超声溶栓1-1

超声溶栓应用刘新旭2015年11月12日一、概述二、超声溶栓的应用方法三、超声溶栓的机制四、经颅超声溶栓治疗仪五、超声溶栓研究代表郎鸿志一、概述1、血栓的形成往往会引起诸如缺血性脑卒中风、急性心肌梗死、周围血管闭塞等多种疾病，严重危害生命健康。当前治疗血栓的常用方法有药物溶栓、球囊介入血管形成术、外科手术等。2、超声溶栓最早在1940年已有报道；1965年它在动脉粥样硬化斑块消融中得到验证。1976年Trubestein等使用低频高强度超声经导管离体和动物在体溶栓，证明了超声可在较大的安全范围内有选择地破坏血栓和斑块，对血管壁的损伤最小。•目前超声溶栓的方法主要有三种：体外超声经导管进入血管内溶栓；导管顶端超声换能器在血管内溶栓；经皮超声溶栓。其中前两种属于导管介入的血管内超声溶栓技术，已发展的较成熟，并已有用于临床的经导管血管内超声溶栓设备。超声溶栓的各种方法的原理分别如图1(a)(c)所示~二、超声溶栓的应用方法图1超声溶栓应用系统原理图(a)体外超声经导管进入血管内溶栓；(b)导管顶端超声换能器在血管内溶栓；(c)经皮超声溶栓•2.1、体外超声经导管进入血管内溶栓•在这种经导管的血管内超声溶栓方法，功率发生器激励体外超声换能器震荡，并将机械振动通过导管内的金属导丝传递到血管内，使导管顶端的探头在血液中高速振动，引起空化、微流和机械效应，直接将血栓裂解。2.2、导管顶端超声换能器血管内溶栓•这种经导管的血管内超声溶栓方法，导管放在血管内，其顶端安装有超声换能器，功率发生器经导管内的导线激励换能器发生振荡，对血栓直接消融。这里以微流作用促进溶拴药物对血块的渗透为主,而空化效应的作用似乎较小。超声频率通常为0.1~2MHz.声强取0.6-2W/cm2。•以上两种经导管超声溶栓方法,属于介入性治疗范畴,设备要求比较高,操作难度大。尤其是导管顶端超声换能器在血管内溶栓的方法,会对血管壁造成一定的损伤。2.3、经皮超声溶栓•这种方法应用高频低能的体外治疗超声(ETUS)经过皮肤等组织到达血管,在微流、空化效应作用下,溶检药物对血块的渗透性得到加强,溶栓效果得到提高。超声频率取0.02~1MHz,声强通常取0.5-10W/,这种方法属于非介入性疗法,设备简単,操作方便,但超声热效应对软组织的损伤不容忽视,对于高强度聚集超声溶栓,只要超声波参数取的合理,可以安全有效地消融血栓,StephanBchrens等研究了不同频率和强度的高强度聚焦超声的溶栓效果。2cm三、超声溶栓的机制•有关超声溶检的具体机制到目前为止还不是很明确。一般认为低频高强度超声能够消融血栓,主要可能是以下机制促成的•1、空化效应•1.1稳态空化•在液体或软组织中，存在一些小气泡（或受声照射时形成小气泡），在超声波的作用下，当声压与静压力之和很小时，气泡会生长，反之则会缩小，故声波引起气泡呼吸式的振动或脉动。•在超声强弱比较低时，这种振动不很强烈，通常不产生破坏力，称为稳态空化。即使在稳态空化的情况下，由于声流的存在，气泡周围的应力增加，可能会造成某些生物细胞功能的改变。1.2瞬态空化•当声强超过某一阈值（称为空化阈值）时，气泡的振动十分剧烈。在膨胀期，即声压与静压力的合力趋于零时，气泡直径迅速增大。然后，当声压改变符号时，在很大的合压力的作用下，气泡猛烈收缩，以致破裂成许多小气泡，产生强烈的冲击波和局部的高温高压，这种现象称为瞬态空化。空化阈值•空化阈值与超声波的频率有关，也与生物组织的状态有关。在本来含有气泡（如一些多孔性的膜等）的情况下，空化阈值要低得多，空化借以开始生长的小气泡称为空化核，空化核的状态是决定空化效应强弱的主要因素。•由于瞬态空化的强烈破坏性，在超声诊断中必须防范。实验表明，在超声诊断频段，各种生物组织的空化阈值均高于1W/cm2，因而通常不必担心瞬态空化发生。•超声波作用于液体后使不断地有微泡生成.瞬态空化会迅速发生破裂,这个过程伴随有光、电、热和机械冲击的产生.•CharlesW.Francls等研究表明,超声的空化效应可以提高溶栓药物向血检的渗透,另外,已经知道使用超声微泡造影剂(UCA)可降低空化血值,而不同的研究者都发现,超声造影剂的使用可以提高溶栓效果,从而同接验证了空化效应对溶检有较大的作用。•2、微流作用•这是一种机械作用,往往由空化引起,迅速破裂的徴泡在溶液中产生的圧力促使溶液中的液体形成微流,增强药物的流动性。•超声辅助微注射成型作为一种将超声外场作用与微注射成型相结合的新型聚合物成型工艺方法,因其在降低聚合物熔体粘度,提高充模流动性能,改善制品内部微观组织及控制分子结晶取向等方面具有明显的优势,进而成为近年来的研究热点。•3、热效应•由于生物组织的声吸收特性，射入组织的部分超声能量将会变成热能，并使其温度升高。当声强一点时，对某一种组织，温度变化与声波照射时间的关系如下图•图中的虚线表示生物组织发生不可逆变化的温度，例如，癌细胞在43℃时受到很大损伤或死亡。•由于超声热效应引起的温度变化的曲线的初始段接近于线性，这一段的温升可以看成是绝热过程，且温度变化斜率为式中，为介质的声吸收系数，I为入射于处的声强，ρ为密度，为比热。对于软组织，ρ≈1g/ml,≈4.2J/g.℃,于是，≈0.48IααpcpcααpcIdtdT/2/dtdT/•对声脉冲信号而言，一次脉冲作用后引起的温度升高约为△T=0.48I•式中，为脉冲持续时间。•由图5.7.1可知，当温度升到一定程度后，就不再随时间直线上升，而是上升速率逐渐变慢，直至趋于平衡，这种现象是由热传导引起的。当介质局部受声的照射，或当介质的声吸收特性不均匀时，会造成温度分布的非均匀性，温度梯度越大，热传导的作用也就越明显，直至整个介质温度相同，达到热平衡状态。ααpp•对于热传导效应的严格分析是困难的。为了获得定性的了解，假设介质中存在半径为R的非均匀球形区域（聚焦声照射的非均匀，或者吸收系数的非均匀），即周围介质没有声吸收，在不考虑对流而只考虑热传导的情况下，可得，•式中，为声照射可能达到的最高温度，K为热传导系数。由于是频率的函数，因而超声的热效应与频率密切相关的。KIRTT/α2α0maxmaxTαα•4、机械效应•当声强较低时，生物组织产生弹性振动，其位移幅度与声强的平方根成比例，但在声强足够高时，组织的机械振动则超过其弹性极限，而造成组织的断裂或粉碎，这种效应为超声的机械效应，超声手术和超声碎石等都利用了这一效应。这里是指超声的机械振动直接将血栓裂解，主要体现在血管内超声直接溶栓中。•5、声流效应•超声入射于两不同声阻抗率的媒质界面时，动量发生变化，产生辐射压力，当两煤质阻抗相差很大，且界面为平面时，辐射压力满足•式中Fr为辐射压力，A为声束有效作用面积，I为平均声强。•辐射压力对组织可产生撕力和引起声流，即引起组织的分子的移动或转动，当这种运动的幅度足够大时，会引起组织的损伤。,cIAFr•6、其他机制•如细胞内微电流、声化学效应、声透入作用、加速药物穿透、逆转酸中毒等。三、经颅超声溶栓治疗仪经颅超声溶栓治疗仪是国内首创、国际先进的新型专用仪器，该治疗仪由超声发生装置、治疗声头和固定头架三部分组成。发射专用超声用于治疗脑血管病。1、产品信息•自1990年至2003年，美国、日本和德国学者报道了超声溶栓的实验研究714篇，结论是一定功率和频率的超声波可以直接溶解血栓，并能增加纤维溶解药物活性。•该治疗仪主要用于脑梗死早期的溶栓治疗。可以单独使用，也可与尿激酶同时使用，提高溶栓治疗效果，减少出血并发症。•在脑卒中恢复期和康复过程中，本治疗可以改善脑微循环促进侧脂循环建立，加快肢体功能和语言障碍的恢复。•在脑动脉硬化、脑血管狭隘（MRA或TCD异常）和TIA发作的脑梗死前期，该治疗可以消除动脉硬化斑块、扩张脑血管，使TIA发作减少或消失，预防脑梗死的发生。•其主要原理是使用一定功率和频率的超声波，经头颅直接作用于脑病变部位，利用超声波的能量，溶解脑血栓，改善脑微循环，提高细胞代谢水平，使脑功能得以恢复的治疗方法。一．脑血管病•1.在脑卒中单元参与使用经颅超声溶栓治疗•2.脑血管病所致的偏瘫、失语等的经颅超声治疗•3.脑动脉硬化和脑血管狭窄的预防和治疗：病人经颅多普勒（TCD）检查提示血管狭窄或动脉硬化时,经颅超声治疗（治疗部位与TCD检查提示部位相同）可以扩张脑血管，改善脑循环，消溶动脉粥样硬化，预防脑病的发生。2、临床应用•二．其它疾病•神经疼痛;三叉神经痛，生骨神经痛，枕大神经痛等；组织损伤、腰痛、腿痛、软组织扭伤、面神经麻痹、肩关节周围炎、中毒后脑病、老年痴呆症的预防和治疗、脑发育不全脑炎后遗症的治疗、脑外伤恢复期的治疗、糖尿病性四肢麻木，丰梢循环不良等、慢性支气管炎、哮喘、胃十二脂肠溃疡等。郎鸿志，从事脑血管病的临床、教学和科研工作三十多年。由于其科研工作的成绩突出，1996年被评为国务院政府津贴的专家，2000年被评为全国先进科技工作者并获全国“五一”劳动奖章。五、科学家代表——郎鸿志简介敢于创新•1939年，德国科学家首先提出超声波对坐骨神经痛有治疗效果，这是最早将超声技术用于临床治疗的报道。1949年，第一届国际医学超声学术会议召开，使得超声技术在医学领域的应用有了迅速的发展。然而，颅脑疾病的超声治疗却一直被医学界视为禁区——中枢神经系统对超声最为敏感，稍有不慎超声就会损伤脑细胞。•郎鸿志却对此有自己的看法，超声波是指每秒振动两万次以上的声波，可以治疗坐骨神经痛，那么为什么不能利用其机械运动来使脑血管进行有效扩张，从而达到减轻脑血管病的症状？•此外，是否存在既不损失脑细胞，又具有治疗作用的超声剂量？这些确定了郎鸿志的实验方向。•1972年，郎鸿志开始进行不引起脑细胞损伤的超声剂量动物实验，一年多的时间里，郎鸿志对兔、狗和猴进行了大量、反复的实验研究，在经历了一次次失败之后，郎鸿志终于找到了不引起哺乳动物脑细胞损伤的超声安全剂量。•可是，动物实验的结果最终要在临床实践中得到验证。谁来做第一个安全验证者？人和动物的差异，使得人体实验带有极大的风险。“沧海横流，方显英雄本色。”郎鸿志主动请缨，要求将在动物身上获得的超声安全剂量，用在自己的颅脑部位。•实验获得了圆满的成功——未出现任何不良反应。郎鸿志成为第一个应用颅脑部位超声照射的人，而这一实验也为经颅超声疗法的临床应用奠定了坚实基础。造福患者•1974年，经颅超声疗法开始应用于脑梗死患者的临床治疗。•一位63岁的女患者夜里发病，上下肢瘫痪，在某医院接受治疗无效，两天后送到郎鸿志所在的医院。在确诊患者为脑梗死之后，郎鸿志立即为患者实施了经颅超声治疗。治疗10天后，患者生活完全能自理。•这给郎鸿志带来了信心，他越来越坚信超声波治疗非常好，见效快、安全性好。随着患者的增多，经颅超声疗法也越做越多，声名鹊起。•1976年，国家卫生部在洛阳召开全国超声治疗脑血管病大会，使得经颅超声疗法面向全国推广。•在临床中，郎鸿志发现，经颅超声疗法不仅适用于脑血栓的早期治疗，对脑梗死的康复治疗也有明显的疗效。在郎鸿志等用该方法治疗的一千多例脑梗死患者中，治疗有效率达到90％以上，其中有50％的患者不同程度地恢复了工作能力。提前预防•脑血管病是导致人类死亡的三大疾病之一，在全球范围内，每年使460万人死亡，中国也是脑卒中死亡率高发地区，据估计居民现患脑血管病600万，每年新发生脑血管病130万人、死亡近100万人，在幸存者中约3/4的人留下偏瘫等后遗症状，部分病人丧失劳动能力和生活能力。•70%的脑血管病患者有动脉粥样硬化病史，对此，郎鸿志提出用超声波照射颈动脉板块，使其变小，使脑血管病得以提前预防。注重科研•郎鸿志不是那种保守的医生，而是一个注重科研，懂得将科研成果应用于医学的人。•1974年，研制74Ⅰ型超声治疗仪，随后又推出74Ⅱ型超声治疗仪。•1992至2002年，郎鸿志担任河南科技大学一附院院长。退休后，郎鸿志再度出山。•2005年，推出LHZ—300型经颅超声溶栓治疗仪。•2008年，推出LHZ—60