FEP-BY02型高能聚焦超声肿瘤治疗机的原理与应用

FEP-BY02型高能聚焦超声肿瘤治疗机的原理与应用 FEP-BY02型高能聚焦超声肿瘤治疗机的原 理与应用 一 仪器原理 FEP—BY02型高能聚焦超声肿瘤 治疗机的原理与应用 吴向阳张超群张方林 (成都军区总医院成都市610083) 摘要介绍了将高强度聚焦超声应用于肿瘤综合性治疗的作用原理,阐明了基于该 技术的FEP—BY02型治疗机的结 构,功能和治疗中应注意的事项.临床实践证明,该行之有效. 关键词高能聚焦超声;肿瘤;原理;结构 中图分类号:TH772+.1文献标识码:C文章编号:1003—8868(2007)05—0068—02 PrincipleandstructureofFEP-BY02HIFUtreatmentdevice WUXiang-yang,ZHANGChao-qun,ZHANGFang一?n (GeneralHospitalofChengduMilitaryAreaCommand,Chengdu610083,China) AbstractHIFUtreatmentaHowsthedestructionofaprecisevolumeoftissuewithinantumourwithoutharming sun.'oundingstructures.TheFEP— BY02modelisoneofcommerciallyavailablemachinesbasedontllistechnique,whichis provedeffectivelyinclinicalpractice.It"Sbasicarchitecture,functionalprincipleandsomes uggestionsforsafetyuseare introducedinthispaper. Keywordshighintensityfocusedultrasound(HIFU);princJple;structure 1概述 高强度聚焦超声f}IighIntensityFocusedUltrasound,HIFU) 是肿瘤综合性治疗的手段之一近几年发展较快.它的特点是: (1)无创治疗:治疗过程无疼痛感,不需麻醉,有确定的治疗范围, 对患者的整体免疫系统不会造成破坏;(2)在治疗癌症的同时可 保全患癌部位的功能.极大地提高了患者的生活质量. HIFU治疗肿瘤的原理是以一定频率和强度的超声波为 作用媒介,利用超声波良好的方向性,组织穿透性和可聚焦 性.使其透射进入体内并聚焦在肿瘤部位上,在此产生高温效 应,空化效应,机械效应[21,破坏癌细胞,使癌细胞出现凝固性 坏死.失去增殖,浸润和转移的能力,坏死的病灶最终会被机体 溶解吸收FEP-BY02型高能聚焦超声肿瘤治疗机就是基于这 个原理开发的成熟商业机型,适用于对临床有足够超声通道, 用机械B超可以看到全貌且位置稳定的肿瘤进行高强超声聚 焦治疗.在一定的较低超声功率水平上也可以作为放化疗增 敏的热疗设备使用.临床适应证包括乳腺肿瘤,四肢及表浅组 织肿瘤或骨肉瘤,肝脏(左叶),肾脏及盆腔实体肿瘤的局部姑 息性灭活治疗等.临床实践证明,这种肿瘤治疗手段安全,可 行,有效. 2治疗原理 68菩耄嵩善怠.5期 疗盆腔肿瘤且功率超声波需通过会阴部进入体内的患者应选 用下发射器.其他患者选用上发射器. 发射器发射数百束方向指向球心的大功率超声波,脱气 处理后的净水经介质耦合后透人人体.在肿瘤位置聚焦,通过 声热转换效应来迅速提高焦点处组织温度(在0.5,1s内上升 到70?以上).使人体组织细胞发生以凝固性坏死为代表的改 变.从而达到治疗目的. 实际治疗是使整个肿瘤部位在1台专门的B超诊 断仪精确定位下,采用逐点聚焦法,由点而线,由线而面,由 面而体,最终能完整的破坏体内癌块.治疗中,首先在B超 图像上画出治疗边界.划分治疗层面,使发射焦点位于肿瘤 欲治疗层面的中间然后设置相关治疗参数,包括步距,行 距,层距,治疗的发射次数和间歇时间,发射时间,主治医师 根据靶皮距,脂肪层厚度,皮肤状况,肿瘤CT值等设定治疗 功率值参数设置完毕后启动发射,交由计算机控制自动完 成治疗治疗过程中,要密切注意患者的耐受和反应情况, 测量基本生理参数和观察B超图像,发现异常可随时暂停 或中止治疗 3主要结构与功能 FEP—BY02型高能聚焦超声肿瘤治疗机由治疗床,控制 台,B超诊断机,电源柜,水处理柜等分体装置构成.系统框 图如图1所示上,下2个换能器和定位B超探头及其驱动 机构都装载在治疗床上.B超机用于治疗前后的对比观察和 治疗过程中的定位监控,本机配套B超为GE的LOGIQ5.电 源柜主要完成整机电源供给和发射器功率输出.水处理装置 进行治疗用水的脱气,加热和发射器上下排水.控制台完成 治疗计划的制定,治疗过程的控制和治疗过程中各种治疗参 数的监测.(下转第75页) 技术革新一 3fb)所示,脉冲信号的起伏较大,说明能量的稳定性也是不 理想的. 波长为1.06trm,频率为10Hz的YAG激光输出的50个 脉冲激光,每个脉冲的能量大小如图4fa1所示,其总能量的大 小为34.35mJ,平均能量为0.687mj,数据的标准偏差为?0.01, 相对标准偏差为1.5%:其中第2029个脉冲的响应波形如图 4fb)所示,脉冲信号的起伏很小,说明能量的稳定性较好. 从图2,图4可以看出.I正M一003型脉冲激光能量计不仅 可以记录每个脉冲能量值.同时可以记录每个脉冲响应波形, 这对于眼科手术过程中可以提供实时脉冲能量数据和累积总 能量大小.对输出能量的稳定控制和实时调整都提供了准确 可靠的数据.保证眼科手术的成功完成.同时.也提供了每个 手术激光能量的历史数据备查 4讨论和结论 (1)由于每个入射脉冲激光之间间隔是秒到毫秒量级,而 LEM一003型脉冲激光能量计测量到的U?信号是ns,s量 级.因此可以记录全部脉冲送人计算机.一方面可以实时显 示,供医生参考,另一方面也可用于手术后备查. (2)LEM一003型脉冲激光能量计可同时输出当前脉冲和 积累多个脉冲后总能量的大小.医生可以据此进行调整以弥 补由于单个脉冲能量波动而引起的切削误差.提高精度和成 (上接第68页) 电源输入空气开关H开关电源 J电源柜 隔离变压器l 上换能器功 率驱动电路 下换能器功 率驱动电路 蠢l=[ l主单片机k—— 下llI控制台 I]ll丽 计算机主机B超机 从单片机 上换能器 下换能器 上换能器B超 探头升降及旋转 治疗床 功率. (3)LEM一003型脉冲激光能量计添置附件,即可进行反 馈,比较,稳定控制准分子激光的能量输出. 参考文献 [1】吴建刚,马飞.眼科准分子激光治疗机性能参数检测[J】.医疗卫生 装备,2006,27(3):65—66. 2刘莉.激光技术在医学中的应用及发展前景.武汉科技学院 fJ】.2005,18(10):17-21. f3】邵之江,史传衣.国产准分子激光眼科治疗仪临床应用初步报告 [J】.临床眼科杂志,2001,9(1):36,37. [4】HLengfellner,SZeuner,WPrettl,eta1.Thermoelectriceffectin normal—stateYBa2Cu307一Xfilm[J】.Europhysics.Lett.,1994,25 f5):375—378. [5】张鹏翔,文小明,顾梅梅,等.YBa2Cu307一X薄膜激光功率计[J】_中 国激光,2002,29(3):205—208. [6】PXZhanga,CWang,GYZhang.LaCaMnO3thinfilmlaserenergy/ powermeter[J】.Optics&LaserTechnology,2004,36:341-343. [7】PXZhang,WKLee,GYZhang.Timedependenceoflaser inducedthermoelectricvoltageinLalCa~MnO3andYBCuO7_6thin films[J].App1.Phys.Lett.,2002,81:4026. (2006—11-08收稿1 上换能器左右 前后倾斜,升降 下换能器左右 前后倾斜,升降 l上换能器B超探l 1头升降及旋转l 床面前后移动 床面左右移动 床面沿长轴方向偏转 里l1 加水泵l… 图1FEP—BY02型高能聚焦超声肿瘤治疗机系统框图 4治疗过程中的注意事项 高能聚焦超声肿瘤治疗是一个科学,严谨的过程.任何环 节的误差都可能造成整个治疗的失败.甚至给患者带来损伤. 其注意事项如下: (1)定位要准确.准确的定位是治疗的基础和关键,治疗 精确度的误差主要来源于定位的误差.定位过程的失误将会 造成整个治疗的失败在进行治疗及定位时特别注意确认计 算机屏幕上的B超比例与B超机设定的B超探头及扫描深 度是否对应.上,下发射器切换,B超探头切换或B超扫描深 度调整后必须调整,核对此比例. (2)超声能量要适当.在使用较大功率或较长发射时间治疗 . 时,要严密监控超声通道情况.避免烧伤. ;(3)治疗过程中要经常询问患者的主 观感受,始终注意观察患者状态. ;(4)水经过脱气处理后在真空条件下 :可长期维持脱气状态.但暴露在空气中. :气体会重新溶人,搅动会加快溶人过程. :因此.若水罐真空度为0..其中的脱气水 静置时间超过2h应重新脱气脱气水加 人开放式胶囊f或加入密闭式胶囊但未排 净空气)静置时间超过2h应更换新脱气 水以保证治疗效果 (5)在进行下发射器上水操作时,应 注意患者未上治疗床前向下发射器上水 时.水囊里的水量不要太多(不超过座椅 坐板),以免患者定位,治疗时溢出,水量 不足应在定位时再加. (6)在进行上发射器上水操作时,应注意:?胶囊内的气 体一定要排净.?上水量不能过多,以防翻转时胶囊损坏,水 量不足应在定位时再加. 参考文献 【1】江剑辉,钱晓平,孙福钱,等.高强度聚焦超声肿瘤治疗剂量分析 和控制系统哪.医疗卫生装备,2005,26(7):1o_l1. [2】潘春华,罗荣成.高强度聚焦超声治疗肿瘤原理及应用原则叨. 中国肿瘤,2003,12(9):530-533. (2006-11_26收稿) 医疗卫生装备?2007年第28卷第5期 ChineseMedicalEauipmentdoum~?2007Vo1.28No.575