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聚焦超声治疗的焦域校准方法研究

聚焦超声治疗的焦域校准方法研究. 郭建启 影像科学与技术实验室 2012 年 5 月. 主要内容. 高强度聚焦超声治疗及其存在的问题. 高强度 聚焦 超声 (HIFU , High Intensity Focused Ultrasound) 治疗 的原理是体外 发射的超声束 ，通过 人体各层组织，聚焦 到人体内部病灶点处，由于超声波具有很高的能量，在 Target 处形成一个高能治疗点，杀死肿瘤。. 图 1 聚焦 超声治疗 的原理示意图. 高强度聚焦超声治疗及其存在的问题.

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聚焦超声治疗的焦域校准方法研究

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Presentation Transcript

  1. 聚焦超声治疗的焦域校准方法研究 郭建启 影像科学与技术实验室 2012年5月

  2. 主要内容

  3. 高强度聚焦超声治疗及其存在的问题 高强度聚焦超声(HIFU, High Intensity Focused Ultrasound)治疗的原理是体外发射的超声束，通过人体各层组织，聚焦到人体内部病灶点处，由于超声波具有很高的能量，在Target处形成一个高能治疗点，杀死肿瘤。 图1 聚焦超声治疗的原理示意图

  4. 高强度聚焦超声治疗及其存在的问题 临床发现由于人体组织的非均一性，当病灶点较深时超声束的聚焦效果不是很精确，病灶靶区周围的超声束传播方向会发生非线性变化，导致超声束没有聚焦到病灶靶区，实际的聚焦点发生了偏移或者散焦。 在某些部位的肿瘤治疗中如不考虑此问题，将导致很大的治疗误差，对病灶点周围的人体正常组织造成不可逆转的损伤。

  5. 建立超声相关的人体三维物理模型 • 本文实用的数据是肾脏部位的一组CT切片数据。先对其进行线性插值，将等分辨的CT切片累加得到三维体数据，接下建立CT值和与之对应的人体组织中超声传播特性的关系。 • 由二分法建立CT值和组织密度的关系 • 超声在组织中传播速度的拟合

  6. 建立超声相关的人体三维物理模型

  7. 建立超声相关的人体三维物理模型 二分法是把人体的组织假设是其他几种简单的成分混合组成的。该公式对于所有由两种成份组成的人体组织都是可用的。两种组成成份分别记做 (H1， ρ1) 和 (H2， ρ2)，这样就可以根据 CT值推导出其对应的组织密度。插值公式如下：

  8. 建立超声相关的人体三维物理模型

  9. 建立超声相关的人体三维物理模型

  10. 建立超声相关的人体三维物理模 超声波的折射 声波在不均一介质中产生折射,折射波沿着折射角为 θ1的方向向前传播。入射角、反射角和折射角的等量关系如下： • 模拟跟踪超声束的传播

  11. 建立超声相关的人体三维物理模 Neumann 梯度估计法计算超声束传播过程中边界点的法向量 • 模拟跟踪超声束的传播 Neumann 梯度估计方法是根据体素周围的 26 邻域的属性，构建一个基于体数据的 四元线性回归方程，求得邻域的边界的切平面，切面的法向量也就是待求的梯度向量。

  12. 建立超声相关的人体三维物理模 • 模拟跟踪超声束的传播

  13. 建立超声相关的人体三维物理模 • 模拟跟踪超声束的传播

  14. 建立超声相关的人体三维物理模 • 模拟跟踪超声束的传播

  15. 建立超声相关的人体三维物理模 • 模拟跟踪超声束的传播

  16. 谢谢

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