結(jié)合磁性納米顆粒微氣泡的聲學(xué)特性研究.pdf

1、微氣泡作為超聲造影劑(Ultrasound Contrast Agent，UCA)在超聲醫(yī)學(xué)診斷中有著廣泛的應(yīng)用；Fe3O4磁性納米顆粒作為磁共振(MRI)造影劑受到廣泛關(guān)注；結(jié)合磁性納米顆粒的微氣泡可能同時(shí)作為超聲和磁共振的造影劑，因此具有重大的研究?jī)r(jià)值。本文主要研究結(jié)合磁性納米顆粒的微氣泡作為超聲造影劑的聲學(xué)特性。微氣泡比組織具有更好的散射特性，因此能產(chǎn)生高的CTR(Contrast to Tissue Ratio)，從而使超聲圖像

2、具有更高的對(duì)比度。微氣泡膜的粘彈性質(zhì)對(duì)微氣泡的動(dòng)力學(xué)行為產(chǎn)生重大的影響，研究表明，通過(guò)改變膜的性質(zhì)可以達(dá)到改變微氣泡聲散射特性的目的。結(jié)合磁性納米顆粒的微氣泡的膜是一種特殊的結(jié)構(gòu)，可能引起膜的粘彈性質(zhì)的變化，從而改變微氣泡的聲散射，影響微氣泡的造影效果。論文主要工作如下： 1、利用微氣泡動(dòng)力學(xué)理論模型，研究了微氣泡的粒徑分布和微氣泡膜的粘彈性質(zhì)對(duì)微氣泡共振頻率以及散射特性的影響。結(jié)果如下：(1)隨著微氣泡的粒徑的增加，微氣泡的共

3、振頻率逐漸降低；隨著微氣泡膜的彈性系數(shù)的增大，微氣泡的共振頻率逐漸增大；微氣泡膜的粘性對(duì)微氣泡的共振頻率沒(méi)有影響。(2)微氣泡的粒徑和膜的彈性通過(guò)影響微氣泡的共振頻率來(lái)影響微氣泡的散射截面；當(dāng)微氣泡的共振頻率與激發(fā)頻率匹配時(shí)散射截面最大；微氣泡膜的粘性導(dǎo)致微氣泡的散射截面減小。 2、對(duì)17個(gè)結(jié)合不同濃度Fe3O4磁性納米顆粒，平均粒徑約為2μm的微氣泡樣品的聲散射特性進(jìn)行了研究。研究方法為：首先基于聲衰減譜的測(cè)量和最優(yōu)化方法，對(duì)

4、樣品膜的粘彈性質(zhì)進(jìn)行了研究；然后利用獲得的膜的粘彈性參數(shù)，通過(guò)計(jì)算樣品的散射截面，預(yù)測(cè)了17個(gè)樣品的散射強(qiáng)度隨磁性納米顆粒濃度的變化趨勢(shì)；最后通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行體外B超成像實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)進(jìn)行了驗(yàn)證。研究表明，隨著Fe3O4磁性納米顆粒濃度的增加：微氣泡樣品膜的粘彈性系數(shù)表現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)；在激發(fā)頻率為3.5MHz的條件下，樣品的散射截面表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)；利用3.5MHz超聲探頭掃描樣品狹得的B超圖像的亮度的變化趨勢(shì)與預(yù)測(cè)的樣品散

5、射強(qiáng)度的變化趨勢(shì)相符，同樣表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，說(shuō)明了對(duì)樣品散射強(qiáng)度的預(yù)測(cè)的可靠性。 3、利用超聲成像系統(tǒng)，對(duì)結(jié)合磁性納米顆粒的微氣泡樣品(磁性納米顆粒的濃度約為80.12μg/ml)進(jìn)行了家兔肝血流灌注成像實(shí)驗(yàn)，然后利用圖像分析的方法定量評(píng)價(jià)了結(jié)合磁性納米顆粒的微氣泡樣品在家兔肝血流灌注成像中的有效性。該圖像分析方法包括幀的選擇，圖像的配準(zhǔn)、數(shù)字減影、灰階計(jì)算和TIC(Time Intensity Curve)的獲取幾個(gè)方