超声造影剂微泡特性

超声造影剂微泡的特性

超声造影剂微泡的核心特性归因于其物理结构及声学响应机制，具体情况如下：

1. 微泡结构与成分

   • 气体内核：一般为高密度惰性气体（例如六氟化硫 SF₆、全氟丙烷 C₃F₈ 等），此类气体难溶于水或血液，极大地延长了微泡的存续时间。
   • 外壳材料：运用磷脂、白蛋白、高分子聚合物等对气体进行包裹，外壳厚度极薄（处于纳米级别）且具有良好的弹性，增强了微泡的抗压能力。
   • 尺寸范围：直径处于 2 - 10 μm（第二代造影剂大多为 2 - 5 μm），与红细胞大小相近，能够通过肺循环并分布至全身血管。

2. 声学响应特性

   • 共振散射：微泡在特定频率（共振频率）下产生振动并吸收能量，散射信号大幅增强，散射截面是同等固体颗粒的一亿倍。
   • 非线性振动：在高声压环境下，微泡呈现非对称的收缩/膨胀状态，进而产生谐波信号（如二次谐波、次谐波）。
   • 稳定性：惰性气体与弹性外壳的组合使微泡在血液中的存活时间可达数分钟，为实时动态成像提供了支持。
   • 空化效应：在高声压作用下，微泡破裂并释放能量，可增强药物输送或溶栓治疗的效果。

反射超声信号的主要成分

微泡反射的超声信号成分与微泡的振动状态和声压强度紧密相关，具体分类如下：

影响因素总结

1. 声压强度（MI）：

• 低声压（MI < 0.1）：基波 + 少量谐波（总占比约 40%）。
• 中等声压（MI = 0.1 - 0.5）：以二次谐波为主（总占比 70% - 80%）。
• 高声压（MI > 0.5）：宽频信号占主导（总占比 50% - 60%）。

2. 微泡类型：

• 含氟碳气体（如 SF₆）的微泡稳定性更高，谐波信号占比优于空气微泡。
• 磷脂外壳微泡（如 SonoVue）弹性更佳，非线性响应更为显著。

3. 成像模式：

• 谐波成像模式优先接收二次谐波，抑制基波噪声。
• 宽频成像模式可捕捉瞬态信号，但需要牺牲一定的实时性。

典型场景示例

• 心肌灌注评估：
  使用 MI = 0.1 - 0.2，二次谐波占比 70%，基波和次谐波分别占 20%和 10%。
• 肿瘤血管成像：
  在高声压（MI = 0.8）下，宽频信号占 50%，其余为谐波和基波。

如需获取更具体的实验数据或特定造影剂参数，可参考文献或厂商技术手册（如 SonoVue、Optison 等）。