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作為超聲和磁共振的造影劑，因此具有重大的研究價值。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、具有更高的對比度。微氣泡膜的粘彈性質(zhì)對微氣泡的動力學(xué)行為產(chǎn)生重大的影響，研究表明，通過改變膜的性質(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；微氣泡膜的粘性對微氣泡的共振頻率沒有影響。(2)微氣泡的粒徑和膜的彈性通過影響微氣泡的共振頻率來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17個結(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量和最優(yōu)化方法，對

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)，通過計(jì)算樣品的散射截面，預(yù)測了17個樣品的散射強(qiáng)度隨磁性納米顆粒濃度的變化趨勢；最后通過對樣品進(jìn)行體外B超成像實(shí)驗(yàn)來對預(yù)測進(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；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；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與預(yù)測的樣品散

5、射強(qiáng)度的變化趨勢相符，同樣表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，說明了對樣品散射強(qiáng)度的預(yù)測的可靠性。 3、利用超聲成像系統(tǒng)，對結(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價了結(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)的獲取幾個方