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HIFU 治疗中超声监测受强声学干扰，影响疗效评估。研究人员将脉冲反转（PI）技术与剪切波弹性成像（SWE）结合，通过体模和离体猪肝实验，有效消除干扰，降低噪声 4 倍，提升弹性图均匀性，精准追踪热消融时组织刚度变化。PI-SWE 为 HIFU 实时定量监测提供可靠工具，具临床潜力。
在现代医学领域，非侵入性治疗技术因其创伤小、恢复快的优势备受青睐，高强度聚焦超声（High-intensity focused ultrasound, HIFU）便是其中的佼佼者。它通过体外发射聚焦超声波，在体内靶区形成高能量聚焦区，利用热效应或机械效应实现组织消融，已广泛应用于子宫肌瘤、前列腺癌、肝肿瘤等疾病的治疗。然而，HIFU 治疗的精准性高度依赖实时监测，以确保有效消融病灶的同时避免损伤周围健康组织。
当前，HIFU 治疗的监测手段主要有磁共振引导（MRgFUS）和超声引导（USgFUS）。MRgFUS 虽能精准定位和量化温度变化，但缺乏实时监测能力，易受呼吸、心跳等运动干扰。USgFUS 则具备实时、低成本的优势，但其依赖的 B 模式成像对组织热响应的敏感性极低，且 HIFU 治疗时的强声学干扰会导致成像伪影，严重影响监测准确性。如何在持续 HIFU 治疗中实现精准、实时的组织响应监测，成为亟待解决的关键问题。
针对这一挑战，中国台湾阳明交通大学（National Yang Ming Chiao Tung University）的研究人员开展了一项创新性研究，他们将脉冲反转（Pulse Inversion, PI）技术与剪切波弹性成像（Shear Wave Elastography, SWE）相结合，提出了 PI-SWE 方法，旨在抑制 HIFU 诱导的声学干扰，实现对组织热响应的精准监测。该研究成果发表在《Ultrasonics》期刊上，为 HIFU 治疗的实时监测提供了全新的解决方案。
研究采用的主要技术方法包括：首先制备明胶基组织模拟体模（含 8% 明胶和 1% 纤维素作为超声散射体），模拟软组织特性；同时使用离体猪肝组织进行实验，更贴近临床真实场景。在成像监测中，应用脉冲反转技术，通过发射两个极性相反的连续超声脉冲，对接收回声进行同相条件下的减法处理，以消除 HIFU 干扰。结合剪切波弹性成像技术，通过追踪剪切波（软组织中传播速度为 1-10 m/s 的振动机械波）的传播，利用超快成像（帧率 2000-10000 fps）和斑点追踪算法计算位移图，进而基于剪切波速度（Cs）估算组织弹性模量（Young's modulus，近似为剪切模量的 3 倍，剪切模量 μ 与 Cs的关系为 μ=ρCs2，其中 ρ 为组织密度），实现组织刚度的定量评估。
体模实验结果
体模实验中，脉冲反转处理显著抑制了 HIFU 诱导的干扰。在粒子速度图中，无 PI 时的时间噪声为 ±9.23 mm/s，而 PI 处理后降至 ±2.05 mm/s，降低了四倍；弹性图均匀性显著提升，无 PI 时为 ±14.21 kPa，PI 处理后为 ±2.24 kPa。PI-SWE 成功捕捉到热消融过程中组织刚度的降低，从 19.24±0.34 kPa 降至 12.57±0.18 kPa，刚度变化率稳定在 - 1.46±0.57 kPa/min；而无 PI 时，弹性重建误差明显，变化率 variability 达 ±3.89 kPa/min。
离体猪肝实验结果
离体猪肝实验显示，HIFU 暴露过程中，组织因凝固发生渐进性硬化，刚度从 2.53±0.32 kPa 升至 16.15±1.84 kPa。PI 处理显著改善了弹性图均匀性（无 PI 时 ±13.55 kPa vs 有 PI 时 ±3.65 kPa），并降低了变化率的 variability（无 PI 时 ±5.00 kPa/min vs 有 PI 时 ±3.56 kPa/min）。
B 模式成像对比结果
与 PI-SWE 形成鲜明对比的是，即使经过 PI 处理，B 模式成像对消融效应的敏感性仍极低（<1 dB），无法有效监测组织热响应。
研究结论与讨论部分强调，PI 减法技术无需成像与 HIFU 系统同步，即可有效消除 HIFU 诱导的声学干扰，显著提升 B 模式和 SWE 成像质量。其中，PI-SWE 在持续 HIFU 治疗中实现了剪切波传播的精准追踪和组织弹性变化的准确重建，增强了弹性测量的时间和空间保真度。
该研究的重要意义在于：其一，解决了 HIFU 治疗中超声监测的强干扰难题，PI 技术的应用无需同步操作，更贴合临床实时监测需求；其二，PI-SWE 实现了组织刚度变化的定量、高敏感性监测，相比 B 模式成像更能真实反映组织热响应和凝固过程，为评估 HIFU 治疗效果提供了可靠的量化指标；其三，体模和离体实验的一致性结果验证了该方法的有效性和稳定性，为其临床转化奠定了坚实基础，有望成为 HIFU 治疗中精准、实时的定量监测工具，推动非侵入性超声治疗技术的进一步发展。<|FCResponseEnd|>
