基于体内实验验证的深脑超声消融热剂量建模

肌内针式治疗性超声（NBTU）是干预恶性脑肿瘤的 minimally invasive 选项，常用于热消融手术。该技术适用于原发和转移性肿瘤，使用高频交变电场（最高可达10 MHz）激发压电石英晶体。由此产生的快速变形产生声波，通过组织传播，导致靶向肿瘤部位局部高温加热，诱导快速细胞死亡。为优化NBTU 电极的设计以实现治疗期间的热剂量输送，常采用数值模型模拟由变形压电石英晶体产生的声压场。生物热传递过程由输入压力场驱动，用于追踪应用器随时间的热传播。磁共振热成像（MRTI）可用于实验验证这些模型。使用MRTI验证的结果表明，该模型的可行性，显示出一致的热传播模式。然而，热损伤等剂量图对于评估治疗效果更有优势。为更准确地模拟实际大脑组织环境下的情形，进行了具有增强损伤评估功能的有限元法（FEM）仿真。结果显示，最高温度和消融体积分别与实验结果相差2.1884°C（3.71%）和0.0631 cm³（5.74%），最低的峰值温度Pearson相关系数为0.7117，消融区域的最低Dice系数为0.7021，表明仿真与实验之间的精度具有良好一致性。