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研究背景高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound, HIFU）提供了一个可精确聚焦治疗肿瘤却没有皮肤切口的无创治疗方法，并在临床治疗中展示出良好的有效性和安全性。HIFU治疗的物理机制主要有热效应和空化效应，而空化效应在HIFU治疗中扮演着重要的作用，是HIFU技术研究的热点问题之一，而有关HIFU所致凝固性坏死过程中声空化的气泡活动证据及其规律的研究还不多见。因此，本文使用牛眼晶状体和仿组织透明体模为实验材料，利用高速摄像、显微镜、被动空化检测（Passive Cavitation Detection PCD）和US监控，研究HIFU所致凝固性坏死的时变规律及其声空化、焦域处的气泡活动，以期进一步探讨空化在HIFU治疗中的物理机制。目的1.探讨HIFU所致凝固性坏死过程中不同时变规律及其与声空化的关系；2.探讨聚焦超声所致凝固性坏死过程中焦域处的气泡活动特性。方法1. HIFU辐照离体牛眼晶状体所致凝固性坏死的时变规律及其与声空化的关系新鲜离体牛眼晶状体为实验材料，频率0.94MHz、相同声能量不同辐照参数（100W×6s、200W×3s、300W×2s，600W×1s）的HIFU进行辐照，每组重复20次。实验过程中同时用高速摄像系统在1000fps帧率下对凝固性坏死形成过程进行摄像，用中心频率为5MHz的一个宽带换能器进行被动空化检测。分析HIFU所致凝固性坏死体积增长规律及其与声空化的关系。2.聚焦超声辐照仿组织透明体模所致凝固性坏死过程中靶区气泡活动用新鲜自制仿组织透明体模为实验材料，使用频率9.10MHz、声功率5W的聚焦超声辐照30s，辐照过程中采用高速摄像机（1000fps）联合体视显微镜（40）对辐照过程中焦域处凝固性坏死形成过程和气泡活动进行实时监控，用中心频率为15MHz的一个宽带换能器进行被动空化检测，用US成像实时监控靶区强回声变化。在此基础上，分析聚焦超声所致凝固性坏死过程中靶区气泡活动及其对凝固性坏死的影响。结果1.对辐照参数100W×6s、200W×3s、300W×2s，600W×1s，凝固性坏死开始出现所需的时间随着声功率的增大而缩短，分别为：1.90s、0.75s、0.44s、0.36s。2.对辐照参数100W6s，凝固性坏死从出现后直到辐照结束，体积呈线性增长趋势；200W3s和300W2s的凝固性坏死体积增长趋势类似，分别辐照至2.30s和1.50s时由线性增长变为非线性；600W1s辐照，凝固性坏死从出现开始即呈非线性增长趋势，直至辐照结束。3.辐照参数为100W6s时，没有检测到宽带噪声,其余三组均检测到宽带噪声和次谐波；200W3s和300W2s组的四次谐波幅值没有明显增大，而600W1s组的幅值水平高于200W3s和300W2s组；300W2s和600W1s组的RMS幅值开始增大的时间点分别为0.30s、0.20s，早于凝固性坏死开始出现的时间。4.使用频率9.10MHz、声功率5W的聚焦超声辐照仿组织透明体模，凝固性坏死开始出现的时间为2.70±0.51s，此后凝固性坏死体积变大，形态稳定增长，辐照到8.76±1.64s时，焦域处迅速出现一个形态上呈椭球形的毫米尺寸气泡（轴向：1.22±0.30mm，径向：1.27±0.69mm），之后快速坍缩，持续约0.33s；气泡开始坍缩约0.10s之后，在紧邻大气泡的焦域前方开始出现小气泡，且朝向换能器方向增长，辐照至约10.87s处，凝固性坏死形态开始由“雪茄状”变为“蝌蚪形”。5.在辐照结束后14分钟时，同一位置的气泡较辐照结束即刻有明显的增大（直径增大约1~2倍）。6.被动空化检测系统所测得的次谐波段噪声RMS幅值突然增大的时刻与大气泡出现的时刻基本吻合，此时B超声像图上也能观察到强烈的强回声区域，强回声出现后呈“雪茄状”，形态保持稳定。结论1.对辐照参数100W×6s、200W×3s、300W×2s，600W×1s，声功率为100W时，没有空化发生，增大声功率，空化开始发生，随声功率增大空化程度增强，凝固性坏死开始出现所需的时间缩短，凝固性坏死体积由线性增长变为非线性增长趋势的时间缩短，且线性增长部分的速率增加。这提示凝固性坏死时变规律与空化发生的时间和强弱相关，且在相同的辐照剂量（P t）下声功率的影响更大。2.采用频率9.10MHz、声功率5W的聚焦超声辐照30s过程中，毫米级气泡的出现是个非常剧烈的瞬态过程，仅在0.33s内气泡完全坍缩；气泡开始坍缩之后，焦域前方出现大量的小气泡，这些气泡的直径在几十微米至一百多微米之间，在小气泡的作用下，凝固性坏死形态由“雪茄状”变为“蝌蚪形”；辐照结束后14min，同一位置的气泡较辐照结束即刻尺寸增大。3.毫米级气泡出现瞬间，次谐波频段内噪声RMS幅值突然增大，并且B超声像图中相应位置亦突然出现强回声区，这一现象可能是高频聚焦超声长时间辐照在焦域处产生沸腾气泡的证据，沸腾气泡破裂，为空化的发生提供了空化核。