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HIFU经颅脑肿瘤治疗参数筛选的数值仿真研究
目的:筛选相控换能器不同输入总功率和工作频率条件下高强度聚焦超声(HIFU)经颅脑肿瘤安全治疗参数.方法:以志愿者的头颅电子计算机断层扫描(cT)图像数据和82阵元相控换能器建立HIFU经颅治疗的数值仿真模型,以43℃下连续辐照时间大于90 min的热剂量、机械指数阈值1.9作为是否形成热损伤和空化损伤的条件,数值仿真研究不同输入总功率和频率时形成的温度场分布,筛选避免颅骨和正常脑组织损伤的HIFU治疗参数及其形成焦域大小.结果:当HIFU辐照的输入总功率较低时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间较长,且随着频率的升高在设定目标焦点与换能器之间的组织受到热损伤的可能性增大;当HIFU辐照的输入总功率过高时,HIFU经颅形成焦域达到治疗温度所需时间缩短,且随着频率的升高在焦域与换能器之间的焦域区域外的组织可能出现空化损伤.不同频率下避免正常组织伤害的输入总功率的范围为:①0.5 MHz时输入总功率为20.6～61.8 W;②0.6 MHz时输入总功率为41.2～82.4 W;③0.7 MHz时输入总功率为41.2～61.8 W;④0.8 MHz时输入总功率为41.2～61.8 W;⑤0.9 MHz时无可治疗的输入总功率;⑥1.0 MHz时输入总功率为61.8 W.结论:为了避免颅骨和正常脑组织的热损伤和空化损伤,HIFU经颅治疗脑部疾病时,需要筛选相控换能器工作频率下换能器的输入总功率范围.
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超声微泡造影剂用于基因转染方面的辐照参数优化
随着微泡作为一种新型基因栽体可行性[1]研究的逐步深入和超声介导微泡破坏增强基因转染机制认识的不断加深,超声与微泡在基因治疗领域中的应用日益广泛.目前,国内外学者在这方面开展了大量的研究,在其过程中超声辐照参数的选择尤为重要,如何选择佳的超声辐照条件是许多学者正在研究的课题.
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超声微泡破碎技术促进人MxA基因在小鼠肝脏转染的实验研究
目的:观察静脉注射基因和微泡声学造影剂,同时经皮超声辐照肝脏的方式是否能增强外源MxA基因在小鼠肝脏中的定位表达,并探讨不同辐照参数对该基因表达的影响.方法:(1)不同转染方法对转染效率的影响:采用昆明小鼠24只,随机分为4组.分别为质粒转染组、微泡+质粒组、超声+质粒组和微泡+超声+质粒组.7 d后分别取肝、心、脾、肾、肺和骨骼肌,采用间接免疫荧光法进行MxA蛋白的半定量检测.(2)不同辐照参数对基因表达的影响:采用昆明小鼠20只,随机分为4组.按转染不同超声辐照声强分为0.25 W/cm2组、0.5 W/cm2组、0.75 W/cm2组和1.0 W/cm2组.7 d后分别取肝组织,采用间接免疫荧光法进行MxA蛋白的半定量检测.结果:(1) 肝脏每高倍视野表达阳性细胞数在微泡+超声+质粒组高,其次为超声+质粒组,再次为微泡+质粒组,表达少的为质粒组;各组间两两比较,均有显著统计学差异(P<0.001);超声+微泡+质粒组中检测发现,脾组织偶有MxA表达阳性细胞,其余各组仅在肝组织存在MxA表达.(2)肝脏每高倍视野表达阳性细胞数0.5 W/cm2组高,其次为0.75 W/cm2组,再次为1.0 W/cm2组,0.25 W/cm2组表达少;各组间两两比较,均有显著统计学差异(P<0.001).结论:超声微泡破碎技术能显著增强外源MxA基因在小鼠肝脏中的靶向性表达;超声辐照频率不变的条件下,在一定范围内增加声强,能促进外源MxA基因在小鼠肝脏表达;当声强为0.5 W/cm2时,转染率高;该技术生物安全性好,为肝脏疾病的基因治疗提供了一项高效、安全的转染技术.
