脉冲超声辅助热疗用于皮下肿瘤消融的数值研究
医学物理
2020-07-14 v2
摘要
高强度聚焦超声（HIFU）是一种前景广阔的温热消融与热疗手段，其特点为非侵入性与高穿透深度。有效的 HIFU 热疗要求能够准确预测靶组织中的温升及相应热剂量分布。我们报道了一项关于生物组织对超声响应的热响应及相应热剂量的参数化数值研究。我们比较了二层、三层与七层组织模型在占空比 0.6 至 0.9 范围内超声诱导加热的预测结果。此外，考虑了两种肿瘤尺寸与换能器功率（10 W 与 15 W）。将非齐次 Helmholtz 方程与 Penne 生物传热方程耦合，以预测脉冲超声作用下的加热。采用累积等效分钟（CEM）热剂量函数计算坏死病灶尺寸。以琼脂基组织仿体进行了体外实验，作为数值结果的初步验证。七层模型模拟所得的峰值压力幅值比三层模型低至多 33.5%。在等效声辐照时间固定时，随超声脉冲宽度减小，相应的峰值温度幅值与升温速率均下降。脉冲超声在等效声辐照时间下增大了坏死病灶体积。本研究结果凸显了 HIFU 诱导加热对靶几何与声学性质的依赖性，并可有助于指导后续研究中合适超声暴露参数的选择。
引用
@article{arxiv.2007.05158,
title = {Pulsed Ultrasound Assisted Thermo-therapy for Subsurface Tumor Ablation: A numerical investigation},
author = {Gajendra Singh and Anup Paul and Himanshu Shekhar and Abhijit Paul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.05158},
year = {2020}
}
备注
11 figures, journal