【摘要】：相控HIFU(HighIntensityFocusedUltrasound,高強度聚焦超聲)通過控制聲束在靶組織內(nèi)聚焦，使靶區(qū)溫度快速上升到65攝氏度以上，造成靶組織的急性熱損傷而不傷及靶區(qū)周圍的正常組織，達到治療腫瘤的目的。由于腫瘤一般位于體內(nèi)，無法直接觀察，采用相控HIFU治療時，需要在較高分辨率的腫瘤影像的幫助下實施，并且相控HIFU治療腫瘤采用熱消融機制，精確的溫度控制同樣重要。 在眾多臨床影像設備中，磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)對人體幾乎無任何傷害，同時可以快速、準確成像。在相控HIFU治療過程中，采用MRI作為影像提供手段是必然的趨勢，同時，MRI可以作為相控HIFU治療過程需要的測溫手段。與其它測溫方式相比，MRI可以在任意層面進行測溫，能較準確地顯示組織對熱療的反應。國內(nèi)外已有不少學者和研究團隊致力于MRI引導相控HIFU技術的研究。本文介紹了以實驗室自主研制的相控HIFU設備為基礎，與MRI廠 商合作共同研制MRI引導相控HIFU治療系統(tǒng)的軟件設計和開發(fā)。根據(jù)系統(tǒng)硬件結構的調(diào)整，通過需求分析，將MRI引導相控HIFU軟件分為三個獨立的軟件，運行在不同的電腦上完成各自的功能，分別為：圖像處理機、相控HIFU工控機以及系統(tǒng)主控機。根據(jù)軟件工程的思想，對每個軟件都做了詳細的需求分析和說明，明確開發(fā)目標。根據(jù)MRI廠商提供的MRI操作接口，通過開發(fā)通信模塊，將兩個系統(tǒng)有機結合起來，實現(xiàn)了MRI對相控HIFU系統(tǒng)在治療過程中的引導。在軟件開發(fā)中，采用了模塊化處理，根據(jù)高內(nèi)聚、低耦合的思想將軟件開發(fā)劃分為多個不同功能的模塊。這樣可以最大程度發(fā)揮開發(fā)人員 的特長，并且方便軟件的升級和移植。同時采用了單例模式，狀態(tài)模式等設計模式，可以提高代碼質(zhì)量，減少錯誤，并對開發(fā)中用到的一些關鍵技術做了詳細的介紹，通過一些截圖展示每個模塊的運行效果。 最后通過代碼評審和單元測試，檢驗軟件的正確性和可行性，確保軟件的質(zhì)量，并與合作的MRI廠商進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和實驗，結果證明在該系統(tǒng)框架下，設計和開發(fā)的軟件可以完成MRI與相控HIFU的交互以及控制HIFU完成治療，驗證了軟件的安全性，穩(wěn)定性，為下一步在MRI引導相控HIFU系統(tǒng)上進行更多的實驗研究奠定了基礎。
【圖文】：

述 原 理 9 0 年代 發(fā) 展起 來 的 一種 真 正 意 義上 的 非 侵入 能量 的 超 聲聲 束 以 某種 方 式 在 靶區(qū) 組 織 內(nèi)（ 在短 時 間 內(nèi)迅 速 升 高， 造 成 靶 組織 急 性 熱損 術在 國 內(nèi) 外引 起 了 研究 者 的 高 度關 注 ， 并進 慰的 是 ， 這項 技 術 并不 局 限 于 治療 腫 瘤 ，在 關注 和 認 可， 比 如 止血 、 溶 栓 、治 療 心 律失 藥物 輸 送以 及 基因 治 療 等 [ 1- 6 ] 。 用 電 子 聚 焦 控 制 陣 元 激 勵 信 號 的 相 位 ，， 驅(qū) 動所示 。相 控 HI F U 具有 許 多優(yōu) 點 [7 - 1 0] ，如 它 有 確， 可 以 靈活 的 切 換焦 點 ； 可 以通 過 相 控使 如 骨 骼 ，肺 等 。

上海 交 通大 學 碩士 學 位論 文 計劃 ； 將 制 定好 的 治 療計 劃 發(fā) 送給 工 控 機 ，并 計 算 所需 的 相 位 信息 發(fā)送 到 下 位 機， 經(jīng) 過 相控 信 號 驅(qū)動 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生可 聚 焦 的超 聲 ， 開 始治 程中 由 溫 度 圖像 采 集 反饋 系 統(tǒng) 實時 獲 取 治 療區(qū) 域 的 溫度 ， 上 位 機根 溫 度， 調(diào) 整 治 療狀 態(tài) 實現(xiàn) 閉環(huán) 控 制 。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP311.52;R445.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 吉翔;沈國峰;白景峰;李德輝;余瑛;喬杉;陳亞珠;;Multi-element Ultrasound Phased Array Applicator for the Ablation of Deep-seated Tissue[J];Journal of Shanghai Jiaotong University(Science);2011年01期

2 ;High-intensity focused ultrasound with large scale spherical phased array for the ablation of deep tumors[J];Journal of Zhejiang University(Science B:An International Biomedicine，Biochemistry & Biotechnology Journal);2009年09期

3 張勝發(fā);沈國峰;吉翔;李德輝;蔡鴻斌;陳亞珠;;相控型HIFU系統(tǒng)軟件的開發(fā)與應用[J];中國醫(yī)療器械雜志;2010年04期

4 徐遄,吳勇,賈克斌,陳剛,李會通;數(shù)字醫(yī)學影像與通信的重要標準——DICOM標準[J];中國醫(yī)學影像技術;2002年09期

5 劉文杰;沈國峰;吳昊;陳亞珠;;基于FPGA技術的P-HIFU系統(tǒng)相控信號發(fā)生器的研制[J];中國醫(yī)療器械雜志;2012年01期

本文編號：2593061