超聲溶栓1-1課件

超聲溶栓應(yīng)用

劉新旭2015年11月12日一、概述1、血栓的形成往往會(huì)引起諸如缺血性腦卒中風(fēng)、急性心肌梗死、周圍血管閉塞等多種疾病，嚴(yán)重危害生命健康。當(dāng)前治療血栓的常用方法有藥物溶栓、球囊介入血管形成術(shù)、外科手術(shù)等。

2、超聲溶栓最早在1940年已有報(bào)道；1965年它在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊消融中得到驗(yàn)證。1976年Trubestein等使用低頻高強(qiáng)度超聲經(jīng)導(dǎo)管離體和動(dòng)物在體溶栓，證明了超聲可在較大的安全范圍內(nèi)有選擇地破壞血栓和斑塊，對(duì)血管壁的損傷最小。

目前超聲溶栓的方法主要有三種：體外超聲經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入血管內(nèi)溶栓；導(dǎo)管頂端超聲換能器在血管內(nèi)溶栓；經(jīng)皮超聲溶栓。其中前兩種屬于導(dǎo)管介入的血管內(nèi)超聲溶栓技術(shù)，已發(fā)展的較成熟，并已有用于臨床的經(jīng)導(dǎo)管血管內(nèi)超聲溶栓設(shè)備。超聲溶栓的各種方法的原理分別如圖1(a)(c)所示二、超聲溶栓的應(yīng)用方法圖1超聲溶栓應(yīng)用系統(tǒng)原理圖

(a)體外超聲經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入血管內(nèi)溶栓；(b)導(dǎo)管頂端超聲換能器在血管內(nèi)溶栓；(c)經(jīng)皮超聲溶栓2.1、體外超聲經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入血管內(nèi)溶栓在這種經(jīng)導(dǎo)管的血管內(nèi)超聲溶栓方法，功率發(fā)生器激勵(lì)體外超聲換能器震蕩，并將機(jī)械振動(dòng)通過(guò)導(dǎo)管內(nèi)的金屬導(dǎo)絲傳遞到血管內(nèi)，使導(dǎo)管頂端的探頭在血液中高速振動(dòng)，引起空化、微流和機(jī)械效應(yīng)，直接將血栓裂解。2.2、導(dǎo)管頂端超聲換能器血管內(nèi)溶栓這種經(jīng)導(dǎo)管的血管內(nèi)超聲溶栓方法，導(dǎo)管放在血管內(nèi)，其頂端安裝有超聲換能器，功率發(fā)生器經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)的導(dǎo)線激勵(lì)換能器發(fā)生振蕩，對(duì)血栓直接消融。這里以微流作用促進(jìn)溶拴藥物對(duì)血塊的滲透為主,而空化效應(yīng)的作用似乎較小。超聲頻率通常為0.1~2MHz.聲強(qiáng)取0.6-2W/cm2。以上兩種經(jīng)導(dǎo)管超聲溶栓方法,屬于介入性治療范疇,設(shè)備要求比較高,操作難度大。尤其是導(dǎo)管頂端超聲換能器在血管內(nèi)溶栓的方法,會(huì)對(duì)血

管壁造成一定的損傷。2.3、經(jīng)皮超聲溶栓這種方法應(yīng)用高頻低能的體外治療超聲(ETUS)經(jīng)過(guò)皮膚等組織到達(dá)血管,在微流、空化效應(yīng)作用下,溶檢藥物對(duì)血塊的滲透性得到加強(qiáng),溶栓效果得到提高。超聲頻率取0.02~1MHz,聲強(qiáng)通常取0.5-10W/,這種方法屬于非介入性療法,設(shè)備簡(jiǎn)単,操作方便,但超聲熱效應(yīng)對(duì)軟組織的損傷不容忽視,對(duì)于高強(qiáng)度聚集超聲溶栓,只要超聲波參數(shù)取的合理,可以安全有效地消融血栓,StephanBchrens等研究了不同頻率和強(qiáng)度的高強(qiáng)度聚焦超聲的溶栓效果。三、超聲溶栓的機(jī)制有關(guān)超聲溶檢的具體機(jī)制到目前為止還不是很明確。一般認(rèn)為低頻高強(qiáng)度超聲能夠消融血栓,主要可能是以下機(jī)制促成的1、空化效應(yīng)1.1穩(wěn)態(tài)空化在液體或軟組織中，存在一些小氣泡（或受聲照射時(shí)形成小氣泡），在超聲波的作用下，當(dāng)聲壓與靜壓力之和很小時(shí)，氣泡會(huì)生長(zhǎng)，反之則會(huì)縮小，故聲波引起氣泡呼吸式的振動(dòng)或脈動(dòng)。在超聲強(qiáng)弱比較低時(shí)，這種振動(dòng)不很強(qiáng)烈，通常不產(chǎn)生破壞力，稱為穩(wěn)態(tài)空化。即使在穩(wěn)態(tài)空化的情況下，由于聲流的存在，氣泡周圍的應(yīng)力增加，可能會(huì)造成某些生物細(xì)胞功能的改變。1.2瞬態(tài)空化當(dāng)聲強(qiáng)超過(guò)某一閾值（稱為空化閾值）時(shí)，氣泡的振動(dòng)十分劇烈。在膨脹期，即聲壓與靜壓力的合力趨于零時(shí)，氣泡直徑迅速增大。然后，當(dāng)聲壓改變符號(hào)時(shí)，在很大的合壓力的作用下，氣泡猛烈收縮，以致破裂成許多小氣泡，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和局部的高溫高壓，這種現(xiàn)象稱為瞬態(tài)空化。

空化閾值空化閾值與超聲波的頻率有關(guān)，也與生物組織的狀態(tài)有關(guān)。在本來(lái)含有氣泡（如一些多孔性的膜等）的情況下，空化閾值要低得多，空化借以開(kāi)始生長(zhǎng)的小氣泡稱為空化核，空化核的狀態(tài)是決定空化效應(yīng)強(qiáng)弱的主要因素。由于瞬態(tài)空化的強(qiáng)烈破壞性，在超聲診斷中必須防范。實(shí)驗(yàn)表明，在超聲診斷頻段，各種生物組織的空化閾值均高于1W/cm2，因而通常不必?fù)?dān)心瞬態(tài)空化發(fā)生。超聲波作用于液體后使不斷地有微泡生成.瞬態(tài)空化會(huì)迅速發(fā)生破裂,這個(gè)過(guò)程伴隨有光、電、熱和機(jī)械沖擊的產(chǎn)生.CharlesW.Francls等研究表明,超聲的空化效應(yīng)可以提高溶栓藥物向血檢的滲透,另外,已經(jīng)知道使用超聲微泡造影劑(UCA)可降低空化血值,而不同的研究者都發(fā)現(xiàn),超聲造影劑的使用可以提高溶栓效果,從而同接驗(yàn)證了空化效應(yīng)對(duì)溶檢有較大的作用。2、微流作用這是一種機(jī)械作用,往往由空化引起,迅速破裂的徴泡在溶液中產(chǎn)生的圧力促使溶液中的液體形成微流,增強(qiáng)藥物的流動(dòng)性。超聲輔助微注射成型作為一種將超聲外場(chǎng)作用與微注射成型相結(jié)合的新型聚合物成型工藝方法,因其在降低聚合物熔體粘度,提高充模流動(dòng)性能,改善制品內(nèi)部微觀組織及控制分子結(jié)晶取向等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),進(jìn)而成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。3、熱效應(yīng)由于生物組織的聲吸收特性，射入組織的部分超聲能量將會(huì)變成熱能，并使其溫度升高。當(dāng)聲強(qiáng)一點(diǎn)時(shí)，對(duì)某一種組織，溫度變化與聲波照射時(shí)間的關(guān)系如下圖圖中的虛線表示生物組織發(fā)生不可逆變化的溫度，例如，癌細(xì)胞在43℃時(shí)受到很大損傷或死亡。由于超聲熱效應(yīng)引起的溫度變化的曲線的初始段接近于線性，這一段的溫升可以看成是絕熱過(guò)程，且溫度變化斜率為式中，為介質(zhì)的聲吸收系數(shù)，I為入射于處的聲強(qiáng)，ρ為密度，

為比熱。對(duì)于軟組織，ρ≈1g/ml,

≈4.2J/g.℃,于是，

≈0.48I對(duì)聲脈沖信號(hào)而言，一次脈沖作用后引起的溫度升高約為

△T=0.48I式中，為脈沖持續(xù)時(shí)間。由圖5.7.1可知，當(dāng)溫度升到一定程度后，就不再隨時(shí)間直線上升，而是上升速率逐漸變慢，直至趨于平衡，這種現(xiàn)象是由熱傳導(dǎo)引起的。當(dāng)介質(zhì)局部受聲的照射，或當(dāng)介質(zhì)的聲吸收特性不均勻時(shí)，會(huì)造成溫度分布的非均勻性，溫度梯度越大，熱傳導(dǎo)的作用也就越明顯，直至整個(gè)介質(zhì)溫度相同，達(dá)到熱平衡狀態(tài)。對(duì)于熱傳導(dǎo)效應(yīng)的嚴(yán)格分析是困難的。為了獲得定性的了解，假設(shè)介質(zhì)中存在半徑為R的非均勻球形區(qū)域（聚焦聲照射的非均勻，或者吸收系數(shù)的非均勻），即周圍介質(zhì)沒(méi)有聲吸收，在不考慮對(duì)流而只考慮熱傳導(dǎo)的情況下，可得

，式中，

為聲照射可能達(dá)到的最高溫度，K為熱傳導(dǎo)系數(shù)。由于

是頻率的函數(shù)，因而超聲的熱效應(yīng)與頻率密切相關(guān)的。

4、機(jī)械效應(yīng)當(dāng)聲強(qiáng)較低時(shí)，生物組織產(chǎn)生彈性振動(dòng)，其位移幅度與聲強(qiáng)的平方根成比例，但在聲強(qiáng)足夠高時(shí)，組織的機(jī)械振動(dòng)則超過(guò)其彈性極限，而造成組織的斷裂或粉碎，這種效應(yīng)為超聲的機(jī)械效應(yīng)，超聲手術(shù)和超聲碎石等都利用了這一效應(yīng)。這里是指超聲的機(jī)械振動(dòng)直接將血栓裂解，主要體現(xiàn)在血管內(nèi)超聲直接溶栓中。5、聲流效應(yīng)超聲入射于兩不同聲阻抗率的媒質(zhì)界面時(shí)，動(dòng)量發(fā)生變化，產(chǎn)生輻射壓力，當(dāng)兩煤質(zhì)阻抗相差很大，且界面為平面時(shí)，輻射壓力滿足式中Fr為輻射壓力，A為聲束有效作用面積，I為平均聲強(qiáng)。輻射壓力對(duì)組織可產(chǎn)生撕力和引起聲流，即引起組織的分子的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)這種運(yùn)動(dòng)的幅度足夠大時(shí)，會(huì)引起組織的損傷。6、其他機(jī)制如細(xì)胞內(nèi)微電流、聲化學(xué)效應(yīng)、聲透入作用、加速藥物穿透、逆轉(zhuǎn)酸中毒等。三、經(jīng)顱超聲溶栓治療儀

經(jīng)顱超聲溶栓治療儀是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際先進(jìn)的新型專用儀器，該治療儀由超聲發(fā)生裝置、治療聲頭和固定頭架三部分組成。發(fā)射專用超聲用于治療腦血管病。1、產(chǎn)品信息

自1990年至2003年，美國(guó)、日本和德國(guó)學(xué)者報(bào)道了超聲溶栓的實(shí)驗(yàn)研究714篇，結(jié)論是一定功率和頻率的超聲波可以直接溶解血栓，并能增加纖維溶解藥物活性。該治療儀主要用于腦梗死早期的溶栓治療?？梢詥为?dú)使用，也可與尿激酶同時(shí)使用，提高溶栓治療效果，減少出血并發(fā)癥。在腦卒中恢復(fù)期和康復(fù)過(guò)程中，本治療可以改善腦微循環(huán)促進(jìn)側(cè)脂循環(huán)建立，加快肢體功能和語(yǔ)言障礙的恢復(fù)。在腦動(dòng)脈硬化、腦血管狹隘（MRA或TCD異常）和TIA發(fā)作的腦梗死前期，該治療可以消除動(dòng)脈硬化斑塊、擴(kuò)張腦血管，使TIA發(fā)作減少或消失，預(yù)防腦梗死的發(fā)生。其主要原理是使用一定功率和頻率的超聲波，經(jīng)頭顱直接作用于腦病變部位，利用超聲波的能量，溶解腦血栓，改善腦微循環(huán)，提高細(xì)胞代謝水平，使腦功能得以恢復(fù)的治療方法。一．腦血管病1.在腦卒中單元參與使用經(jīng)顱超聲溶栓治療2.腦血管病所致的偏癱、失語(yǔ)等的經(jīng)顱超聲治療3.腦動(dòng)脈硬化和腦血管狹窄的預(yù)防和治療：病人經(jīng)顱多普勒（TCD）檢查提示血管狹窄或動(dòng)脈硬化時(shí),經(jīng)顱超聲治療（治療部位與TCD檢查提示部位相同）可以擴(kuò)張腦血管，改善腦循環(huán)，消溶動(dòng)脈粥樣硬化，預(yù)防腦病的發(fā)生。2、臨床應(yīng)用二．其它疾病神經(jīng)疼痛;三叉神經(jīng)痛，生骨神經(jīng)痛，枕大神經(jīng)痛等；組織損傷、腰痛、腿痛、軟組織扭傷、面神經(jīng)麻痹、肩關(guān)節(jié)周圍炎、中毒后腦病、老年癡呆癥的預(yù)防和治療、腦發(fā)育不全腦炎后遺癥的治療、腦外傷恢復(fù)期的治療、糖尿病性四肢麻木，豐梢循環(huán)不良等、慢性支氣管炎、哮喘、胃十二脂腸潰瘍等。郎鴻志，從事腦血管病的臨床、教學(xué)和科研工作三十多年。由于其科研工作的成績(jī)突出，1996年被評(píng)為國(guó)務(wù)院政府津貼的專家，2000年被評(píng)為全國(guó)先進(jìn)科技工作者并獲全國(guó)“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)?。五、科學(xué)家代表——郎鴻志簡(jiǎn)介敢于創(chuàng)新

1939年，德國(guó)科學(xué)家首先提出超聲波對(duì)坐骨神經(jīng)痛有治療效果，這是最早將超聲技術(shù)用于臨床治療的報(bào)道。1949年，第一屆國(guó)際醫(yī)學(xué)超聲學(xué)術(shù)會(huì)議召開(kāi)，使得超聲技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有了迅速的發(fā)展。然而，顱腦疾病的超聲治療卻一直被醫(yī)學(xué)界視為禁區(qū)——中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)超聲最為敏感，稍有不慎超聲就會(huì)損傷腦細(xì)胞。郎鴻志卻對(duì)此有