割肿瘤的主要机制是瞬时高热,并常伴有空化机制，初期研究认为,在HIFU临床治疗中，应该极力避免。但后来的研究发现，在一定条件下，只要把有关的声参数、媒质参数控制在适当范围内，空化有可能使HIFU辐照的热效应成倍增长。4.HIFU的临床应用由于特殊的国情使我国“后来居上”，于1999年初先于西方国家批准了该类设备的商品生产和正式临床应用。国内有关HIFU的工作，其成绩、特色和优长主要是在临床方面（香山会议）。包括肝癌、乳腺癌、恶性骨肿瘤、软组织肉瘤、肾癌、胰腺癌、盆腔肿瘤、转移性肿瘤、乳腺纤维瘤、子宫肌瘤及肝血管瘤等实体肿瘤,临床疗效令人满意。在国外,HIFU用于前列腺治疗之开展则更早些。HIFU的临床应用高强度聚焦超声的应用研究己深入到许多医学领域:神经外科、眼科、泌尿科、肿瘤等。HIFU的临床应用HIFU技术比较适合于泌尿科疾病治疗。HIFU技术对良性前列腺增生的治疗己进入临床实验。Foster等用频率为4MHz的换能器在垂直于尿道的平面上辐照形成焦斑，组织解剖发现凝固坏死区被严格限制在照射区内，而直肠粘液、粘膜层、膀肤等都没有受到影响。Madersbacher等和Gelet等两个最初的治疗前列腺增生临床实验结果也得到类似结论。Madersbacher发现HIFU治疗前列腺增生六个月后，尿流率平均增加了60%(36个病例)，前列腺体积下降了55%。与本PPT配套的指定教材目前，关于生物医学超声的参考书很多；但是从教十年多来，一直很难找到一本非常适合本科生的教材。这也是编者下定决心编写本书的主要原因之一。本书的内容主要包括超声物理基础，压电效应与换能器技术，超声成像诊断原理，超声治疗技术，医学超声实验，医学超声的最新进展等。每章节都配置了一定量的练习与思考题，以帮助读者巩固书中的内容，并提高分析解决问题的能力。为配合双语教学，本书保留了关