CN100998896A - 一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法 - Google Patents

一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100998896A
CN100998896A CN 200610000618 CN200610000618A CN100998896A CN 100998896 A CN100998896 A CN 100998896A CN 200610000618 CN200610000618 CN 200610000618 CN 200610000618 A CN200610000618 A CN 200610000618A CN 100998896 A CN100998896 A CN 100998896A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tissue
phantom
preparation
fixing agent
shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200610000618
Other languages
English (en)
Other versions
CN100581596C (zh
Inventor
李发琪
汪海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Ronghai Engineering Research Center of Ultrasonic Medicine Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Ronghai Engineering Research Center of Ultrasonic Medicine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Ronghai Engineering Research Center of Ultrasonic Medicine Co Ltd filed Critical Chongqing Ronghai Engineering Research Center of Ultrasonic Medicine Co Ltd
Priority to CN200610000618A priority Critical patent/CN100581596C/zh
Publication of CN100998896A publication Critical patent/CN100998896A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100581596C publication Critical patent/CN100581596C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本发明属于生物技术领域，涉及一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法。该组织体模包括固型剂、生物组织材料和水性介质，分别占该组织体模总体积的百分比为：固型剂3％－60％，生物组织材料30％－80％，水性介质1％－40％。制备方法包括的步骤为：(1)确定组织体膜中的组分：包括固型剂、生物组织材料和水性介质；(2)水性介质的制备；(3)固型剂溶液的制备：固型剂混入水性介质中，充分膨胀、溶化、脱气；(4)匀浆组织的制备；(5)混合：将匀浆组织和固型剂溶液充分混合均匀；(6)成形：对混合物进行塑形处理。本发明制得的组织体膜，与生物组织的声特性和热物性一致，从而成功的为测定聚焦超声换能器的聚焦性能和生物学焦域提供了一个试验载体，为高强度聚焦超声治疗的品质保障提供了一个可控的评价材料。

Description

一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法。
背景技术
高强度聚焦超声治疗技术作为一种近年来兴起的无创性、适形热“切除”治疗病灶组织的新技术已经得到临床的认可，但是在临床应用中必须对治疗的有效性、安全性以及可靠性进行检查，尤其是对聚焦聚焦超声换能器的聚焦性能进行评价才可以保障治疗的效果。
目前，声焦域(Acoustic Focal Region，AFR)即声压在空间6dB衰减的区域被用作评价聚焦超声换能器聚焦性能的检测指标。AFR的形态和大小可以用校准过的水听器扫描低功率驱动下的聚焦超声换能器的声场分布来定量描述。然而，当高功率(例如输出声功率为100瓦以上)驱动时，聚焦超声换能器在水中焦域处的声压很高(可达几十兆帕斯卡)，现有的水听器难以承受如此高压，因此目前用水听器扫描声场法难以描述高功率驱动下的聚焦超声换能器的聚焦性能。
然而与传统的热疗不同，高强度聚焦超声治疗技术的关键是首先要在组织内形成单个的凝固性坏死，亦被称为“生物学焦域”(Biological Focal Region，BFR)，再靠体外聚焦超声换能器的适形扫描带动体内BFR的移动，以达到完整治疗病灶组织的效果，所以对于高强度聚焦超声治疗技术来说，要评价聚焦超声换能器的聚焦性能，相比于AFR，我们更关心的是聚焦超声换能器在组织中形成的BFR，即聚焦超声换能器在组织中的聚焦性能，而对于一个确定的聚焦超声换能器来说，在组织中形成的BFR的形态和大小主要取决于两个方面：一是生物组织本身的生物学特性，包括组织结构(如密度、弹性等)及其功能状态(如血供等)，二是聚焦超声换能器的治疗剂量，即输出声功率和辐照时间。研究表明：生物组织本身的生物学特性对BFR的影响非常大。因此，至今为止很难用非标准化的生物组织对聚焦超声换能器的聚焦性能进行评价，所以，建立一种尽可能与生物组织的声、热特性一致的生物组织体模就成为迫切的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中评价聚焦超声换能器聚焦性能存在的上述缺点，提供一种与生物组织声、热特性一致的生物组织体模，以及该生物组织体模的制备方法和在评价聚焦超声换能器聚焦性能中的应用。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该生物组织体模包括固型剂、生物组织材料和水性介质，分别占该组织体模总体积的百分比为：固型剂3％-60％，生物组织材料30％-80％，水性介质1％-40％，该组织体模经高强度聚焦超声辐照后，能产生显示高强度聚焦超声在生物组织中产生的生物学效应结果的凝固性坏死或者颜色的改变。
所述固型剂可为明胶、丙烯酰胺、过硫酸胺或TEMED中的一种或者几种混合而成，为了使得制作的组织体模成型性好、结构均匀、弹性好，所述优选明胶作为固型剂。
所述生物组织原料选用可以方便得到的来自动物产蛋的蛋清、动物内脏组织(如肝脏)、血清、高分子材料等，该生物组织材料在45℃-80℃温度下能够发生凝固性坏死或者颜色的改变。
所述水性介质为没有气泡的蒸馏水、生理盐水或APS溶液。
为了制作的组织体模能够耐于保存，在该组织体膜中还可以加入防腐剂，所述防腐剂选自3～30％的甲醛或3～10％的多聚甲醛，占组织体模总体积的1％～10％。
本发明还提供制备上述用于评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模的方法，包括以下步骤：
(1)、确定组织体膜中的组分：包括固型剂、生物组织材料和水性介质，各组分分别占该组织体模总体积的百分比为：固型剂3％-60％，生物组织材料30％-80％，水性介质1％-40％；
(2)、水性介质的制备：除去水性介质中的气泡；
(3)、固型剂溶液的制备：按步骤(1)所确定的体积百分比的固型剂混入所确定的体积百分比的水性介质中，充分膨胀，加温到30℃-50℃使得固型剂溶化、脱气；
(4)、匀浆组织的制备：生物组织除去结缔组织、粉碎、除去气泡、分离，得到无气泡无结缔组织匀浆；
(5)、混合：按步骤(1)所确定的体积百分比将匀浆组织和固型剂溶液充分混合均匀；
(6)、成形：对混合物进行塑形处理即定型容器中凝固定型。
以上所述固型剂为明胶、丙烯酰胺、过硫酸胺或TEMED(原液)中的一种或者几种混合而成。
以上所述生物组织材料为在45℃-80℃温度下能够发生凝固性坏死或者颜色改变的生物组织材料，为来自动物产蛋的蛋清、动物内脏组织、血清、高分子材料。
以上所述水性介质为蒸馏水、生理盐水或APS溶液。
为了制得的组织体膜耐于保存，优选的是上述步骤(1)中组织体膜中的组分还包括防腐剂，占组织体模总体积的1％～10％，所述防腐剂选自3％～30％的甲醛或3％～10％的多聚甲醛，在步骤(5)加入防腐剂与其他组分混合均匀。
按照上述方法制得的组织体膜，与生物组织的声特性和热物性一致，从而成功的为测定聚焦超声换能器的聚焦性能和生物学焦域提供了一个试验载体，为高强度聚焦超声治疗的品质保障提供了一个可控的评价材料。
附图说明：
图1为本发明生物组织体膜成形后的图片
图2左为组织体模辐照前的B超图像、右为组织体模经高强度聚焦超声辐照后的B超图像
图3为高强度聚焦超声在组织体模中形成的生物学焦域(BFR)
图4为高强度聚焦超声在离体牛肝中形成的生物学焦域(BFR)。
具体实施方式
以下结合实施例和附图，对本发明技术作进一步详细描述。
实施例1：
利用煮沸、冷凝、抽负压、高速离心(4000-12000ram)的方式取得脱气蒸馏水；称取明胶40g，加入200ml脱气蒸馏水加热溶解明胶，明胶放入水浴锅降温到35-40℃，然后用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式排出明胶溶液中的气泡。
匀浆组织的制备。除去牛肝中的结缔组织，粉碎牛肝，同时再一次除去结缔组织，用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式除出匀浆组织的气泡，分离无气泡且无结缔组织的匀浆，量取匀浆组织，同时对匀浆组织复温(温度控制在30℃-40℃)。
将准备好的明胶溶液200ml加入准备好的牛肝匀浆组织600ml中，充分混匀后加入25％的甲醛10ml，再充分混匀，最后倒入定型容器中定型。
实施例2：利用煮沸、冷凝、抽负压、高速离心(4000-12000ram)的方式取得脱气蒸馏水；称取按明胶60g，加入300ml脱气蒸馏水加热溶解明胶，明胶放入水浴锅降温到35-40℃，然后用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式排出明胶溶液中的气泡。
匀浆组织的制备。除去猪肝中的结缔组织，粉碎猪肝，同时再一次除去结缔组织，抽负压或高速离心(4000-12000ram)排除匀浆组织的气泡，分离无气泡且无结缔组织的匀浆，量取匀浆组织，同时对匀浆组织复温(温度控制在30℃-40℃)。
将准备好的明胶溶液300ml加入准备好的猪肝匀浆组织600ml中，充分混匀后加入10％的多聚甲醛15ml，再充分混匀，最后倒入定型容器中定型。
按照与实施例1所述的相同的方法和步骤，使用肝组织匀浆作为显示聚焦超声的聚焦性能的生物组织材料，使用明胶溶液作为固型剂，按照表1所列的配比(实施例2)获得了本发明的高强度聚焦超声治疗用组织体模。所获组织体模为红褐色固体，适用于检测聚焦超声换能器的聚焦性能。
实施例3：按照表1所列的配比(实施例3)确定组分物和用量；利用煮沸、冷凝、抽负压、高速离心(4000-12000ram)的方式取得脱气生理盐水；按称取丙烯酰胺200g，加入200ml脱气生理盐水中溶解丙烯酰胺，然后用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式排出丙烯酰胺溶液中的气泡。
匀浆组织的制备。取鸡蛋蛋清600ml，除去其中的杂质，用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式除去蛋清中的气泡。
将准备好的丙烯酰胺溶液400ml加入准备好的蛋清600ml中，充分混匀后加入10％多聚甲醛溶液25ml，再充分混匀，最后倒入定型容器中定型。
实施例4：按照表1所列的配比(实施例4中)确定组分物和用量；利用煮沸、冷凝、抽负压、高速离心(4000-12000ram)的方式取得脱气生理盐水；按称取丙烯酰胺400g，加入300ml脱气生理盐水中溶解丙烯酰胺，然后用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式排出丙烯酰胺溶液中的气泡。
匀浆组织的制备。取小牛血清300ml，除去其中的杂质，用抽负压或高速离心(4000-12000ram)的方式除去血清中的气泡。
将准备好的丙烯酰胺溶液700ml加入准备好的血清300ml中，充分混匀后加入10％多聚甲醛溶液50ml，再充分混匀，最后倒入定型容器中定型。
试验例1：把由实施例1制得的生物组织体模用重庆海扶(HIFU)技术有限公司生产的JC型聚焦超声肿瘤治疗系统辐照，辐照参数选择频率1.6MHz、焦距110mm、直径120mm，定点辐照功率200W，时间10S，辐照深度20mm，辐照前后的B超图像和在体模中形成的BFR如图2所示：一定辐照剂量(200W、10s)的高强度聚焦超声在组织体模中形成BFR前(图2左)、后(图2右)靶区B超声像图和大体观察，可见组织体模声像图与动物组织的声像图非常一致，而且可以形成边界非常清楚的凝固性坏死。
图3为高强度聚焦超声在组织体模中形成的BFR，图4为高强度聚焦超声在新鲜离体牛肝中形成的BFR。
结果表明：按实施例1制作的组织体模可用于检测聚焦聚焦超声换能器在组织中的聚焦性能，它产生凝固性坏死和超声在离体、活体上相符。最终试验结果表明：实施例1制作的组织体模能有效，准确的检测聚焦聚焦超声换能器的聚焦性能。
本发明可用于大量高强度聚焦超声相关基础研究中对聚焦超声换能器的聚焦性能进行准确评价的需求，可用于高强度聚焦超声设备生产单位对产品性能准确评述以及对高强度聚焦超声临床医师的培训的需求，可用于高强度聚焦超声技术标准的建立。
表1
    实施例2     实施例3     实施例4
  肝组织匀浆     600ml
  鸡蛋蛋清     600ml
  血清     300ml
  20％明胶溶液     300ml
  丙烯酰胺     200克     400克
  脱气水     200ml     300ml
  10％多聚甲醛溶液     15ml     25ml
  25％甲醛溶液     50ml

Claims (12)

1、一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于该组织体膜包括固型剂、生物组织材料和水性介质，分别占该组织体模总体积的百分比为：固型剂3％-60％，生物组织材料30％-80％，水性介质1％-40％。
2、根据权利要求1所述的评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于所述固型剂为明胶、丙烯酰胺、过硫酸胺或TEMED中的一种或者几种混合而成。
3、根据权利要求1所述的评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于所述生物组织材料为在45℃-80℃温度下能够发生凝固性坏死或者颜色改变的生物组织材料。
4、根据权利要求3所述的评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于所述生物组织材料为动物产蛋的蛋清、动物内脏组织、血清、高分子材料。
5、根据权利要求1所述的评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于所述水性介质为蒸馏水、生理盐水或APS溶液。
6、根据权利要求1-5之一所述的评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于该组织体膜还包括有防腐剂，其占该组织体膜总体积的1％～10％。
7、根据权利要求6所述的评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模，其特征在于所述防腐剂选自3％～30％的甲醛、3％～10％的多聚甲醛。
8、一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模的制备方法，包括以下步骤：
(1)、确定组织体膜中的组分：包括固型剂、生物组织材料和水性介质，各组分分别占该组织体模总体积的百分比为：固型剂3％-60％，生物组织材料30％-80％，水性介质1％-40％；
(2)、水性介质的制备：除去水性介质中的气泡；
(3)、固型剂溶液的制备：按步骤(1)所确定的体积百分比的固型剂混入所确定的体积百分比的水性介质中，充分膨胀，加温到30℃-50℃使得固型剂溶化、脱气；
(4)、匀浆组织的制备：生物组织除去结缔组织、粉碎、除去气泡、分离，得到无气泡无结缔组织匀浆；
(5)、混合：按步骤(1)所确定的体积百分比将匀浆组织和固型剂溶液充分混合均匀；
(6)、成形：对混合物进行塑形处理。
9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述固型剂为明胶、丙烯酰胺、过硫酸胺或TEMED中的一种或者几种混合而成。
10、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述生物组织材料为在50℃-80℃温度下能够发生凝固性坏死或者颜色改变的生物组织材料，为来自动物产蛋的蛋清、动物内脏组织、血清、高分子材料。
11、根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述水性介质为蒸馏水、生理盐水或APS溶液。
12、根据权利要求8述的制备方法，其特征在于步骤(1)中组织体膜中的组分还包括防腐剂，其占组织体模总体积的1％～10％，所述防腐剂选自3％～30％的甲醛或3％～10％的多聚甲醛，在步骤(5)加入防腐剂与其他组分混合均匀。
CN200610000618A 2006-01-09 2006-01-09 一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法 Expired - Fee Related CN100581596C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200610000618A CN100581596C (zh) 2006-01-09 2006-01-09 一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200610000618A CN100581596C (zh) 2006-01-09 2006-01-09 一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN100998896A true CN100998896A (zh) 2007-07-18
CN100581596C CN100581596C (zh) 2010-01-20

Family

ID=38257770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200610000618A Expired - Fee Related CN100581596C (zh) 2006-01-09 2006-01-09 一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100581596C (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104174122A (zh) * 2014-08-01 2014-12-03 深圳市普罗惠仁医学科技有限公司 一种用于热消融疗效评估的仿生水凝胶组合体及制备方法
CN104177746A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 重庆医科大学 用于热损伤治疗弹性监控研究的透明体模制作方法
CN104177746B (zh) * 2014-08-25 2017-01-04 重庆医科大学 用于热损伤治疗弹性监控研究的透明体模制作方法
CN111674113A (zh) * 2020-06-12 2020-09-18 清华大学 一种大尺寸韧性体模的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104174122A (zh) * 2014-08-01 2014-12-03 深圳市普罗惠仁医学科技有限公司 一种用于热消融疗效评估的仿生水凝胶组合体及制备方法
CN104177746A (zh) * 2014-08-25 2014-12-03 重庆医科大学 用于热损伤治疗弹性监控研究的透明体模制作方法
CN104177746B (zh) * 2014-08-25 2017-01-04 重庆医科大学 用于热损伤治疗弹性监控研究的透明体模制作方法
CN111674113A (zh) * 2020-06-12 2020-09-18 清华大学 一种大尺寸韧性体模的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100581596C (zh) 2010-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4958626A (en) Method for applying electromagnetic wave and ultrasonic wave therapies
Maxwell et al. A tissue phantom for visualization and measurement of ultrasound-induced cavitation damage
Wang et al. Study of a “biological focal region” of high-intensity focused ultrasound
Ren et al. Extracorporeal ablation of uterine fibroids with high‐intensity focused ultrasound: imaging and histopathologic evaluation
Dabbagh et al. Tissue-mimicking gel phantoms for thermal therapy studies
Wu et al. Extracorporeal high intensity focused ultrasound ablation in the treatment of 1038 patients with solid carcinomas in China: an overview
Xu et al. Evidence of changes in brain tissue stiffness after ischemic stroke derived from ultrasound‐based elastography
WATKIN et al. High-intensity focused ultrasound ablation of the kidney in a large animal model
Styn et al. Histotripsy of VX-2 tumor implanted in a renal rabbit model
HÄCker et al. Extracorporeally induced ablation of renal tissue by high‐intensity focused ultrasound
Vallancien et al. Focussed extracorporeal pyrotherapy: experimental results
Yu et al. Microbubbles assist goat liver ablation by high intensity focused ultrasound
CN100581596C (zh) 一种评价高强度聚焦超声在组织中聚焦性能的组织体模及其制备方法
Shen et al. Effects of low-frequency ultrasound and microbubbles on angiogenesis-associated proteins in subcutaneous tumors of nude mice
Häcker et al. Multiple high-intensity focused ultrasound probes for kidney-tissue ablation
Ruger et al. Histotripsy ablation for the treatment of feline injection site sarcomas: a first-in-cat in vivo feasibility study
Alassaf et al. In vitro methods for evaluating therapeutic ultrasound exposures: present-day models and future innovations
Zhao et al. Phase‐shift Perfluoropentane Nanoemulsions Enhance Pulsed High‐intensity Focused Ultrasound Ablation in an Isolated Perfused Liver System and Their Potential Value for Cancer Therapy
CN104174122A (zh) 一种用于热消融疗效评估的仿生水凝胶组合体及制备方法
Wang et al. Comparative study of pulsed versus continuous high‐intensity focused ultrasound ablation using in vitro and in vivo models
Liu et al. High intensity focused ultrasound-induced gene activation in sublethally injured tumor cells in vitro
Otsuka et al. Extracardiac ablation of the left ventricular septum in beating canine hearts using high-intensity focused ultrasound
Yu et al. Microbubbles improve the ablation efficiency of extracorporeal high intensity focused ultrasound against kidney tissues
Liu et al. Elastographic versus x‐ray CT imaging of radio frequency ablation coagulations: an in vitro study
Xu et al. Dependence of ablative ability of high-intensity focused ultrasound cavitation-based histotripsy on mechanical properties of agar

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100120

Termination date: 20130109