刘文一，胡继文，刘亚涛，雷卫瑞，陈学坤

超声场中振荡微泡对血管壁的生物力学效应

刘文一，*胡继文，刘亚涛，雷卫瑞，陈学坤

(南华大学数理学院，湖南，衡阳 421001)

血管内受束微泡振荡所产生的生物力学效应在靶向药物传递、开放血脑屏障等具有重要的医学应用。本文从生物力学角度，创建了一个气泡-流体-固体耦合动力学模型，利用有限元法，研究超声场中振荡微泡与血管壁的相互作用，得到不同超声频率、血管尺度及不同初始半径微泡对血管壁的应力及应变分布。结果表明：频率1.0~1.5MHz时，血管壁应力随频率增大而降低；1.5~2.0MHz时，应力随频率经历半个正弦波形的变化，2.0 MHz之后不同初始半径微泡对血管壁的应力趋向一个相等的稳定值；当频率和初始微泡确定时，血管壁应力随血管半径先增大后变小,血管越厚，其应力和振动幅值都相应变小。三种不同初始半径微泡在不同血管半径中能产生有相应的应力极大值，其中较小初始半径微泡应力最大。本模型可用于计算不同声参数、血管尺度及不同初始微泡半径时的生物力学效应，为血管损伤评估提供参考。

超声；微泡； 微血管； 应力； 有限元法质

随着对微泡的空化效应等特性的深入了解，其在生物医学领域的应用也越来越受关注，尤其是利用微泡在生物壁面产生的生物力学效应，如声孔效应等，使其在靶向药物传递/基因药物治疗等领域得到了较大的发展[1]。理论和实验表明，在超声作用下，微泡在生物壁面附近振荡会在其周围产生微射流，微射流在生物壁面产生的剪切力可使细胞膜破裂，导致细胞膜壁面通透性增加，产生瞬时可逆性或不可逆性孔隙，形成所谓的声孔效应[2]。……