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高强度聚焦超声技术(HIFU, High-Intensity Focused Ultrasound)应用于肿瘤治疗现在已成为医学超声领域的一个研究热点。在研究所近十年来的研究基础之上,我们搭建了一个多阵元相控阵列的HIFU治疗系统。该系统包括相控阵聚焦超声换能器治疗组合探头、数字化相控阵列信号发生与驱动系统、90路可控功率放大器单元、计算机智能控制台(运动控制及图像处理)、治疗床和介质水水囊。我们利用该HIFU治疗系统可以形成多种不同的焦点强度及分布模式。HIFU在临床治疗中所产生的非目标区域的累积热量会导致对正常组织中的细胞产生影响甚至破坏。为了避免这一点,通常在连续的加热过程中,插入一些冷却时间,通过中断治疗来避免正常组织的温度过高。这种方法虽然提高了治疗的安全性,但其直接后果就是大大延长了总的治疗时间,这也是目前的HIFU治疗研究中所面临的一个主要难题。为了找到一种用较少的治疗时间就能获得很好的治疗效果的方法,本文分别从加热时间和扫描路径两个方面,比较了三种治疗计划的治疗效果。其中,我们提出了一种不等时间加热方法。所谓不等时间加热,即对要加热的一系列点采用长短交替的时间进行加热。这种方法通过有效的运用相邻加热点之间的余热效应并去掉了延时冷却这个步骤,从而大大缩短了总的治疗时间。我们运用有限元法来进行热场瞬态分析,并计算出热剂量来分析仿真实验的结果。为了验证我们所做的仿真实验具有正确的指导意义以及我们所提出的不等时间加热方法的有效性,我们设计了路径规划系统并进行了离体器官实验。治疗路径的规划方案制定采用人机结合的半自动方式,用户通过绘制边界并确定治疗起始点后,计算机通过Bresenham直线生成算法和扫描线种子区域填充算法计算出治疗区域所覆盖的焦点坐标。实验证明,我们所提出的不等时间加热方法是可行的,有潜力的。同时也证明,我们所研制的HIFU治疗系统和路径规划系统向产业化发展的前途是非常光明的。