高强度聚焦超声经颅脑肿瘤治疗的数值仿真研究

摘要

高强度聚焦超声(HIFU)能够非侵入性局部高温治疗肿瘤.本文以脑肿瘤患者CT图像数据为例,建立含有脑肿瘤在内的HIFU经颅治疗的数值仿真模型,利用Westervelt声波非线性传播方程和Pennes生物热传导方程并结合时间反转法和时域有限差分方法(FDTD)进行HIFU经颅治疗的数值仿真研究.结果表明,辐照时间相同时,随着声强的增大颅骨温升和焦点温升几乎呈线性增加,但颅骨温升和焦点温升之比逐渐减小;焦点温升相同时,其消融时间、颅骨处温升及焦域长短轴随声强的增大逐渐降低并且其降低幅度减小;同一声强时,颅骨温升与焦点温升之比随辐照时间的延长先减小后增大,且不同声强在同一辐照时间达到最低值.