Faseroptische Messung der Kavitation in Experimentaltumoren während einer Therapie mit hochenergetischem Ultraschall
Zusammenfassung - Um die Kenntnisse über Wechselwirkungsprozesse von gepulstem hochenergetischem Ultraschall mit lebendem Gewebe, speziell im Hinblick auf die Krebstherapie, zu erweitern, wurde versucht, Kavitionsereignisse im Gewebe zu beobachten. Der gepulste Ultraschall wurde von einer elektroma...
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| Autori principali: | , , , |
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| Natura: | Article (Journal) |
| Lingua: | inglese |
| Pubblicazione: |
1994
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| In: |
Zeitschrift für medizinische Physik
Year: 1994, Volume: 4, Fascicolo: 3, Pages: 136-141 |
| ISSN: | 1876-4436 |
| DOI: | 10.1016/S0939-3889(15)70567-2 |
| Accesso online: | Verlag, lizenzpflichtig, Volltext: https://doi.org/10.1016/S0939-3889(15)70567-2 Verlag, lizenzpflichtig, Volltext: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0939388915705672 
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| Note sull'autore: | P. Huber, J. Debus, W.J. Lorenz, G. van Kaick |
| Riassunto: | Zusammenfassung - Um die Kenntnisse über Wechselwirkungsprozesse von gepulstem hochenergetischem Ultraschall mit lebendem Gewebe, speziell im Hinblick auf die Krebstherapie, zu erweitern, wurde versucht, Kavitionsereignisse im Gewebe zu beobachten. Der gepulste Ultraschall wurde von einer elektromagnetischen Schallquelle generiert, die aus Teilen des Lithotripters Lithostar (Siemens AG) aufgebaut wurde. Als biologisches Modell wurde der Dunning-Prostata-Experimentaltumor R3327-AT1, der subkutan auf der männlichen Copenhagen-ratte wächst, verwendet. Für die Kavitationsmessung wurde ein faseroptisches Hydrophon entwickelt und aufgebaut. Das Prinzip der Messung besteht darin, das Licht einer 20 mW-Laserdiode in einen 50/125 μm-Lichtleiter einzukoppeln und die schallwelleninduzierte Variation des Brechungsindexes im Medium am Ende der Faser zu detektieren. So konnte die Entstehung und die Lebensdauer von Kavitationsblasen in Wasser und auch im Gewebe in vivo registriert werden. Die zeitliche Struktur der Dynamik der Kavitationsblasen stimmt mit den theoretischen Vorhersagen von Church (1989) überein. Die Lebensdauer der Kavitation in Wasser bei einer eingestrahlten Schallwellenenergie entsprechend 19 kV Ladespannung des Kondensators betrug etwa 600 μs. Im Tumor in vivo betrug die Lebensdauer der Kavitationsblasen bei der gleichen Schallwellenenergie nur 150 μs. Nach Beschallung fanden sich im Tumor schallfeldähnliche Nekrosezonen und Gewebszerreiβungen. - In order to improve the knowledge of the interactions of pulsed high energy ultrasound with living tissues, especially with regard to cancer therapy, an experimental investigation of cavitation events in tissue has been attempted. Pulsed ultrasound was generated by an electromagnetic source adapted from a commercial lithotripter (Lithostar™, Siemens). As biological tissue the experimental R3327-AT1 Dunning prostate tumor growing subcutaneously in the thigh of male Copenhagen rats has been used. To accomplish the cavitation measurements, we designed and built a laser-optic hydrophone. The principle was to couple the Tight of a laser diode into a light fibre and to record the ultrasound-induced modification of the refractive index in tissue. In this manner, the production and lifetime of cavitation bubbles could be quantitatively investigated both in water and in vivo. The temporal structure of the bubble dynamics is in reasonable agreement with theoretical predictions by Church (1989). The lifetime of the cavitation bubble in water was measured to be 600 μs at 19 kV capacitor voltage, while the lifetime inside the tumor tissue in vivo was only 150 μs at 19 kV capacitor voltage. After sonication of the tumor, we found zones of necrosis and tissue distorsions correlated to the sound field. |
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| Descrizione del documento: | Elektronische Reproduktion der Druck-Ausgabe 23. Januar 2015 Gesehen am 16.09.2026 |
| Descrizione fisica: | Online Resource |
| ISSN: | 1876-4436 |
| DOI: | 10.1016/S0939-3889(15)70567-2 |