一种新型相变纳米微球增强高强度聚焦超声消融的实验研究

目的探讨脂质包裹1,1,2-三氯三氟乙烷相变纳米微球对高强度聚焦超声(HIFU)消融效果的影响。方法采用薄膜水化法制备脂质包裹1,1,2-三氯三氟乙烷相变纳米微球并检测其理化性质。通过离体及在体实验验证其对HIFU的增效作用。离体实验采用250 W、10s的连续波辐照离体牛肝组织。在体实验采用200 W、5s的连续波辐照活体新西兰大白兔的肝脏组织。测量、计算HIFU辐照后靶区的凝固性坏死体积、能效因子(EEF)及强回声区体积,并进行统计分析。结果相变纳米微球在溶液中呈球状、均匀分布,粒径均一。离体实验显示,注射有纳米微球的牛肝组织HIFU辐照后凝固性坏死体积、EEF及强回声区体积均大于未经处理的牛肝组织(t=28.80、19.55、14.30,P=0.01、0.02、0.02)。在体实验显示,注射有纳米微球的新西兰大白兔肝组织HIFU辐照后凝固性坏死体积、EEF及强回声区体积均大于对照组(t=9.41、13.52、15.67,P=0.02、0.01、0.01)。结论脂质包裹1,1,2-三氯三氟乙烷相变纳米微球可明显提高HIFU消融效率。

血管位置及血管与声轴角度对HIFU表面消融效果影响的体模实验

目的探讨靶区内血管位置及血管与声轴角度对HIFU表面消融效果的影响。方法将56块含血管的仿组织体模分为A组(血管位置)和B组(血管角度),A组按血管中心与HIFU表面消融最深层面(顶面)距离d分为A_1(d=0)、A_2(d=10mm)、A_3(d=20mm)亚组,B组按血管长轴与声轴之间夹角角度α分为B_1(0~5°)、B_2(60°~65°)、B_3(90°~95°)、B_4(115°~120°)亚组。另设A_4、B_5亚组为空白对照组。测量各组血管内径、管壁厚度,观察辐照后损伤形态,计算能效因子(EEF)。结果 A、B各亚组间血管内径、管壁厚度差异均无统计学意义(P均>0.05)。损伤形态:A_1、B_1亚组靶区完全消融,无残留;余各亚组血管深侧靶区有残留。A组中A_4亚组、A_1亚组、A_2亚组(由小到大排列)EEF两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05),A_1与A_3亚组差异无统计学意义(P>0.05);B组中B_5亚组、B_2亚组、B3亚组(由小到大排列)EEF两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05),B_2亚组与B_4亚组、B_5亚组与B_1亚组的EEF差异无统计学意义(P均>0.05)。结论血管中心距HIFU表面消融最深层面10mm、靶区内血管与声轴角度90°~95°对靶区消融影响最大,效率最低,消融时应注意调整以提高消融效率。

US-MRI图像配准融合技术在高强度聚焦超声消融子宫肌瘤中的应用价值

目的探讨超声和MRI图像(US-MRI)配准融合技术在高强度聚焦超声(HIFU)消融子宫肌瘤中的价值。方法评估78例子宫肌瘤患者的80组US-MRI图像的配准与融合效果;记录并分析用于指导不同配准融合操作的解剖标记部位和效果。结果以子宫的边界为标志配准同一子宫平面,与配准前比较,图像清晰度评分显著增加(P=0.004);以子宫肌瘤的边界为标志配准同一子宫肌瘤平面,与配准前比较,图像清晰度评分显著增加(P<0.001);以耻骨边界为标志能配准同一耻骨平面;以骶岬为标志点能配准骶尾骨。结论 US-MRI配准技术可有效提高HIFU消融子宫肌瘤的可视化空间。

包覆全氟戊烷的介孔氧化硅微球增效高强度聚焦超声表面消融离体牛肝

目的探讨包覆全氟戊烷的介孔氧化硅微球(MSNC-PFP)对HIFU表面消融离体牛肝的影响。方法根据MSNC-PFP的浓度将50块离体牛肝平均分为5组:对照组(MSNC-PFP浓度为0)、0.25 mg/ml组、0.50 mg/ml组、1.00mg/ml组、2.00mg/ml组。超声引导沿消融线路径多点注射增效剂(即MSNC-PFP)。通过HIFU线性扫描,以凝固性坏死束组合成面,6个面组合成体,对体腔内区域不直接消融。观察消融中声像图的改变。以TTC染色肉眼观察坏死范围,HE染色光镜下观察坏死程度。测量各组消融体积并评价消融效果,评价指标包括靶区覆盖指数(CI)、靶外体积指数(EI)、能效因子(EEF)。结果当MSNC-PFP浓度在1.00 mg/ml以上时,声像上为团状强回声,3~5 min后消退;MSNC-PFP浓度越高,HIFU辐照区域的灰度值改变越大。0.50、1.00、2.00mg/ml组总消融体积高于对照组,EEF值低于对照组(P均<0.01)。1.00、2.00mg/ml组的CI及EI值均高于其余各组(P均<0.05)。肉眼观察凝固性坏死区表现为灰白色,未坏死区则表现为红色。光镜下见当MSNC-PFP浓度≥0.50mg/ml时,形成的凝固性坏死带完整。结论采用MSNC-PFP可增大HIFU表面消融离体牛肝的消融体积,减低EEF,从而提高辐照效率。

子宫肌瘤超声造影定量灌注特征预测超声消融的效果

目的探讨子宫肌瘤超声造影定量参数预测超声消融效果的价值。方法对63例子宫肌瘤患者术前行超声造影检查,采用JC型超声消融治疗系统内置灰度测量软件获得子宫肌瘤血流灌注定量参数。术后根据增强MRI分为消融满意组(消融率≥70%)和部分消融组(消融率<70%),比较2组造影参数差异,分析造影参数与消融率的关系,并采用ROC曲线评价造影参数对消融效果的预测价值。结果 2组到达时间(AT)、达峰时间(TTP)、增强时间(ET)、增强强度(EI)、增强速率(ER)差异均有统计学意义(P均<0.01);AT、TTP、ET与消融率呈正相关(P均<0.01),EI、ER与消融率呈负相关(P均<0.001)。AT、TTP、ET、EI、ER的ROC曲线下面积(AUC)均>0.7,其中ER的预测价值最高(AUC=0.935)。以ER=5.23作为截点值,其预测消融效果的敏感度为80.0%、特异度为95.8%。结论子宫肌瘤的超声消融效果与超声造影定量参数存在一定相关性,ER可作为预测消融效果的较好指标。

聚焦超声对SD外阴慢性单纯性苔藓模型大鼠外阴皮肤P物质及P物质受体表达的影响

目的探讨聚焦超声对SD外阴慢性单纯性苔藓模型大鼠外阴皮肤中P物质(SP)和P物质受体(NK1-R)表达的影响。方法参考Sally法建造40只雌性SD大鼠外阴慢性单纯性苔藓模型,并随机分为治疗组(n=20)和对照组(n=20)。治疗组予以聚焦超声治疗,对照组采用与治疗组相同的方法治疗,但仪器无功率输出。聚焦超声治疗2周后,取大鼠外阴皮肤,HE染色观察组织学改变,甲苯胺蓝染色观察肥大细胞总数及脱颗粒率,免疫组织化学方法检测SP和NK1-R的表达,比较两组指标差异。结果聚焦超声治疗2周后,治疗组75.00%(15/20)大鼠外阴皮肤转为正常,对照组10.00%(2/20)大鼠外阴皮肤转为正常,差异有统计学意义(2χ=17.289,P<0.05)。治疗组肥大细胞总数及脱颗粒率及外阴皮肤中SP和NK1-R表达水平均明显低于对照组(P均<0.05)。结论聚焦超声可抑制外阴慢性单纯性苔藓大鼠皮肤中SP的释放及NK1-R的表达,并降低肥大细胞总数,减少肥大细胞脱颗粒,减轻局部炎症反应。

HIFU治疗超声衰减宽度<10mm声通道腹壁瘢痕子宫肌瘤患者的有效性及安全性

目的探讨超声引导下HIFU治疗声通道腹壁瘢痕造成超声衰减宽度<10mm的子宫肌瘤患者的安全性及有效性。方法共纳入861例子宫肌瘤患者,于HIFU消融治疗前后行盆腔增强MR检查,其中202例腹壁瘢痕造成超声衰减宽度<10mm(瘢痕组),659例无瘢痕(无瘢痕组),比较2组消融治疗效果、术中不良反应及术后并发症情况。结果对所有患者均完成HIFU治疗,瘢痕组和无瘢痕组子宫肌瘤体积消融率分别为(80.31±18.16)%、(79.60±17.57)%(P=0.620)。瘢痕组术中皮肤烫发生率[52.97%(107/202)]较无瘢痕组[41.58%(274/659)]高(P=0.004),瘢痕组和无瘢痕组术后MRI示腹壁水肿发生率分别为19.80%(40/202)、14.87%(98/659;P=0.095)。结论超声衰减宽度<10mm的声通道腹壁瘢痕对HIFU治疗子宫肌瘤的有效性及安全性无明显影响。

超声造影剂对超声消融单发子宫肌瘤增效作用的临床观察

目的:根据患者个体差异性,探讨适合不同患者所需的造影剂注入后行高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)消融的增效最佳时机。方法:前瞻性研究109例单发子宫肌瘤患者,在超声引导下行HIFU消融治疗,按照患者住院号尾数的单双数进行非随机分组,单数纳入造影组,于HIFU术前行SonoVue超声造影,当超声监控下观察到微泡开始进入靶区时即刻开始HIFU治疗;双数纳入对照组,术前无造影检查,仅行HIFU治疗。对HIFU治疗术中与术后的各项数据进行分析比较。结果:造影组与对照组的消融率均到达70%以上,而造影组的平均功率、治疗时间、辐照时间、总能量、能效因子均明显降低(P<0.05)。与既往研究相比,超声治疗剂量和辐照时间明显降低。2组患者经消融术后,不良反应发生率均无统计学差异。术后3个月的随访调查发现部分患者肌瘤有所吸收,临床症状得到缓解。结论:在造影剂微泡开始进入靶区后立即行HIFU消融治疗能在满足个体差异性的情况下起到最强的增效作用,达到精准、高效的消融目的。

壳聚糖纳米微泡的制备及表征

以壳聚糖为原材料制备一种粒径约100 nm、带正电荷的新型纳米微泡。通过粒度电位仪、透射电镜、扫描电镜、红外光谱及超声成像设备等检测方法对纳米微泡的形貌结构进行表征。探究了壳聚糖纳米微泡的制备工艺,即反应物的用量、反应时间、反应温度、反应条件及冻干条件对壳聚糖纳米微泡的分散性、亲水性和稳定性的影响。结果表明,在氮气保护下,当过硫酸钾为67.5 mg、聚合反应时间80 min、戊二醛为70 mg和甘露醇为5%时,所制备的纳米微泡大小均一,粒径分布范围窄,平均粒径为(108.4±0.37) nm,平均电位为(33.5±0.92) mV;加入甘露醇保护冻干的纳米微泡能较好地复溶于水,当甘露醇的质量分数为2%～5%时,在4℃冷藏21 d后稳定性仍较好;超声谐波成像下纳米微泡具造影能力,证明其具有包裹空气的空心结构。

低强度聚焦超声促进SD大鼠慢性骨骼肌损伤修复

目的:探讨低强度聚焦超声(low intensity focused ultrasound,LIFU)对大鼠慢性骨骼肌损伤的修复作用。方法:用重力打击器构建大鼠慢性骨骼肌损伤模型,构建成功后模型分为超声组和对照组,超声组采用LIFU每天1次,连续辐照患处14 d,对照组假治疗。2组分别于治疗第3、10、21天取损伤区域组织,采用苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色法观察组织变化,免疫组化定量生肌决定因子(Myf-5)和辅肌动蛋白(α-actinin)表达强度并使用图像分析软件进行平均光密度(average optical density,AOD)分析,实时荧光定量多聚酶链反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析肌分化因子(MyoD)m RNA表达水平,对组织修复情况进行评价。结果:HE染色图片提示超声组坏死肌纤维逐渐被新生排列整齐肌纤维取代;对照组纤维组织形成,炎症细胞浸润,肌纤维萎缩明显。治疗开始的第3、10、21天,超声组α-actinin(3 d=0.270±0.026,t=2.963,P=0.018;10 d=0.244±0.011,t=2.865,P=0.027;21 d=0.222±0.031,t=1.073,P=0.317)、Myf-5(3 d=0.291±0.050,t=2.691,P=0.027;10 d=0.246±0.015,t=2.726,P=0.032;21 d=0.166±0.021,t=0.369,P=0.722)、MyoD mRNA(3 d=5.613±0.379,t=4.679,P=0.002;10 d=3.276±0.261,t=2.377,P=0.048;21 d=1.810±0.200,t=0.634,P=0.546)的表达均高于对照组α-actinin(3 d=0.234±0.008;10 d=0.214±0.020;21 d=0.203±0.023)、Myf-5(3 d=0.225±0.023;10 d=0.211±0.025;21 d=0.161±0.016)、MyoD mRNA(3 d=4.465±0.397;10 d=2.807±0.356;21 d=1.712±0.280),且在第3、10天差异有统计学意义(P<0.05)。结论:LIFU能促进大鼠慢性骨骼肌损伤再生修复,改善组织结构。

一种分析非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器性能的方法

非均匀厚度1-3型压电复合材料可用于制作宽带压电换能器,已广泛应用于水浸无损探伤、声波测井以及超声成像等领域。为分析该换能器的振动及其性能,提出了一种并联振子等效电路模型,将非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器看成并联的谐振器阵列,采用三维厚度伸缩振动模型对单个谐振器单元进行理论分析,得出了非均匀厚度1-3型压电复合材料换能器的阻抗计算公式;为验证该模型的正确性,设计并制作了一个平凹的1-3型压电复合材料换能器;实验结果显示,并联振子等效电路模型能准确的分析非均匀厚度1-3型压电复合材料片的性能。结果表明,非均匀厚度换能器带宽的主要是由压电片的厚度差异决定,研究结果可为非均匀厚度宽带换能器的设计提供参考。

基于质子共振频率MR温度成像监控高强度聚焦超声治疗

高强度聚焦超声(HIFU)作为一种热消融疗法,在治疗过程中需有良好的监控和实时精确的测温技术以保证治疗的安全性和有效性。MR温度成像通过具有温度敏感的参数进行测温,如弛豫时间、质子共振频率(PRF)、扩散系数、磁化矢量转移等,无创且无辐射,并可实时三维成像。其中,由于质子共振频率(PRF)对温度具有良好的线性度,且与组织类型不相关。基于PRF的MR温度成像成为中高场强(≥1T)系统应用的首选,在低场强系统中也有应用。本文对PRF MR温度成像的基本原理及其在监控HIFU治疗方面的研究进展进行综述。

不同声强低强度脉冲超声对SD大鼠骨髓间充质干细胞迁移的影响

目的探讨不同声强低强度脉冲超声(LIPUS)辐照对骨髓间充质干细胞(BMSCs)体外迁移的影响。方法将BMSCs分为空白对照组、30mW/cm^2组、60mW/cm^2组及90mW/cm^2组,对空白对照组仅行LIPUS假辐照操作,而对其余3组以相应声强进行辐照。以细胞划痕实验分析LIPUS对划痕愈合的促进作用,并通过MTT活性检测排除细胞增殖能力的干扰。采用transwell迁移实验评价各组BMSCs的迁移能力。通过FITC-鬼笔环肽染色检测F-肌动蛋白(Factin)表达结果 LIPUS辐照(空白对照组假辐照)后24h及48h,30mW/cm^2组、60mW/cm^2组、90mW/cm^2组及空白对照组间划痕面积差异均有统计学意义(F=26.559、106.110,P均<0.001),且空白对照组划痕面积[辐照后24h:(0.93±0.26)mm^2,辐照后48h:(0.70±0.11)mm^2]最大,30mW/cm^2组[辐照后24h:(0.47±0.21)mm^2,辐照后48h:(0.19±0.10)mm^2]最小;而辐照后即刻各组间划痕面积差异无统计学意义(F=2.921,P=0.063)。LIPUS辐照(空白对照组假辐照)后即刻、24h及48h各组间吸光度差异均无统计学意义(F=1.616、0.720、1.408,P=0.196、0.544、0.378)。各组间穿过transwell小室上室的BMSCs细胞计数差异有统计学意义(F=43.145,P<0.001),且30 mW/cm^2组细胞计数[(212.53±35.32)个]最大,空白对照组[(89.53±19.27)个]最小。F-actin染色显示,LIPUS辐照后BMSCs微丝增粗变长,数量增多。各组间相对荧光强度差异有统计学意义(F=64.350,P<0.001),且30 mW/cm^2组相对荧光强度(125.43±17.43)最大,空白对照组(51.94±12.76)最小。结论 LIPUS可促进BMSCs体外迁移,声强为30mW/cm^2时促进效应最明显。

双频高强度聚焦超声换能器应用研究进展

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)消融实体肿瘤已在临床治疗中展示出良好的应用前景。HIFU消融肿瘤技术由于其使靶区肿瘤组织瞬时升温至60℃以上,产生不可逆性凝固性坏死,同时不影响靶区外正常组织而被广泛应用。目前治疗用超声主要使用单频率高强度聚焦超声,但其临床应用的主要限制是靶区组织消融时间较长,靶区外正常组织损伤风险较大。缩短靶区组织消融时间,对于提高HIFU治疗效率,更好地应用于临床较为关键。在总结HIFU换能器的特性和影响HIFU治疗因素的基础上,综述了应用不同类型的双频HIFU换能器强空化和缩短靶区组织消融时间等方面的研究进展。

HIFU消融治疗弥漫型和局限型子宫腺肌病的近远期疗效

目的比较HIFU治疗弥漫型和局限型子宫腺肌病的近远期疗效。方法收集308例接受HIFU治疗的子宫腺肌病患者,依据术前MRI将其分为弥漫组和局限组,计算消融率及消融发生率,并评估2组患者术前、术后痛经及月经量情况。结果共297例患者进行了有效随访,随访时间1~50个月,其中弥漫组177例,局限组120例。297例患者消融发生率为99.33%(295/297),弥漫组及局限组消融率分别为(26.00±13.36)%、(44.32±19.93)%。2组患者术后痛经及月经量评分与术前比较均有明显降低(P均<0.05)。痛经症状总缓解率在术后3、6、12、24及36个月分别为92.96%(264/284)、86.18%(237/275)、73.51%(197/268)、60.71%(136/224)及46.83%(59/126);各随访时段局限组痛经缓解率均高于弥漫组,且在术后6、24及36个月差异有统计学意义(P<0.05)。月经量过多症状总缓解率在术后3、6、12、24及36个月分别为87.38%(187/214)、83.09%(172/207)、68.63%(140/204)、63.64%(105/165)及45.92%(45/98);各随访时段局限组均高于弥漫组,但差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论 HIFU治疗子宫腺肌病疗效显著,局限型与弥漫型近期疗效相当,远期疗效局限型优于弥漫型。

MR T2WI信号特征预测HIFU消融治疗子宫腺肌病疗效

目的探讨MR T2WI信号特征对HIFU消融治疗子宫腺肌病疗效的预测作用。方法 502例接受HIFU消融治疗的子宫腺肌病患者,根据术前MR T2WI信号特征分为Ⅰ组(以低信号为主,可有少量等信号)和Ⅱ组(以等信号为主,可有少量低信号);每组进一步分为A(无稍高和极高信号)、B(有稍高信号)、C(有极高或极高合并稍高信号)亚组。分析子宫腺肌病T2WI信号特征与超声消融效果和参数的关系。结果Ⅰ组与Ⅱ组病灶体积消融率(NPVR)差异无统计学意义(t=-0.504,P=0.612)。两组中A亚组NPVR均高于B亚组及C亚组(Ⅰ组:LSD-t=2.608、3.677,P=0.009、<0.001;Ⅱ组:LSD-t=3.255、3.778,P=0.001、<0.001),B亚组与C亚组NPVR差异无统计学意义(Ⅰ组:LSD-t=-0.852,P=0.395;Ⅱ组:LSD-t=0.278,P=0.781)。Ⅰ组与Ⅱ组辐照时间、总消融剂量和能效因子(EEF)差异均无统计学意义(辐照时间:t=-1.716,P=0.087;总消融剂量:t=-1.676,P=0.094;EEF:Z=0.044,P=0.965);两组A亚组辐照时间、总消融剂量和EEF均低于B亚组及C亚组(P均<0.05),B亚组与C亚组辐照时间、总消融剂量和EEF差异均无统计学意义(P均>0.05)。结论 MR T2WI信号特征对HIFU消融治疗子宫腺肌病难易程度和消融效果具有重要预测作用。

基于统计分析的多协议单片机数据通信系统EFT抗扰度研究

电快速瞬变脉冲群(EFT)易通过电源线与通信线间的耦合干扰电子系统或设备正常运行,通信协议直接影响数据通信的EFT抗扰度.本文设计了包含I2C、USART、SPI和RS232四种数据通信协议的单片机数据通信系统,采用线缆耦合方式对其进行EFT抗扰度试验,基于数理统计方法分析了不同通信协议下系统EFT抗扰度.根据试验中获取的阈值电压数据,运用最大似然法估计假设模型参数,再通过卡方拟合优度检验以及汉南-奎因信息准则选取最优拟合分布模型Gamma模型,以研究不同通信协议下的EFT干扰阈值电压分布规律.对单片机通信协议而言,在一定波特率下,EFT抗扰度由低到高依次为I2C、USART、SPI、RS232.