磁共振成像实时监控高强度聚焦超声热消融羊肌肉组织的可行性研究

高强度聚焦超声（HIFU）治疗监控成像及评价的研究现状钟徽，万明习西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室，生物医学工程系，西安（710049）摘要：HIFU技术由于无创或微创治疗的特点，近年来成为国际超声治疗学领域一个热门课题，并在我国初步实现了临床应用。

高效、准确、个性化的治疗是HIFU治疗追求的目标，于是对于HIFU治疗前引导、定位，治疗中监控及治疗后评价的研究成为HIFU研究领域不可或缺的重要组成部分。

本文首先介绍了以HIFU治疗物理机制（热机制、空化机制）为基础的监控成像方法；接着探讨了监控、评价HIFU形成的损伤常采用的几种组织参数定征方法（包括声学参数、力学参数等）；然后比较了主要的三种成像方式，即MRI、CT和US成像方式各自的优缺点和适用范围；最后讨论了HIFU监控成像及评价技术所存在的问题和未来的研究方向。

关键词：高强度聚焦超声，监控成像高强度聚焦超声（HIFU）可从体外将超声波聚焦到体内，在焦区处形成局部的高能量，产生热效应、空化效应等物理现象，使靶区组织发生凝固性坏死，并同时可以最大限度的不伤及周围正常组织，目前已成为国际超声治疗学领域的一个热点，并在我国实现了临床应用。

高效、精确、个性化的治疗也是包括在HIFU物理治疗发展中的一个必然趋势。

为了实现对治疗靶区的精确定位、治疗过程的精确控制以及治疗效果的适当评价，HIFU治疗的监控成像及评价问题已被提上日程。

本文分别从以下三个层次——以HIFU治疗物理机制为基础的监控成像方法、以组织参数定征为基础的监控成像方法以及目前较为普遍使用的三种成像方式——对HIFU治疗监控成像及评价的研究现状做了阐述。

1. 以HIFU治疗物理机制为基础的监控成像方法HIFU治疗的物理机制主要包括机械机制、热机制、空化机制以及细胞、分子层次的物理机制，其中热机制和空化机制是与HIFU治疗监控成像相关的机制。

1.1热机制：HIFU治疗的物理机制主要是热机制，其原理是利用组织对超声波的吸收，将声能转换为热能，在短时间内（0.5～5s）使焦区处的靶组织（如肿瘤）温度上升到65℃以上[1]，产生不可逆的凝固性坏死，从而达到治疗的目的。

高强度聚焦超声治疗过程中测温技术的研究进展刘正　侯树勋　任东风作者单位：100048 北京，解放军总医院第一附属医院骨科doi:10.3969/j.issn.1671-1971.2010.01.023高强度聚焦超声(h i g h i n t e n s i t y f o c u s e d ultrasound，HIFU)是一种既能聚焦定位，又能瞬间产生高温的局部治疗肿瘤的高新技术，是近年来国际医学界非常看好的治疗手段[1-2]。

HIFU治疗过程中，焦区温度的有效实时监控可以使肿瘤组织精确有效地凝固，同时避免对皮肤等正常组织的伤害，是确保治疗安全高效的重要手段。

现有HIFU治疗温度的监控和测量方法主要有有损测温和无损测温两种方法。

有损测温在HIFU实验研究和临床应用中有损测温的仪器主要有微型热电偶针式测温法和微型热敏电阻测温法。

一、微型热电偶针式测温法微型热电偶针式测温法是将热偶探头置入人体内与被测组织接触，通过热平衡法测出温度。

龚忠兵等[3]用微型热电偶针测量HIFU下离体猪后腿肌肉组织的温度，结果表明焦域中心温度最高，远离焦域中心，温度快速下降。

Solomon等[4]采用多通道的电偶装置测量HIFU 辐照下兔肌肉组织的温升，其热电偶针的外径为125μm，采样频率为60Hz，获得了有关肌肉组织温度变化的三维温场图，并得到了治疗后组织温度维持在43℃以上的时间。

二、微型热敏电阻测温法微型热敏电阻测温法是将热敏电阻探头置入人体内，利用电阻半导体材料随温度变化特性测出温度的测量方法。

三、有损测温的缺点有损测温的缺点有：(1)微型热敏电阻测温法和微型热电偶针测温法都需要将测温针插入组织内，是一种有损伤的测温技术，失去了HIFU微创的优点。

(2)不仅会给患者带来痛苦，还有可能引起肿瘤细胞的转移等问题。

(3)HIFU声场与探针作用导致测量精度下降，测温针越多，对组织的热性能的影响越大。

(4)探针插入组织时难以准确定位，温度监控点少，无法精确得到整个焦域内的温度分布。

实时MR成像引导下脑血管疾病介入治疗的动物实验研究的开题报告一、研究背景和意义脑血管疾病是一种常见病、多发病，包括脑梗死、脑出血、动脉瘤等。

介入治疗是治疗脑血管疾病的重要手段之一，可通过在血管内放置脑血管支架、栓子等物质来防止血管破裂或再狭窄。

但这种治疗方法需要准确定位病变部位和精准操作，诊断和治疗的成功与否在很大程度上取决于操作者的技巧和经验。

同时，常规的X线造影仅能提供二维图像，在复杂病例中无法准确、直观地显示血管和周围组织结构的三维情况。

实时MR成像技术具有高清晰度、多平面重建和不需辐射的优势，可实现准确定位、实时引导和立体显示，具有较好的临床应用前景。

因此，探索实时MR成像引导下的脑血管疾病介入治疗方法，对于优化脑血管疾病治疗方案、提高诊疗水平、降低治疗风险和提高治愈率具有重要的理论和实践价值。

二、研究目的和内容本研究旨在通过动物实验，探索实时MR成像引导下脑血管疾病介入治疗的可行性和有效性，具体研究内容包括：1. 建立实时MR成像下的脑血管疾病模型，模拟脑血管疾病介入治疗现场；2. 探究实时MR成像在脑血管疾病介入治疗中的应用价值，比较实时MR成像引导下和常规X线造影引导下的治疗效果和安全性；3. 评估不同剂量的磁共振造影剂对实时MR成像质量的影响，探讨磁共振造影剂的最佳使用方案。

三、研究方法和思路1. 建立动物模型：选择兔子为实验对象，采用动脉内插管的方法在兔子脑血管内放置模拟病变物质，建立实验模型。

2. 实验组设计：将兔子随机分为实时MR成像组和常规X线造影组，每组各10只，均进行脑血管介入治疗，比较两种引导方式下的治疗效果和安全性。

3. 实时MR成像方案设计：利用1.5T MR机，选用T1、T2加权序列，设定不同参数，进行实时图像采集和观察，评估不同剂量的磁共振造影剂对图像质量的影响，并选取最佳参数进行治疗过程中的实时成像。

4. 术后评估：对治疗后的兔子进行临床观察、磁共振成像和病理学检查，比较两组之间的治疗效果、疗效持续时间和可能的并发症等。

健康讲座-磁共振引导高强度聚焦超声（MRgHIFU）技术在无创、精准治疗子宫肌瘤及腺肌症中的应用无创、微创治疗模式在临床治疗中越来越受重视，成为医学发展的潮流和趋势。

磁共振引导高强度聚焦超声 (MR-guided high intensity focused ultrasound, MRgHIFU) 是采用磁共振引导下的体外选择性破坏体内组织的一项新技术，已成为医学领域的研究热点。

相对传统有创的外科手术而言，该革命性治疗手段被誉为未来新一代无创手术。

传统外科手术、甚至是微创的腔镜手术，均需要传统手术室内的麻醉及器械操作的过程，病人术后至少需要住院3-5天才能出院，还需要出院后长短不等的恢复时间（4-56天）才能正常生活、上班。

而MRgHIFU技术可以实现部分疾病的随治随走，无需住院，治疗后即可回家，第二天就照常上班，是无创、无离子辐射、可重复的个性化治疗手段。

磁共振引导高强度聚焦超声（MRgHIFU）治疗系统于2004年获得美国食品药品监督管理局（FDA）认证，2013年8月获得中国食品药品监督管理局（CFDA）批准进入中国市场。

目前累计全球20个国家、一百多家医院使用该设备，大约有10000名患者已接受治疗，证明的不良反应率仅为0.03%，远较传统的手术及腔镜手术低。

该技术被《时代周刊》杂志评为2011年度全球50大发明之一。

MRgHIFU目前临床应用治疗的疾病有子宫肌瘤及腺肌症，骨肿瘤（骨的原发及转移肿瘤），乳腺肿瘤，肝脏肿瘤、胰腺癌，前列腺癌、脑功能疾病等。

1. MRgHIFU原理：高强度聚焦超声通过将超声能量聚集于特定靶区并消融靶区组织，利用热效应和空化效应使聚焦焦点区域温度瞬间升高至65℃以上，发生凝固性坏死，而不损伤周围正常组织。

磁共振引导聚焦超声结合了高强度的聚焦超声波和实时磁共振成像两种技术，使用高强度的聚焦超声波无创地加热并破坏靶组织，而实时磁共振成像使医生能够识别并瞄准肿瘤，并提供相位成像，可对接受治疗的组织进行实时温度监测。

实验研究基金项目:国家自然科学基金资助(39770841)作者单位:400016 重庆医科大学医学超声工程研究所(刘宝琴,现在北京妇产医院妇科100006)超声对高强度聚焦超声生物学焦域的监控研究刘宝琴 熊树华 王智彪 李发琪 伍烽 马平 涂静秋 龚小波摘要 目的 探讨高强度聚焦超声(HIFU )治疗中超声监控的准确性和可靠性。

方法 通过比较离体牛肝组织在HIFU 不同声强和辐照时间辐照时,靶区辐照前后的超声声像图变化和灰度值变化,进而观测超声图像面积(S USI )与生物学焦域面积(S BFR )的关系。

结果 HIFU 辐照后超声回声强度明显增强,灰度值增高;辐照结束后1min 的S U SI 与S BFR 几乎相等(t =0.308,P >0.05)。

结论 通过观察超声的灰度值变化,可以间接地指导制定治疗剂量和判断治疗效果。

关键词 超声检查;高强度聚焦超声;生物学焦域T he study on biological focal reg ion of high intensity focused ultrasound under ultrasonography monitoring L I U Baoq in ,XI ON G Shuhua,WA N G Zhibiao,et al.I ns titute of Ultrasonic Engineer ing in M edicine,Chongqing M edical University ,Chongqing 400016,ChinaAbstract Objectiv e T o ex plore accur acy and reliability of ultrasonog raphy monito ring used for hig h intensity focused ultrasound(HIFU )therapy.M ethods Calf liver tissues were ex posed to HIF U w ith different intensity and duration series.T he ultrasonography pr ior to and posterio r to exposure were inspected,the gray v alues w ere measured,and the area o f ultrasound imag ing (S USI )and biolog ical focal region (S BFR )w er e compared.Results A brig ht hyperechoic spot w as resulted and gray values were increased at t he focal reg ion after ex posure.S U SI was almost equal to S BFR after one minute duration(t =0.308,P >0.05).Conclusions T he g ray value could be used to determine the therapeutic dosage and the effectiveness.K ey w ords U ltrasonography ;High intensity focused ultrasound;Biological focal r eg ion高强度聚焦超声(H IFU )是一种有效的且潜力巨大的非侵入性治疗肿瘤的技术[1],其治疗成功与否与治疗靶区的定位和监控密切相关。

磁共振项目可行性分析报告引言概述：磁共振成像（MRI）是一种非侵入性的医学影像技术，通过利用人体组织中的原子核自旋共振现象，生成高分辨率的图像，用于诊断和研究疾病。

本文将对磁共振项目的可行性进行分析，包括市场需求、技术可行性、经济可行性和风险评估。

一、市场需求1.1 健康医疗市场需求：随着人们对健康的关注度提高，医疗健康市场需求不断增长。

磁共振成像作为一种高精度的医学影像技术，能够提供更准确的诊断结果，满足患者对健康的要求。

1.2 疾病诊断需求：磁共振成像在诊断多种疾病方面具有独特优势，如癌症、神经系统疾病等。

随着人口老龄化的加剧，疾病的发病率不断增加，对高精度的诊断需求也在不断提高。

1.3 科研需求：磁共振成像在科学研究领域有广泛应用，可以用于脑功能研究、神经科学等领域，满足科研人员对高分辨率影像的需求。

二、技术可行性2.1 设备可行性：磁共振成像设备的研发和生产已经相对成熟，市场上有多家知名企业提供高质量的设备。

设备的稳定性和精度满足了临床和科研的需求。

2.2 数据处理可行性：磁共振成像数据处理是一个复杂的过程，需要进行图像重建、分析和解释。

目前已有成熟的图像处理软件和算法，能够快速、准确地处理大量的磁共振数据。

2.3 安全性可行性：磁共振成像技术相对安全，不会产生辐射，对患者没有明显的伤害。

但对于一些特殊人群，如孕妇和植入有金属物体的患者，需要特殊的安全措施。

三、经济可行性3.1 市场规模：磁共振成像市场具有广阔的发展前景，全球市场规模不断扩大。

根据市场调研数据，预计未来几年市场规模将持续增长。

3.2 成本效益：磁共振成像设备的价格相对较高，但其提供的高精度诊断结果可以减少患者的二次检查，节省医疗资源。

从长远来看，磁共振项目具有良好的成本效益。

3.3 政策支持：政府对医疗健康领域的支持力度不断增加，磁共振项目可以享受政府的政策支持，如减免税收、补贴等，降低项目的经营成本。

四、风险评估4.1 技术风险：磁共振成像技术虽然相对成熟，但仍存在一定的技术风险。

高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目可行性分析报告目录前言 (4)一、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目可行性研究报告 (4)(一)、产品规划 (4)(二)、建设规模 (5)二、制度建设与员工手册 (8)(一)、公司制度体系规划 (8)(二)、员工手册编制与更新 (8)(三)、制度宣导与培训 (10)(四)、制度执行与监督 (12)(五)、制度评估与改进 (13)三、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目概论 (15)(一)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目承办单位基本情况 (15)(二)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目概况 (15)(三)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目评价 (16)(四)、主要经济指标 (16)四、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目建设背景及必要性分析 (17)(一)、行业背景分析 (17)(二)、产业发展分析 (18)五、土建工程方案 (19)(一)、建筑工程设计原则 (19)(二)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目总平面设计要求 (20)(三)、土建工程设计年限及安全等级 (21)(四)、建筑工程设计总体要求 (22)(五)、土建工程建设指标 (24)六、风险评估 (25)(一)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目风险分析 (25)(二)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目风险对策 (26)七、市场营销策略 (27)(一)、目标市场分析 (27)(二)、市场定位 (28)(三)、产品定价策略 (28)(四)、渠道与分销策略 (29)(五)、促销与广告策略 (29)(六)、售后服务策略 (29)八、进度计划 (30)(一)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目进度安排 (30)(二)、高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目实施保障措施 (31)九、财务管理与资金运作 (32)(一)、财务战略规划 (32)(二)、资金需求与筹措 (33)(三)、成本与费用管理 (34)(四)、投资决策与财务风险防范 (35)十、制度建设与员工手册 (36)(一)、公司制度建设 (36)(二)、员工手册编制 (37)(三)、制度宣导与培训 (39)(四)、制度执行与监督 (41)(五)、制度优化与更新 (42)十一、招聘与人才发展 (43)(一)、人才需求分析 (43)(二)、招聘计划与流程 (44)(三)、员工培训与发展 (46)(四)、绩效考核与激励 (46)(五)、人才流动与留存 (47)十二、团队建设与领导力发展 (49)(一)、高效团队建设原则 (49)(二)、团队文化与价值观塑造 (50)(三)、领导力发展计划 (52)(四)、团队沟通与协作机制 (53)(五)、领导力在变革中的作用 (54)前言本项目投资分析及可行性报告是为了规范高强度超声聚焦肿瘤治疗系统项目的实施步骤和计划而编写的。

磁共振导航微创技术的研究进展虞上宠;吴剑;胡曙光【摘要】磁共振导航微创技术主要应用于在MRI引导和监控下利用磁兼容设备进行的介入手术操作，它将手术器械和患者MRI图像实时显示实现在屏幕上以引导医生进行微创手术，可帮助医生实时调整治疗方案，确保介入治疗的有效性和安全性。

本文概述了磁共振导航微创技术的工作原理和国内外发展现状，并介绍了该系统的主要组成成分、临床应用现状及未来发展方向。

%MRI is used for guiding and monitoring interventional surgery with MR⁃compatible instruments and devices, which is called MRI⁃guided interventions� The screen simultaneously displays the probe and the patient’ s images, which helps to guide and monitor the surgery, so surgeons can adjust treatment plan to ensure the effectiveness and safety of the interventional surgery� This article reviews the principle and the current development of theMRI⁃guided interventions, then introduces main components ofMRI⁃guided intervention system, clinical application and the development trend of the system.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P520-525)【关键词】磁共振成像;导航;介入;实时【作者】虞上宠;吴剑;胡曙光【作者单位】清华大学深圳研究生院广东深圳 518055;清华大学深圳研究生院广东深圳 518055;深圳安科高技术股份有限公司广东深圳 518067【正文语种】中文【中图分类】R318.04减少手术创伤，减轻患者痛苦，是外科医生的最高理念。