超声造影的原理

第一节　超声造影的原理

人类在声动力学疗法（sonodynamic therapy，SDT）方面的探索，可追寻至20世纪60年代。20世纪20年代，超声技术开始应用于医学；40年代开始，开发出了A，B，D，M多种超声成像模式；到60年代，可增强成像对比度的造影剂被发明；70年代，由于微电子技术和计算机技术的快速发展，超声诊断技术获得了很大发展。90年代以后随着长效稳定的商用超声造影剂的上市，使得超声造影技术迈上了新台阶。超声造影剂（ultrasound contrast Agent，UCA）是在超声医学图像中使用的包膜微气泡状物质，又称为对比度增强溶剂，可用于增强肿瘤、血液和其他组织成像的对比度。造影剂的基本原理有二：一是使造影剂气泡的声阻抗迥异于组织的声阻抗，从而会引起强烈的声反射，提高造影剂内气体对周围血液、微小血管壁、软组织之间“声特性阻抗”的差别，增强造影剂的后散射声强；二是超声造影剂的非线性共振使回波的谐波分量增强，通过对谐波信号的提取可区分造影剂所在部位和其他组织部位。一般地说，由于血细胞的散射回声强度比软组织低1000～10 000倍，在二维图表现为“无回声”，对于心腔内膜或大血管的边界较易识别。但由于存在混响伪差和分辨力的限制，有时会使心内膜显示模糊，无法显示小血管。当加入超声造影剂后，增强了血液的背向散射，使血流得以清楚显示，从而达到对某些疾病进行鉴别诊断的目的。

超声造影剂一般为微米量级直径，能通过肺循环（<7μm）而使左心显影；其壳层的表面张力使其能耐受应力及流体静力压的改变，可经受成像用超声脉冲波的声压所致的内径改变而不破灭；注射后半衰期时长可满足进行血管和目标器官的完整检查而不需第二次注射。众多的优点使超声造影技术的发展在超声领域中受到众多的关注及期待，在临床诊断中的运用越发广泛。采用超声造影剂进行超声检查，简便、耗时短而且实时、无创、无辐射，与CT、MRI等影像学方法相比，具有明显的优势。它与常规超声成像相比，可以显著提高对病变组织在微循环灌注水平的检测。

通常，超声造影剂以外周静脉注射的方式进入血液循环，可以增强超声波的反射强度，用于诊断疾病；也可以在较高能量的超声作用下发生空化效应，微泡强烈的非线性震荡使其在破裂时释放大量能量，这些能量能使高分子碳链断裂、击穿细胞膜，从而起到治疗血栓、肿瘤局部甚至靶向治疗细胞的作用。总之，造影剂在血液中受到超声作用时的动力学特性是超声诊断和治疗疾病的基础。