微气泡超声造影剂工作原理及其临床应用_朱学功

超声声学造影的临床应用超声声学造影（CEUS）是指在超声成像的基础上，通过静脉内注射造影剂，利用对超声波的血管成像技术，实现血管动态成像的一种诊断手段。

近年来，随着医学技术的不断进步，超声声学造影在临床应用中得到越来越广泛的关注和应用。

本文将从超声声学造影的原理、优势和在各个临床领域的应用进行详细介绍。

**原理**超声声学造影采用的是具有微泡性质的超声造影剂，这些微囊体积小于血红蛋白，因此可以通过肺循环进入体内微循环。

造影剂进入到血流后，在超声波的作用下会发生振荡，产生回声信号，通过这些回声信号可以观察血流的动态变化，如血管的形态、管壁、管腔和是否有异常充盈等。

**优势**相比于传统CT和MRI检查，超声声学造影具有操作简便、无辐射、无创伤、价格低廉等优点。

同时，超声声学造影不仅可以显示血流动态情况，还可以在实时性方面满足临床需求，具有高度安全性，不会对肾功能和甲状腺功能产生不利影响。

此外，超声声学造影对于某些CT和MRI难以观察到的病变有很好的显示效果，为一些疑难病例的诊断提供了可靠的依据。

**临床应用**1. **肝脏病变检查**超声声学造影在肝脏病变检查中有着重要的应用价值。

在肝脏肿瘤的诊断中，传统超声检查通常很难区分良恶性，而超声声学造影能够清晰地显示肿瘤的灌注情况，对良恶性的鉴别有很好的帮助。

此外，对于肝细胞癌、肝血管瘤等病变的鉴别诊断也有着重要的临床应用。

2. **肾脏病变检查**在肾脏病变检查领域，超声声学造影也有着广泛的应用。

可以明显显示肾脏的灌注状态和肾实质内的微血管，对于肾血管病变、肾实质疾病、肾血流量减少等病变的诊断有着非常重要的帮助。

3. **消化道肿瘤检查**超声声学造影在消化道肿瘤检查中也有着重要的应用。

通过超声声学造影可以更清晰地显示消化道肿瘤的灌注情况，对消化道早期肿瘤的诊断起到了很好的辅助作用。

同时，在消化道淋巴瘤、间质瘤等病变的鉴别诊断也有着重要作用。

4. **其他临床应用领域**除了上述几个方面，超声声学造影还在乳腺病变、甲状腺疾病、妇科疾病等领域有着重要的应用价值。

超声造影诊断新技术
超声造影是指向心血管腔内、空腔脏器内以及组织内注入某种能产生声学对比效应的物质，以便清晰显示组织结构、血流状态及病变。

超声造影是继二维超声、多普勒和彩色血流成像之后超声医学领域的第三次革命。

超声造影剂
超声科自2006年开展超声造影技术以来，在肝脏，肾脏，乳腺，前列腺等脏器的检查方面积累了丰富的经验。

目前超声造影在我科的临床应用体现在以下几个方面：（1）肿瘤的检出和定性诊断。

在肝肿瘤数量的诊断方面，尤其在检测1cm以下的亚厘米病灶方面，声学造影优于常规超声。

在肝、胆及肾占位性病变的良恶性鉴别诊断方面体现出了临床实用价值。

（2）靶向引导。

我科开展了超声造影靶向引导肝脏肿瘤射频治疗和超声造影靶向引导前列腺穿刺技术。

在肝肿瘤射频治疗中，通过超声造影发现常规超声难以显示的病灶，并引导射频针准确进入肿瘤内。

通过超声造影靶向引导前列腺穿刺，提高了穿刺的单针阳性率，检出更高Gleason评分的前列腺癌及更多的阳性病例。

（3）疗效评估。

通过超声造影评估肝、肾肿瘤射频治疗后区域有无残存肿瘤组织。

评估肿瘤的化疗疗效。

超声造影与增强CT、核磁共振（MRI）相比有何特点？
超声造影最大的优势就在于实时动态扫查（即可不间断地观察到整个连续过程），而CT/MRI是间歇断层扫描成像，这一特点有助于医生对病灶进行鉴别诊断以及发现更多更小的病灶。

另外，作为一项无创伤的、无电离辐射的新型影像学技术，术中能即刻检查且在短期内可重复多次。

声学造影安全性好、过敏反应发生率低，常规使用不需要做皮试。

李红丽万财凤。

超声造影技术在临床诊断中的应用第一章前言超声造影技术是一种新兴的医学检查手段，其优点在于不具有放射性，而且造影剂的剂量也很小，对患者的身体健康没有任何不良影响。

随着现代医学技术的不断进步，超声造影技术已经成为临床诊断领域的重要手段之一。

本文将就超声造影技术在临床诊断中的应用进行阐述。

第二章超声造影技术的基本原理超声造影是将微小气泡或其他微粒注入人体血管或腔体内，再利用超声进行成像。

超声造影剂可以分为氧气微泡和生物惰性气体微泡二大类。

氧气微泡成像效果好，但氧气更新较快，而且易于被机体吸收，其短暂性很强；而生物惰性气体微泡具有低溶解度、长时间停留于血流中，成像效果较差，但其长时间停留时间可以制造很好的超声造影效应。

超声波的频率在1-8MHz之间，气体微泡直径在1-5微米之间。

超声波和气泡的尺寸都非常小，因此不会对人体造成任何危害。

超声波进入气泡后，气泡内部发生共振现象，形成强烈反射，从而增强了超声波的成像效果。

第三章超声造影技术在肝脏疾病诊断中的应用超声造影技术在肝脏疾病诊断中具有很高的应用价值。

肝癌和肝外胆管结石这两种疾病是临床上较为常见的肝脏疾病，对其的早期诊断可以有效提高治疗成功率。

（一）肝癌的检查在超声造影前，医生会给患者注射一定量的超声造影剂，这些造影剂可以进入人体血液循环，在短时间内集中到肝脏及其病变处，形成超声影响，医生可以根据该影像来判断是否患有肝癌。

由于超声造影技术在超声光束进入人体后，必须迅速扫描后取得最好的成像效果，因此超声造影技术的扫描时间一般为20秒左右。

（二）胆道梗阻的检查胆道梗阻是胆囊疾病的一种常见病，影响人们的日常生活。

超声造影技术可以准确判断胆道梗阻的位置、程度和分布范围。

在检查时，医生会将超声造影剂注入患者的胆管中，然后利用超声影像迅速判断是否患有胆道梗阻，这样就可以选择最合适的治疗方式。

第四章超声造影技术在卵巢疾病诊断中的应用卵巢疾病是女性疾病的一个重要组成部分，在其诊断中，超声造影技术也具有较好的应用价值。

超声造影原理及临床应用简介1968年，Gramiak首次用生理盐水与靛青绿混合震荡液，经心导管注射，实现了右心腔显影，开创了超声造影(contrast-enhanced ultrasound imaging)的先河。

随着造影剂的不断发展、超声仪器分辨率的提高以及新型成像技术的应用，超声造影的应用范围日益扩展。

(一) 超声造影原理：超声波遇见散射体(小于入射声波的界面)会发生散射，其散射的强弱与散射体的大小。

形状及与周边组织的声阻抗差别相关。

血液内尽管含有红细胞、白细胞、血小板等有形物质，但其声阻抗差很小，散射很微弱，所以在普通超声仪上无法显示。

如果人为地在血液中加入声阻抗与血液截然不同的介质(微气泡)，则血液内的散射增强，出现云雾状的回声，这就是超声造影的基本原理。

组织声学造影正是利用这一原理，静脉注入超声造影剂(含微气泡的溶液)，造影剂随血流灌注进入器官、组织，使器官、组织显影或显影增强，从而为临床诊断提供重要依据。

(二) 超声造影剂的分类：第一代造影剂：包裹空气的微泡。

微泡大小及变形性与红细胞相似，经静脉注射后可自由通过肺循环。

第二代造影剂：微泡造影剂内包裹的气体与第一代声学造影剂不同，主要为高分子量、低血液溶解度的氟碳类或氟硫类气体。

该类微泡造影剂在血液中的稳定性明显高于含空气微泡造影剂，其声学造影效果优于第一代声学造影剂。

第三代造影剂：特殊用途的微泡造影剂。

主要是通过对微泡外壳的改建，将特异性配体连接到微泡造影剂表面，通过血液循环使之到达感兴趣的组织或器官，选择性地与相应受体结合，从而达到应用微泡靶向诊断与治疗作用。

可用于血栓、炎症、肿瘤的诊断，以及基因或药物的靶向传输等。

超声分子成像是超声造影成像技术一个新的研究热点。

(三) 超声造影方法：超声造影剂给药途径：（1）静脉内注射：适用于右心、左心、心肌以及肝、肾等全身血池超声造影。

（2）主动脉内或心腔内注射：使用于通过左心导管或心脏外科手术中直接注射。

超声造影剂的用途超声造影剂是一种用于增强超声图像的药物，通过改变组织对超声波的反射和散射，提高超声图像的对比度和清晰度。

超声造影剂广泛应用于临床医学中，具有诊断、指导治疗和评估疗效等多种用途。

首先，超声造影剂在诊断上起着重要作用。

在超声检查中，器官和组织的结构和功能可以通过评估其形态、功能和血供来诊断疾病。

然而，某些器官和组织的超声图像对比度较低，难以准确诊断。

超声造影剂的引入可以极大地改善图像质量，提高对异常结构和病变的检测能力。

例如，在肝脏和胰腺的超声检查中，超声造影剂能够帮助观察血供情况，对于检测和定位肿瘤、占位性病变以及评估其恶性程度具有重要意义。

其次，超声造影剂还可以用于手术导航和指导治疗。

在一些复杂手术中，如肝切除术、肾切除术等，超声造影剂可以提供更清晰的图像，帮助医生精确定位相关的解剖结构，减少手术风险。

此外，超声造影剂还可以通过评估血流动力学参数，指导腔内操作，如血管内治疗、介入手术等。

例如，超声造影剂在心脏导管术中可以提供对心房、心室、动脉和静脉的直接成像，帮助医生实时观察血流情况，减少手术风险。

另外，超声造影剂还可以用于评估治疗疾病的效果。

在某些治疗过程中，超声造影剂可以通过观察病变区域的灌注情况，评估治疗的效果。

例如，在肿瘤治疗中，可以通过观察病变区域的血流改变，评估化疗或射频消融等治疗方法的疗效。

此外，超声造影剂还可以用于评估器官或组织的再生和修复过程，对于监测治疗后的恢复情况具有重要意义。

此外，超声造影剂还可以应用于其他医学领域，如体育医学、妇产科、神经科学等。

例如，在体育医学中，超声造影剂可以评估运动器官的生理变化和运动损伤的程度。

在妇产科中，超声造影剂可以用于评估胎儿的生长、胎盘的位置和功能，对于监测孕妇和胎儿的健康状况具有重要意义。

在神经科学中，超声造影剂可以用于评估神经血管病变、观察颅内血流等。

综上所述，超声造影剂在临床医学中具有多种用途。

它可以提高超声图像的对比度和清晰度，帮助医生准确定位和评估异常结构和病变。

科技视界SCIENCE & TECHNOLOGY VISION0 引言超声造影剂（ultrasound contrast agent ，UCA ）是一类能显著增强超声背向散射强度从而得到很强的超声回波的化学制剂[1]，一般为纳米级的微气泡，内部可以携带靶向药物或抗体等，能够有效增强显影效果，更清晰地显示血管相关结构，常被应用于疾病的影像诊断和治疗。

20世纪60年代末，Gramiak 和Shah 将吲哚与生理盐水混合溶液经过震荡后，注入体内并应用于超声心动图，从此开启了超声造影剂发展的序幕[2]。

经过数十年的发展，已经完成了自含空气造影剂到含氟碳气体造影剂，自脂类和聚合物为基质的超声造影剂到偶联特异性抗体和其他配体的纳米级靶向造影剂的数次飞跃。

超声造影剂的安全性显著提升，临床使用范围更为广泛。

1 微泡造影剂的分类及其特点现阶段，常用超声造影剂多为直径为微米级和纳米级的包膜微泡，包膜内部充满氟碳气体。

通常根据外部包绕的囊膜材料不同分为脂质体微泡造影剂、蛋白质微泡造影剂、聚合物微泡（polylactic acid -glycolic acid ，PLGA ）和表面活性剂微泡造影剂4类。

1.1 脂质体微泡造影剂脂质体是指一类由磷脂双原子层构成，内部为水相的人工囊泡[3]。

脂质体造影剂因壳膜的不同分为二棕榈酰磷脂酰胆碱和二硬脂酰磷脂酰乙醇胺2种。

这类磷脂脂肪链长，高度饱和，柔韧性较强，在体内寿命较长，声学响应性好，形成的微泡易产生回波[4]，作为超声造影剂应用于临床已较为成熟。

基金项目： 2022年陕西省大学生创新创业训练项目（S202211840089）；西安医学院大学生创新创业训练项目（121522089）；陕西省科技厅社发项目基金（2023-YBSF-011）；西安医学院校级重点扶持学科基金-医学技术学科（医学影像技术方向）作者简介：郭子琳，主要研究方向为超声造影剂制备。

通信作者：段云燕，教授，主要研究方向为心血管疾病的超声诊断。

超声造影诊断的原理和应用1. 超声造影诊断的原理超声造影是一种利用超声波在体内组织或器官中注入强声学异物，以改善超声图像对比度的技术。

其原理基于超声波在组织中的传播和衰减特性。

1.1 超声波的传播超声波在人体组织中传播是通过介质的振动传递声能完成的。

超声波在组织中传播的速度主要取决于组织的密度和弹性特性。

在不同组织之间传播时，超声波会发生反射、散射和折射。

1.2 强声学异物的注入超声造影剂常利用气体、液体或固体微泡来改善超声图像的对比度。

这些微泡能够在超声波的作用下振动，从而增加衰减和散射，提高信号的强度和分辨率。

1.3 声学信号的捕捉超声机会通过探头向体内发送超声波，同时接收反射回来的信号。

这些信号经过放大和滤波处理后，可以生成超声图像。

在超声造影中，注入的强声学异物会引起超声波的回声信号变化，进而形成明显的对比。

2. 超声造影诊断的应用超声造影在医学诊断中有广泛的应用，能够提供更准确、清晰的图像，帮助医生进行更可靠的诊断。

2.1 肝脏病变诊断超声造影可用于检测肝脏病变，如肝包块、肝囊肿、肝动脉瘤等。

通过注入超声造影剂，可以清晰地观察到血流动态，对肿瘤、结节的性质进行评估。

2.2 心脏病诊断超声造影在心脏病的诊断中发挥重要作用。

可以观察心脏的运动状态、心腔大小以及心脏瓣膜的功能。

在心脏手术前，超声造影也能够帮助医生评估手术风险。

2.3 乳腺病变诊断乳腺病变是女性常见的疾病，超声造影能够提供乳腺组织的高分辨率图像，帮助鉴别良恶性肿瘤，对乳腺病变的早期筛查非常有价值。

2.4 肾脏病变诊断超声造影在肾脏病变的诊断中也有重要的应用。

可以观察肾脏的大小、形态，并评估肾脏病变的性质。

在肾脏肿瘤的诊断中，超声造影还可以提供更多的信息。

3. 超声造影的优势和局限3.1 优势•安全性高：超声波无辐射，无离子辐射，对人体无损伤。

•无痛无创：不需要穿刺或剖腹手术，患者接受检查舒适。

•实时性好：可以观察到动态变化，有助于诊断和治疗。

超声造影技术的原理和应用随着医学技术的不断进步，医学诊断工具也在不断改进。

超声造影技术是一种常用的医学诊断工具，被广泛应用于医学领域。

本文将介绍超声造影技术的原理和应用。

一、超声造影技术的原理超声造影技术利用了声波在不同介质中传播速度差异的原理。

它能够通过特殊的造影剂，使人体内的器官或组织成像更加清晰，从而更好地诊断疾病。

具体来说，超声造影技术是通过体液或者静脉注射含有空气或气体微小泡的造影剂，通过声波和造影剂之间的反射信号，来了解人体内部器官和组织的形状和位置。

声波在人体内传播的速度是固定的，但在不同的组织类型和器官之间传播的速度是不同的。

所以当声波传播时，声波在不同介质之间产生反射。

如果声波到达某个特定区域时，这个区域中存在着特定介质，则会反射一种特殊的声波信号。

而这种反射的信号就可以用来构建组织成像。

因此，超声造影技术是采用超声波来绘制组织内部的影像，其原理是利用声波与人体组织的界面反射来形成影像。

而超声造影剂，是一种能够增加声波反射信号的特殊介质，它是由小型的气体或微细颗粒组成。

超声波在与悬浮在生理盐水中的微小气泡接触时，可产生回声。

由于超声波与产生回声的气泡大小一致，因此造影剂能够帮助医生准确地探测到内部器官和组织的位置。

二、超声造影技术的应用1、心脏超声造影心脏超声是超声技术中的一种，其使用过程中通常需要将涂有超声造影剂的物质注射入人体内部的心脏中，然后通过声波的检测来获得相关的影像。

应用超声造影技术，使得心脏的诊断和治疗更加精确和有效。

2、肝脏、胆管和胰腺等器官的成像超声造影技术可以诱导超声波在体内的机体组织内反向传播。

这种技术在诊断肝脏、胆管和胰腺等器官疾病时得到了广泛的应用。

因为这些器官结构很复杂，一般情况下，必须使用超声造影剂来帮助医生获得它们的准确图像。

3、乳腺癌的诊断超声造影技术可以应用在乳腺癌的诊断上。

在采用超声造影技术时，医生通常需要先给患者注入超声造影剂，然后利用这种设计使得将病变和微小结节清晰地显示出来。

超声造影剂的制备和应用研究超声造影剂是一种用于增强超声图像质量的物质。

它可以帮助医生更清晰地看到体内器官的结构和功能，从而提高诊断精度和准确性。

在医学领域，超声造影剂的应用越来越广泛，涉及到多个领域和专业。

本文着重介绍超声造影剂的制备和应用研究。

一、超声造影剂的基本原理超声造影剂的基本原理是利用其特殊的构造和性质，来改善超声波的散射和反射效果。

具体来说，超声造影剂是由一种或多种低分子量的气体或气体单体，包含在脂质、蛋白质或聚合体内的微细气泡组成的。

这些微细气泡的大小如约束性核桃一样小，大约在1-10微米之间，这使得它们的充盈率比较高。

当超声波束照射到超声造影剂上时，由于微细气泡的联合振动的谐波效应，造成了46分贝到60分贝的信号强度区别，这些微细气泡会与周围组织反射和吸收声波的方式不同，因此可以产生反射信号强度的增加，从而产生高对比度的图像。

此外，超声造影剂还有助于减轻超声在组织内的衰减，提高超声图像质量。

二、超声造影剂的制备方法超声造影剂的制备方法有许多种。

最常见的制备方法是分散法、乳化法和气-液相转换法等。

1. 分散法分散法的原理是将某一气体注入到水溶液或有机溶液中，然后利用高剪切力或表面活性剂将气体分散成为微小气泡。

最常使用的气体是氧气、氮气、氦气和氟气等。

使用之后，将微细气泡浓缩到适当的大小和浓度。

研究人员常常通过调节微细气泡中气体的种类和浓度，改变和操纵其超声反射性质，以便更好地满足不同的临床需求。

2. 乳化法乳化法的原理是通过物理或化学方法将气体和某种表面活性剂混合而成的乳化剂，在外加高能量下形成微细气泡。

乳化剂的性质，如其化学结构、非离子性、阴离子性等，影响微细气泡的形态和稳定性。

研究表明，小链磷脂和聚苯乙烯酮可以使微细气泡较为稳定，并通过超声输出增强指数来评估微细气泡稳定性。

在制备过程中，要控制表面活性剂的浓度和类型，以获得最佳效果。

3. 气-液相转换法气-液相转换法主要是利用穿孔膜筛来实现。

超声微泡造影剂的发展及最新临床应用研究赵金花，惠春，陈亚珠（上海交通大学生物医学仪器研究所，上海200030）摘要：目的：超声微泡造影剂经历了不同的技术发展阶段，目前靶向微泡造影剂的应用是一个重要的研究领域。

方法：超声微泡造影剂可分为普通型和特殊型两类。

普通超声造影剂经历了三个发展阶段，第一代为内含空气的气泡，无包膜且尺寸大；第二代内含空气，有膜包被，尺寸小；第三代内含氟碳类气体，有稳定的膜壳。

靶向微泡造影剂是一类特殊造影剂，最新研究用于超声-微泡介导的靶向分子成像，如血栓、炎症显影，还可用于溶栓治疗，靶向药物或基因治疗等方面。

结果：超声造影剂的稳定性不断提高，靶向微泡造影剂经静脉注射可到达特定靶区，低能超声作用下可提高局部组织显影的分辨率。

携带治疗药物或基因的靶向微泡造影剂在低频（1MHz ）超声作用下产生瞬态空化效应，细胞膜的通透性增加，因而有效提高了药物或基因的转染率。

结论：超声联合靶向微泡技术在临床诊断和治疗中显示出了较大的优势，但其确切的生物学机制还未清楚，超声治疗参数需进一步优化。

关键词：超声造影剂；微泡；靶向；分子成像；治疗中图分类号：R318;R445.1;R814.43文献标识码：A文章编号：1005-202X （2010）02-1802-04Development and New Clinical Applications of Ultrasound Microbubble Contrast AgentsZHAO Jin-hua,HUI Chun,CHEN Ya-zhu(Biomedical Instrument Institute of Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China)Abstract:Objective:Several generations of ultrasound contrast agents have been developed.Now the application of targeted microbubble is an important research field.Methods:Ultrasound microbubble contrast agents can be divided into two types:ordinary and special ones.First generation microbubble products are air bubbles.They lack a stabilizing shell and have large size.The second ones are stabilized by a shell and have a smaller size ,instable gas cores consisting of air.The third ones have a stable shell and gas cores with perfluorocarbons.Researches on new applications of targeted microbubble involve the targeted molecular imaging such as thrombus and inflammation imaging,thrombolytic therapy,drug/gene therapy and so on.Results:The stability of microbubble is increased gradually.Microbubble is injected intravenously and reaches the targeted tissue.At low ultrasound beam power imaging contrast can be improved.Low frequency ultrasound (1MHz)can cause transient perfora-tion of cell membrane by cavitation effects and thereby improve drug/gene delivery efficiency.Conclusions:Ultrasound-target-ed microbubble has shown its advantages over other methods in the clinical diagnosis and treatment.While the bio-effects are not fully understood.And physical parameters affecting drug or gene delivery efficiency should be optimized.Key words:ultrasound contrast agents ；microbubble;targeted;molecular imaging;therapy前言近年来，随着超声技术的不断发展，作为一种无创、价优的诊断模式，超声影像诊断技术在临床上得到了广泛的应用，如肝脏、脾脏、胆囊、胎儿异位等疾病的诊断。