ALP AN 040 CN good paper超声造影剂的临床应用和研究进展返回目录

2020-07-06

超声波成像技术是一种应用广泛、无创且成本低廉的医学成像方法,但众所周知,普通超声的分辨率较低致使其临床应用有一定的局限性。1968 年美国 Gramiak 教授提出了“超声造影”的概念,这一技术大大提高了超声波成像的分辨率。超声造影技术具有实时、动态、 连续显示脏器实质和病灶血管构架以及组织灌注状况等特点,同时,超声造影技术也具有廉价、简便、易重复、 无放射性、无肝肾毒性、安全性高的优势。

当前,超声造影技术与 CT、核磁增强技术一同作为常规的影像诊断方法,已在大多数疾病的诊疗过程中都得到广泛应用, 如肾脏、胰腺、脾脏、甲状腺、乳腺、血管等。 




1 什么是超声造影剂   

随着超声医学和临床药理学的迅速发展,超声造影技术已经成为当今医学影像学领域发展最快的技术之一, 它是通过静脉或皮下注射超声微泡造影剂,增强组织器官显像,从而达到鉴别疾病与提高超声诊断的医学专门技术,具有无辐射、操作简便的优势,极具发展潜力 [1]。

超声造影技术的发展离不开超声造影剂,那么什么是超声造影剂?

超声造影剂 (ultrasound contrast agent,UCA) 是一类经外周静脉注射后,可使血液产生强散射,能够显著增强超声医学检测信号的诊断和治疗药物。UCA 在超声医学中的广泛应用有力地提高了超声的诊断水平和治疗能力,这也使得它成为医学科技工作者们研究的热点之一。 




2 超声造影剂的种类

超声造影剂从尺寸上分为微米级超声造影剂和纳米级超声造影剂两种。微米级超声造影剂主要包括第一代游离微气泡造影剂、包裹空气的第二代微气泡造影剂、 包裹有在血液中弥散极低的高分子氟碳气体的第三代微泡造影剂和目前在临床工作中使用最多的内含有多种气体成分的微气泡,且气泡外壳多为人血蛋白质类、脂质类或表面活性剂类的第四代微泡造影剂。   

超声造影剂从性质上分为靶向超声造影剂和非靶向超声造影剂两种。非靶向超声造影剂的化学结构比较简单,由内层的惰性气体和外层的包膜构成。包膜表面没有任何的配体修饰,这种造影剂对任何组织器官和病变部位没有特异的结合能力,不能实现组织特异性显影; 而靶向超声造影剂其外层的包膜表面被执行了特异性的配体修饰,这种造影剂可以在特定的组织器官或者病变部位与其受体特异性地紧密结合,使造影剂在该部位滞留,实现超声的组织特异性成像 [2]。   


超声造影剂从功能上分为单纯超声造影剂和多模态超声造影剂两种。单纯超声造影剂仅在超声检查和治疗中使用;多模态超声造影剂是能够同时应用于超声显像 和 CT 显像或 MR 显像的特殊造影剂,如临床中使用的液 态氟碳纳米粒超声造影剂就属于这类 [3]。



3 超声造影剂的临床应用

最初,超声造影剂仅仅是作为单纯的超声显像剂应用于超声检查中,例如肝脏肿瘤超声检查、心脏内膜边界的超声测定和心肌功能的超声测定等技术 [4-8]。随着超声医学影像技术和临床药理学的迅猛发展,超声造影剂也越来越多地被应用于超声治疗中,例如血栓溶栓、体外碎石和高强度聚焦超声刀切除肿瘤等技术 [5,9-13]。 

总之,超声造影剂已经在全世界范围内广泛地应用于肝脏、心脏和肿瘤等疾病的影像诊断和治疗中。但是,随着近些年来超声造影剂在超声诊断和超声治疗领域的广泛使用,世界各国的学者又开始关注超声造影剂的安全性和可靠性。欧美许多国家都曾经出现过使用超声造影剂之后的副作用,甚至是导致患者死亡的严重并发症。 这不仅给超声造影技术的发展造成了一定的影响,但也 正面的提示医生们在选择超声造影剂进行检查和治疗时 必须掌握一个原则,即用药安全第一。

现代药理学已经研究发现,超声造影剂的副作用与其结构和用药剂量等 有明确的关系,这也是临床医师和临床药师以及专业药 学人士等人需要密切关注的问题。 




4 超声造影剂在现阶段的最新研究进展   

随着科学技术水平的飞跃进步,超声造影剂的研究 也进入了快速发展的轨道,现阶段超声造影剂研究进展 表现主要在以下四个方面。

第一是纳米超声造影剂。纳米技术的应用使超声造影剂直径和体积都更加微小,这使得它与普通造影剂相比有如下优势:

(1) 纳米造影剂较普通造影剂有更强的穿透力。普通造影剂的微泡不能透过血管壁,而纳米造影剂可以穿透血管内皮到达血管外靶组织,实现血管外显像,特别是在疾病状态下 ( 如肿瘤 等 ),血管内皮间隙扩大,粒径小于 700 nm的纳米微泡可以轻松通过,从而区分病理组织和周围正常组织。 

(2) 纳米造影剂的另一个重要特性是能够聚集成像。纳米液态氟烷类造影剂密度高于水,声反射很低,与血液相似,游离于血循环中,表现为回声反射极低的细微散射体。

(3) 纳米粒本身表面积相对较大,吸附能力强,具有良好的生物亲和性;且其体积微小,稳定性较强,可在血液循环中存留更长时间。更重要的是,纳米超声造影剂还是靶向超声造影剂、多功能超声造影剂和载药物超声造影剂制备的前提 [14]。


第二是靶向超声造影剂。靶向超声造影剂通过超声造影剂上的特异性配体与靶器官或靶组织上相应的受体结合,进而产生特异性的超声分子显像。靶向超声造影剂使超声医学对器官组织的解剖学 成像逐步深入到功能性成像,具有广阔的应用前景 [15]。 


第三是多功能超声造影剂。多功能超声造影剂不再像普通超声造影剂那样仅仅支持超声显像的方式,而是以超声分子显像为核心,结合 CT 和 MR 等其他成像技术优势,对活体状态下的生物过程以细胞和 / 或分子作为成像 靶点,利用图像可视化细胞功能及追踪分子过程,从而在细胞或分子水平直观地反映体内生理和病理变化过程。 多功能超声造影剂的研制和开发,将为疾病超声诊断与超声治疗开辟出新的道路 [16]。


最后是载药物超声造影剂。 最近的研究发现表明,超声造影剂还能够作为药物的载体被送入需要治疗的组织或器官中。这种新型造影剂的作用尤其体现在某些肿瘤的靶向和基因治疗当中,被认为是肿瘤治疗的希望之一。   


到目前为止,超声造影剂的发展已经步入快速发展的轨道上,它在临床工作中的应用也发挥了重大的作用。 但是,作为一种新的科技产物,超声造影剂在很多方面都还有许多问题要解决。诸如什么样的造影剂是最为安全有效的、什么样的结构才能更好地实现最佳的造影效果以及如何将超声造影剂在超声造影技术中完美应用等一系列问题都有待于进一步研究解决。随着医学、药学等相关专业的进步,超声造影剂的临床应用势必更加广泛和安全,这将是所有医务工作者所期待的。

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