Page 65 - 《应用声学》2021年第1期

第 40 卷 第 1 期 齐亭亭等： 磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像研究现状及展望 61

vibrate under the action of changing magnetic field, and then use ultrasonic technology to detect the particle’s
vibration information to obtain particle’s spatial distribution information. As magnetic nanoparticles play
important roles in constructing molecular imaging probes, such method is expected to provide new ideas for
ultrasound molecular imaging, and has great research value and application prospects. Based on this, this article
will focus on the principle and research status of magnetic nanoparticle-mediated magnetomotive ultrasound
imaging technology, and will look forward to the development trend of the technology.
Keywords: Magnetomotive ultrasound imaging; Magnetic nanoparticles; Molecular imaging; Elastography;
Multi-modal imaging
复杂环境的影响，气泡的形态难以保持稳定，操作时
0 引言
间窗口较短。
超声成像作为临床上常用的影像检测方法，在 与增强声阻抗差异的微纳米泡超声造影成像
疾病诊断、术中导航和术后评估等方面发挥重要作 不同，光声成像是利用脉冲激光照射生物组织或探
用 [1−2] 。经过近几十年的发展，超声成像设备和成 针，组织或探针获得能量并发生热弹性膨胀进而产

像性能越来越完善，并发展出多种成像功能。常用 生声波，通过接收声波信号重建出组织或探针的光
的超声成像功能包括灰阶结构成像、彩色多普勒成 吸收分布图像 [16] 。由于光声成像中用来重建图像
像、弹性成像等。以肝脏疾病检测为例，超声灰阶结 的信号是超声信号，生理组织对超声信号的散射要
构成像，能较好地检出肝内可疑占位性病变，并且能 比光信号低 2 ∼ 3 个数量级，因此它可以提供比光
够提供实时术中反馈。其次，彩色多普勒成像可用 学成像更深的成像深度；另一方面，光声成像是利
于观察肝脏内的异常血流信息，对评估组织的炎性 用不同组织或探针对光的选择性吸收，因此它比传
病变或恶性肿瘤有着重要的意义。近年来，超声弹 统超声成像具有更高的成像分辨率。于此同时，众
性成像可以显示和量化组织弹性信息，突破了解剖 多具有光热转化特性的无机或有机纳米探针的构
结构显像的局限性，得到了快速发展和应用。在我 建，大大推动了光声成像的研究与应用 [17−18] 。光
国《原发性肝癌诊疗规范》中，弹性成像已被推荐为 声成像已成为目前研究的热点，并获得广泛的研究
肝脏硬度检测以及术前肝功能储备评估的重要手 报道 [19−20] 。
段之一 [3] 。本研究团队也长期从事超声弹性成像相 磁纳米粒子介导的磁致振动超声成像是近年
关研究，并建立了基于声辐射力的超声弹性成像设 来发展的另一种新兴的成像技术 [21] 。其主要原理
备检测方法和体系，主持制定了中国医疗器械行业 是基于磁纳米粒子在变化磁场作用下产生磁致振
标准《基于声辐射力的超声弹性成像设备性能试验 动，利用超声波探测粒子的振动信息即可获得该
方法》 [4−8] 。除此之外，随着纳米技术等交叉学科的 粒子的空间分布信息。该成像方法的核心在于振
快速发展，不同的微纳米材料或成像探针的构建，为 动的产生和检测。其中，磁纳米粒子构建的探针已
超声成像提供新的发展动力。 广泛用于磁共振(Magnetic resonance, MR)分子成
超声微泡作为超声成像最常见的造影剂，可显 像 [22] 。这些磁纳米探针理论上都可以用于磁致振
著增强超声回波信号，从而提高超声成像检测的灵 动超声成像中的分子识别，并用于产生振动激励信
敏度 [9] 。同时，通过观察微泡在血管内的流动路径 用。另一方面，超声对振动的检测具有更高的灵敏
和流动速度，对评价血管的分布和血流信息具有积 度。相比光声成像，磁致振动超声成像有望进一步
极的促进作用 [10−11] 。另一方面，利用微泡的表面 解决激励信号在活体复杂环境中的穿透性、安全性
进行特异的靶向分子修饰，可进一步实现超声的分 和特异性等问题，具有较大的研究价值和应用前景。
子成像检测 [12−14] 。然而微泡尺寸通常相对较大， 相比 MR 成像，磁致振动超声成像具有超高的成像
难以实现跨血管外显像，又容易被网状内皮系统吞 速度，并且成像设备相对简单。目前，磁致振动超声
噬、破坏，从而影响病灶部位的聚集。相变纳米液滴 成像仍处于起步阶段，相关研究相对比较零散，缺乏
是替代微泡、用于解决渗透性问题的重要方法之一。 系统性归纳。因此，本文将围绕磁致振动超声成像
其相变过程主要是在外部激励(光热、声热、磁热等) 技术的原理和研究现状展开介绍，并对该技术的发
作用下实现的 [15] 。但由于相变过程容易受活体内 展趋势进行展望。