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1、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
2、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
3、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,Ultras
4、ound-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
5、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，Q2220STANFORD公司的STEL-1175，STEL-1180AD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
6、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
7、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
8、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 irrev
9、ersible coagulation necrosisPreservation of surrounding tissueAdjustable treatment strategy3 treatment options with distinct power algorithms First-line treatmentRepeat treatmentRecurrence after EBRTComplete,partial or nerve-sparing treatment strategyFlexible patient management Early feed-back with Nadir PSA Repeatable treatment(with no Gleason score increase)Does not foreclude other treatment optionsMinimally-invasive-Radiation freeShort hospital stay(1-3 days)Spinal anaesthesia(or general)Short recovery time,25,Thank you!,
