反差介质及其用途制造技术

此处描述的是用于增强超声图象中的反差的介质。这些介质是由专门选择的气体组成的极小的气泡或“微小气泡”。此处描述的微小气泡在溶液中呈现长的寿命并且其尺寸小到足以穿过肺，因此能够改善心血管系统和其它要害器官的超声成象。此处还描述了用于选择产生反差介质的气体的方法。该方法是以利用气体固有的物理性质的计算为基础的，并且描述了将气体的性质与由该气体组成的微小气泡的溶解时间连系起来的方法。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是1992年6月5日申请的申请号为07/893，657的美国申请的后续申请，后者是1991年9月17日申请的申请号为07/761，311的美国申请的后续申请。本专利技术涉及增强用于医疗诊断而产生的超声图象的反差的介质。此处公开的反差-增强介质由存在于在超声图象被产生期间或刚要被产生之前被注入机体的溶液中的极小气泡组成。本专利技术还涉及通过选择气体来增强这种图象的方法，从这些气体能够配制具有新的和优良特性的一群游离气体微小气泡。这些由本专利技术的方法选择的气体组成的微小气泡尺寸可以非常小并且还可以在血液中存留足够长的时间，使得对以前被认为游离气体微小气泡无法进入的心血管系统、外围血管系统的一些部位和要害器官的图象进行反差增强。当使用超声获得人或动物的内部器官和组织的图象时，这些超声波-具有高于人耳可闻的频率的声能的波-当它们穿过机体时被反射。不同的机体组织对超声波进行不同的反射，这种由不同的内部组织反射的超声波产生的通常更恰当地描述为“回波”的反射被用电的方法检测和置换为可见显示。该显示在几个方面对医生或其它诊断人员是非常宝贵的，包括判断心血管疾病的发展或肿瘤的存在或性质。对于某些医疗条件，获得感兴趣的器官或组织的有用图象是特别困难的，这是因为这些组织的细节在由缺乏反差-增强介质的超声波的反射产生的超声图象中不能充分地与周围组织区别开来。此外，传统的超声图象的质量和分辨率不高是众所周知的。因此，通过向感兴趣的器官或其它组织注入介质增强超声图象的反差可以显著地改善对某些生理状况的检测和观察。在其它场合中，反差-增强介质本身的运动的检测是特别重要的。例如，已知由特定的心血管异常引起的独特的血液流动图形只能通过将反差介质注入到血流中和观察血液流动的动态特性才能识别。医学研究人员已经在发现适合于特定的诊断目的超声反差-增强介质的尝试中对固体、气体和液体的使用进行了广泛的研究。已对各种复合物质例如胶质密封的微小气泡、含有气体的脂肪、声定位的局部变性蛋白质和含有高氟化有机化合物的乳胶进行了研究以便开发具有一定的理想性质的介质，这些性质主要是在机体内的稳定性和提供超声图象的显著被增强的反差的能力。称为“微小气泡”的气体的小气泡在用标准的超声成象技术产生的图象中很容易被检测。当微小气泡被注入血流中或机体的一特定部位时，它增强包含微小气泡的区域和周围组织之间的反差。涉及反差-增强介质的大部分研究努力已经集中在使用极小的气体气泡方面。研究人员早已知道气体气泡因为具有当它穿过机体中时影响超声能量的独特的物理性质所以是一种高效的反差介质。游离气体气泡呈现的反差增强与液体或固体介质相比的优点将在以下讨论超声诊断技术的上下文中详细地描述。尽管有已知的优点，但是气体气泡在例如血液或许多含水的静脉内液体这样的溶液中的快速溶解严重限制了它们作为超声反差-增强介质的使用。最重要的局限是微小气泡的尺寸和微小气泡在溶解到溶液中去之前存留的时间。更仔细地考虑微小气泡的尺寸需求，气体气泡当然必须足够小，使气泡的悬浮不将栓塞的危险带入它们被注入的机体中。同时由通常在超声反差成象中使用的气体组成的极小的游离气体气泡迅速地溶解到溶液中去使得它们的图象增强能力只局限于注入区域的近邻。对于心血管系统的超声成象存在其它的障碍。医学研究人员已经研究了由普通空气、纯氮、纯氧或二氧化碳组成的微小气泡溶解到溶液中去所需的时间。这些气体的小到能够通过肺到达左心、直径小于约8微米的微小气泡其寿命约短于0.25秒。见Meltzer，R.S.Tickner，E.G.PoPP，R.L.的“肺为何清除超声反差？”，《医学和生物学中的超声》第6卷第263，267页(1980)。由于血液通过肺需要多于2秒的时间，所以这些气体的微小气泡在通过肺的行程期间将完全溶解，到达不了左心。出处同上。主要是出于对气泡尺寸和寿命之间的折衷，许多研究人员认为游离气体微小气泡作为心血管系统某些部位超声诊断的反差-增强介质是无用的。但是，这里描述的超声反差-增强介质包括由生物兼空气体-它们的选择也由本专利技术提供-组成的微小气泡。它们小到能够通过直径约为8微米的肺毛细管，因此可以对心脏的左心室进行反差-增强超声诊断。游离气体微小气泡在血液中的存留时间足够长，使它们可由外部静脉注射，通过右心、肺进入左心室而不溶解到溶液中去。此外，某些这样的介质能长期在溶液中存留并且可以对许多其它器官和组织进行反差-增强。本专利技术克服了认为是使用游离气体气泡而存在的固有的许多限制，这是部分地通过提供根据特定的物理标准选择特殊的气体的方法来实现的，使得由这些气体构成的微小气泡并未遇到如在以前被研究的微小气泡所遇到的相同限制。因此，已经发现这里描述的包括由使用生物兼容气体产生的微小气泡的复合物或根据这里揭示的物理和化学参数选择的气体的复合物的超声反差-增强介质能存留足够长的时间并且具有足够小的尺寸，它们在血液中的稳定性使得对在以前认为游离气体微小气泡不能进入的机体的特定组织能够进行增强的超声反差成象。用术语“生物兼容气体”来指一种化学实体，它能够以一种可接受的方式在活性组织内或对活性组织执行它的功能而没有过分的毒性或生理或药理的影响，并且在处于该活性组织的温度时它处于以很低的密度和粘度区别于固态或液态的状态之中，随压力和温度的改变有相当大的伸缩性，自发地倾向于均匀地分布在整个任何容器中。下表包括各种活性组织的理论上的体温机体 直肠温度(华氏度)猪(Sus Scrofa) 101.5-102.5羊(Ovis SP.) 101-103兔(Oryctolaqus Cuniculus) 102-103.5鼠(Tattus Morvegicus) 99.5-100.6猴(Macaca mulatta) 101-102鼠(Mus Musculus) 98-101山羊(Capra hircus) 101-103几内亚猪(Cavia Porcellus) 102-104仑鼠(Mesocricetus SP.) 101-103人(Homo Sapiens) 98.6-100.4马(Equus SP.) 101-102.5狗(Canin familiaris) 101-102狒狒(Papio) 98-100猫(Felis catus) 101-102牛(Bos taurus) 101.5-102.5黑猩猩(Pan) 96-100为了充分理解本专利技术的主题，描述目前已知的超声成象技术和回顾在这一领域中对改进的超声反差-增强介质的探索是有益的。用作超声反差介质的材料是由于当它们穿过机体并被反射而产生用于医疗诊断的图象时对超声波产生影响而起作用的。为了试图开发一种有效的图象一反差介质，本领域技术人员认识到不同类型的物质以不同的方式和不同的程度影响超声波。此外，由反差一增强介质产生的某些效应比其它效应更容易测量和观察。因此，当选择一种理想的复合物作反差一增强介质时，人们更喜欢当它们穿过机体时对超声波有显著的影响的那些物质。还有，对超声波的影响应当容易被测量。在超声图象中可被看到的主要反差一增强效应有三种反向散射、波束衰减和声差速度。这些效应的每一个将依次描述。A.反向散射当正在通过机体的超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于超声图象一增强的反差介质包含具有大于５的Ｑ系数的生物相容气体的微小气泡，这里Ｑ＝４．０×１０↑［－７］Ｘｐ／Ｃ↓［５］Ｄｐ是气体的密度（ＫＧＭ↑［－３］），Ｃｓ是气体的水溶解度（Ｍ）而Ｄ是气体的溶液中的弥散度（ｃｍ↑［３］ｓｅｃ↑［－１］）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文卡尔奎伊，
申请(专利权)人：阿默森保健公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]