脉冲占空比对磁性微泡介导的聚焦超声温升效应的影响

集合多种诊断和治疗功能的声/磁造影剂微泡的研究与开发已经成为当前医学超声、生物医学工程及临床应用领域共同关注的热点问题.超顺磁氧化铁纳米颗粒具有独特的磁性特征和良好的生物相容性,可被用作核磁共振造影剂来提升影像对比度、空间分辨率及临床诊断准确性.我们的前期工作表明,通过将超顺磁氧化铁纳米颗粒挂载于常规超声造影剂微泡表面,可以成功构建多模态诊断及治疗介质,显著改变超声造影剂微泡的尺度分布及包膜粘弹系数等物理特性,进而影响微泡造影剂的声散射特性及其声空化效应和热效应.然而,此前的研究仅考虑了声场强度和微泡浓度等影响因素,对于脉冲超声时间特性对磁性微泡造影剂动力学响应的影响的相关研究仍有所欠缺.本文通过热电偶对凝胶仿体血管模型中流动的双模态磁性微泡在不同占空比超声脉冲信号作用下,产生温升效应开展了系统的实验测量,并基于有限元模型对实验结果进行了仿真验证.结果显示,脉冲信号占空比的提升是增强血管中磁性微泡在聚焦超声作用下温升效果的关键性时间影响因素.本文的研究成果将有助于更好地理解不同超声作用参数对双模态磁性微泡的热效应的影响机制,对保障双模态磁性微泡在临床热疗应用中的安全性和有效性具有重要的指导意义.