超聲造影劑是一種含有直徑為幾微米的氣泡的液體。利用含有氣泡的液體對超音波有強散射的特性,臨床將超聲造影劑注射到人體血管中用以增強血流的超聲都卜勒信號和提高超聲圖像的清晰度和解析度。
基本介紹
- 中文名：超聲造影劑
- 外文名：Ultrasound contrast agent
- 簡稱：UCA
- 主要成分：是微氣泡
簡介,超聲造影成像原理,套用,治療,
簡介
最早的超聲造影劑是含二氧化碳氧氣或者空氣的微氣泡，主要是通過手振生理鹽水獲得僅能用於右心繫統顯像。
採用變性的白蛋白，脂質體，多聚體以及各種表面活性劑等材料包裹的微泡造影劑才是目前常用的造影劑。
超聲造影成像原理
造影劑微氣泡在超聲的作用下會發生振動，散射強超聲信號。這也是超聲造影劑的最重要的特性——增強背向散射信號。例如在B超中，通過往血管中注入超聲造影劑，可以得到很強的B超回波，從而在圖像上更清晰的顯示血管位置和大小。
接收到的超聲強度是入射強度和反射體的散射截面的函式。散射截面是與頻率的四次方和散射體半徑的六次方成正比，這對所有的造影劑介質都適用。理論上，通過簡單的計算就可以看到氣泡粒子的散射截面要比同樣大小的固體粒子（例如鐵）大1億倍。這也是氣泡組成的造影劑的造影效果比別的散射體優越的原因所在。
氣泡散射還有一個十分有意義的特性——氣泡共振。當入射聲波的頻率與氣泡共振頻率一致時，入射聲波的能量全部被氣泡共振吸收，形成共振散射，這時散射截面遠比上述公式給定的大。
套用
超聲造影劑的研究和套用可以追溯到1968年Gramiak等人描述的心臟內注入鹽水後可在主動脈根部得到雲狀回聲對比效果。80年代後期，超聲組織定征遇到一定的困難，某些組織即使病理上有區別，它們的超聲特性卻很相似。為此能增強組織和血液回波能力的超聲造影劑受到極大關注。
早期的造影劑，包括含有自由氣泡的液體；含有懸浮顆粒的膠狀體；乳化液體等。缺點是尺寸大、不穩定、效果差。自由氣泡是超聲造影劑最簡單的形式，中國臨床採用過H2O2作為超聲造影劑，它進入血液後生成游離氧，多用於心動學中的造影。由於自由氣泡尺寸太大很不穩定，不能通過肺循環，不適於心臟造影。含懸浮顆粒的膠狀體可用於增強軟組織背向散射，且有較好的造影效果，它的存活時間長。但考慮到毒性的影響，只能小劑量使用，限制了其套用範圍。脂類化合物作為超聲造影劑是從脂肪肝的回波能力增強中得到的啟示，它的增強效率較低。由許多化合物組成的水溶液進入人體後，使循環系統的聲速和密度隨造影劑的濃度發生變化，在脈管和非脈管組織間引起聲阻抗差異，從而增強脈管系統的背向散射，但其增強效率太低。
90年代初以來，超聲造影劑的研究工作取得了很大的進展。與早期的超聲造影劑相比，直徑為幾個μm的可通過肺循環的包膜超聲造影劑的套用效果最佳、套用範圍更廣、穩定性更好。而同時，世界上一些公司和研究機構研製了不同的超聲造影劑，用於動物實驗和臨床研究的超聲造影劑已投放市場。各種造影劑都能不同程度地增強組織的回波能力，並可用於諧波測量與成像。
造影劑的分代是主要是依據微泡內包裹氣體的種類來劃分的。第一代造影劑微泡內含空氣，包膜一般為白蛋白或半乳糖等聚合體。第一代超聲造影劑的物理特性，包括包膜較厚，彈性差，而且包裹的空氣易溶於水等，決定了它持續時間短，容易破裂，從而限制了臨床套用中觀察和診斷的時間。第一代造影劑包括Albunex、Echo-vist(SHU-454)和Levovist(SHU-508A),第二代造影劑包括Aerosomes(DMP-115)、EchoGen、Imagent(AFO150)、NC100100、Quantison、Sonovue(BR-1)、AI-700、Bisphere、Sonovist(SHU-563A)、PESDA以及Optison(FS069)。
目前第二代超聲造影劑為包裹高密度惰性氣體（不易溶於水或血液）為主的外膜薄而柔軟的氣泡，直徑一般在2-5um左右，穩定時間長，振動及回波特性好。第二代造影劑包括Optison、Sonovue、Sonazoid等。
Albunex和Optison已由美國FDA批准臨床套用，Echovist和Levovist已由歐洲批准臨床套用。
在中國大陸已規模化生產，但目前屬於動物實驗用產品，仍處於臨床前研究階段的脂質類超聲微泡造影劑有CNUCA，包括兩種類型：一種為即用即溶型乾粉微泡，一種為凍乾微泡前體物質。
治療
近年來，超聲造影劑在治療超聲領域的套用已經開始被研究。由於超聲造影劑中微氣泡可加強空化效應，從而促進超聲生物效應，因此超聲造影劑在超聲溶栓、介導基因轉移、藥物輸送（drug delivery）和高強聚焦超聲（Hifu）等治療方向上也開始研究。超聲造影劑的套用範圍不斷擴大，套用價值不斷提升。
超聲溶栓
介導基因轉移 低頻超聲聯合超聲微泡增強基因轉染目前已被國內、外學者所公認，其轉染效率較脂質體轉染效率略差或相近，但仍明顯低於病毒。 目前中國大陸已生產有“低頻基因轉染儀”供超聲微泡轉基因用，其頻率可調，1M Hz~3M Hz。
藥物靶向治療
