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1、声学造影剂对组织灌注功能评价的研究现状与评价灌注功能相关的物理特性周翔 张青萍中国超声医学杂志CHINESEJOURNALOFULTRASOUNDINMEDICINE2000 Vol.16 No.6 P.467-469 1.造影剂稳定性(Stability) 声学造影剂评价组织灌注效果直接与造影剂稳定性相关,造影剂越稳定其在血液中对压力变化的耐受性就越高,则其破坏率就低,也即于组织和血管中的聚集浓度越高,增强效果越明显。其中影响其稳定性的主要有以下几点〔1,3〕: 表面粘度:气泡的表面粘度
2、反映液膜的强度,而决定气泡稳定性的关键因素在于气泡液膜的强度。如果表面粘度增加,则可增加液膜表面的强度。相比较而言,增加气泡表面的粘度比增加其周围存在液体的粘度能更有效的增强气泡的稳定性。在造影剂的制造中往往两者并重,如向试剂中添加PEG以增强气泡表面粘度,另外加入乳糖、葡萄糖、蔗糖、山梨醇、甘露醇等增加溶液的粘度来稳定气泡。 表面张力:构成气泡的大分子物质在气泡表面在表面张力的作用下形成气泡表面的具有一定机械强度的保护膜,这是影响气泡稳定的主要因素。 气体通透性:在相同微泡半径和浓度下,在
3、血中持续的时间与气体的弥散度、饱和度有密切关系。分子量越大,血液饱和度低的气体形成的气泡越稳定。 2.衰减(Attenuation) 衰减与背向散射相互影响,且都与造影剂的浓度有关。在低浓度时,背向散射强度随微泡造影剂的浓度增加而增加;在高浓度时,衰减却起主要作用。因此对不同类型的造影剂应建立针对不同仪器条件和成像条件下的背向散射及衰减与微泡浓度的函数关系,以确定不同造影剂在不同条件下所能获得最有效的二维或多普勒增强的浓度及剂量。微泡的衰减还与微泡浓度及大小分布相关,可利用这一特性计算微泡的
4、直径。此外由于微泡造影剂通过改变介质的散射特性而改变组织的衰减特性,因此微泡的衰减特性甚至可被用于活体血流量的估计。〔2,3〕。3.声学速度(AcousticVelocity) 根据介质的可压缩性及密度的不同,超声波的传播速度变化范围很大。在对Albunex的研究中发现,在不同浓度的条件下,声波在介质中的传播速度存在有规律的变化〔1〕。造影剂的这一声学特性,能应用于活体中通过声速测量来计算微泡的浓度,甚至可用于无创性测量心腔内及血管内压力〔2〕。 4.背向散射强度(BackscatterIn
5、tensity) 背向散射特性是微泡造影剂最基础的声学特性。当声波经过散射微粒气泡时,每个气泡微粒都能产生散射。在散射体于介质中呈松散分布的条件下,背向散射强度与散射体的数目呈线性相关。但在高浓度的情况下,背向散射的强度很难估计,因为每个微粒对背向散射信号的幅度和相位的影响很难估计。 微粒的杂乱运动能显著改变背向散射波的相位和幅度,而且多重散射的因素也不能排除,多重散射可导致衰减明显增加。在造影剂浓度高的情况下,可以预见散射信号将减弱而不是增强,因为此时衰减起主要作用。此外,背向散射的幅度常
6、有较大的波动,这就需要有一种合适的信号平均方法使其测值稳定可靠〔1〕。 5.谐波散射(HarmonicScattering) 在声压较高时,微泡的振动为非线性的,由此产生谐波散射〔1〕。即不同大小的微泡对应于一定频率的声波不仅可散射相同频率的回波(基波),还可产生整倍于发射频率的回波(谐波),即在产生谐波频率时,微泡造影剂的背向散射强度远高于人体的组织,因此造影剂的这种非线性特性能使微循环内的灌注血流与组织信号明显区分〔3,4,5〕。 6.瞬间能量散射(TransientPowerScat
7、tering) 在瞬时能量散射时,超声造影剂的有效散射面积随声场的强度而增加。在声场强度较低时,微泡散射体呈线性散射,在高声强时,由于声压等因素的联合破坏作用,使弹性外壳的微泡爆裂,产生一种瞬间非线性反应,称为“声激发的声发射(AcousticallyStimulatedAcousticEmission)〔6〕”这是因为弹性外壳爆裂后,释放出微泡内的自由气体,瞬间产生强烈的散射,使接收到的散射信号强度及有效散射面积均大幅度增加。现在应用的微泡造影剂都有线性散射特性,而非线性散射的强度由造影剂类
8、型和性质决定,但所有的微泡造影剂均具有瞬间能量散射特性〔1〕。由以上声学物理特性可见,在评价组织灌注功能时,造影剂本身的物理特性对灌注功能的评价起着决定性因素,因此在进行定量测定的方法学研究时,必须确定进行定量计算的假设与进行造影试验的造影剂的物理特性相关,特别是造影剂的线性散射特性相关。 声学造影剂对组织灌注功能的形态学评价 声学造影剂对组织灌注功能的评价首先应用在心肌灌注。早期直接经冠脉或插管至左房注射声学造影剂,可以良好地勾画出阻塞冠脉相应供血区域的心肌的灌注缺损〔7,8〕。 但由于
