經(jīng)顱腦超聲造影對血腦屏障通透性的影響及機理研究.pdf

1、背景： 超聲作為一種無創(chuàng)的診斷手段已廣泛應用于臨床，且經(jīng)過多年的臨床應用未發(fā)現(xiàn)其對人體有致畸作用，同時超聲也廣泛應用于治療領域，如超聲碎石、高功率超聲腫瘤消融、聲動力治療等，近年有研究表明超聲波不但可以促進大分子物質及DNA等進入到細胞，而且可以選擇性使血腦屏障可逆性開放。因此超聲波的生物學效應也越來越受到人們的關注。在超聲應用研究發(fā)展的同時，超聲造影劑的研究及應用也廣泛開展，尤其是能通過肺循環(huán)的超聲造影劑研究與應用，為超聲診斷

2、提供了一種全新的輔助手段，因而也被稱為超聲發(fā)展史上的又一次革命。超聲造影劑首先應用于診斷領域，超聲造影為超聲診斷提供了全新的影像學信息，其應用越來越受到人們的青睞，由于造影劑微泡的散射能力較紅細胞要強，因此超聲造影不但在增強血流顯像方面提供了更豐富的診斷信息，更重要的是其在心臟顯像方面的應用，超聲造影劑不但可增強心內膜的顯像，而且能顯著提高左室容積及左室射血分數(shù)的評價，隨著超聲造影劑研究的不斷發(fā)展，超聲造影劑在心臟以外的臟器也越來越多地

3、得到應用，如對肝內惡性占位性病變的增強對比顯示、對腎血流灌注的評價等。 隨著超聲造影劑應用研究的深入，超聲造影劑在超聲場中的特性也得到了相應研究，近年的研究發(fā)現(xiàn)，超聲造影劑一個重要的特性是在超聲場中能產(chǎn)生振動。研究表明，在低強度超聲場作用下，超聲造影劑微泡產(chǎn)生一種線性的背向散射；在中等強度的超聲波作用下產(chǎn)生非線性的諧波信號；在高強度的超聲作用下，微泡則會發(fā)生破裂。鑒于此，超聲成像技術有了相應的發(fā)展，包括實時成像、諧波成像、間歇觸

4、發(fā)成像、反相脈沖成像及爆破成像等。但隨著超聲造影劑在超聲波聲場中的特性研究的深入，超聲造影劑在超聲場中引發(fā)的相關生物學效應越來越受到人們的關注，多項超聲造影基礎研究中發(fā)現(xiàn)，造影劑微泡的引入可明顯增強超聲能量的吸收，降低超聲空化閾值，從而增強超聲波的生物學效應，也正是其在超聲場中引發(fā)的相應生物學效應，超聲造影劑也逐漸從診斷領域過渡到治療領域。在有效利用這一生物學效應的研究方面，目前研究較多的是將超聲造影劑應用于基因轉染及藥物傳遞、增強溶栓

5、效應及選擇性血管栓塞。對其生物學效應的副作用方面的研究也有較多的報道。在體研究發(fā)現(xiàn)，應用診斷性超聲輔以白蛋白超聲造影劑可引發(fā)心肌毛細血管的破壞、室性早搏及局部的出血點，且隨著劑量的增加，這種副作用也隨之加強；應用白蛋白超聲造影劑輔以聚焦超聲可引起腦組織超聲輻照點血腦屏障的破壞。超聲造影劑增強超聲生物學效應在體外研究中也得到了類似的結果，研究表明，超聲造影劑的引入可以增強超聲誘發(fā)的細胞凋亡及細胞溶解。但上述研究主要對白蛋白類及表面活性類超

6、聲造影劑進行了相關研究，而本科室自制的長循環(huán)脂質體超聲造影劑是否也會引發(fā)相同的反應?是否這種生物學效應也具有可利用的方面?還未進行相關研究，因此我們設計了本課題研究。 研究目的： 1.探討高機械指數(shù)超聲及高劑量超聲造影劑在經(jīng)顱腦超聲造影中增強顯像的時間，從而為后續(xù)研究確定一個輻照時間參數(shù)； 2.探討不同機械指數(shù)超聲及不同劑量超聲造影劑在經(jīng)顱腦超聲造影中對血腦屏障通透性的影響，從而確定一個經(jīng)顱腦超聲造影的安全應用范

7、圍； 3.觀察經(jīng)顱腦超聲造影后實驗動物行為學的變化，從而初步探討腦超聲造影中對腦高級神經(jīng)功能的影響； 4.初步探討經(jīng)顱腦超聲造影中引發(fā)血腦屏障通透性改變的細胞及分子生物學水平的機理。 主要的方法及技術路線： 1.通過造影后腦組織增強顯像的時間一強度分析，以了解高機械指數(shù)及高劑量超聲造影劑條件下，超聲造影的增強顯像時間； 2.以伊文思藍作為血管通透性改變的示蹤劑，并通過甲酰胺淬取出腦組織中伊文思藍，

8、檢測其量的變化，評價不同強度超聲及不同劑量超聲造影劑在經(jīng)顱腦超聲造影中對血腦屏障通透性改變的程度； 3.以大鼠空間記憶能力的變化作為腦高經(jīng)神經(jīng)功能改變的評價指標，先對大鼠進行定位航向實驗，待訓練成功后進行經(jīng)顱腦超聲造影檢查，評價造影前后其記憶能力的變化情況； 4.以血腦屏障信號傳導系統(tǒng)中的相關蛋白beta-catenin、神經(jīng)傳導相關蛋白突觸囊泡蛋白及能對損傷作出較快反應的蛋白GFAP，作為經(jīng)顱腦超聲造影中對腦組織影響的

9、評價指標，分別采用Westenblot方法及免疫組織化學的方法了解造影前后腦組織中相應蛋白水平變化情況； 5.以硝酸鑭作為示蹤劑進行電鏡下觀察血腦屏障通透性改變發(fā)生的部位，從超微結構上了解經(jīng)顱腦超聲造影中血腦屏障通透性增加的主要機制； 6.通過石蠟切片對造影后腦組織細胞水平改變進行觀察，以了解造影后腦組織細胞水平的改變情況，同時以伊文思藍為示蹤劑觀察其細胞水平在腦內的分布情況，以進一步了解細胞水平腦組織的變化情況。

10、 主要結果及結論： 1.高機械指數(shù)超聲下脂質體超聲造影劑仍可達到長時間增強腦實質的二維灰階顯像效果； 2.經(jīng)顱腦超聲造影中，固定一定劑量的超聲造影劑時，隨著超聲強度增加，血腦屏障通透性也隨之增加； 3.經(jīng)顱腦超聲造影中，固定一定強度的超聲輸出能量時，隨著超聲造影劑用量的增加，血腦屏障通透性也增加； 4.即便應用高機械指數(shù)及高劑量超聲造影劑進行經(jīng)顱腦超聲造影檢查，所引發(fā)的血腦屏障通透性增加仍是一種可逆的改