超声造影基础.ppt
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1、超声造影基础超声造影基础The Basis Of Ultrasound Contrast 作者:wanjunqing Email:第一章 超声造影的发展背景及造影剂第一节 超声造影的发展简史1880年年 法国居里兄弟(Pierre and Jacques Curie)发现压电效应;1917年年 法国朗之万(Paul Langevin)应用压电原理进行超声探测;20世纪世纪4060年代年代 A型、M型、B型超声诊断仪诞生;1968年年 第一篇关于超声造影的文章由美国Raymond Gramiak为首的小组发表主要应用于M型超声心动图;20世纪世纪70年代年代 超声造影发展到M型和二维相结合的方式
2、,扩大了超声声学造影的应用范围;1983年年 双氧化氢被应用于子宫和输卵管超声声学造影的研究;1986年年 Matsuda等日本学者首次将二氧化碳微泡作为超声造影剂应用于肿瘤的诊断;1984年年 Feinsttein首次报道了采用超声振动法制备的白蛋白微泡造影剂;20世纪世纪90年代年代 第二代的氟化气体型的微泡超声造影剂产生。第二节 超声造影剂的分类一、根据物理形态分类1、含有自由气泡的液体,如二氧化碳、过氧化氢等。2、含有包膜气泡的液体,如Albunex、Sono Vue、Levovist等。3、含悬浮颗粒的胶状体,如IDE。4、乳剂,如PFOB。5、水溶液,如Oralex,此类多为口服造
3、影剂。二、根据造影剂所能达到的靶目标分类1、右心造影剂:即早期使用的自由微泡的造影剂;2、左心造影剂:指可以通过肺循环的超声造影剂,能经外周静脉注射后实现左心及外周器官显影成像,如Sono Vue、Levovist等。三、根据造影剂所含气体成分的不同分类1、包膜类造影剂:(1)第一代造影剂,即空气型微泡造影剂,以Albunex、Levovist为代表;(2)第二代造影剂,即氟化气体型造影剂,以Sono Vue、Optison为代表;2、靶向性造影剂:该类造影剂的出现将超越超声造影剂仅提供血流和组织灌注学信息的局限性,并有可能成为第三代超声造影剂。四、根据超声造影剂在体内代谢方式不同分类1、血管
4、造影剂(vascular agents):造影剂经外周静脉注入后经肺循环进入左心系统。造影剂不渗出到血管外,始终在血液循环系统中流动,最后微泡破裂后,其内气体经肺排出。Sono Vue、Levovist属此类。2、组织特异性造影剂(tissue-specific agents):其微泡直径一般小于血管造影剂,使用方法同血管造影剂。不同处是其在组织中的代谢与分布不同,能被机体特定的组织和器官所摄取,从而改变靶器官或组织的声学特性。PFOB、Sonovist属此类。3、口服造影剂(oral agents):主要用于上腹部胃肠造影,意大利Brocca公司生产的SonoRx即属此类。五、根据造影剂微泡
5、粒子大小及其变形性分类1、自由流体示踪剂(free-flowing tracer):如Sono Vue、Levovist等,其微粒小于红细胞,可自由通过微循环,其血流动力学特点与红细胞相似,可以通过这些自由流动于血管内的微泡回声信号的检测,得到血流灌注信息。2、沉积示踪剂(如Echogen):微泡体积较大,在通过肺循环时被嵌在微小动脉上,局部微泡嵌顿数量与局部血流量呈直线相关,因此微泡数量(图像上表现为视频强度)可反映局部血流量。可经左房、左室、主动脉根部或冠状动脉内注射可产生极好的心肌显像效果。但由于其不能通过肺循环这个特点的限制,这类造影剂目前已较少使用。第三节 微泡造影剂的相关物理特性一
6、、微泡存活时间 我们先来看超声微泡造影剂存活时间的计算公式:T(R)/(2DCs)式中:T超声造影剂的微泡存活时间,R微泡半径,微泡内所含气体的密度,D微泡内所含气体的弥散度,Cs微泡内所含气体的血液饱和度常数。由式中可以看出,造影剂微泡气泡的半径和所含气体密度越大,在血液循环中的持续时间越长,微气泡内所含气体的弥散度、饱和度越大,持续时间越短。所以,我们可以通过以下方法来延长造影剂微气泡在血液中的持续时间:(一)通过微泡外膜或修饰微泡表面物质来实现(一)通过微泡外膜或修饰微泡表面物质来实现 使用外膜或可以改变微泡表面张力的物质,不仅可以防止微泡内气体弥散入血液中,而且可增加微泡内压力,从而增
7、强微泡的耐受力。(二)用高分子量、高密度、低弥散性及低饱和度的气体(二)用高分子量、高密度、低弥散性及低饱和度的气体 使用低弥散度及低血液饱和度的气体可以使的微泡存活时间明显延长。低弥散性可使气体保留于微泡内,低血液饱和度可使气体血液浓度很快达到饱和,从而也达到微泡内气体不弥散到血液中的目的。二、微泡可自由通过微循环并具有似红细胞的血液示踪剂的特性三、微泡粒子的直径 理想的微泡直径由两个因素相互制约决定。一方面,微泡直径需要足够小,使其能自由通过肺循环而不被肺毛细血管网所滤掉。另一方面,微泡直径越大,则其产生的背向散射信号越大,造影效果越好。理想的微泡直径约为4m。四、超声造影剂的其他特性1、
8、微泡的脆性(易碎性)2、微泡过强的反射可能会引起声衰减3、微泡的安全性 实验表明在高能量的超声作用下,微泡破裂可引发小毛细血管的破裂。另有报道说在心肌造影过程中可引起室性期前收缩的发生。4、超声造影剂使用前的配制过程(不同的造影剂其具体要求不同)5、超声造影剂的成本费用注:目前被批准可临床应用的商业超声造影剂注:目前被批准可临床应用的商业超声造影剂1、Levovist(有半乳糖/棕榈酸表面活性剂的空气)(Schering,Germany,1996年上市)主要适应证包括心脏、腹部(包括膀胱输尿管反流)和经颅检查。被批准临床应用于欧洲、加拿大及日本。2、Optison(有白蛋白外壳的八氟丙烷)(M
9、olecular Biosystems,Calif.And Mallinckrodt,USA,1998年上市)唯一的适应证是心脏。被批准临床应用于美国及欧洲。3、Sono Vue(有着磷脂外壳的六氟化硫)(Bracco,Italy,2001年上市)主要适应证有心脏、大血管、肝脏及乳腺等小器官的病变。被批准临床应用于欧洲、中国。由于国内多数医院采用Sono Vue进行超声增强造影,下面对其相关参数进行简单的介绍:1、组成成分、包装及储存条件、组成成分、包装及储存条件(1)组成成分:六氟化硫微泡,浓度为8mmg/ml。A、外壳:磷脂。B、气体:六氟化硫(SF6)。C、赋形剂:聚乙烯二醇4000,二
10、硬脂酸卵磷脂、二棕榈酸磷脂酰甘油钠、棕榈酸。D、溶剂:0.9的生理盐水注射液。(2)包装A、Sono Vue小瓶。B、内含5ml生理盐水的注射器。C、专用微小注射针头(Braun Mini Spike Plus 6/8 R)(3)稳定性:配制后可保持稳定6h。(4)储存条件:无需特殊注意。2、适应症、适应症(1)超声心动图:用于怀疑或确定的心脏病患者的心腔显影及左心室心内膜的显影。(2)大血管多普勒检查:颅内动脉、颅外动脉及外周动脉的扫查,提高多普勒信号的信噪比,以提高图像显示的准确性,从而确定或排除异常血管病变;可用于门静脉的评估中,以提高多普勒血流成像的质量及有临床应用价值的造影增强信号。
11、(3)小血管的多普勒检查:肝脏及乳腺病变的血管网显示,以提高病变特征显示的特异性。3、建议用剂量、建议用剂量(1)B模式夏的心腔显影:2.0ml。(2)血管多普勒显影:2.4ml。(3)如果确实需要,可按推荐用剂量重复二次。每次注射完毕后,应尾随快速注射5ml生理盐水(快速推注)。4、禁忌症、禁忌症(1)对六氟化硫或Sono Vue内任何成分引起变态反应者禁用。(2)近期内有急性冠心病症状或临床确定的不稳定性缺血性心脏病患者禁止使用,这些疾病主要包括:进展或正在发作的心肌梗死、7d内有典型心绞痛发作者、在造影前7d有明显加重的心脏病症状、最近行冠脉介入治疗者、不稳定的因素存在(如最近心电图显示
12、有加重倾向、实验室结果不正常)、急性心力衰竭、或级心力衰竭、严重的心律失常者。(3)有下列情况者禁忌使用Sono Vue:心脏血流右向左风流者、严重的肺动脉高压患者(肺动脉压高于90mmHg)、不能控制的原发性高血压患者、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者。对于怀孕及哺乳期妇女的安全性尚未确立,因而怀孕及哺乳期妇女禁忌使用。第二章第二章 超声增强造影的基本原理超声增强造影的基本原理 超声造影(ultrasound contrast)或称为声学造影(acoustic contrast),是应用超声造影剂(ultrasound contrast agents)使靶组织或器官内的超声散射(反射)回声
13、增强,用于心血管领域成为造影超声心动图(contrast echocardiography),用于其他领域尚无统一的标准术语,具体有以下几种称谓:回声增强(echo-enhanced)、造影增强(contrast enhancement)等。超声增强造影的基本原理为:超声造影剂可以改变靶组织超声声学特性(如背向散射系数、声速及非线性效应等)从而产生增强造影效果,超声造影剂的浓度、尺寸及超声发射频率等都可以影响超声增强造影的效果。其主要涉及到的物理学原理主要有以下几个方面:A、通过微泡背向散射信号成像。B、通过微泡非线性共振产生的谐波成像。C、通过声衰减成像。D、通过声速成像。第一节 基本原理第
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