结合磁性纳米颗粒微气泡的声学特性研究

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1、摘要摘要微气泡作为超声造影剂(UltrasoundContrastAgent，UCA)在超声医学诊断中有着广泛的应用；Fes04磁性纳米颗粒作为磁共振(MRI)造影剂受到广泛关注；结合磁性纳米颗粒的微气泡可能同时作为超声和磁共振的造影剂，冈此具有重大的研究价值。本文主要研究结合磁性纳米颗粒的微气泡作为超声造影剂的声学特性。微气泡比组织具有更好的散射特性，因此能产生高的CTR(ContrasttoTissueRatio)，从而使超声图像具有更高的对比度。微气泡膜的粘弹性质对微气泡的动力学行为产生重人的影响，研究表明，通过改变膜的性质可以达到改变微

2、气泡声散射特性的目的。结合磁性纳米颗粒的微气泡的膜是一种特殊的结构，可能引起膜的粘弹性质的变化，从而改变微气泡的声散射，影响微气泡的造影效果。论文上要工作如下：1、利用微气泡动力学理论模型，研究了微气泡的粒径分布和微气泡膜的粘弹性质对微气泡共振频率以及散射特性的影响。结果如下：(1)随着微气泡的粒径的增加，微气泡的共振频率逐渐降低；随着微气泡膜的弹性系数的增大，微气泡的共振频率逐渐增大；微气泡膜的粘性对微气泡的共振频率没有影响。(2)微气泡的粒径和膜的弹性通过影响微气泡的共振频率来影响微气泡的散射截面；当微气泡的共振频率与激发频率匹配时散射截面

3、最大；微气泡膜的粘性导致微气泡的散射截面减小。2、对17个结合不同浓度Fe304磁性纳米颗粒，平均粒径约为29m的微气泡样品的声散射特性进行了研究。研究方法为：首先基丁声衰减谱的测量和最优化方法，对样品膜的粘弹性质进行了研究；然后利用获得的膜的粘弹性参数，通过计算样品的散射截面，预测了17个样品的散射强度随磁性纳米颗粒浓度的变化趋势；最后通过对样品进行体外B超成像实验来对预测进行了验证。研究表明，随着Fe304磁性纳米颗粒浓度的增加：微气泡样品膜的粘弹性系数表现出先减小后增大的趋势；在激发频率为3．SMHz的条件下，样品的散射截面表现出先增大后

4、减小的趋势；利用3．5MHz超声探头扫描样品狭得的B超图像的亮度的变化趋势与预测的样品散射强度的变化趋势相符，同样表现出先增大后减小的趋势，说明了对样品散射强度的预测的可靠性。3、利用超声成像系统，对结合磁性纳米颗粒的微气泡样品(磁性纳米颗粒的浓度约为80．12Itg／m1)进行了家兔肝血流灌注成像实验，然后利用图像分析的方法定量评价了结合磁性纳米颗粒的微气泡样品在家兔肝血流灌注成像中的有效性。该图像分析方法包括帧的选择，图像的配准、数字减影、灰阶计算和TIC(TimeIntensityCurve)的获取几个方面。结果表明，结合磁性纳米颗粒的微

5、气泡能很好地应用丁-肝血流灌注成像。关键词：微气泡，超声造影剂0JCA)，Fe304磁性纳米颗粒，膜特性，声散射，气泡动力学东南大学硕：仁学位论文AbstractMicrobubbleasultrasoundcontrastagent(UCA)iswidelyusedinmedicalultrasounddiagnosis；Fe304magneticnanoparticlesasMⅪcontrastagentshaveobtained诵deattention；rnicrobubbles诵t11magneticnanoparticlesembed

6、dedintheshellsmaybeusedasdual—modalitycontrastagentsforultrasoundandMRIimaging．thereforehasimportantresearchvalue．Theworkofthisdissertationisfocusedontheacousticpropertiesofthemierobubbles、析t11magneticnanoparticlesasultrasoundcontrastagents．Microbubbleismoreefficientscattere

7、rwhencomparedtotissuethuscarlgeneratehilghCTR(ContrasttoTissueRatio)andmaketheultrasoundimagewithmorecontrast．Theviscoelasticitypropertiesoftheshellaffectthemicrobubbledynamicbehaviorsignificantly,andpreviousstudiesindicatedthatmicrobubblescatteringCanbechangedbyalteringthes

8、hellproperties．Magneticnanoparticlesembeddedshelliswithspecialstructure，whi