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声学学报 2021年第3期46卷 440-446页

作者：王生庚易夕圆王振宇杨增涛重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆400016 重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

提出了一种利用体声波微流阱在三维流体空间中捕获微米级颗粒的方法,制备了2种体声波微流阱阵列,并采用有限元法进行仿真计算,求解方程得到一阶声场、二阶声场,仿真分析了聚苯乙烯微粒在流场中的运动情况。实验结果显示体声波微流阱能... 详细信息

提出了一种利用体声波微流阱在三维流体空间中捕获微米级颗粒的方法,制备了2种体声波微流阱阵列,并采用有限元法进行仿真计算,求解方程得到一阶声场、二阶声场,仿真分析了聚苯乙烯微粒在流场中的运动情况。实验结果显示体声波微流阱能够快速、高效捕获三维流体空间中的微米级颗粒,实验结果与仿真结果吻合良好,圆柱型体声波微流阱与圆孔型体声波微流阱都能在几十秒内捕获三维空间中的微粒,且圆柱型体声波微流阱的捕获效率比圆孔型体声波微流阱高。该方法突破了声表面波微流阱无法操控三维空间中的微粒的局限,提高了捕获微粒的效率。

关键词：体声波特征长度微米级颗粒声表面波

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基于换能器驱动信号特征的高强度聚焦超声焦域损伤实时监测

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物理学报 2022年第3期71卷 275-283页

作者：钱骏谢伟周小伟谭坚文王智彪杜永洪李雁浩超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)焦域的实时监测是聚焦超声临床治疗面临的关键问题,目前临床常采用B超图像强回声的变化实现焦域组织损伤的监测,而B超图像出现的强回声大多与焦域处的空化及沸腾气泡相关,无法... 详细信息

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)焦域的实时监测是聚焦超声临床治疗面临的关键问题,目前临床常采用B超图像强回声的变化实现焦域组织损伤的监测,而B超图像出现的强回声大多与焦域处的空化及沸腾气泡相关,无法准确、实时地监测治疗状态.HIFU治疗中焦域组织会伴随温度升高、空化、沸腾和组织特性等变化,换能器表面的声学负载也在不断变化,针对该问题,本文构建了换能器电压电流实时检测平台,通过测量换能器电学参数来感知焦域组织的状态变化.以离体牛肝组织作为HIFU辐照对象,并将相位差变化的结果与离体牛肝组织损伤的结果进行了对照,实验结果表明,在HIFU辐照过程中,换能器电压与电流的相位会出现由相对平稳到大幅波动的过程,此时停止辐照可见焦域出现明显损伤,而此时B超图像灰度无明显变化;此外,当焦域出现空化时,其波动幅度与范围将较之更大.此方法可为HIFU焦域组织损伤监测提供一种新的研究方案和手段.

关键词：高强度聚焦超声损伤监测互相关换能器电气特性

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制备纳米粒联合高强度聚焦超声治疗三阴性乳腺癌:体外实验

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中国医学影像技术 2022年第7期38卷 961-967页

作者：康正樾冯潇铃廖洪建张志飞杜永洪重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

目的制备特异性靶向三阴性乳腺癌(TNBC)纳米粒(NP)AS1411/PFH-NP,评估其联合高强度聚焦超声(HIFU)治疗TNBC的价值。方法以双乳化法将十四氟己烷(PFH)装载于PLGA@PEG,以AS1411核酸适配体与PFH-NP连接,制备AS1411/PFH-NP,观察其物理特性... 详细信息

目的制备特异性靶向三阴性乳腺癌(TNBC)纳米粒(NP)AS1411/PFH-NP,评估其联合高强度聚焦超声(HIFU)治疗TNBC的价值。方法以双乳化法将十四氟己烷(PFH)装载于PLGA@PEG,以AS1411核酸适配体与PFH-NP连接,制备AS1411/PFH-NP,观察其物理特性、靶向能力及体外超声显像能力,评价HIFU联合AS1411/PFH-NP消融离体牛肝组织及杀伤MB-231 TNBC细胞的价值。结果成功制备AS1411/PFH-NP,其形态较佳,对MB-231 TNBC细胞具有良好靶向能力。AS1411/PFH-NP组CEUS图像灰度值大于磷酸盐缓冲液(PBS)组及NP组(t=17.24、5.60,P均<0.05)。经HIFU+AS1411/PFH-NP消融后,牛肝组织凝固性坏死体积大于经HIFU+PBS(t=7.99,P<0.01)及HIFU+NP消融后(t=4.33,P<0.05);且HIFU+AS1411/PFH-NP消融能效因子显著低于HIFU+PBS(t=5.41,P<0.01)及HIFU+NP消融(t=4.82,P<0.01)。HIFU+AS1411/PFH-NP组MB-231细胞凋亡率高于其他组(P均<0.05)。结论特异性靶向TNBC AS1411/PFH-NP可提高HIFU体外消融效率。

关键词：三阴性乳腺肿瘤纳米微粒液态氟碳高强度聚焦超声消融术超声检查

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表达气体囊泡的大肠杆菌能安全地增强高强度聚焦超声的消融效果

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南方医科大学学报 2021年第5期41卷 649-656页

作者：蒋富杰杨海燕王璐汪瑶台唐瑜王狄森王琦邹建中重庆医科大学生物医学工程学院//超声医学工程国家重点实验室//重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

目的探讨表达气体囊泡(GVs)的大肠杆菌增效高强度聚焦超声(HIFU)消融荷瘤小鼠肿瘤的作用及相关安全性。方法常规饲养雌性BALB/c小鼠136只,随机选择32只构建4T1荷瘤小鼠模型,按体质量随机分为GVs组(大肠杆菌BL21(AI)-pET28a-ARG1)和对照... 详细信息

目的探讨表达气体囊泡(GVs)的大肠杆菌增效高强度聚焦超声(HIFU)消融荷瘤小鼠肿瘤的作用及相关安全性。方法常规饲养雌性BALB/c小鼠136只,随机选择32只构建4T1荷瘤小鼠模型,按体质量随机分为GVs组(大肠杆菌BL21(AI)-pET28a-ARG1)和对照组(PBS),检测凝固性坏死体积和肿瘤组织病理变化验证增效HIFU消融的作用。104只BALB/c小鼠,也按体质量随机分为GVs组和对照组(n=52),检测小鼠体质量变化,于静脉注射后第1、4和15天,测定白细胞、红细胞、血红蛋白和血小板计数,检测肝功ALT、AST和肾功CREA、BUN生化指标,ELISA检测TNF-α、IL-1β,检测肝、脾组织病理学变化,以评价其安全性。结果HIFU消融效果显示GVs组凝固性坏死体积大于对照组(P<0.001),肿瘤组织病理切片显示GVs组损伤程度比对照组更高。体质量结果显示,GVs组体质量与对照组无明显差异,血常规结果显示,GVs组白细胞、红细胞、血小板和血红蛋白含量与对照组无明显差异(P1=0.59,P2=0.27,P3=0.76,P4=0.81);肝、肾功生化指标结果显示,GVs组ALT、AST、CREA和BUN与对照组均无明显差异(P1=0.12,P2=0.46,P3=0.62,P4=0.86);ELISA结果显示,GVs组TNF-α、IL-1β与对照组相比无明显差异(P1=0.48,P2=0.56),肝、脾组织病理切片显示GVs组与对照组相比无明显异常变化。结论表达GVs的大肠杆菌通过自身稳定表达GVs,能够安全、有效地增强HIFU的消融效果。

关键词：气体囊泡大肠杆菌肿瘤高强度聚焦超声

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压电瞬态响应在换能器声功率测量中的应用

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声学学报 2017年第1期42卷 103-108页

作者：曾淼沈勇黎付杨增涛王华重庆医科大学生物医学工程学院省部共建国家重点实验室培育基地-重庆市超声医学工程重点实验室重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

探索一种简便的聚焦超声功率测量方法,利用压电陶瓷片直接接收超声信号,通过机电类比得到压电瞬态响应由压电片在声波作用力下引起受迫振动产生的电压响应与固有振动产生的高频衰减响应叠加而成,分析输出压电信号与换能器声功率之间的... 详细信息

探索一种简便的聚焦超声功率测量方法,利用压电陶瓷片直接接收超声信号,通过机电类比得到压电瞬态响应由压电片在声波作用力下引起受迫振动产生的电压响应与固有振动产生的高频衰减响应叠加而成,分析输出压电信号与换能器声功率之间的换算关系。对输出压电信号进行二次包络提取,获得表征声功率变化的电压幅度曲线,分别找出不同换能器驱动电压下包络曲线的最大峰值电压,将其平方值与声功率计所测声功率进行线性拟合,并对理论关系式中的比例系数进行标定。实验结果所得线性拟合度较高,且标定后所得声功率与声功率计所测值相对误差低于8.7%,证明了通过压电瞬态响应测量换能器声功率具有可行性。

关键词：压电片声功率瞬态响应声波作用电压响应机电类比包络曲线换算关系最大峰值水听器

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聚焦超声降低SD大鼠外阴慢性单纯性苔藓复发率的机制

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南方医科大学学报 2019年第12期39卷 1487-1493页

作者：刘瑶范艺巾李成志超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆400016 重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

目的通过观察聚焦超声治疗SD大鼠外阴慢性单纯性苔藓(LSC)模型后SD大鼠外阴皮肤组织真皮层胶原纤维化的变化,探寻聚焦超声降低SD大鼠外阴慢性单纯性苔藓模型复发率的机制。方法建立50只雌性大鼠LSC模型,随机分为治疗组和对照组(n=25)。... 详细信息

目的通过观察聚焦超声治疗SD大鼠外阴慢性单纯性苔藓(LSC)模型后SD大鼠外阴皮肤组织真皮层胶原纤维化的变化,探寻聚焦超声降低SD大鼠外阴慢性单纯性苔藓模型复发率的机制。方法建立50只雌性大鼠LSC模型,随机分为治疗组和对照组(n=25)。治疗组采用聚焦超声治疗,对照组大鼠采用聚焦超声假辐照治疗。聚焦超声治疗前后,HE染色观察外阴组织学病理变化,masson染色鉴定SD大鼠外阴皮肤组织真皮浅层胶原纤维的密度,电镜下观察真皮浅层胶原纤维超微组织结构。免疫组化和Western blot检测notch1和c-fos在外阴皮肤组织中的表达,比较组间差异。结果经过聚焦超声干预的治疗组大鼠中,16%(4/25)大鼠继续进展为外阴低级别鳞状上皮内病变,4%(1/25)大鼠仍为LSC,80%(20/25)实验大鼠外阴皮肤恢复正常。经聚焦超声假辐照治疗的对照组中有19只(76%)大鼠会继续进展为外阴低级别鳞状上皮内病变,3只(12%)仍然表现为LSC,3只(12%)恢复正常,两组间治愈率差异有统计学意义(P<0.05)。治疗组真皮浅层胶原纤维密度明显低于对照组,且notch1和c-fos在治疗组外阴组织中的表达明显低于对照组(P<0.05)。结论聚焦超声治疗可能通过影响外阴皮肤组织中notch1和c-fos的表达,抑制真皮浅层胶原纤维化,从而降低外阴慢性单纯性苔藓的复发率。

关键词：外阴慢性单纯性苔藓聚焦超声治疗复发率

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基于乏氧环境的生物靶向载药纳米粒诊疗乳腺癌的实验研究

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第三军医大学学报 2021年第10期43卷 946-954页

作者：王璐蒋富杰杨海燕王狄森汪瑶台唐瑜王琦邹建中超声医学工程国家重点实验室重庆医科大学生物医学工程学院重庆400016 重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

目的探讨生物靶向载药纳米粒基于乏氧微环境诊疗乳腺癌的效果。方法采用薄膜水化法制备载全氟己烷(perfluorohexanes,PFH)和替拉扎明(tirapazamine,TPZ)的LPT纳米粒。培养双歧杆菌,检测基本表征。利用静电吸附法连接菌和纳米粒以制备生... 详细信息

目的探讨生物靶向载药纳米粒基于乏氧微环境诊疗乳腺癌的效果。方法采用薄膜水化法制备载全氟己烷(perfluorohexanes,PFH)和替拉扎明(tirapazamine,TPZ)的LPT纳米粒。培养双歧杆菌,检测基本表征。利用静电吸附法连接菌和纳米粒以制备生物靶向载药纳米粒,激光共聚焦、流式细胞术检测二者连接情况。超声诊断仪、MTT[3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide]法、流式细胞术检测纳米粒经HIFU(high-intensity focused ultrasound)辐照后体外超声成像以及杀伤乳腺癌细胞效果;组织匀浆法检测双歧杆菌靶向肿瘤能力,活体荧光成像观察纳米粒靶向肿瘤情况。建立4T1乳腺癌小鼠模型,随机分为靶向组和非靶向组(n=3)观察纳米粒体内超声成像效果;体内治疗时随机分空白对照组、PBS+HIFU组、LPT+HIFU组、LPT+双歧杆菌+HIFU组(n=3),记录小鼠体质量和肿瘤体积变化,14 d后行HE染色。结果成功制备生物靶向载药纳米粒。LPT纳米粒粒径(218.93±6.56)nm、电位(55.00±4.97)mV,双歧杆菌电位(-28.10±7.52)mV,二者连接率为(99.04±0.40)%。HIFU辐照后纳米粒具有较好超声成像效果。MTT及流式细胞术检测结果显示与常氧组相比,纳米粒在乏氧条件下对乳腺癌细胞具有较好杀伤效果(P<0.05)。组织匀浆结果验证双歧杆菌可靶向肿瘤组织,活体荧光成像显示纳米粒富集在肿瘤部位。靶向组纳米粒经HIFU辐照后实现了体内超声成像,比较各组肿瘤体积以及HE切片结果,LPT+双歧杆菌+HIFU组抑瘤效果最明显(P<0.05)。结论基于乏氧微环境的生物靶向载药纳米粒能有效诊疗乳腺癌,为乳腺癌诊疗一体提供新思路。

关键词：乏氧双歧杆菌乏氧激活前药高强度聚焦超声肿瘤

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低强度脉冲超声抑制脓毒症大鼠脾脏淋巴细胞的凋亡

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南方医科大学学报 2023年第10期43卷 1789-1795页

作者：唐文韬邓娟贺思程李君粉周艺情王嫣重庆医科大学生物医学工程学院、超声医学工程国家重点实验室重庆400016 重庆市生物医学工程学重点实验室重庆400016

目的探讨低强度脉冲超声(LIPUS)对脓毒症SD大鼠脾脏淋巴细胞凋亡的抑制效应及可能机制。方法通过盲肠结扎穿刺术建立脓毒症SD大鼠模型,将78只雌性SD大鼠随机分为超声组(LIPUS,n=26)、盲肠结扎穿刺组(CLP,n=26)和假手术组(Sham,n=26)。... 详细信息

目的探讨低强度脉冲超声(LIPUS)对脓毒症SD大鼠脾脏淋巴细胞凋亡的抑制效应及可能机制。方法通过盲肠结扎穿刺术建立脓毒症SD大鼠模型,将78只雌性SD大鼠随机分为超声组(LIPUS,n=26)、盲肠结扎穿刺组(CLP,n=26)和假手术组(Sham,n=26)。超声参数如下:声强200 mW/cm^(2),辐照时间20 min,频率0.37 MHz。观察各组大鼠术后72 h内的存活情况;苏木精-伊红染色法观察脾脏淋巴细胞的数量变化;脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法和流式细胞术检测脾脏淋巴细胞凋亡情况;免疫组化、蛋白质印迹法和实时荧光定量PCR检测线粒体凋亡通路B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)和半胱氨酸蛋白酶3(Caspase 3)的蛋白及mRNA的表达水平。结果Sham组72 h内全部存活,LIPUS组的存活率显著高于CLP组(P<0.05);与CLP组相比,LIPUS组脾脏淋巴细胞凋亡率显著降低(P<0.05),Bcl-2的蛋白及mRNA表达水平显著升高(P<0.05),Bax及Caspase 3的蛋白及mRNA表达水平显著降低(P<0.05)。结论LIPUS可能通过调节线粒体通路上的关键分子(Bcl-2、Bax及Caspase 3)抑制脓毒症SD大鼠脾脏淋巴细胞凋亡,提高其72 h内存活率、延长存活时间。

关键词：低强度脉冲超声脓毒症凋亡线粒体通路

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基于声光折射的聚焦超声焦点声压检测

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光学学报 2012年第9期32卷 69-74页

作者：周慧婷吕朋廖长义王华沈勇重庆医科大学生物医学工程学院省部共建超声医学工程国家重点实验室超声医学工程重庆市市级重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

提出了一种基于声光折射对聚焦超声焦点声压进行非侵入式检测的方法。当一束直径小于声波长的平行光束入射穿过聚焦超声的焦点时,通过研究焦点声压与光线偏转的具体关系,建立了光线最大偏转距离与焦点声压变化的关系模型,从而计算出焦... 详细信息

提出了一种基于声光折射对聚焦超声焦点声压进行非侵入式检测的方法。当一束直径小于声波长的平行光束入射穿过聚焦超声的焦点时,通过研究焦点声压与光线偏转的具体关系,建立了光线最大偏转距离与焦点声压变化的关系模型,从而计算出焦点峰值声压。为了对理论模型进行验证,采用凹球面型聚焦换能器进行实验研究。通过与采用光纤水听器测量的结果进行对比,证明理论模型的可行性。结果表明实验得到的光斑图像与理论分析的结果一致,且用该方法测得的焦点峰值声压与光纤水听器测量的结果相比,相对误差小于15%,证明该方法具有可行性,能够定量检测焦点峰值声压。模型的提出也为将声光折射效应用于整个聚焦声场的定量检测提供了实验依据和理论依据。

关键词：几何光学焦点峰值声压声光折射聚焦超声

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基于声光偏转效应的液体临界剧烈空化声压的检测

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中国激光 2013年第4期40卷 160-165页

作者：吕朋周圆宋珂王华沈勇重庆医科大学生物医学工程学院省部共建超声医学工程国家重点实验室超声医学工程重庆市市级重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

为检测液体中发生剧烈空化时的临界声压的大小,提出了一种基于声光偏转效应对临界剧烈空化声压进行检测的方法。根据远场光斑分布的时间变化规律确定剧烈空化的发生,通过光线最大偏转距离与焦点峰值声压的关系,可非介入地检测临界剧烈... 详细信息

为检测液体中发生剧烈空化时的临界声压的大小,提出了一种基于声光偏转效应对临界剧烈空化声压进行检测的方法。根据远场光斑分布的时间变化规律确定剧烈空化的发生,通过光线最大偏转距离与焦点峰值声压的关系,可非介入地检测临界剧烈空化声压值,重复性高。通过分析液体中气泡分布及变化规律,以及空化阈值声压随外界环境压强的变化规律对测量结果进行标定,证实了该方法检测临界剧烈空化声压的可行性。

关键词：几何光学临界剧烈空化声压声光偏转效应聚焦超声

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