智能型超聲體模的研究.pdf

1、高強度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）是近年來迅速發(fā)展的無創(chuàng)治療技術(shù)。HIFU的聚焦性能和劑量與治療的安全性、有效性和穩(wěn)定性密切相關(guān)。本課題旨在采用一種溫度敏感性智能水凝膠作為智能型超聲體模，通過對其體積相變溫度的調(diào)控，各種聲學(xué)、熱學(xué)參數(shù)的檢測，以及在HIFU中效應(yīng)的初步檢測，探索了其用于超聲換能器聚焦性能評價，計量超聲治療劑量等方面的可行性。 聚（N-異丙基丙烯酰胺-共-

2、丙烯酰胺）[Poly（N-isopropylacrylamide-co-acrylamide），P（NIPA-co-AA）]水凝膠是一種共聚水凝膠，具有溫敏性，其中的丙烯酰胺（Acrylamide，AAm）與N-異丙基丙烯酰胺（N-isopropylacrylamide，NIPA）的摩爾比例，與P（NIPA-co-AA）水凝膠的較低臨界溶解溫度（Lower critical solution temperature，LCST），即體積相

3、變溫度直接相關(guān)。通過AAm和NIPA的不同比例合成的水凝膠LCST測試，找到了適合作為仿組織體模的配比制作方式。通過與水的比較，檢測出智能體模的密度，用插入取代式脈沖傳輸法檢測聲速，進而計算出聲阻抗，采用聲輻射壓力法測試出聲衰減系數(shù)。在熱學(xué)參數(shù)檢測中，比熱用差示掃描量熱法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）測量，導(dǎo)熱系數(shù)用熱絲法檢測，通過這些參數(shù)的測定，可以確定智能體模與生物軟組織的相似程度。后

4、續(xù)的聚焦超聲效應(yīng)觀測，用HIFU進行點輻照，研究相同功率下不同作用時間智能體模內(nèi)可視化焦域的形成以及焦域長短軸之比的變化規(guī)律，還研究了焦域消失隨時間的變化規(guī)律；用聚焦超聲進行不同功率下相同時間的點輻照，研究功率增加與可視化焦域體積變化的規(guī)律。 通過上述實驗研究發(fā)現(xiàn)了AAm/NIPA（M/M）與智能體模相變溫度的規(guī)律，當(dāng)AAm/NIPA（M/M）為0.41時，智能體模的相變溫度為61℃，體模外觀呈果凍狀，無色透明，表面光滑，平整，

5、具有良好的塑性、彈性和韌性；其內(nèi)部質(zhì)地均勻，無氣泡。檢測出智能體模相變前的各項參數(shù)為：密度為1.03±0.02g/cm3，聲速為1559±9 m/s，聲阻抗1.60×106 Pa·s/m，聲衰減系數(shù)12±3 dB/m（1MHz），比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)與水很接近，說明本智能體模從物理性質(zhì)上適合作為一種仿組織材料。HIFU輻照智能體模時，體模內(nèi)可以清晰的呈現(xiàn)出白色不透明橢球形焦域，這種可視化焦域的形態(tài)及體積大小與輻照劑量相關(guān)。 本研究表