赵丽霞 王成会 莫润阳

(陕西师范大学,陕西省超声重点实验室,西安 710119)

超顺磁性氧化铁纳米粒子与造影剂微泡结合形成磁性微泡,用于产生多模态造影剂,以增强医学超声和磁共振成像.将装载有纳米磁性颗粒的微泡包膜层看作由磁流体膜与磷脂膜组合而成的双层膜结构,同时考虑磁性纳米颗粒体积分数α对膜密度及黏度的影响,从气泡动力学基本理论出发,构建多层膜结构磁性微泡非线性动力学方程.数值分析了驱动声压和频率等声场参数、颗粒体积分数、膜层厚度以及表面张力等膜壳参数对微泡声动力学行为的影响.结果表明,当磁性颗粒体积分数较小且α ≤ 0.1时,磁性微泡声响应特性与普通包膜微泡相似,微泡的声频响应与其初始尺寸和驱动压有关； 当驱动声场频率f为磁性微泡共振频率f0的2倍(f = 2f0)时,微泡振动失稳临界声压最低； 磁性颗粒的存在抑制了泡的膨胀和收缩但抑制效果非常有限； 磁性微泡外膜层材料的表面张力参数K及膜层厚度d也会影响微泡的振动,当表面张力参数及膜厚取值分别为0.2—0.4 N/m及50—150 nm时,可观察到气泡存在不稳定振动响应区.

1 引 言

将超声造影剂微泡(microbubble,MB)与超顺磁性氧化铁纳米粒子(superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIOs)结合形成的混合剂-磁性微泡 (magnetic microbubble,MMB)[1],是一个将对现代医学诊断产生深远影响的新概念[2].MMB兼具MB和SPIOs两者各自特性,可同时用作超声造影 (ultrasound imaging,UI)与磁共振成像 (magnetic resonance imaging,MRI)对比剂.在临床诊断中,UI与MRI是两种互补的病理鉴别技术,使用MMB这种多模态造……