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趣说空泡(14):超声造影剂 精选

已有 11232 次阅读 2013-4-17 18:04 |个人分类:趣说空泡|系统分类:科普集锦|关键词:超声造影剂,空泡,超声波| 空泡, 超声波, 超声造影剂

趣说空泡(14):超声造影剂


张宇宁


当超声穿过人体时,人体内不同的组织或器官对于超声的反射和衰减不同。超声成像技术将人体反射回来的声信号进行处理和分析并最终以图像的形式表现出来,供临床医生做进一步的分析。超声成像技术现在已经被广泛应用到医院的临场诊断中。例如B超便是一种常用的超声成像技术。

空泡因其内部含有的气体具有非常好的压缩性而可以很好的反射声波。空泡与周围组织等对超声的反射性能差异非常大,因此空泡的存在可以大大提高超声成像的质量。但人体内的空泡数量非常有限,为了提高超声成像质量,内含微泡的超声造影剂便应运而生。超声造影剂中的微泡的外部是用油脂或者蛋白等无害物质做成的具有弹性的球形壳体,微泡内部包裹一定气体。超声造影剂中微泡的直径一般为1-4微米,微泡内部的气体一般为全氟化物(比如全氟丁烷)。与其他气体(比如氮气,氧气和二氧化碳等)相比,全氟化物和周围液体环境之间的质量传递的速度较慢,不易穿过泡壁而扩散,因此微泡可以在体内存在很长的时间。超声造影剂可以通过静脉注射进入人体内,由于其体积微小,可以随血液循环分布至全身。同时,超声造影剂中的微泡还可以承受一定的动脉压力,避免破碎。另外,超声造影剂还可以通过口服的方式来提高肠胃等消化系统的超声成像质量。



图一  超声造影剂


我们身体的某些部位有时候会发生病变(如产生肿瘤或癌变),如果对超声造影剂中的微泡进行进一步的改造,把能够检测这些病变的物质植入到其泡壁表面,那么在体内循环的过程中,微泡会在这些发生病变的部位聚集,通过超声成像技术我们可以准确的从中获得病变的信息(位置和程度等等),及早发现病变并及时治疗。相关技术正在快速发展之中,相信不久便可以在临床中应用。由于超声造影剂制造技术相当成熟,也经常被用来在其他生物医学研究中强化空泡产生的效应。



图二 靶向超声造影剂合成示意图



图三 超声造影剂用于药物传输


参考文献

[1]Faez, T., Emmer, M., Kooiman, K., Versluis, M., van der Steen, A., & de Jong, N. (2013). 20 years of ultrasound contrast agent modeling. IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control, 60, 7-20.

[2] Stride, E. P., & Coussios, C. C. (2010). Cavitation and contrast: the use of bubbles in ultrasound imaging and therapy. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, 224(2), 171-191.

[3] Sboros, V. (2008). Response of contrast agents to ultrasound. Advanced drug delivery reviews, 60(10), 1117-1136.


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