靶向纳米微泡联合高强度聚焦超声消融乳腺肿瘤的应用及基础研究

The potential advantage of therapeutic High Intensity Focused Ultrasound（HIFU） is not only to provide a minimally invasive treatment for malignant tumors, but also to spare breast tissue.One way to mitigate the disadvantage of employing HIFU might be to exploit the interaction between ultrasound and contrast agent microbubbles .Microbubbles may enhance the thermal effect and cavitation of HIFU, while reducing the tissue injury threshold to HIFU.With the development of microbubble contrast agents, many nanoscale ultrasound contrast agents have been produced. These nanoscale contrast agents are representative of the current trend for developing highly efficient, miniaturized ultrasound contrast agents with sound targeting performance for use in molecular imaging and therapy.In a previous study, we developed a nanoscale ultrasound contrast agent.Preliminary analyses demonstrated the nanoscale ultrasound contrast agent had an appropriate size and stability, distributed evenly and exhibited sound imaging performance. In the present study, we found this nanoscale ultrasound contrast agent could function as an enhancer of HIFU ablation.The mechanism of the heating effect produced by microbubbles and nanobubbles presenting in the ultrasound field remains unclear.We should comparison different kinds of nanometer microbubble in the different conditions of HIFU to find the mechanism and the best ablation index by using gray scale，correlation function and texture analysis.We would like to find the changes of tumor cell apoptosis after HIFU+Nanobubbles also.In short,we hope to develop our nanobubbles，and find a safety, effective ,stable nanobubble for HIFU,and find a new way for development of ultrasound contrast agents.

高强度聚焦超声(HIFU）是一种新型的无创技术，在治疗恶性肿瘤方面取得了很大进展，微泡是提高HIFU疗效的一种重要增效剂，目前，微泡已经发展至纳米级，纳米级微泡的物理、化学等特性与微米级微泡不同，能实现血管外显像和治疗，其应用和原理值得深入研究。本项目在前期研究基础之上，进一步优化制备靶向性纳米微泡，在HIFU消融动物乳腺移植瘤模型中，加入不同类型、粒径、电位、剂量、浓度的纳米微泡，观察其在不同辐照条件下，对HIFU消融的增效作用，并与微米级微泡对比，应用新型超声散斑分析技术：基于小波变换的Tamura纹理分析、相关函数、多分辨率分析等系统判断辐照效果，筛选HIFU+纳米微泡最佳治疗参数，并从分子水平研究HIFU+纳米微泡辐照后对细胞增殖和凋亡的影响，探讨其潜在的物理、化学、生物学机制，为寻找有效、安全、稳定的HIFU增效剂提供有价值的研究基础，也为下一代造影剂的发展提供新的思路。

超声造影剂（UCA）作为新型的超声分子影像探针，是目前研究的热点。传统的UCA属血池显像剂，一定程度上影响了超声分子成像及治疗的发展，近年纳米级UCA不断涌现，纳米级UCA具有很强的穿透力，能穿过血管壁，直达靶区细胞，其开发和应用有利于发展靶向性、高效性、小型化且具有辅助治疗作用的新型UCA。.高强度聚焦超声(HIFU）在治疗恶性肿瘤术中，存在辐照剂量较大、辐照时间较长等问题，易引起并发症，学者们提出改变组织结构、密度、血供、功能等组织声环境,以加速声能沉积,提高HIFU疗效,减少并发症；UCA可以提高HIFU 疗效，其机理可能是：①增强空化声孔效应，②升高靶区温度，③影响细胞增殖，④毛细血管破坏。纳米级微泡（NB）有望弥补常规微米级微泡的弱点，实现肿瘤的血管外显影和治疗。.我们在成功研制微米级微泡的基础上，优化制备工艺，成功地制备了NB。在兔VX2乳腺肿瘤模型上，研究NB增强实质显像的效果，以及作为增效剂在增强HIFU消融效果中的作用。结果表明在HIFU消融过程中，NB可以利用“负显影”效果，判断HIFU有效治疗区域；在同等辐照声功率、辐照时间条件下，HIFU+NB组较HIFU+PBS组，能有效提高辐照后灰阶变化，明显增大辐照后凝固性坏死的范围，提示NB能减少辐照强度，缩短辐照时间, 达到增强HIFU损伤效果的目的。NB可同时应用诊断和治疗领域，其具体作用机制（如空化效应、声孔效应）以及辐照后远期致细胞凋亡效应等还有待进一步深入研究。.另一方面，常规超声技术对HIFU实时疗效评价主要依赖于灰阶值变化，这种方法存在灵敏度较差、依赖操作医生主观判断等问题，灰阶值变化不明显时，易发生误判，导致辐照剂量增大、治疗时间增多，引起不必要的并发症，目前急需寻找一种更为敏感、准确、可靠的评价方法；以前，超声散斑被认为是一种干扰信号而在超声成像时被计算机自动过滤清除，近来，人们开始认识到散斑也是一种信息载体，从而促进了散斑计量术的诞生，声像图散斑图像的相关函数、基于小波变换的Tamura斑纹分析、多分辨分析等可用于判断HIFU辐照的靶区是否发生凝固性坏死，并优于灰阶值评价，有望成为新的HIFU实时疗效评价方式。我们的结果初步证实了纹理分析与灰阶评价相比，在判断CN的灵敏度及特异度上，更有优越性。而相同辐照条件下，相关函数分析对CN的总判对率高于灰阶。