血流对HIFU肿瘤治疗影响的数值仿真研究.pdf

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1、第31卷第1期计算机仿真2014年1月文章编号：1006—9348(2014)01-0232-05血流对HIFU肿瘤治疗影响的数值仿真研究刘淑珍，王意拮，张冀，菅喜岐(天津医科大学生物医学工程学院，天津300070)摘要：在高强度聚焦超声治疗肿瘤问题的研究中，高强度聚焦超声(high—intensityfocusedultrasound，HIFU)治疗大血管周边的肝肿瘤时，血流对HIFU形成可治疗焦域的影响难以预测和实时监控，可能导致肿瘤组织残留或者血管的损伤等临床治疗问题。为了预测大血管对HIFU肝肿瘤治疗的影响，以HIFU治疗血管周边肿瘤为

2、例建立三维仿真模型，利用Westervelt声传播方程及Pennes生物热传导方程，用时域有限差分法数值仿真HIFU治疗形成的温度场。仿真结果表明，当大血管位于目标治疗区域附近时，血管位置对6O℃以上可治疗焦域的形状、大小及位置均有显著影响，但血流速度的影响很小。而当血管位于目标治疗区域内部时，血流速度对可治疗焦域的影响不可忽略。上述研究结果可为HIFU实际fI缶床治疗提供理论数据和参考依据。关键词：高强度聚焦超声；血管；肝肿瘤；温度场；可治疗焦域中图分类号：TP391．9文献标识码：BSimulationStudyonBloodFlowEfe

3、ctofLargeVesselsinTumorTissueduringHigh—IntensityFocusedUltrasoundTherapyLIUShu-zhen，WANGYi-zhe，ZHANGJi，JIANXi-qi(SchoolofBiomedicalEngineering，TianjinMedicalUniversity，Tianjin300070，China)ABSTRACT：Theeffectoflargebloodvesselnexttothehepatictumorontemperaturedistributionduri

4、ngHIFUtumortherapyisdificulttopredictandachievereal-timemonitoringwhichmayresultinclinicalissuessuchasunexpectedtumorresidueorbloodvesselinjury．InordertopredicttheeffectoflargebloodvesselontheHIFUhepatictumortherapy，a3-Dsimulationmodelbasedontumoradjacenttolargevesselwasesta

5、blished．TheWestervehacousticpropagationequationandthePennesbio——heattransferequationwereusedtocalculatethetemperaturefieldofsimula·-tionbythefinitedifferencetimedomain(FDTD)method．Thesimulationresultsshowthat，whenthelargevesselisnexttothetargetarea，theshape，thesizeandtheposi

6、tionoftreatablefocalregion(above60~C)aremainlyrelatedtothepositionofthebloodvessel，butthebloodflowvelocityisnot．Ontheotherhand，whenthelargevesselislo—caredintargetarea，theeffectofthebloodflowvelocityontreatablefocalregionisanon-ignorablefactor．Thesere—sultscanprovidesometheo

7、reticaldataandreferencebasisduringHIFUclinicaltherapy．KEYWORDS：High-intensityfocusedultrasound(HIFU)；Bloodvessel；Livertumor；Temperaturefield；Treatablefo—calregion1引言不能保障。高强度聚焦超声(high—intensityfocusedultrasound，HI．针对大血管对HIFU肿瘤治疗的影响，2009年ZhangFu)为一种新型的肿瘤疗法，该疗法与外科手术、放疗及化等对邻近肝门静

8、脉的肿瘤进行HIFU临床治疗跟踪观察，疗相比，具有微创或无创、可重复性治疗等优点，现已应用于临床效果表明，HIFU完全损伤与大血管邻近肿瘤组织致死肝脏