高强度聚焦超声治疗技术是近年来肿瘤治疗技术中最为有效的新方法之一,其重点是利用了超声波的聚焦性、穿透性,将体外低能量的超声会聚到体内肿瘤组织中,从而使肿瘤组织蛋白质短时间内凝固性坏死,同时又不对正常组织造成伤害,使治疗达到微创、无创的效果。对超声治疗中声场、热场分布的研究,有助于客观地分析临床治疗效果,为临床治疗剂量的选择提供指导性意见。本文以理论为依据,以实验仿真为数据结果,具体分析了线性条件和非线性条件两种不同的声场环境下,生物组织的声压、温度和热剂量的变化,对影响声强、温度和热剂量分布的因素做了定量分析,并对肿瘤组织内存在血管的情况下,血管如何影响组织的温升和热剂量的变化做了相关的研究。具体工作如下:第一、将凹球面划分成若干微元,计算出任意微元的声压,通过瑞利积分即可求解出凹球面换能器的线性声场,并运用SBE方程分析和求解了非线性声波的声压,同时进一步探讨了声压与声源参数和组织特性之间的关系。运用Matlab仿真表明,非线性条件相对于线性条件能够更好的聚焦,焦域内的声压随超声声源频率和非线性系数的增大而增大,随曲率半径、组织衰减系数的增大而减小。第二、以线性和非线性声强为基础,利用有限差分法求解Pennes生物热传导方程,并利用热剂量值来描述热损伤程度,具体讨论了超声波声源频率、曲率半径、组织衰减系数、初始声压、非线性系数等因素对焦域内热场分布的影响。仿真结果表明,超声声源频率、表面初始声压越大,组织间相互作用的热效应越明显,焦域热损伤越大;曲率半径、衰减系数越大,超声聚焦性能越差,能量衰减的越多,热损伤越小;超声的非线性效应具有更好的聚焦性能,非线性系数越大,热损伤越明显。第三、利用血管对流传热模型,分析了存在血管的情况下,血管的直径、血管偏离焦域中心位置、血液灌注率以及血流速度对组织温升和热剂量的影响。仿真结果表明,由于血管的存在,超声热损伤区域被血管分割成两块,热损伤区减小;血管尺寸、血流速度或血液灌注率增大,有效热剂量范围明显减小;血管越靠近焦域中心,其影响越大。