[发明专利]一种聚焦超声场内流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的方法

说明书

技术领域：

本发明属于聚焦超声领域，具体涉及到一种利用聚焦超声场内流动微泡空化产生的附加热量对流动带走热量进行补偿的方法。

背景技术：

当超声在介质中传播时，部分超声能量被介质吸收并转化为热能，从而引起介质温度的升高。利用聚焦超声可体外汇聚、快速、局部加热等方面的优势，特别是使用高强度聚焦超声，在临床肿瘤热疗中取得了令人鼓舞的开创性成果。但这种聚焦超声局部加热技术仍存在效率低、时间长等问题有待解决。由于热传导，特别是介质中含有较多流动液体时，由于流动带走热量阻碍介质温度的升高，降低了聚焦超声局部加热的效率。因此，需要提高含有流动液体的介质中聚焦超声加热效率。增加单次超声功率或作用时间可以提高目标区域温度，但同时会使超声传播路径上和目标区域周边正常组织的温度过高，产生毒副作用。此外，借助阻断血供和注射碘油等方式可减少流动带走热量的影响，但这类侵入方式增加人的痛苦和加大风险。

发明内容：

本发明结合微泡超声空化增效机制，提出一种在聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加热量补偿流动带走热量的方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的解决方案：

一种聚焦超声场内流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的方法，其特征在于：聚焦超声场作用于含有流动液体的介质时，微泡注入介质内并随流动液体到达聚焦超声场焦区，在聚焦超声作用下，利用微泡超声空化增效机制产生的附加热量，补偿液体流动带走的热量，从而促进管道附近介质温度的升高。

本发明中，流动微泡在超声作用下发生空化等瞬态物理，并增强对超声的反射、散射等作用，可利用流动微泡超声空化增效机制产生附加热量，补偿流动带走的热量，提高超声加热效率。

附图说明：

图1是本发明提出的聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加热量补偿流动热量损失的方法示意图；

图2是聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加的热量对流体带走的热量进行补偿的结果。

具体实施方式：

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和发明人给出的实施方式作进一步的详细说明：

实施例1：一种聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加的热量对流体带走的热量进行补偿的方法，如图1所示。

在微泡辅助的聚焦超声热疗中，使用内部可流通微泡溶液的仿组织透明体模，仿体中的管道垂直于超声治疗声轴，并且通过三维移动装置调节超声治疗焦点位于管道中。将微泡溶液注入管道内，通过微泡流速控制泵控制其流速。之后使用聚焦超声焦域作用于靶区局部，利用微泡超声空化增效机制产生附加热量，从而补偿流动带走的热量，促进管道附近温度的升高。

实施例2：聚焦超声场内利用流动微泡空化产生附加的热量对流体带走的热量进行补偿的结果，如图2所示。

室温条件下，在透明仿体管道内注入不同浓度的微泡溶液，在超声功率、作用时间以及管道内液体流动速度相同的条件下，测量得到透明仿体内管壁温度在不同的微泡溶液浓度条件下随时间的变化曲线。按照比例，将不同剂量的微泡和100ml 0.9％注射用生理盐水均匀混合，从而形成不同浓度的微泡溶液。所使用的微泡溶液浓度范围从0.001％到0.1％。当透明仿体管道中仅有0.9％的生理盐水时(即微泡溶液浓度为0％)，管壁温度随着聚焦超声作用时间的增加而升高，但是液体流动带走热量，限制了管壁温度的升高，在超声作用结束后即刻，管壁温度升高至37℃。之后将配制好的微泡溶液注入管道中，并使微泡溶液流通足够时间保证透明仿体管道内均匀充满微泡溶液。当微泡溶液浓度为0.001％时，管壁温度随着聚焦超声作用时间的增加而升高的速度加快，微泡空化产生附加的热量对流体带走的热量进行补偿，使得超声作用结束后即刻的管壁温度高于仅有0.9％的生理盐水时的管壁温度。随着微泡溶液浓度的提高，在超声作用结束后即刻的管壁温度不断增高。当微泡溶液浓度达到0.1％时，微泡空化产生更多附加的热量对流体带走的热量进行补偿，使得超声作用结束后即刻的管壁温度比仅有生理盐水时的管壁温度高出近5℃。该结果证实，在聚焦超声场内可利用流动微泡空化产生附加的热量对流体带走的热量进行补偿，从而促进管道附近介质温度的升高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。