微气泡超声造影剂工作原理及其临床应用_朱学功

2 肝脏特异性微气泡造影剂 以往微气泡被看作是一种血池填充剂，现已证
明，血池内造影剂消失后，尚有一个特异的肝脾实质 期。在这一期间内，微气泡在肝内聚集的确切部位尚 不清楚，可能在网状内皮系统，也可能在窦状隙。持 续时间因造影剂不同而异。 3 反向相位成像技术（PIM）
反向相位成像技术使用探头的全幅宽频带，克服 了窄束谐波影像空间分辨力低的问题，比谐波灰阶或 传统彩色多普勒超声具有更高的空间分辨力和时间分 辨力。该技术通过在瞬间发射2个相位相差180°的声 波，在接收时把两者的回波相加，减少了回波中的基 波信号，通过相加而使谐波信号更突出，从而达到充 分利用微气泡产生的谐波信号的目的。
人们所认识并应用于实践中。含气微泡能够有效提高 的振动会产生很强的超声信号，其强度超过了因声阻
血中背向散射回声信号，提供组织灌流的信息，增强 抗率不同而发生反射和背向散射的传统超声信号。来
超声对比效果，从而改善超声成像对比质量。至今， 源于微气泡振动的回声信号幅度遵循Rayleigh和Plesset
近期研究证明，根据肝肿瘤的血供情况在不同期 相扫查，可进一步显示肝局灶性病变的特征。例如肝 血管瘤在血管期的声像图上可表现出类似CT增强扫 描所显示的“早出晚归”征象，初始病变周边结节状 强化，随着时间延长向中心区域逐渐填充，最后呈均 一的强回声改变。有报道该技术对肝血管瘤诊断的正 确率可达98%，对肝细胞癌的检出、肿瘤复发以及再 生结节的鉴别诊断有了明显提高。对肝癌的检出有2 种方法：一种是可在动脉期检测到富含血管的HCC， 此时可提高对小病灶的检出；另一种方法利用肝特异 性对比剂进行肝实质期检查，HCC呈低回声，这也同 样提高其检出率，此时再生结节的强化程度与周围肝 实质相近。
[Abstract] The mechanism of the microbubble as contrast agents which is involved
in ultrasonic imaging and the latest application in clinical practice are introduced in
主动研究方法的原理是微气泡的破坏，观察造影 剂增强的再灌注动力学。应用间歇高能超声破坏微气 泡，并根据微气泡的补充速率测定微循环血流即组织 再灌注情况。
利用该原理使用间歇二次谐波成像声学造影技术 观察狗的心肌血流情况，发现在脉冲间歇（PI）与视 频强度（VI）之间有一种指数关系。
见于长的脉冲间歇，β是一常数，用以描述VI 提高的速率。这条曲线的初始斜率与微气泡被破坏以 后的补充速度成比例，研究表明流速与该值之间有极 好的相关性。反向相位成像技术和对比脉冲序列的问 世，已经能够用实时灌注成像显示组织背景上的微气 泡的谐波信号。用高能脉冲超声破坏微气泡后，用非 破坏性反向相位成像技术或对比脉冲序列超声成像实 时显示组织灌注情况，根据充填的速率估计局部血流 状态，用于评价心肌缺血及肾移植情况。
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中国医学装备2011年1月第8卷第1期 微气泡超声造影剂工作原理及其临床应用-朱学功
临床应用
坏，旨在观察组织的微循环情况。此时，如果使用非 线性模式，如反向相位成像技术显像时，由于肝脏特 异性造影剂微气泡的破坏，产生明显的一过性增强。 根据微气泡的浓度与多普勒信号强度呈直线相关这一 特点可进行定量研究。
参考文献 [1] 王兴华.超声造影基础与临床应用[M].北京：
军事医学科学出版社，2005.6. [2] 何国祥.王毅翔.造影剂药理学及临床应用[M].
上海：上海科学技术出版社，2002.4. [3] B u r k a r d M E , V a n L i e w H D . O x y g e n
收稿日期：2010-10-14
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微气泡超声造影剂的原理是气泡的可压缩性。微
1968年Gramiak等首次报道了注射盐水后用M型 气泡内充满了气体，会发生振动，造影所用超声波比
超声使主动脉根部结构显影增强,提出了超声对比造 诊断所用超声波波长要短，这些气泡在最大压力和最
影的概念。之后，微气泡造影剂的声学特性不断地为 小压力的情况下分别会发生压缩和膨胀。气泡放射性
this paper.
[Key words] Contrast agent; Mechanism; Clinical application
[First-author's address] Department of Equipment Management, Heping Hospital 作者简介
微气泡超声造影剂的应用已经经历了三个阶段，现在 对自由气泡原理的描述。微气泡回声信号强度与气体
使用的多为第二代产品，这种造影剂可通过调整微气 的密度、可压缩性、周围介质的密度、发射超声的频
泡外壳和气体内容物来提高其在血管内的稳定性。气 率和能量以及微气泡的大小有关。应用于超声造影的
泡外壳由不透气的生物高聚物或稳定的脂质体组成。 微气泡制剂很多都是封闭的，所以同时也需要考虑气
Aபைடு நூலகம்bunex
白蛋白
空气
4.3
1 定量及功能研究
Sonovue
脂质
硫酸己烷氟 化物
2～3
定量研究可分为“主动”方法和“被动”方法。 “被动”方法使用对微气泡干扰小的低能声波，尽量
Optison
白蛋白
八氟丙烷
2～4.5
减少微气泡的破损。“主动”方法人为地使微气泡破
①长治医学院附属和平医院设备科 山西 长治 046000
重要应用之一就是从周围静脉团注造影剂，用 频谱多普勒研究其在肝血管的通过时间，分析肝静脉 的血流状态。在肝硬化和肝脏的恶性肿瘤病人中，由 于肝动脉血供增加及动-静脉分流，在动脉期造影剂 就可到达靶区。实践证明，该技术诊断肝硬化和肝转 移瘤敏感性高。目前，许多临床和科研机构正在做一 些前瞻性研究，旨在评价该项技术对于其他传统影像 方法无法探查到的恶性肿瘤病人的小转移灶的预测能 力，以及作为一种无创性方法对慢性肝病病人肝硬化 的诊断能力。可用时间-强度曲线来说明微气泡通过 兴趣区（如肿瘤血管床）时的情况。将曲线中的参数 以像素的形式逐一列出便构建出一幅功能图像。由于 该技术可显示结构-功能融合影像，尤为适用于肿瘤 等异源组织的检出。
临床应用
中国医学装备2011年1月第8卷第1期 China Medical Equipment 2011 January Vol.8 NO.1
微气泡超声造影剂工作原理及其临床应用
朱学功①
[文章编号] 1672-8270(2011)01-0052-02 [中图分类号] TH 772 [文献标识码] B
根据微气泡造影剂在肿瘤及其他器官内的通过 情况，可绘出类似核医学、CT及MRI那样的通过时 间曲线。从这些曲线可获得一些功能信息，包括团注 造影剂达靶区的时间，造影剂在靶区的峰值时间，曲 线下面积，对比剂进出靶区前后的特征以及更为复杂 的去卷积等若干指标。由于超声造影剂局限在血管内 （不像CT、MRI造影剂弥散到组织间隙），它可以 获得其他方法不能得到的功能信息。
表1 几种常用造影剂举例
泡外壳的粘性和弹性阻尼。在高能量超声照射下，微
名字
外壳
气体
平均大小
气泡可以被摧毁。在气泡压缩阶段，气体可以从有缺
（um）
口的外壳释放，或者微气泡完全破裂。微气泡破裂是
Levovist 脂质／半乳糖 空气
2～4
动物灌注模型和临床治疗应用的一种重要声学特性。
微气泡的最新应用中主要有以下几个方面：
transport to tissue by persistent bubble:theory and simulations. [4] Van Liew HD,Burkard ME.High oxygen partial pressure in tissue delivered by stabilizedmicrobubbles:theory. [5] Cuignet OY, Baeoe PM, Van Obbergh LJ. A second generaton blood substitute(perflubron emulsion)increases the blood solubility of modern volatile anesthetics in vitro.
Affiliated to Changzhi Medical College, Changzhi 046000, China.
朱学功,男,(1978- ),本
超声图像的产生依赖于反射和散射的超声波信号
第三代声振含气微泡，即靶向
科学历，助理工程师。 山西长治医学院附属和
的接收、分析和显示。作为一种医学影像，提供了体 微泡造影剂，目前还处于实验 平医院设备科，从事影
[摘要] 介绍超声成像领域中微气泡造影剂的工作机理与其临床应用。 [关键词] 造影剂；工作机理；临床应用
Microbubble as ultrasound contrast agents and its latest application in clinical practice/ ZHU Xue-gong// China Medical Equipment,2011,8(1):52-53.
内器官重要的功能和解剖信息，是广泛的非侵入性检 室研究阶段，其主要特点是能 像设备CT\MR\DSA\US\DR
测手段。超声多普勒技术评估血流的方向和速度提高 够实现组织定位显像，即特异 维修保养以及相关教学
了超声的诊断能力，但不能评估组织微血管的血流， 性靶向性显像。
工作。
因为微血管血流信号低于组织信号。