超声造影剂

含有直径为几微米的气泡的液体

超声造影剂是一种含有直径为几微米的气泡的液体。利用含有气泡的液体对超声波有强散射的特性,临床将超声造影剂注射到人体血管中用以增强血流的超声多普勒信号和提高超声图像的清晰度和分辨率。

简介

最早的超声造影剂是含二氧化碳氧气或者空气的微气泡，主要是通过手振生理盐水获得仅能用于右心系统显像。

采用变性的白蛋白，脂质体，多聚体以及各种表面活性剂等材料包裹的微泡造影剂才是目前常用的造影剂。

超声造影成像原理

造影剂微气泡在超声的作用下会发生振动，散射强超声信号。这也是超声造影剂的最重要的特性——增强背向散射信号。例如在B超中，通过往血管中注入超声造影剂，可以得到很强的B超回波，从而在图像上更清晰的显示血管位置和大小。

接收到的超声强度是入射强度和反射体的散射截面的函数。散射截面是与频率的四次方和散射体半径的六次方成正比，这对所有的造影剂介质都适用。理论上，通过简单的计算就可以看到气泡粒子的散射截面要比同样大小的固体粒子（例如铁）大1亿倍。这也是气泡组成的造影剂的造影效果比别的散射体优越的原因所在。

气泡散射还有一个十分有意义的特性——气泡共振。当入射声波的频率与气泡共振频率一致时，入射声波的能量全部被气泡共振吸收，形成共振散射，这时散射截面远比上述公式给定的大。

应用

超声造影剂的研究和应用可以追溯到1968年Gramiak等人描述的心脏内注入盐水后可在主动脉根部得到云状回声对比效果。80年代后期，超声组织定征遇到一定的困难，某些组织即使病理上有区别，它们的超声特性却很相似。为此能增强组织和血液回波能力的超声造影剂受到极大关注。

早期的造影剂，包括含有自由气泡的液体；含有悬浮颗粒的胶状体；乳化液体等。缺点是尺寸大、不稳定、效果差。自由气泡是超声造影剂最简单的形式，中国临床采用过H2O2作为超声造影剂，它进入血液后生成游离氧，多用于心动学中的造影。由于自由气泡尺寸太大很不稳定，不能通过肺循环，不适于心脏造影。含悬浮颗粒的胶状体可用于增强软组织背向散射，且有较好的造影效果，它的存活时间长。但考虑到毒性的影响，只能小剂量使用，限制了其应用范围。脂类化合物作为超声造影剂是从脂肪肝的回波能力增强中得到的启示，它的增强效率较低。由许多化合物组成的水溶液进入人体后，使循环系统的声速和密度随造影剂的浓度发生变化，在脉管和非脉管组织间引起声阻抗差异，从而增强脉管系统的背向散射，但其增强效率太低。

90年代初以来，超声造影剂的研究工作取得了很大的进展。与早期的超声造影剂相比，直径为几个μm的可通过肺循环的包膜超声造影剂的应用效果最佳、应用范围更广、稳定性更好。而同时，世界上一些公司和研究机构研制了不同的超声造影剂，用于动物实验和临床研究的超声造影剂已投放市场。各种造影剂都能不同程度地增强组织的回波能力，并可用于谐波测量与成像。

造影剂的分代是主要是依据微泡内包裹气体的种类来划分的。第一代造影剂微泡内含空气，包膜一般为白蛋白或半乳糖等聚合体。第一代超声造影剂的物理特性，包括包膜较厚，弹性差，而且包裹的空气易溶于水等，决定了它持续时间短，容易破裂，从而限制了临床应用中观察和诊断的时间。第一代造影剂包括Albunex、Echo-vist(SHU-454)和Levovist(SHU-508A),第二代造影剂包括Aerosomes(DMP-115)、EchoGen、Imagent(AFO150)、NC100100、Quantison、Sonovue(BR-1)、AI-700、Bisphere、Sonovist(SHU-563A)、PESDA以及Optison(FS069)。

目前第二代超声造影剂为包裹高密度惰性气体（不易溶于水或血液）为主的外膜薄而柔软的气泡，直径一般在2-5um左右，稳定时间长，振动及回波特性好。第二代造影剂包括Optison、Sonovue、Sonazoid等。

Albunex和Optison已由美国FDA批准临床应用，Echovist和Levovist已由欧洲批准临床应用。

在中国大陆已规模化生产，但目前属于动物实验用产品，仍处于临床前研究阶段的脂质类超声微泡造影剂有CNUCA，包括两种类型：一种为即用即溶型干粉微泡，一种为冻干微泡前体物质。

治疗

近年来，超声造影剂在治疗超声领域的应用已经开始被研究。由于超声造影剂中微气泡可加强空化效应，从而促进超声生物效应，因此超声造影剂在超声溶栓、介导基因转移、药物输送（drug delivery）和高强聚焦超声（Hifu）等治疗方向上也开始研究。超声造影剂的应用范围不断扩大，应用价值不断提升。

超声溶栓

介导基因转移低频超声联合超声微泡增强基因转染目前已被国内、外学者所公认，其转染效率较脂质体转染效率略差或相近，但仍明显低于病毒。　目前中国大陆已生产有“低频基因转染仪”供超声微泡转基因用，其频率可调，1M Hz~3M Hz。

药物靶向治疗

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