Индуцированная высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком глубокая гипертермия больших объёмов in vivo под 3D МР-контролем температуры

Цель: Умеренную гипертермию можно использовать как адъювантный метод для усиления эффекта лучевой и химиотерапии при раке. Однако её проведение технически сложно из-за высокой точности, необходимой для контроля температуры. МР-контролируемое высокоинтенсивное сфокусированное ультразвуковое воздействие (MR-HIFU) позволяет решить эту проблему. В настоящей работе продемонстрирована точная и пространственно равномерная умеренная гипертермия глубокорасположенных клинически значимых объёмов нагрева с помощью системы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука под МР-контролем.

Методы: Точность и пространственную равномерность нагрева при умеренной гипертермии оценивали в 11 экспериментах in vivo на ногах свиней. Гипертермию индуцировали с помощью коммерческой системы Philips Sonalleve MR-HIFU, интегрированной в МР-сканер Ingenia с напряжённостью магнитного поля 1,5 Тл. Программное обеспечение системы модифицировали для проведения умеренной гипертермии в течение более длительного времени. Продолжительность нагрева составляла от 10 до 60 мин, заданная целевая температура — 42,5 °C. Для увеличения объёма нагрева и обеспечения равномерного нагрева по всему ходу ультразвукового пучка использовали электронное управление положением фокуса, механическое перемещение преобразователя и динамическое выключение его элементов. Для контроля и мониторинга нагрева применяли несколько изображений температурного картирования. Для обеспечения точной объёмной МР-термометрии компенсировали дрейф магнитного поля и артефакты, обусловленные магнитной восприимчивостью преобразователя.

Результаты: Средняя температура в целевой области (поперечном сечении нагреваемого объёма на глубине фокуса, преимущественно используемом для контроля нагрева) составила 42,0 ± 0,6 °C. Равномерность температуры в целевой области оценивали с помощью показателей T10 и T90, которые составили соответственно 43,1 ± 0,6 и 40,9 ± 0,6 °C. В ближнем поле соответствующие значения составили 39,3 ± 0,8 °C (средняя температура), 40,6 ± 1,0 °C (T10) и 38,0 ± 0,9 °C (T90). Ультразвуковые воздействия формировали ограниченный объём нагрева, обычно имевший форму усечённого конуса. Средняя глубина от поверхности кожи составляла 86,9 мм. Полученные результаты показали, что алгоритм нагрева обеспечивает глубокий нагрев, сохраняя при этом равномерную и безопасную температуру в ближнем поле.

Выводы: В серии экспериментов in vivo на животных успешно продемонстрирована способность MR-HIFU обеспечивать точную, пространственно равномерную и устойчивую умеренную гипертермию в больших глубокорасположенных объёмах.