超聲溶栓1-1課件

超聲溶栓應用

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

2、超聲溶栓最早在1940年已有報道；1965年它在動脈粥樣硬化斑塊消融中得到驗證。1976年Trubestein等使用低頻高強度超聲經導管離體和動物在體溶栓，證明了超聲可在較大的安全范圍內有選擇地破壞血栓和斑塊，對血管壁的損傷最小。

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

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

管壁造成一定的損傷。2.3、經皮超聲溶栓這種方法應用高頻低能的體外治療超聲(ETUS)經過皮膚等組織到達血管,在微流、空化效應作用下,溶檢藥物對血塊的滲透性得到加強,溶栓效果得到提高。超聲頻率取0.02~1MHz,聲強通常取0.5-10W/,這種方法屬于非介入性療法,設備簡単,操作方便,但超聲熱效應對軟組織的損傷不容忽視,對于高強度聚集超聲溶栓,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度的高強度聚焦超聲的溶栓效果。三、超聲溶栓的機制有關超聲溶檢的具體機制到目前為止還不是很明確。一般認為低頻高強度超聲能夠消融血栓,主要可能是以下機制促成的1、空化效應1.1穩(wěn)態(tài)空化在液體或軟組織中，存在一些小氣泡（或受聲照射時形成小氣泡），在超聲波的作用下，當聲壓與靜壓力之和很小時，氣泡會生長，反之則會縮小，故聲波引起氣泡呼吸式的振動或脈動。在超聲強弱比較低時，這種振動不很強烈，通常不產生破壞力，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，氣泡周圍的應力增加，可能會造成某些生物細胞功能的改變。1.2瞬態(tài)空化當聲強超過某一閾值（稱為空化閾值）時，氣泡的振動十分劇烈。在膨脹期，即聲壓與靜壓力的合力趨于零時，氣泡直徑迅速增大。然后，當聲壓改變符號時，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，產生強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，也與生物組織的狀態(tài)有關。在本來含有氣泡（如一些多孔性的膜等）的情況下，空化閾值要低得多，空化借以開始生長的小氣泡稱為空化核，空化核的狀態(tài)是決定空化效應強弱的主要因素。由于瞬態(tài)空化的強烈破壞性，在超聲診斷中必須防范。實驗表明，在超聲診斷頻段，各種生物組織的空化閾值均高于1W/cm2，因而通常不必擔心瞬態(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)空化會迅速發(fā)生破裂,這個過程伴隨有光、電、熱和機械沖擊的產生.CharlesW.Francls等研究表明,超聲的空化效應可以提高溶栓藥物向血檢的滲透,另外,已經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,從而同接驗證了空化效應對溶檢有較大的作用。2、微流作用這是一種機械作用,往往由空化引起,迅速破裂的徴泡在溶液中產生的圧力促使溶液中的液體形成微流,增強藥物的流動性。超聲輔助微注射成型作為一種將超聲外場作用與微注射成型相結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,提高充模流動性能,改善制品內部微觀組織及控制分子結晶取向等方面具有明顯的優(yōu)勢,進而成為近年來的研究熱點。3、熱效應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變成熱能，并使其溫度升高。當聲強一點時，對某一種組織，溫度變化與聲波照射時間的關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，癌細胞在43℃時受到很大損傷或死亡。由于超聲熱效應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程，且溫度變化斜率為式中，為介質的聲吸收系數(shù)，I為入射于處的聲強，ρ為密度，

為比熱。對于軟組織，ρ≈1g/ml,

≈4.2J/g.℃,于是，

≈0.48I對聲脈沖信號而言，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)時間。由圖5.7.1可知，當溫度升到一定程度后，就不再隨時間直線上升，而是上升速率逐漸變慢，直至趨于平衡，這種現(xiàn)象是由熱傳導引起的。當介質局部受聲的照射，或當介質的聲吸收特性不均勻時，會造成溫度分布的非均勻性，溫度梯度越大，熱傳導的作用也就越明顯，直至整個介質溫度相同，達到熱平衡狀態(tài)。對于熱傳導效應的嚴格分析是困難的。為了獲得定性的了解，假設介質中存在半徑為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），即周圍介質沒有聲吸收，在不考慮對流而只考慮熱傳導的情況下，可得

，式中，

為聲照射可能達到的最高溫度，K為熱傳導系數(shù)。由于

是頻率的函數(shù)，因而超聲的熱效應與頻率密切相關的。

4、機械效應當聲強較低時，生物組織產生彈性振動，其位移幅度與聲強的平方根成比例，但在聲強足夠高時，組織的機械振動則超過其彈性極限，而造成組織的斷裂或粉碎，這種效應為超聲的機械效應，超聲手術和超聲碎石等都利用了這一效應。這里是指超聲的機械振動直接將血栓裂解，主要體現(xiàn)在血管內超聲直接溶栓中。5、聲流效應超聲入射于兩不同聲阻抗率的媒質界面時，動量發(fā)生變化，產生輻射壓力，當兩煤質阻抗相差很大，且界面為平面時，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。輻射壓力對組織可產生撕力和引起聲流，即引起組織的分子的移動或轉動，當這種運動的幅度足夠大時，會引起組織的損傷。6、其他機制如細胞內微電流、聲化學效應、聲透入作用、加速藥物穿透、逆轉酸中毒等。三、經顱超聲溶栓治療儀

經顱超聲溶栓治療儀是國內首創(chuàng)、國際先進的新型專用儀器，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、產品信息

自1990年至2003年，美國、日本和德國學者報道了超聲溶栓的實驗研究714篇，結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?？梢詥为毷褂?，也可與尿激酶同時使用，提高溶栓治療效果，減少出血并發(fā)癥。在腦卒中恢復期和康復過程中，本治療可以改善腦微循環(huán)促進側脂循環(huán)建立，加快肢體功能和語言障礙的恢復。在腦動脈硬化、腦血管狹隘（MRA或TCD異常）和TIA發(fā)作的腦梗死前期，該治療可以消除動脈硬化斑塊、擴張腦血管，使TIA發(fā)作減少或消失，預防腦梗死的發(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)，提高細胞代謝水平，使腦功能得以恢復的治療方法。一．腦血管病1.在腦卒中單元參與使用經顱超聲溶栓治療2.腦血管病所致的偏癱、失語等的經顱超聲治療3.腦動脈硬化和腦血管狹窄的預防和治療：病人經顱多普勒（TCD）檢查提示血管狹窄或動脈硬化時,經顱超聲治療（治療部位與TCD檢查提示部位相同）可以擴張腦血管，改善腦循環(huán)，消溶動脈粥樣硬化，預防腦病的發(fā)生。2、臨床應用二．其它疾病神經疼痛;三叉神經痛，生骨神經痛，枕大神經痛等；組織損傷、腰痛、腿痛、軟組織扭傷、面神經麻痹、肩關節(jié)周圍炎、中毒后腦病、老年癡呆癥的預防和治療、腦發(fā)育不全腦炎后遺癥的治療、腦外傷恢復期的治療、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、教學和科研工作三十多年。由于其科研工作的成績突出，1996年被評為國務院政府津貼的專家，2000年被評為全國先進科技工作者并獲全國“五一”勞動獎章。五、科學家代表——郎鴻志簡介敢于創(chuàng)新

1939年，德國科學家首先提出超聲波對坐骨神經痛有治療效果，這是最早將超聲技術用于臨床治療的報道。1949年，第一屆國際醫(yī)學超聲學術會議召開，使得超聲技術在醫(yī)學領域的應用有了迅速的發(fā)展。然而，顱腦疾病的超聲治療卻一直被醫(yī)學界視為禁區(qū)——中樞神經系統(tǒng)對超聲最為敏感，稍有不慎超聲就會損傷腦細胞。郎鴻志卻對此有