CZ61294A3 - Gaseous media for increase of image obtained by ultrasound and method of selecting gases for this application - Google Patents

Description

Plynná prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazu, získaného o o to-to ultrazvukem a způsob výběru plynů profpoužití jétko -pr o s t řed-í p-see—zvýšení-kontras unos ui—obraz-ů-—z-í-s-k-anýo h u 11 r a zwk-ea

Oblast techniky

Vynález se týká činidel pro zvýšení kontrastnosti obrazu, získaného ultrazvukem a pořízeného pro použití při lékařské diagnose. Zde uváděná prostředí pro zvýšení kontrastnosti sestávají z extrémně malých plynových bublinek, které jsou přítomny v roztoku, který se do těla zavádí během vytváření obrazu ultrazvukem nebo těsně před tím. Vynález se také týká způsobu pro zvýšení ostrosti takových obrazů výběrem plynů, z nichž lze připravit seskupení volných plynových mikrobublinek, jež má nové a znamenité vlastnosti. Tyto mikrobublinky, složené z plynů, jejichž výběr je umožněn způsobem podle vynálezu, mohou být co do velikosti mimořádně malé a přesto přetrvat v proudu krve dostatečně dlouho, aby umožnily kontrastnější zobrazení částí kardiovaskulárního systému, periferního vaskulárního systému a životně důležitých orgánů, které dosud byly používány za nepřístupné pro volné mikrobublinky plynu.

Dosavadní stav techniky

Užije-li se ultrazvuku pro získání obrazu vnitřních orgánů a struktur u člověka nebo u zvířete, pak se ultrazvukové vlny - vlny zvukové energie o frekvenci, ležící nad frekvencí, rozeznatelnou lidským uchem při svém průchodu tělem odrážejí. Různé typy tělesné tkáně odrážejí ultrazvukové vlny různě a odrazy, často vhodně označované jako ozvěny, jež se vytvářejí ultrazvukovými vlnami, odrážejícími se od různých vnitřních struktur, jsou detekovány a elektronicky převáděny na viditelné zobrazení. Toto zobrazení se pro lékaře nebo jiného diagnostika může stát neocenitelným v mnohých směrech, včetně vyhodnocení pokročilosti kardiovaskulární choroby nebo existence nebo druhu nádoru.

Při určitých léčebných okolnostech je získání použitelného obrazu studovaného orgánu nebo struktury zvlášt obtížné, poněvadž podrobnosti struktury nemusí být přiměřeně rozeznatelné od okolní tkáně v obrazu, vytvořeném odrazem ultrazvukových vln při nepřítomnosti Činidla zvyšujícího kontrastnost. Kromě toho mají tradiční obrazy získané ultrazvukem notoricky špatnou jakost a rozlišnost. Z těchto důvodů může být detekce a pozorování určitých fyziologických stavů podstatně zlepšeno zvýšením kontrastnosti v ultrazvukem vytvořeném obrazu tím, že se do příslušného orgánu nebo jiné struktury dodá určité činidlo. V jiných případech je zvlášt důležité zjištění pohybu samotného činidla pro zvýšení kontrastnosti. Například určitý obrazec krevního toku, který jak známo, je výsledkem zvláštní kardiovaskulární abnormálnosti, může být rozeznatelný pouze vpravením činidla, zvyšujícícho kontrastnost, do krevního oběhu a pozorováním dynamiky proudu krve.

Badatelé v lékařství provedli rozsáhlé zkoumání použití pevných látek, plynů a kapalin ve snaze nalézt taková činidla pro zvýšení kontrastnosti ultrazvukem získaných obrazů jež by byla vhodná pro zvláštní diagnostické účely. Složené útvary, jako jsou mikrobublinky zapouzdřené v želatině, lipo somy, vpravené do plynu, ultrazvukem zpracované částečně denaturované proteiny a emulze, obsahující vysoce fluorované organické sloučeniny, byly také studovány v úsilí vyvinout činidlo mající určité ideální vlastnosti, především stabili• tu v těle a schopnost vyvolat výrazně zvýšenou kontrastnost v ultrazvukem získaném obrazu.

Malé bublinky plynu, označované jako mikrobublinky, se snadno detekují v obrazu, vytvořeném za užití standardních technik zobrazování ultrazvukem. Zavedou-li se do krevního oběhu nebo určitého místa v těle, zvýší mikrobublinky kontrast mezi oblastí, obsahující mikrobublinky, a okolní tkání.

Podstatná část badatelské činnosti, týkající se činidel pro zvýšení kontrastnosti, se soustředila na použití extrémně malých plynových bublinek. Výzkumníkům bylo dlouho známo, že volné bublinky plynu jsou vysoce účinným činidlem pro zvýšení kontrastnosti, jelikož plynová bublina má jedinečné fyzikální vlastnosti, jež ovlivňují energii ultrazvuku, když je směrována tělem. Výhody, jež skýtají volné plynové bubliny v opaku ke kapalným nebo pevným činidlům, vyvolávajícím zvýšení kontrastnosti, jsou popsány níže v souvislosti s diskutováním technik diagnostiky ultrazvukem.

Rychlé rozpouštění volných plynových bublinek v roztocích, jako je krev a mnoho vodných roztoků pro nitrožilní podání, omezuje však značně, přes známé výhody, jejich použití jako činidla pro zvýšení kontrastnosti obrazů vytvořených ultrazvukem. Největší omezení je dáno velikostí mikrobublinek a délkou doby, po kterou mikrobublinka existuje, než přejde do roztoku.

Bližší vyšetření požadavků na velikost mikrobublinek ukázalo, že plynové bublinky musí být samozřejmě dostatečně malé, aby jejich suspenze nevedla k nebezpečí embolie pro organismus, do kterého jsou zaváděny. Zároveň však, že extrémně malé volné plynové bublinky, sestávající z plynů všeobecně používaných pro vytváření kontrastního zobrazení pomoci ultrazvuku, se v roztoku rozpouští tak rychle, že jejich schopnost zvyšovat kontrastnost obrazu existuje pouze v přímé blízkosti místa infuze. Pro zobrazení kardiovaskulár4 ního systému pomocí ultrazvuku existuje ještě další překážka. Badatelé v lékařství studovali dobu potřebnou k tomu, aby se mikrobublinky, složené z obyčejného vzduchu, čistého dusíku nebo oxidu uhličitého, rozpustily v roztoku. Mikrobublinky těchto plynů, jež jsou dostatečně malé, aby prošly policemi a došly k levému srdci a mají průměr menší než asi 8 mikrometrů, mají životnost menší než přibližně 0,25 sekundy. Viz Meltzer R. S., Tickner E. G., Popp R. L., Why Do the Lungs Clear Ultrasonic Contrast?, Ultrasound in Medicine and Biology, sv. 5, str. 263, 267 (1980). Jelikož krvi trvá asi 2 sekundy než projde plícemi, rozpustily by se mikrobublinky těchto plynů úplně při průchodu plícemi a nikdy by se nedostaly do levého srdce. (Tamtéž). Zejména v důsledku tohoto vztahu mezi velikostí bublin a životností usoudilo mnoho badatelů, že volné mikrobublinky plynu nejsou použitelné jako činidlo pro zvýšení kontrastnosti při diagnóze, prováděné ultrazvukem na určitých částech kardiovaskulární soustavy.

Níže je však popsáno prostředí pro zvýšení kontrastnosti působení ultrazvuku, sestávající z mikrobublinek biokompatibilních plynů, jejichž výběr je rovněž proveden vynálezem, přičemž bublinky jsou dostatečně malé a procházejí průměrem plicní kapiláry o velikosti přibližně 8 mikrometrů a tím umožňují diagnózu levých srdečních prostorů pomocí ultrazvuku se zvýšenou kontrastnosti. Volné mikrobublinky plynu vydrží v proudu krve dostatečně dlouho, takže mohou být periferně zavedeny intravenosní infuzí, putují pravým srdcem, plícemi a do levých srdečních prostorů, aniž by přešly rozpuštěním do roztoku. Kromě toho mají některá z těchto prostředí mimořádně dlouhou trvanlivost v roztoku a umožňují tak zvýšení kontrastnosti mnoha dalších orgánů a struktur.

Vynález také překonává mnohá další omezení, jež byla dosud považována za nevyhnutelná při použití volných mikro5 bublinek plynu, a to tím, že udává způsob pro výběr speciálních plynů na bázi zvláštních fyzikálních kritérií tak, že mikrcbublinky složené z těchto plynů netrpí stejnými omezeními jako mikrcbublinky předtím zkoumané. 3ylo tedy zjišcěno, že proszředí zde pospaná, sestávající ze seszavy mikrobublinek vytvořených za použití biokompatibiiního plynu nebe s kombinací plynů, vybraných podle fyzikálních a chemických parametrů zde popsaných, mohou existovat po dostatečně dlouhou dobu a mít dostatečně malou velikost, takže jejich stabilita v proudu krve umožňuje, aby byly vytvořeny ultrazvukem se zvýšenou kontrastností obrazy zvláštních tělesných struktur, jež byly dosud považovány za nepřístupné pro volné mikrobublinky plynu.

Pod termínem biokompatibilní plyn se míní chemický celek, který je schopen konat své funkce uvnitř živého organismu nebo na živý organismus přijatelným způsobem, bez nepřiměřené toxicity nebo fyziologických nebo farmakologických účinků, při teplotě živého organismu, ve stavu látky odlišné od pevného nebo kapalného skupenství velmi nízkou hustotou a viskositou, relativně velkým rozpínáním a smrštováním při změnách tlaku a teploty, a spontánním sklonem k rovnoměrnému rozvádění ve kterékoliv nádobě. Následující tabulka obsahuje předpokládané tělesné teploty pro různé žávé organismy.

Organismus	teplota v konečníku °C
vepř (Sus Scrofa)	38,23 - 38,8
ovce (Ovis sp.)	38,2 - 39,1
králík (Oryctolaque eunisulus)	38,5 - 39,3
potkan (Tattus morvegicus)	37,1 -37,7
osel (Macaca mulatta) ·	38,2 - 38,5
myš (Mus Musculus)	36,3 - 38,2
koza (Capra hircus)	38,2 - 39,1

organismus	teplota v	konečn
mcrče(Cavia porcellus)	32	c; _ 29
křeček (Mesocricetus sp.)	2 S	,2 - 39
člověk (Homosapiens)	32	,5 - 37
kuň (Equus sp.)	32	,2 - 38
pes (Canin familiaris)	38	,2 - 38
pavián (Papio)	36	,3 - 37
kočka (Felis catus)	38	,2 - 38
skot (Bos taurus)	38	,23- 38
šimpanz (Pan)	35	,2 - 37

Techniky pro měření zvyšování kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem

Pro úplnější porozumění podstatě vynálezu bude vhodné popsat to, co je dosud známo o technologii zobrazování ultrazvukem a zrekapitulovat výzkum, sledující zlepšení činidel pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem v této souvislosti.

Materiály, jež jsou použitelné jako činidlo pro zvýšeni kontrasti obrazů, získaných ultrazvukem, pracují tak, že působí na ultrazvukové vlny, když procházejí tělem a jsou odráženy za vytvoření obrazu, ze kterého se stanoví lékařská diagnóza. Při snaze vyvinout činidlo pro zvýšení kontrastnosti odborníci seznali, že různé typy látek působí na ultrazvukové vlny různými způsoby a do různých stupňů. Kromě toho se některé z účinků, vyvolaných činidly pro zvýšení kontrastnosti, snadněji měří a pozorují než odstátní účinky. Při vý* beru ideálního složení pro činidlo ke zvýšení kontrastnosti se dává přednost látce, která má nejdramatičtější účinek na ultrazvukovou vlnu, když prochází tělem. Také by měl býz snadno měřitelný účinek na ultrazvukovou vlnu. U obrazu, získaného ultrazvukem, lze zjistit tři hlavní účinky na zvýšení kcntrastnosti, totiž: zpětný rozptyl, útlum svazku a rozdílnost v rychlosti zvuku. Nyní budou postupně popsány každý z těchto účinků.

A. Zpětný rozptyl

Když se ultrazvuková vlna, procházející tělem, setká s nějakou strukturou, jako například s orgánem nebo jinou tělní tkání, odráží tato struktura část ultrazvukové vlny. Různé struktury uvnitř těla odrážejí ultrazvukovou energii různými způsoby a v proměnlivých intensitách. Tato odražená energie se detekuje a používá k vytvoření obrazu těchto struk tur, kterými ultrazvuková vlna prošla. Termínem zpětný rozptyl se míní jev, při kterém je energie ultrazvuku rozptýlena nazpět směrem ke zdroji látkou s určitými fyzikálními vlastnostmi.

Je již dlouho známo, že kontrastnost pozorování na obrazu vytvořeném ultrazvukem může být zvýšena přítomností látek, o nichž je známo, že vyvolávají značný zpětný rozptyl. Vpraví-li se taková látka do určité části těla, zvýší se kontrast mezi obrazem této části těla, vyvolaným ultrazvukem, a okolními tkáněmi, neobsahujícími uvedenou látku.

Je tedy zřejmé, že různé látky vyvolávají díky svým fyzikálním vlastnostem zpětný rozptyl v různých stupních. Proto se pátrání po činidlech, zvyšujících kontrast, soustředilo na látky, které jsou stabilní a netoxické a vyvolávají maximální množství zpětného rozptylu.

Za vytvoření určitých předpokladů o způsobu, jak určitá látka odráží ultrazvukovou energii, byly sestaveny matematické vzorce, které popisují jev zpětného rozptylu. Za užití těchto vzorců může zručný badatel odhadnout schcpncss plynných, kapalných a pevných činidel, zvyšujících kontrastně tnv r;

nes réh bvt lby vytvořily určitá látka, vyvolává-ící měřiselnv ivnsvsna 3 ostatními vlastností, o nichž je zná:

aixani na za.mace , že vyvolávají j ptyiu. Podle jednoduchého příkladu, když schcpncss . lásky A v vdávat zpětný rozptyl, budě větší než u látky 3, -pak, jssuostatní činitelé stejní, je láska A větší než látka 3. Když se takto obě látky setkají s ultrazvukovou vlnou, rozptýlí větší látka větší množství ultrazvukové vlny.

Schopnost látky vyvolávat zpětný rozptyl ultrazvukové energie závisí také na jiných vlastnostech této látky, napři klad na její stlačítelnosti. Zvlášt důležité je dramatické zvýšení zpětného rozptylu, vyvolané plynovými bublinkami v důsledku jevu resonance bublinek, který je popsán níže. Když se vyšetřují různé látky, je užitečné srovnat zvláštní míru schopnosti této látky pro vyvolání zpětného rozptylu, která je známa jako rozptylový průřez.

Rozptylový průřez určité látky je úměrný poloměru rozptylovače a závisí také na vlnové délce ultrazvukové energie a na j-iných fyzikálních vlastnostech látky srv. J. Ophir a K. J. Parker, Contrast Agents in Diagnostic Ultrasounč, Ultrasound in Medicine and Biology, sv. IS, č. 4, str. 319, 323, 1989.

Rozptylový průřez malého rozptylovače a může být určen známou rovnicí — xa²(ka)⁴ 9

Ks - K	2 1	3(ps - p)
K	+ 3	’2ps - p

kde K. = 2λ7-Ί , kde je vlnová délka, a = poloměr rozptylovače, ,\_s = adiabatická stlačitelnost rozptylovače, = adiabatická stlačitelnost prostředí, ve kterém je rozptylevač, ý = hustota rozptylovače a ? = hustota prostředí, ve kterém existuje rozptylovač. Srv. P. M. Morse a K. U. Ingard, Theoretical Acoustics, str. 427, McGraw Hill, New York, 1968.

Při vyhodnocování použitelnosti nuzných látek -za činidla pro dosažení kontrastnosti obrazu lze užít této rovnice pro určeni, která činidla budou mít vyšší rozptylový průřez a v souhlasu s tím, která činidla budou poskytovat největší kontrastnost obrazu, získaného ultrazvukem.

Pokud jde o hořejší rovnici, může být první veličina, uvedená v závorce, považována za konstantní pro účely srovnávání pevných, kapalných a plynných rozptylovačů. Lze předpokládat, že stlačitelnost pevné částice je mnohem menší než stlačitelnost okolního prostředí, a že hustota částic je mnohem větší. Za použití tohoto předpokladu byl rozptylový průřez činidla pro zvýšení kontrastnosti, tvořeného pevnou částicí , odhadnut na 1,75. Srv. shora: Ophir and Parker, 325.

Pro čistě kapalný rozptylovač budou adiabatická stlačitelnost a hustota rozptylovače a obklopujícího prostřes di pravděpodobně přibližně stejné, což by ze shora uvedené rovnice poskytovalo ten výsledek, že kapaliny budou mít nulový rozptylový průřez. Avšak kapaliny mohou jevit nějaký zpětný rozptyl, jestliže jsou přítomny velké objemy kapalného činidla, pravděpodobně z toho důvodu, že výraz a v první, v závorce uvedené veličině ve shora uvedené rovnici se může stát dostatečně velkým. Například přechází-li kapalné činidlo z velmi malé nádoby do velmi velkém, takže kapalina zaujme v podstatě’celou nádobu, může kapalina jevit měřitelný zpětný rozptyl. Bez ohledu na to je vzhledem k hořejší rovnici a

- 10 dalším zjištěním odborníky usuzováno, že čisté kapaliny jsou poměrně neúčinné rozptylovače ve srovnání s volnými mikrobublinkami plynu.

Je známo, že změny v akustických vlastnostech látky jsou výrazné na rozhranní mezi dvěma fázemi, tj. kapalina/ /plyn, jelikož odrazové vlastnosti ultrazvukové vlny se na tomto rozhranní výrazně mění. Kromě toho je rozptylový průřez plynu podstatně odlišný od rozptylového průřezu kapaliny nebo pevné látky, částečně proto, že plynová .bublina může být stlačena v daleko větším stupni než kapalina nebo pevná látka. Fyzikální vlastnosti plynových bublin v roztoku jsou známy a standartní hodnoty pro stlačítelnost a údaje hustoty pro obyčejný vzduch mohou být použity v hořejší rovnici. Za použití těchto standartních hodnot vyjde pro samotný druhý výraz v závorce ve shora uvedené rovnici přibližně 10^⁴, viz shora Ophir and Parker, 325, přičemž celkový rozptylový průřez kolísá, tak jak se mění poloměr a bubliny. Volné bubliny plynu kromě toho provádějí v kapalině oscilační pohyb, takže při určitých frekvencích budou bubliny plynu rezonovat na frekvenci blízké frekvenci ultrazvukových vln běžně používaných při zobrazování v lékařství. V důsledku toho může být rozptylový průřez plynové bubliny více než tisíckrát větší než je její fyzikální velikost.

Bylo proto zjištěno, že mikrobublinky plynu jsou znamenité rozptylovače ultrazvukové energie a byly by ideálním činidlem pro zvýšení kontrastnosti, kdyby mohla být překonána překážka jejich rychlého přecházení do roztoku.

B. Útlum svazku

Jiný jev, který může být pozorován při přítomnosti určitých pevných činidel, zvyšujících kontrastnost, je útlum ultra zvukové vlny. Kontrastnost obrazu byla pozorována při běžném zobrazování díky místním rozdílům v útlumu mezi určitými typy tkáně. K. J. Parker a R. C. Wang, Measurement of Ultrascnio Attenuation Within Regions seleoted from 3-Scan Images, IEEE Trans. Biomed. Enar. BME 38(3;, str. 431 - 37 (1983;,

K. J. Parker, R. C. Wang a R. M. Lerner, Attenuation of Ultrasound Magnitude and Frequenoy Dependence for Tissue Characterization, Radiology, 153(3), str. 785 - 88 (1984). Byla vyslovena hypotéza, že měření útlumu oblasti.tkáně, provedená před infuzí činidla a po ní, mohou poskytnout zlepšený obraz. Avšak techniky, založené na kontrastu útlumu, jako pomůcka pro měření zlepšení kontrastnosti u kapalného činidla nejsou dobře vyvinuty, a i kdyby jejich vývoj byl úplný, mohou trpět omezeními, pokud jde o vnitřní orgány nebo struktury, u kterých tato technika může být použita. Například je nepravděpodobné, že by ztráta útlumu vyvolaná kapalnými činidly pro vyvolání kontrastnosti, mohla být pozorována v obraze kardiovaskulárního systému v důsledku vysokého objemu kapalného činidla pro zvýšení kontrastnosti, jehož by bylo zapotřebí v dané oblasti dříve, než by mohl být změřen podstatný rozdíl v útlumu.

Bylo provedeno měření kontrastu útlumem, vyvolaného mikrokuličkami Albunexu (Molecular Biosystems, San Diego,

CA) in vitro a bylo navrženo, že by bylo lze provést měření kontrastu způsobeného útlumem, in vivo. H. Bleeker, K. Shung, J. Burnhart, On the Application of Ultrasonic Contrast Agents for Bloot Flowometry and Assessment of Cardiac Perfusion, J. Ultrasound Med., 9:461 - 471 (1990). Albunex je suspenze 2 až 4 mikrometrových, zapouzdřených, vzduchem naplněných mikrokuliček, které podle pozorování mají přijatelnou stabilitu in vivo a mají dostatečně malou velikost tak, že může nastat zlepšení kontrastnosti v levém atriu nebo komoře. Rovněž byl pozorován kontrast, vyvolaný částicemi iodipamidethylesteru (IDE), nahromaděného v játrech.Za těchto okolností se předpokládá, že zlepšení kontrastnosti je výsledkem útlumu ultrazvukové vlny, vyplývajícího z přítomnosti hustých částic v měkkém prostředí. Absorpce energie částicemi nastává mechanismem, který se označuje jako relativní pohyb. Lze ukázat, že změna útlumu, vyvolaná relativním pohybem, vzrůstá lineárně s koncentrací částic a jako čtverec rozdílu hustoty mezi částicemi a okolním prostředím. K. J. Parker a další, A Particulate Contrast Agent with Potential for Ultrasound Imaging of Liver, UÍtrasound in Medicine and Biology, sv. 13, č. 9, str. 555, 561 (1987). Kde dochází k podstatnému nahromadění pevných částic, může být kontrast útlumem schůdným mechanismem pro pozorování zlepšení kontrastnosti obrazu, ačkoliv účinek má mnohem menší velikost než je jev zpětného rozptylu a zdá se, že bude málo použitelný při kardiovaskulárních diagnosách.

C. Rozdíl v rychlosti zvuku

Byla navržena další možná technika pro zlepšení kontrastnosti v obrazu vyvolaném ultrazvukem, a to na základě skutečnosti, že rychlost zvuku se mění v závislosti na prostředí, kterým postupuje. Jestliže tedy dostatečně velký objem činidla, ve kterém je rychlost zvuku odlišná než v obklopující tkáni, může být vpraveno do cílové oblasti, může být měřitelný rozdíl v rychlosti cílovou oblastí. Dnes je tato technika pouze ve stavu pokusů.

Uvažujeme-li tři shora popsané techniky pro zlepšení kontrastnosti v obrazu vyvolaném ultrazvukem, je proto výrazný vzrůst zpětného odrazu, vyvolaný volnými mikrobublinkami plynu, nejdramatičtějším účinkem, a činidla pro zlepšení kontrastnosti, která využívají tohoto jevu, by byla žádoucí, kdyby mohla být překonána překážka, spočívající v jejich omezené stálosti v roztoku.

Materiály dnes používané jako činidla pro zesílení kontrastu

Vzhledem k tomu, co je známo o různých shora popsaných technikách byly učiněny pokusy vyvinout takové činidle zesilující kontrastnost, jehož přítomnost vyvdá podstatnou kontrastnost v obrazu získaném ultrazvukem a jehož přetrvání in vivo je dostatečně dlouhá, aby umožnilo se zesílenou kontrastností zobrazení kardiovakulárního systému, což vedlo k vyšetřování velmi rozmanitých látek - plynů, kapalin, pevných látek a jejich kombinací - jako možných činidel, zesilujících kontrastnost.

A. Pevné částice

Je typické, že pevné látky, studované jako možná kontrastnost zesilující činidla, jsou extrémně malé částice, které jsou vyráběny ve stejnoměrné velikosti. Velké počty těchto částic mohou být vpraveny do krevního oběhu a v něm volně obíhat nebo mohou být vstřiknuty do určité struktury nebo oblasti v těle.

Částice IDE (jodipamidethylesteru) jsou pevné částice, jež mohou být vyráběny ve velkých množstvích s relativně úzkou distribucí velikosti přibližně 0,5 - 2,0 mikrometrů. Mohou to být sterilní injekce těchto částic ve fyziologickém roztoku vhloridu sodného, částice budou mít sklon se hromadit v játrech. Jakmile dojde k podstatnému nahromadění, může dojít k zesílení kontrastnosti buď útlumem nebo zpětným rozptylem. I když suspenze, obsahující tyto pevné částice rozptýlené v kapalině, mohou jevit přijatelnou stabilitu, jsou jevy zpětného rozptylu něbo útlumu poměrně slabé ve srovnání s volnými bublinami plynu a musí nastat značné nahromadění těchto částic, než se zpozoruje přijatelná kontrastnost v obrazu získaném ultrazvukem. Takto je použiti těchto suspenzí omezeno na určité typy buněk, ve kterých částice mají tendenci koagulovat, jelikož zesílení kontrastnosti bude nepatrné, nenastane-li silná koncentrace suspenze v určité tkáni.

Přípravek SHU-454 (Schering A. G., West Berlin, Germany: je pokusné, kontrastnost zvyšující činidlo ve tvaru prášku, který po smíšení se sacharidovým ředidlem vytvoří suspenzi krystalů v různých kosodélníkovitých a mnohastěnných tvarech, o velikosti od 5 do 10 mikrometrů. I když přesný mechanismus, kterým tyto krystaly zvyšují kontrastnost obrazů získaných ultrazvukem, není úplně srozumitelný, je tu předpoklad, že krystaly mohou zachycovat mikrobublinky ve své struktuře nebo že krystaly samy mohou zpětně rozptylovat ultrazvukovou energii mechanismem dosud neurčeným.

B. Kapaliny a emulze

Při jiném pokusu o dosažení uspokojivého činidla byly připraveny emulze kombinováním chemické látky, kompatibilní s tělesnou tkání, a látky, která poskytuje vysoké zlepšení kontrastnosti obrazu, získaného ultrazvukem. Evropský patentový spis 0231091 pojednává o emulsích oleje ve vodě, obsahujících organické sloučeniny s vysokým obsahem fluoru, které byly studovány ve spojitosti s možností jejich použití jako náhražka krve a jež jsou také schopny vyvolat zvýšenou kontrastnost v obrazu získaném ultrazvukem.

Byly také vyšetřovány emulze, obsahující perfluoroktylbromid (PFOB). Emulze perfluďboktylbromidu jsou kapalné sloučeniny, o nichž je známo, že mají schopnost dopravovat kyslík. Emulze PFOB projevily omezenou schopnost jako činid15 la pro zvýšení kontrastnosti obrazů vyvolaných ultrazvukem v důsledku jejích sklonu hromadit se v určitých typech buněk. I když tento mechanismus není úplně srozumitelný, mchou emulze PF03 vyvolat kontrastnost obrazu získaných ultrazvukem, a to v důsledku jejich vysoké hustccy a relativné velké konstanty stlačitelnosti.

V US patentovém spisu č. 4 900 540 je popsáno použití liposomů na bázi fosfolipidů obsahujících plyn nebo jeho prekursor jako činidla zvyšujícího kontrastnost. Liposom je mikroskopický kulovitý útvar, obsahující dvojvrstvu fosfolipidů a jiných amfipatických molekul a vnitřní vodnou dutinu, což vše je kompatibilní s tělními buňkami. Ve většině aplikací se liposomů používá jako prostředku pno zapouzdření biologicky aktivních materiálů. Shora uvedený patentový spis pojednává o použití plynů nebo jejich prekursorů, začleněných do liposomového jádra, aby se dosáhlo delší životnosti pro plyn, když je vpraven do těla. Výroba stabilních liposomů je nákladný a zdlouhavý postup, vyžadující speciální suroviny a vybavení.

C. Mikrobublinky

Jak bylo shora uvedeno, je kritickým parametrem, který musí být splněn mikrobublinkou, použitou jako činidlo zvyšující kontrast, její velikost. Volné mikrobublinky plynu, větší než asi 8 mikromětrů, mohou být ještě dostatečně malé, aby zabránily zástavě toku krve nebo ucpání krevních cév.

Avšak mikrobublinky větší než 8 mikrometrů se odstraňují z proudu krve, když krev teče plícemi. Jak shora uvedeno, popsal badatelé v lékařství v příslušné literatuře, že mikrobublinky *

dostatečně malé, aby prošly plícemi, se rozpouštějí tak rychle, že zesílení kontrastnosti obrazů levého srdce není možné volnými mikrobublinkami plynu. Meltzen R. S., Tickner E. G.,

Ρορσ R. L. , Why Do the Lungs Clear Ultrasonic Contrast? Ultrasound in Medicine and Biology, sv. 6, str. 263, 267, (1580).

Avšak při znalosti výhod dosažitelných použitím mikrobublinek jako činidla zvyšujícího kontrast v důsledku jejich velkého rozptylového průřezu, byla soustředěna velká pozornost na vyvinutí směsí obsahujících mikrobublinky', které jsou učiněny stabilními v roztoku. Zvýšení stability mikrobublinek plynu může být dosaženo četnými technikami.

Každá z následujících technik v podstatě zahrnuje suspendování souhrnu mikrobublinek v substrátu, ve kterém je bublina obyčejného plynu stabilnější než v proudu krve.

Podle jednoho přístupu se mikrobublinky vytvoří ve viskosních kapalinách, které se vstřiknou nebo infuzí vpraví do těla, zatímco probíhá diagnóza ultrazvukem. Teorie vedoucí k použití viskósních tekutin zahrnuje pokus snížit rychlost, se kterou se plyn rozpouští v kapalině a při tomto ději vytvořit stabilnější chemické prostředí pro bublinky,takže se jejich životnost prodlouží.

Jsou popsány různé variace tohoto obecného přístupu.

EP č. 0324938 popisuje viskosní roztok biokompatibilního materiálu, jako je lidský protein, ve kterém jsou obsaženy mikrobublinky. Vystaví-li se viskózní roztok proteinu zpracování ultrazvukem, vytvoří se v roztoku mikrobublinky. Částečná denaturace proteinu chemickým zpracováním nebo teplem dodává mikrobublinkám v roztoku přídavnou stabilitu tím, že se sníží povrchové napětí mezi bublinkou a roztokem.

Uvedené přístupy mohou být proto klasifikovány jako pokus o zvýšení stability mikrobublinek použitím stabilizačního prostředí, ve kterém jsou mikrobublinky obsaženy. Avšak žádný z těchto přístupů se nezabývá primárními fyzikálními a chemickými vlastnostmi plynů, které vážně omezily použití volných mikrobublinek plynu při diagnóze ultrazvukem, zejména s ohledem na kardiovaskulární systém. Žádný z těchto přístupů neuvádí, že výběr plynů podle přesných kritérií by meh vést ke schopnosti vytvořit stabilní mikrobublinky o velikos ti, která by umožnila zobrazování ultrazvukem napříč plic se zvýšenou kontrastnosti.

Chování mikrobublinek v roztoku může být matematicky popsáno na bázi určitých parametrů a vlastností plynu, z něhož jsou bublinky vytvořeny a roztoku, ve kterém jsou bublinky přítomny. V závislosti na stupni, do kterého je roz tok nasycen plynem, z něhož jsou mikrobublinky vytvořeny, může být vypočtena doba trvání mikrobublinek. P. S. Epstein, M. S. Plesset, On the Stability of Gas Bubbles in Liquid-Gas Solutions, The Journal of Chemical Physics, sv. 18, č. 11, 1505 (1950). Na základě výpočtů je zřejmé, že když velikost bublinky klesá, zvětšuje se povrchové napětí mezi bublinkou a okolním roztokem. Když povrchové napětí vzrůstá, zvyšuje se rychle rychlost, kterou se bublinka rozpouští do roztoku, a proto se velikost bublinky stále rychleji zmenšuje. Rychlost, kterou se bublinka smrštuje, takto vzrůstá, když velikost bublinky klesá. Konečný účinek toho je, že se množina malých volných mikrobublinek plynu, sestávajících z obyčejného vzduchu, rozpouští tak rychle, že účinek zvyšující kontrast je extrémně krátkodobý. Při užití známých matematických vzorců lze vypočíst, že mikrobublinka vzduchu, mající průměr 8 mikrometrů, který je dostatečně malý pro průchod plícemi, se rozpustí mezi 190 a 550 milisekundami, což závisí na stupni nasycení.okolního roztoku. Na základě těchto výpočtů vypočetli lékařští výzkumníci, studující způsob, jakým plíce odstraňují činidlo pro kontrastnost obrazu získaného ultrazvukem, dobu rozpuštění mikrobublinek plynného kyslíku a dusíku v lidské a psí krvi a došli k závěru, ze činidla pro zvýšení kontrastu, sestávající z volných mikrobublinek plynu neumožní zobrazení levého srdce se zvýšeným kontrastem v důsledku nesmírně krátké životnosti mikrobublinek.

Fyzikální vlastnosti systému, které charakterizují plynové bublinky nebo plyny rozpuštěné v kapalných roztocích, byly podrobně zkoumány, včetně difúze plynových bublinek, tvořených v kavitačním toku kapaliny, a rozptylu světla a zvuku ve vodě bublinkami plynu.

Stabilita plynových bublinek v roztoku kapaliny a plynu byla zkoumána jak teoreticky, Epstein P. S. a Plesset M. S., On the Stability of Gas Bubbles in Liquid-Gas Solutions,

J. Chem. Phys., 18:1505 - 1509 (1950) , tak experimenrálně, Yang W. J., Dynamics of Gas Bubbles in Whole Blood and Plasma, J. Biomech. 4:119 - 125 (1971), Yang W. J., Echigo R., Wotton D. R., a Hwang J. B., Experimental Studies of the Dissolution of Gas Bubbles in Whole Blood and Plasma-I. Stationary Bubbles. J. Biomech 3:275 - 281 (1971), Yang W. J., Echigo R., Wotton D. R., Hwang J. B., Experimental Studies of the Dissolution of Gas Bubbles in Whole Blood and Plasma II. Moving Bubbles oř Liquids. J. Biomech 4:283 - 288 (1971). Fyzikální a chemické vlastnosti kapaliny a plynu určují kinetické a termodynamické chování systému. Chemické vlastnosti systému, které ovlivňují stabilitu bublinky a podle toho i její životnost, jsou rychlost a rozsah reakcí, které jakkoliv spotřebovávají, transformují nebo generují molekuly plynu.

Například velmi známá reakce, která je pozorována mezi plynem a kapalinou, nastává, když je ve vodě přítomen oxid uhličitý. Když se plyn rozpustí do vodného roztoku, vytvoří se kyselina uhličitá hydratací plynného oxidu uhličitého.

Jelikož plynný oxid uhličitý je vysoce rozpustný ve vodě, difunduje plyn rychle do roztoku a velikost bublinek se rychle zmenšuje. Přítomnost kyseliny uhličité v rozteku mění chemické chování kyselina-zásada u vodného roztoku a jelikož chemické vlastnosti rozteku jsou změněny rozpuštěním plynu, změní se stabilita bublinek plynného oxidu uhličitého, když se rozook stane nasyceným. U tohoto systému závisí rychlost rozpouštění bublinky plynu částečně na koncentraci plynného oxidu uhličitého, který je již rozpuštěn v roztoku.

Avšak v závislosti na určitém plynu nebo kapalině, přítomných v systému, může být plyn v podstatě v kapalině nerozpustný a rozpouštění bublinky plynu bude pomalejší.

V této siruaci bylo zjištěno, že je možné vypočítat stabilitu bublinky v systému plyn-kapalina vyšetřováním určitých fyzikálních parametrů plynu.

Podstata vynálezu

Krátký popis vynálezu

Bylo zjištěno, že je možné identifikovat chemické systémy tam, kde extrémně malé bublinky plynu nejsou reaktivní ve vodném roztoku. Na základě postupu takto vyvinutého může odborník zvlást zvolit určité plyny na bázi jejich fyzikálních a chemických vlastností pro použití k zobrazování ultrazvukem. Těchto plynů lze použít pro vytvoření prostředí, zesilujících kontrastnost, což také je předmětem vynále zu. Mohou být vytvořeny mikrobublinky za použití určitých existujících technik, které užívají obyčejného vzduchu a mohou být vpraveny infuzí jako při běžné diagnóze ultrazvukem .

Způsob, který je předmětem vynálezu, vyžaduje, aby byly prováděny výpočty, odpovídající rovnicím zde uvedeným a založené na přiřazených fyzikálních vlastnostech plynu a kapaliny. V rovnicích níže uvedených se používá zejména hustoty plynu, rozpustnosti plynu v roztoku a difusivity plynu v roztoku, jež je zase závislá na molárním objemu plynu a na viskositě roztoku. Takto lze způsobem uvedeným vyhodnotit fyzikální vlastnosti dané soustavy plyn-kapalina, lze odhadnout rychlost a rozsah zhroucení bublinek a na bízi těchto výpočtů lze vybrat plyny, které by tvořily účinné činidlo pro zvýšení kontrastnosti. Za použití existujících technik lze pak vyrobit značně zlepšená prostředí pro zvýšení kontrastnosti a použít jich pro zdokonalení jakosti a použitelnosti zobrazování pomocí ultrazvuku .

Podrobný popis vynálezu

Pro porozumění způsobu podle vynálezu je účelné odvodit matematické vztahy, které popisují parametry systému plyn-kapalina a účinek na stabilitu bublinek, který se dostává, když se změní hodnota pro jeden nebo více z těchto parametrů. Předpokládá se, že v počátečním čase T_Q se kulovitá plynová bublina plynu X, a poloměru R , umístí v roztoku, ve kterém je počáteční koncentrace plynu X, rozpuštěného v roztoku, rovna nule. Za určité časové období se bublina plynu X rozpustí v rozpouštědle, v kteréžto době se její poloměr R bude rovnat nule. Předpokládejme dále, že roztok je na konstantní teplotě i tlaku, a že koncentrace rozpuštěného plynu pro roztok nasycený tímto určitým plynem je označena C_s< Při čase T_Q je tedy koncentrace plynu v roztoku nulová, což znamená, že *se dosud nerozpustil žádný plyn, a že všechen plyn, který je přítomen, je ještě obsažen v bublině o poloměru R .

o

Jak cas postupuje, pak vzhledem k rozdílu koncentrace plynu v bublině a plynu v roztoku búde mít bublina sklon ke smrš~ění, když se plyn v bublině rozpouští do kapaliny difusním dějem. Po uplynutí určité doby je změna poloměru bub líny od jejího původního ooloměru R na menší poloměr R vyo jádřena rovnicí (1):

1/2 kde R je poloměr bubliny v čase T, D je koeficient difusivity určitého plynu v kapalině, a ? je hustota plynu, z ně hož je bublina složena.

Z toho následuje, že čas T, potřebný pro úplné rozpuštění bubliny, může být určen z rovnice (1) dosazením R/R_q = 0 a dostaneme hodnotu T z rovnice (2):

2DC s

Tento výsledek kvalitativně značí, že stabilita bubli ny a tím její životnost se zvýší zvětšením počáteční velikosti R_q bubliny nebo volbou o vyšší hustotě $ , nižší rozpustností C_s v kapalné fázi nebo s nižším difusním koeficientem D.

Difusní koeficient D plynu v kapalině je závislý na * n molárním objemu plynu (Vm) a viskositě roztoku ( ), jak je vyjádřeno známou rovnicí rovnice (3)

D = 13,26 x 10

-1,14

-0,589

Dosazením výrazu pro D daného rovnicí (3) do rovnice (2) se ukáže, že stabilita bubliny še zvýší užitím plynů o vyšším molárním objemu V , které mají sklon mít vyšší molekulární hmotnost, a kapalin o vyšší viskositě.

Jako příklad lze provést srovnání mikrobublinek vzduchu a mikrobublinek složených z plynů speciálně vybraných metodou zde udanou. Vezmeme-li hodnotu D pro vzduch ve vodě při 22 0

-52-1 _ jako 2 x 10 cm s a poměr £ = 0,02 (r,pstein a Plesseo tamtéž), obdrží se následující údaje pro dobu _t pro úplné rozpuštění vzduchových bublinek ve vodě (nenasycené vzduchem)

Tabulka I počáteční průměr bubliny v mikrometrech čas, milisekundy

450

313

200

113

Jestliže doba průchodu krve z plicních kapilár do levé předsíně je dvě sekundy nebo více, (Hamilton W. F., ed., Handbook of Physiology, sv. 2,*sec. 2, Circulation. American Physiology Society, Washington, D. C., str. 709, 1963), a sezná-li se, že pouze mikrobublinky o průměru 8 mikrometrů nebo menším budou dostatečně malé, aby prošly plícemi, je zřejmé, že žádná z těchto bublinek nemá v roztoku dosoi dlouhou životnost, aby byla použitelným kontrast zvyšujícím činidlem pro zobrazení levé předsíně se zvýšenou kor.trastncstí pomocí ultrazvuku.

Způsob podle vynálezu umožňuje identifikaci potenciálně užitečných plynů, a to srovnáním vlastností kteréhokoliv určitého plynu, označovaného v dalším popisu jako plyn X, se vzduchem. Za použití hořejších rovnic (2) a (3), lze pro určitý plyn X formulovat koeficient Q, který bude popisovat stabilitu mikrobublinek, sestávajících z plynu X, v dané kapalině. Hodnota koeficientu Q, určená tímto způsobem pro určitý plyn X, může být také použita pro určení použitelnosti plynu X jako činidlo pro zvýšení kontrastnosti obrazu získaného ultrazvukem, a to ve srovnání s obyčejným vzduchem.

Z hořejší rovnice (2) lze na bázi fyzikálních vlastností plynu X a vzduchu odvodit rovnici, která popisuje čas pro úplné rozpuštění bublinky plynu X ve srovnání se stejně velkou bublinkou obyčejného vzduchu za identických podmínek teploty roztoku a viskosity roztoku, a to:

rovnice (4):

(C_s) ⁼ ^vzduci ^vzúxh vzdjf (C_s)_: ^VzcLch

13.26 x 10’⁵ · to;·⁵³⁹ nebo, je-li koeficient D pro plyn X známý, rovnice. (5) :

= ^zclch • ⁴vaixh^J (C,)_:

DyzcLch

Pro formulování této rovnice tak, aby hodnota Q mohl být získána pro umožnění srovnání plynu X se vzduchem, může být hořejší rovnice přepsána takto:

ro

T = QT · . , kde x vzoucn

P*		() vzaxft	’ D. '
- fyzdxh-		(Cs)x	. Οχ -

Pro srovnání předpokládejme, že vodný roztok o teplotf 22 °C, hustota, difusivita a rozpustbost vzduchu v roztoku jsou známé veličiny, jež mohou být dosazeny do hořejší rovnice, takže rovnice (7)

Q = 4,0 x 10 fx <^Cx>x^dX

Dosadíme-li rovnici (3) do hořejší pro plyny, jejichž difusivita D není právě známa, a za předpokladu, že výraz n pro viskositu tam uvedený pro vodu o teplotě 22 °C je při bližně roven 1,0 cP, dostaneme rovnice (8) Q = 3,0 x 10 (c ) (V ) sx m x

-.589

Při znalosti hustoty, rozpustnosti a molárního objemu plynu umožňuje takto tento způsob výpočet hodnoty koeficien tu Q.

Jestliže koeficient Q je menší než jedna, budou mikrobublinky plynu X méně stabilní v daném rozpouštědle než mikrobublinky vzduchu. Je-li Q větší než jedna, jsou mikrobublinky , vytvořené z plynu X, stabilnější nežbublinky vzduchu a přetrvají v roztoku déle než bublinky vzduchu. Jsou-li všechny ostatní vlastnosti stejné pro danou velikost mikrobublinky, je doba pro úplné rozpuštění mikrobublinky plynu X stejná jako doba pro úplné rozpuštění mikrobublinky obyčejného vzduchu, násobená koeficientem Q. Je-li například koeficient Q pro plyn X 10.000, pak mikrobublinka plynu X přetrvá v roztoku lO.OOOkrát déle ve srovnání s mikrobublinkou vzduchu. Hodnota koeficientu Q může být určena pro kterýkoliv plyn v kterémkoliv roztoku za předpokladu, že množství tam uvedená jsou známa nebo mohou být odhadnuta.

V závislosti na chemické struktuře plynu může být zapotřebí různých postupů pro určení jednotlivých parametrů hustoty, difusivity a rozpustnosti. Hodnoty pro tyto parametry mohou nebo nemusí být dostupné ze známých zdrojů vědecké literatury jako je Gas Encyclopedia nebo tabulky uveřejněné v Americal Chemical Society (Americkou chemickou společností). Hodnoty pro hustotu většiny plynů jsou snadno dostupné ze zdrojů jako je Handbook of Chemistry and Physics,

CRC Press, 72d, Ed. (1991 - 92). Kromě toho byly přesně změřeny rozpustnost ve vodě a molárni objem některých plynů.

Avšak v mnoha případech může být zapotřebí provést výpočty nebo odhady číselných hodnot pro molárni objem a rozpustnost, aby se obdržela data použitelná pro určení hodnoty koeficientu Q pro jednotlivý plyn způsobem uvedeným shora. Příklad výpočtu hodnot koeficientu Q pro výhodný výběr plynů ilustruje, jak lze způsob podle vynálezu aplikovat na jednotlivé Plyny.

Obecně jeví mnoho plynů, obsahujících fluor, extrémně nízkou rozpustnost ve vodě á mají relativně vysoké molekulové vlastnosti, vysoké molární objemy a vysoké hustoty. Pro určení hodnoty koeficientu Q pro různé plyny se urči rozpustnost, molární objem a hustota jednotlivých plynů a tyto hodnoty se dosadí do hořejších rovnic (7) nebo (8).

Určení rozpustnosti fluorovaných uhlovodíků v plynu

Tento způsob odhadu rozpustnosti fluorovaných uhlovodíků v plynu používá extrapolace experimentálních údajů z publikace Kabalnov AS, Makarov KN a Scherbakov OV, Solubility of Fluorocarbons in Water as a Key Parameter Determining Fluorocarbon Emulsion Stability, J. Fluor. Chem., 50, 271 až 284, 1990. Rozpustnost těchto fluorovaných uhlovodíků v plynu se určí s ohledem na perfluor-n-pentan, který má ve vodě rozpustnost 4,0 x 10~ molu na litr. Pro homologické řady nerozvětvených fluorovaných uhlovodíků může být rozpustnost v plynu odhadnuta zvýšením nebo snížením této hodnoty činitelem asi 8,0 pro každé zvýšení nebo snížení počtu přídavných skupin -CF₂~, přítomných v molekule.

Určení molárního objemu

Molární objem (Vm) se odhadne z dat, uveřejněných v publikaci Bondi A., Van der Waals Volumes and Radii, J. Phys. Chem., 68, 441 - 451, 1964. Molární objem plynu může být odhadnut identifikací počtu a typu atomů, které skládají molekulu příslušného plynu. Určením počtu a typu atomů, přítomných v molekule, a způsobu, jak jsou jednotlivé atomy navzájem vůči sobě vázány, lze aplikovat známé hodnoty pro molekulové objemy jednotlivých atomů. Uvážěním příspěvku každého jednotlivého atomu a frekvence jeho výskytu lze vypočítat celkový molární objem pro molekulu určitého plynu. Tento výpočet se nejlépe demonstruje na příkladu.

Je známo, že molekula uhlíku v alkanové vazbě uhlík-uhlík má molární objem 3,3 kubických centimetrů na mol atom uhlíku v alkenové vazbě uhlík-uhlík má molární objem 10,0 kubických centimetrů na mol a když je větší počet atomů fluoru vázán na uhlík alkanu, má atom fluoru molární obje.m 6,0 kubicq kých centimetrů (cm ) na mol.

Při vyšetřování oktafluorpropanu má tato molekula tři atomy uhlíku v alkanových vazbách uhlík-uhlík (3 atomy po 3,3 kubických centimetrech-cm -na mol) a 6 atomů fluoru vázaných na uhlíky alkanu (6 atomů po 6,0 kubických centimetrech na mol), a tedy má oktafluorpropan molární hustotu 58 kubických centimetrů (cm ) na mol.

Jakmile jsou určeny hustota, molární objem a rozpustnost, vypočte se hodnota koeficientu Q za užití hořejší rovnice (8) .

Na následující tabulce jsou sestaveny hodnoty koeficientu Q pro řadu plynů na bázi shora uvedených výpočtů.

plyn	T a b	u 1 k a hustota kg/m	III
rozpustnost /Umol/1	molární objem cm. /mol	koef icie: Q
argon		1,78	1500	17,9	20
n-butan		2,05	6696	116 ·	5
oxid uhličitý		1,98	33000	19 ,'7	1
dekafluorbutan		11,21	32	73	13,154
dodekafluorpentan		12,85	4	183	207,437
ethan		1,05	2900	67	13
ethylether		2,55	977,058	103	0,1
helium		0,18	388	8	5
hexafluorbuta-1,3-	•dien	9 (x)	2000	56	145
hexafluor-2-butyn		9(x)	2000	58	148
hexafluorethan		8,86	2100	43	116
hexafluorpropen		10,3	260	58	1299
krypton		3,8	2067	35	44
neon		0,90	434	17	33
dusík					1
oktafluor-2-buten		10(x)	220	65	1594
oktafluorcyklobutan	9,97	220	61	1531
oktafluorpropan		10,3	260	58	1299
pentan		2	1674	113	58
propan		2,02	2902	90	30
SF6		5,48	220	47	722
xenon		5,90	3448	18	28

Tyto hodnoty jsou odhadnuty ze známé hustoty homologních fluorovaných uhlovodíků.

♦

R Hodnota poměru rozpustnost/hustota o velikosti 0,02 -5 2-1 (viz shora) a difusivita 2x10 cm s udaná shora byly použity v rovnici (7) pro určení této hodnoty koeficientu q.

Jakmile byla jednou určena hodnota koeficientu Q, lze analyzovat užitečnost jednotlivého' plynu jako činidla pro zvýšení kontrastnosti obrazu získaného ultrazvukem, a to tím, že se určí životnost souboru mikrobublinek, složeného z příslušného plynu, při různých velikostech, jak to bylo provedeno pro vzduch v tabulce I shora. Vezmeme-li hodnotu koeficientu Q pro dekafluorbutan a vyšetřujeme-li čas, potřebný pro bublinky různé velikosti k rozpuštění ve vodě, dostaneme hodnoty uvedené v další tabulce III, tím, že se casova hodnota v tabul Q pro dekafluorbutan:

T a b ul počáteční průměr tabulky, v ^um e I násobí hodnotou koeficientu k a III čas, v minutách

6,1

2,9

0,7

Všimněme si, že časová stupnice v tabulce III je spíše v minutách než v milisekundách, jak tomu bylo pro vzduch. Všechny bublinky dekafluorbutanu, i když mají velikost jen jeden mikrometr, mohou být injekcí vpraveny periferně a nerozpustí se do roztoku v průběhu přibližně 10 sekund, potřeb ných k dosažení levého srdce. Podobné výpočty lze provést pro plyn s jekýmkoliv koeficientem Q. Poněkud větší bublinky budou schopny projít plícemi a přesto přetrvat dostatečně dlouho, aby umožnily jak vyšetření perfuse myokardu tak i dynamické zobrazení břišních orgánů. Kromě toho, jako mnohé z plynů, identifikovaných tímto způsobem, jeví dekafluorbutan nízkou toxicitu v malých dávkách, pročež by poskytoval značné výhody jako činidlo pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných při běžné diagnóze ultrazvukem.

Ruční vytvoření suspenze mikrobublinek může být prove děno různými způsoby. V US patentu č. 4 832 941, na jehož znění se zde poukazuje, se týká způsobu vytvoření suspenze mikrobublinek o průměru menším než 7 mikrometrů, a to rozprášéním kapaliny do množství plynu za použití trojcestného kohoutu. I když se v praxi může používat různých technik, je trojcestný kohout výhodným způsobem pro ruční vytvoření množství plynu s vysokým koeficientem Q, aby se vytvořila prostředí pro zvýšení kontrastnosti, jež jsou zde popsána.

Obecné techniky pro užití zařízení s trojcestným kohoutem jsou dobře známy ve spojení s přípravou obyčejného Freundova prostředku pro imunizaci pokusných zvířat. Trojcestný kohout je typicky sestaven ze dvou stříkaček, z nichž obě jsou spojeny s komorou. Komora má výstup, z něhož může být suspenze odebrána nebo přímo vpravena injekcí.

Technicky pro použití trojcestného kotoutu se mohou lišit od techniky popsané v US patentovém spisu č. 4 832 941, jelikož se u tohoto postupu užívá odlišných plynů. Například použití jednoho z plynů o vysokém koeficientu Q, tam uvedené, mohlo by být účinnější, kdyby♦systém byl zbaven obyčejného vzduchu, nebo propláchnut jiným plynem, než se vytvoří suspen ze mikrobublinek.

U výhodného provedení vynálezu se 40 až 50 % sorbitu (D-glucitolu) smísí přibližně s 1 až 10 % objemovými plynu o vysokém koeficientu Q, přičemž přibližně 5 % plynu je optimální hodnota. Sorbit je obchodně dostupná sloučenina, která při smíšení s vodným roztokem podstatně zvyšuje viskositu tohoto roztoku. Roztoky o vyšší viskositě prodlužují, jak patrno z hořejší rovnice (3), životnost mikrobublinek v roztoku. Po upravení injekce je výhodné udržet .množství 40 až 50 % sorbitu v roztoku co nejrychlejší injekcí, aniž by se přestoupil snesitelný tlak při injekci. Pro vytvoření suspenze mikrobublinek se nabere určité množství zvoleného plynu do stříkačky. V téže stříkačce může být obsažen objem roztoku sorbitu. Do druhé stříkačky se natáhne takové množství roztoku sorbitu, že součet obou objemů dává správné procentové množství plynu na bázi žádaných objemových procent mikrobublinek.

Za použití dvou stříkaček, z nichž každá má velmi malý otvor, se kapalina stříká do plynové atmosféry přibližně 25krát nebo tolikrát, kolik je zapotřebí pro vytvoření suspenze mikrobublinek, jejichž velikostní rozložení je přijatelné pro účely zde popsané. Tato technika se může ovšem nepatrně pozměňovat jakýmkoliv způsobem, kterým se dosáhne výsledné suspenze mikrobublinek o žádané velikosti a v žádané koncentraci. Velikost mikrobublinek lze zjistit bud vizuálně nebo elektronicky za použití Coulterova počítače (Coulter Electronics) známým postupem viz Bulter B. D., Production of Microbubble for Use as Echo Contrast Agents, J. Clin. Ultrasound, sv. 14 408 (1986).

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Bylo připraveno činidlo pro vyvolání kontrastnosti obrazu získaného ultrazvukem za použití dekafluorbutanu jako plynu tvořícího mikrobublinky. Byl připraven .roztok, obsahující:

sorbit	20,0	g
NaCl	0,9	g
sojový olej	6,0	ml
Tween 20	0,5	ml
voda do	100,0	ml

Mícháním se obdržel mýdlovitý, čirý, žlutý roztok.

ml alikvotního podílu tohoto roztoku bylo nabráno do skleněné stříkačky o obsahu 10 ml. Stříkačka byla pak připojena k trojcestnému uzavíracímu kohoutu. Druhá stříkačka o obsahu 10 ml byla pak připojena k uzavíracímu kohoutu a do této prázdné stříkačky bylo zavedeno 1,0 cm dekafluorbutanu (PCR, Inc., Gainesville, FL). Ventil uzavíracího kohoutu byl pak otevřen ke stříkačce obsahující roztok, a fáze kapalná a plynná byly rychle 20 až 30krát promíchány. Byl získán výsledný mléčně bílý, lehce viskosní roztok.

Příklad 2

Plynová emulze získaná v příkladu 1 byla rozředěna vodou (v poměru 1 : 10 až 1 : 1000), umístěna v hemocytometru a vyšetřována pod mikroskopem za užití čočky ponořené v oleji. Emulze sestávala z mikrobublinek převážně o velikosti 2 až 5 mikrometrů. Hustota byla 50 až 100 milionů mikrobublinek na 1 ml původního nerozreděného přípravku.

Příklad 3

Byl zhotoven přípravek podle příkladu 1 a proveden echokardiogram na psím modelu. 17,5 kg těžký psí kříženec byl narkotizován isofluranem a bylo užito monitorů pro měření EKG, kterního tlaku, tepu a tepenních krevních plynů podle publikace Keller, MW, Feinstein, SB, Watson DD: Successful left ventricular opacification following peripheral venous injection of sonicated contrast agent: An experimental evaluation. Am Heart J 114:570d (1987).

Výsledky vyhodnocení bezpečnosti jsou následující:

Maximální procentuální změna v měřeném parametru	během
5 minut	po injekci
dávka	tlak v aortě	krevní plyny	pH srdeční
v ml	systo- diastolický lický	střední Pa02 PaC02	frekvence

mm Hg

0,5	+6,	-14 +9, 0	+8,	-6	329	58,1	7,26	+ 10	-19
1,0	+ 9,	-2	+5, -1	+4,	-4				+ 1,	-4
2,0	+ 5,	-3	+ 5, -1	+ 5,	-1				0,	-1
3,0	+6,	-2	+ 7, 0	+4,	-3				0,	-3
4,0	+5,	-1	+3, -3	+ 5,	-3				0,	-3
5,0	0,	-10	+ 1, -3	0,	-4				+1,	-1
7,0	0,	-13	0, -8	0,	-9	313	28,6	7,36	0,	-1

Všechny změny byly přechodné a navrátily se k základním hodnotám typicky během 3 až 6 minut. Uvedené bezpečnostní údaje demonstrují minimální změny v měřeném haemodynamickém parametru. Všechny dávky vyvolaly kontrastnost jak levé, tak pravé srdeční komory. Intensita vzrůstala se zvyšováním dávky.

Příklad 4

Shora uvedená specifická určení vhodnosti určitého plynu pro použití jako činidlo pro zvýšení kontrastnosti obrazu získaného ultrazvukem mohou být aproximována, jestliže je známa molekulová hmotnost určitého plynu, mohou být vypočtena nebo mohou být změřena. Tato aproximace je založena na tom, že existuje lineární vztah mezi logaritmem hodnoty koeficientu Q a molekulovou hmotností pro plyn, jak ukazuje obr. 1.

Na základě tohoto obrazce lze užít následujících vodítek pro odhadnutí hodnoty koeficientu Q:

molekulová hmotnost odhadnutá hodnota koeficientu Q

<35	<5
35 - 70	5-20
71 - 100	21 - 80
101 - 170	81 - 1000
171 - 220	1001 - 10 000
221 - 270	10 001 - 100 000
> 270	>100 000

Následující tabulka obsahuje pro řadu plynů rozhodující data o molekulové hmotnosti a odhadnuté hodnotě koeficientu Q. Čím vyšší je hodnota koeficientu Q, tím slibnější je příslušnýplyn. Zvlášt slibné jsou plyny s hodnotami koeficientu Q vyššími než pět. Kromě životnosti získaných mikrobublinek (odhadnuté podle hodnoty koeficientu Q) je při určování vhodnosti kteréhokoliv plynu jako činidla pro zvýšení kontrastnosti obrazu, získaného ultrazvukem, třeba brát ohled i na další okolnosti včetně například ceny a toxicity, což nemá být pokládáno za omezení.

Tabulka IV

chemický název	molekul. hmotnost	hodnota i
hexafluoraceton	156,02	81-1000
isopropylácetylen	68	5-20
vzduch	28,4	45
allen	40,06	5-20
tetrafluorallen	112,03	81-1000
argon	39,98	5-20
di,ethylmethoxybor	71,19	21-80
trimethykbor	55,91	5-20
dihydrát fluoridu boritého	103,84	81-1000
1,2-butadien	54,09	5-20
1,3-butadien	54,09	5-20
1,2,3-trichlor-l,3-butadien	157,43	81-1000
2-fluor-1,3-butadien	72,08	21-80
2-methyl-l,3-butadien	68,12	5-20
hexafluor-1,3-butadien	162,03	81-1000
butadiin	750,06	5-20
n-butan	58,12	5-20
1-fluorbutan	76,11	21-80
2-methylbutan	72,15	21-80
dekafluorbutan	238,03	10,001-1'
1-buten	56,11	5-20
2-buten (cis)	56,11	5-20
2-buten (trans)	56,11	5,20
2-methyl-1-buten	70,13	5,20

chemický název	molekul. hmotnost	hodnota 0
3-methyl-l-buten	70,13	5-20
3-methy1-2-buten	68	5-20
perfluor-l-buten	200,03	1001-10,000
perfluor-2-buten	200,03	1001-10,000
4-fenyl-3-buten (trans)	146,19	81-1000
2-methyl-l-buten-2-yn	66,1	5-20
butylnitril	103,12	8-1-100
1-butin	54,09	5-20
2-butin	54,09	5-20
2-chlor-l,1,1,4,4,4-hexafluorbutin 199	1001-10,00(
3-methyl-1-butin	68,12	5-20
perfluor-2-butin	162,03	81-1000
2-brombutyraldehyd	151	81-1000
co2	44,01	5-20
karbonylsulfid	60,08	5-20
krotonnitril	67,09	5-20
cyklobutan	56,11	5-20
methylcyklobutan	70,13	5-20
oktafluorcyklobutan	200,03	1001-100,00(
perfluorcyklobuten	162,03	81-1000
3-chlorcyklopenten	102,56	81-1000
cyklopropan	42,08	5-20
1,2-dimethylcyklopropan (trans,	dl) 70,13	5-20
1,1-dimethylcyklopropan	70,13	5-20
1,2-dimethylcyklopropan (cis)	70,13	5-20
1,2-dimethylcyklopropan (trans,	dl) 70,13	5-20
ethylcyklopropan	70,13	5-20
methylcyklopropan	56,11	5-20
deuterium	4,02	<5
diacetylen	50,08	5-20
3-ethyl-3-methyldiaziridin ·	86,14	21-80
1,1,1-trifluordiazoethan	110,04	81-1000
dimethylamin	45,08	5-20
hexafluordimethylamin	153,03	81-1000

chemický název molekul. hodnota Q hmotnost

hexafluordímethyldisulfid	203,13	1001-10,000
dimethylethylamin	73,14	21-80
bis-(dimethylfosfino)amin	137,1	81-1000
2,3-dimethyl-2-norbornan	140,23	81-1000
perfluordímethylamin	171,02	1001-10,000
dimethyloxoniumchlorid	82,53	21-80
4-methyl-1,3-dioxolan-2-on	102,09	81-1000
ethan	30,07	<5
1,1,1,2-tetrafluorethan	102,03	81-1000
1,1,1-trifluorethan	84,04	21,80
1,1,2,2-tetrafluorethan	102,03	81-1000
1,1,2-trichlor-l,2,2-trifluorethan	187,38	1001-10,000
1,1-dichlorethan	98	21-80
1,1-dichlor-l,2,2,2-tetrafluorethan	170,92	1001-10,000
1,1-dichlor-l-fluorethan	116,95	81-1000
1,1-difluorethan	66,05	5-20
1,2-dichlor-l,1,2,2-tetrafluorethan	170,92	1001-10,000
1,2-difluorethan	66,05	5-20
1-chlor-l,1,2,2,2-pentafluorethan	154,47	81-1000
l_chlor-l,1,2,2-tetrafluorethan	136,48	81-1000
2-chlor-l,1-difluorethan	100	21-80
2-chlor-l,1,1-trifluorethan	118,49	81-1000
chlorethan	64,51	5-20
chlorpentafluorethan	154,47	81-1000
dichlortrifluorethan	152	81-1000
fluorethan	48,06	5-20
hexafluorethan	138,01	81-1000
nitro-pentafluorethan	165,02	81-1000
nitroso-pentafluorethan	149,02	81-1000
perfluorethan .	138,01	81-1000
perfluorethylamin	171,02	1001-100,000
ethylether	74,12	21-80

chemický název	molekul. - hmotnost	hodnota Q
ethy1methylether	60,1	5-20
ethylvinylether	72,11	21-80
ethylen	28,05	z5
1,1-dichlorethylen	96,94	21-80
1,l-dichlor-2-fluorethylen	114,93	81-1000
1,2-dichlor-1,2-difluorethylen	132,92	81-1000
1,2-difluorethylen	64	5-20
1-chlor-l,2,2-trifluorethylen	116,47	81-1000
chlortrifluorethylen	116,47	81-1000
dichlordifluorethylen	132,92	81-1000
tetrafluorethylen	100,02	21-80
fulven	78,11	21-80
helium	4	«•5
1,5-heptadiin	92,14	21-80
H2	2,02	4.5
isobutan	58,12	5-20
1,2-epoxy-3-chlorisobutan	106,55	81-1000
isobutylen	56,11	5-20
isopren	68,12	5-20
krypton	83,8	21-80
methan	16,04	45
trifluormethansulfonylchlorid	168,52	81-1000
trifluormethansulfonfluorid	152,06	81-1000
(pentafluorthio)trifluormethan	196,06	1001-10,000
bromdifluornitrosomethan	159,92	81-1000
bromfluormethan	112,93	81-1000
bromchlorfluormethan	147,37	81-1000
bromtrifluormethan	148,91	81-1000
chlordifluornitromethan	131,47	81-1000
chlordinitromethan *	140,48	81-1000
chlorfluormethan	68,48	5-20
chlortrifluormethan	104,46	81-1000

chemický název	molekul. hmotnost	hodnota Q
chlordifluormethan	86,47	21-80
dibromdifluormethan	209,82	1001-10,000
dichlordifluormethan	120,91	81-1000
dichlorfluormethan	102,92	81-1000
difluormethan	52,02	5-20
difluorjodmethan	177,92	1001-10,000
disilanmethan	76,25	21-80
fluormethan	34,03	<5
jodmethan	141,94	81-1000
joditrifluormethan	195,91	1001-10,000
nitrotrifluormethan	115,01	81-1000
nitrosotrifluormethan	99,01	21-80
tetrafluormethan	88	21-80
trichlorfluormethan	137,37	81-1000
trifluormethan	70,01	5-20
trifluormethansulfenylchlorid	136,52	81^1000
2-methylbutan	72,15	21-80
methylether	46,07	5-20
methy1isopropy1ether	74,12	21-80
methylnitrit	61,04	5-20
methylsulfid	62,13	5-20
methylvinylether	58,08	5-20
neon	20,18	<5
neopentan	72,15	21-80
N2	28,01	45
no2	44,01	5-20

2-hydroxytrimethylester-l,2,3-

-nonadekantrikarboxylové kyseliny	500,72	->100,000
l-nonen-3-in	122,21	81-1000
°2	32	< 5
1,4-pentadien	68,12	5-20
n-pentan	72,15	21-80
perfluorpentan	288,04	ΜΟΟ,ΟΟΟ

chemický název	molekul. hmotnost	hodnota Q
4-amino-4-methyl-2-pentanon	115,18	81-1000
1-penten	70,13	5-20
2-penten (cis)	70,13	5-20
2-penten (trans)	70,13	5-20
3-brom-1-penten	149,03	81-1000
perfluor-1-penten	250,04	10,001-100/
kyselina tetrachlorftalová	303,91	>100,000
2,3,6-trimethylpiperidin	127,23	81-1000
propan	44,1	5-20
1,1,1,2,2,3-hexafluorpropan	152,04	81-1000
1,2-epoxypropan	58,08	5-20
2,2-difluorpropan	80,08	21-80
2-aminopropan	59,11	5-20
2-chlorpropan	78,54	21-80
heptafluor-l-nitropropan	215,03	1001-10,000
heptafluor-l-nitrosopropan	199,93	1001-10,000
perfluorpropan	188,02	1001-10,000
propen	42,08	5-20
1,1,1,1,2,3,3-hexafluor-2,3- -dichlorpropylen	221	10,001-100,
1-chlorpropylen	76,53	21-80
l-chlor(trans)propylen	76,53	5-20
2-chlorpropylen	76,53	5-20
3-fluonpropylen	60,07	5-20
perfluorpropylen	150,02	81-1000
propin	40,06	5-20
3,3,3-trifluorpropin	94,04	21-80
3-fluorstyren	122,14	81-1000
SF6	146,05	81-1000
S2F10 *	298	>100,000
2,4-diaminotoluen	• 122,17	81-1000
trifluoracetonitrii	95,02	21-80
trifluormethylperoxid	170,01	81-1000

chemický název molekul. hodnota Q - hmotnost trifluormethyIsulfid

WF.

vinylacetylen vinylether xenon

170,07

298

52,08

131,29

81-1000 >100,000

5-20

5-20

81-1000

Příklad 5

Byl studován vztah mezi vypočtenou hodnotou Q pro daný plyn a stálostí mikrobublinek tohoto plynu, aby bylo určeno, jaká hodnota Q by byla dolní mezí pro jeho užitečnost jako činidla pro zvýšení kontrastnosti obrazu získaného pomocí ultrazvuku. Pro tento pokus byla odpařovací miska o rozměrech 190 x 100 mm z materiálu Pyrex (č. 3140) naplněna přibližně 2000 ml vody při 37 °C. 5 ml 20% sorbitového roztoku bylo nabráno do stříkačky 10 ml, spojené s trojcestným uzavíracím kohoutem. Stříkačka na 10 ml, obsahující dva kubické centimetry daného plynu (nebo místo vroucí kapaliny, podle daného případu), byla připojena ke stříkačce obsahující sorbitový roztok.Sorbit a plyn nebo kapalina se rychle 25x promíchají pro vytvoření suspenze mikrobublinek nebo dispergované kapaliny a pak se rychle přidají k vodě. Mikrobublinky získané tímto způsobem mají obecně velikost 100 mikrometrů, a jsou-li složeny ze vzduchu, měly by vypočtenou stálost 31 s (0,5 min). Snímky pomocí ultrazvuku provedené před přidáním, při něm a po něm, byly provedeny ultrazvukovým snímačem Hewlett-Packard Model Sonos 500, pracujícím při 5 MHz. Byla zaznamenána doba, po kterou mohly být mikrobublinky pozorovány. Výsledky jsou obsaženy v následující tabulce V. Experimentální hodnoty koeficientu Q byly získány dělením naměřené stálosti daného plynu měřenou stálostí pro vzduch.

Tabulka V

Vztah mezi hodnotou Q pro plyn a stálostí mikrobublinek

plyn	hodnota Q (vypočteno)	stálost hodnota	(experimentální Q)
diethylether	0,1	0,1 min	(0,2)
vzduch	1	0,6 min	(1,0)
butan	5	1,5 min	(2,6)
helium	5	2,0 min	(3,5)
propan	30	3,3 min	(6,0)
pentan	58	20,6 min	(36)
dodekafluorpentan	207,437	>5760 min	(710,105)

Tyto pokusy naznačují znamenitý souhlas mezi vypočtenou hodnotou Q a pokusem určenými hodnotami. Na základě těchto dat by plyny s vypočítanými hodnotami Q většími než pět měly být potenciálně užitečné jako činidla pro zvýšení kontrastnosti u obrazů získaných ultrazvukem.

Příklad 6

Vztah skupenství dané chemické látky s vysokým koeficientem Q a její použitelnosti jako činidlo pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem byl zkoušen srovnáním účinnosti perfluorpentaňu a perfluorhexanu jako činidla pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem. Perfluorpentan (dodekafluorpentan) má.vypočtený koeficient 0 v hodnotě 207, 437 a teplotu varu za standardních tlakových podmínek 29,5 °C. Perfluorhexan (PCR, INC., Gainsville,

FL) má vypočítaný koeficient Q ve velikosti 1,559,496 a teplotu varu za standardních tlakových podmínek 59 až 60 °C. Proto při 37 °C, což je tělesná teplota člověka, je perfluorpentan plyn, kdežto perfluorhexan je kapalina.

Při teplotě 4 °C byly silnou homogenizací vytvořeny vodné disperze perfluorpentanu a perfluorhexanu (2 g/lOOml). Plastická kádinka, obsahující přibližně 1000 ml vody při 37 °C byla naplněna látkou, simulující lidskou krev a byla snímána ultrazvukem, jak je uvedeno v příkladu 5, a to před přidáním a po přidání vzorku každé ze shora uvedených disperzí.

Méně než 1,0 ml disperze perfluorpentanu vytvořila po smísení s napodobeninou krve mimořádně jasný ultrazvukový signál, který trval nejméně 30 minut. Zředění 1 : 10 000 bylo ještě detekovatelné.

Naprotitomu byl vzorek 1,0 ml disperze perfluorhexanu nedetekovatelný při snímání ultrazvukem za stejných podmínek, jako byl dokonce vzorek 10 ml (zředění 1 : 100).

Je nutné dojít k závěru, že jak vysoká hodnota koeficientu Q, tak i plynný stav (plynné skupenství) při tělesné teplotě snímaného oeganismu jsou nutné k tomu, aby určitá látka byla účinná jako činidlo pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem podle způsobu,který je předmětem vynálezu.

I když vynález v určitých ohledech byl popsán na jeho zvláštních výhodných provedeních, budou pro odborníka zřejmé určité obměny i další provedení. Proto nemají být následující patentové nároky omezující interpretací vynálezu, nýbrž rámcem zahrnujícím různá provedení- a obměny odvozené od popsaného vynálezu. V tomto ohledu umožňuje vynález odborníkům, aby určili vhodnost různých chemikálií pro vytvoření činidel zlepšujících kontrastnost obrazu získaného ultrazvukem, v případě, že jsou dostupné údaje o husto tě, rozpustnosti a molárním objemu.

Claims (29)

1 i o komp a-t-i brřírrí prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, obsahující nosič a činidlo zlepšující obraz získaný ultrazvukem, vyznačuj í cí se tím, že kontrastnost zvyšující činidlo sestává z chemikálie, která je plynem při tělesné teplotě organismu, na němž má být prováděno snímání ultrazvukem, přičemž tato chemikálie, je-li v podobě mikrobublinek, má ve vodě stálost alespoň padesátinásobku stálosti mikrobublinek vzduchu ve vodě, a uvedený nosič sestává v podstatě z kapaliny.

2. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 1, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina, obsahující halogenid.

3. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 1, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina, obsahující fluor.

4. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosič je vodná látka.

5. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosič obsahuje činidlo, zvyšující viskositu.

6. Biokompatibilní prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, obsahující nosič a činidlo zlepšující obraz získaný ultrazvukem, vyznačujíc í se t í m , že nosič je prostý pevných látek.

7. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 6, vyznačující se tím., že chemikálie je sloučenina, obsahující halogenid.

8. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 6, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina, obsahující fluor.

9. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 6, vyznačující setím, že nosič je vodná látka.

10. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 6, vyznačující se tím, že nosič obsahuje činidlo zvyšující viskositu.

11. Biokompatibilní prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, obsahující v nosiči mikrobublinky činidla zlepšujícího obraz získaný ultrazvukem, vyznačující se tím, že mikrobublinky mají ve vodě stálost rovnou alespoň padesátinásobku stálosti mikrobublinek vzduchu ve vodě, přičemž nosič je prostý pevných látek.

12. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 11, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina obsahující halogenid.

13. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 11, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina, obsahující fluor.

14. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 11, vyznačující se ť* í m , že nosič je vodná látka.

15. Kontrastnost, zvyšující prostředí podle nároku 11, vyznačující se tím, že nosič obsahuje činidlo, zvyšující viskositu.

16. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 11, vyznačující se tím, že mikrobublinky jsou přítomny v množství od 1 do 10 % objemu nosiče.

17. Biokompatibilní prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem na lidech, obsahující nosič a chemikálii pro zlepšení obrazů získaných ultrazvukem, která je plyn při tělesné teplotě člověka, vyznačující se tím, že tato chemikálie, je-li ve tvaru mikrobublinek, má ve vodě stálost alespoň padesátinásobnou než je stálost mikrobublinek vzduchu ve vodě, přičemž sestává v podsta tě z kapaliny.

18. Biokompatibilní prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, sestávající z nosiče a činidlo pro zlepšení obrazů získaných ultrazvukem, vyznačující se tím, že toto zvyšovací činidlo obsahuje chemikálii, která je plynná při tělesné teplotě organismu, na němž má být prováděno snímání ultrazvukem, a že tato chemikálie má molekulovou hmotnost 171 nebo větší.

19. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 18, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina obsahující halogenid.

20. Kontrastnost zvyšující prostředí podle nároku 19, vyznačující se tím, že chemikálie je sloučenina obsahující fluor. ·

21. Biokompatibilní prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, obsahující nosič a mikrobublinky činidla zlepšujícího obraz získaný ultrazvukem, vyznačující se tím, že kontrastnosti zvyšující činidlo je vybráno ze skupiny sestávající z n-pentanu, isopentanu, neopentanu, cyklopentanu, butanu, cyklobutanu, dekafluorbutanu, dodekafluorpentanu, dodekafluorneopentanu, perfluorcyklopentanu.

22. Prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, vyznačující se tím, že sestává z dodekafluorpentanu.

23. Prostředí pro zvýšení kontrastnosti obrazů získaných ultrazvukem, vyznačující se tím, že sestává z dekafluorbutanu.

24. Způsob provádění zobrazování pomocí ultrazvuku, vyznačující se tím, že sestává z těchto kroků:

a) do organismu, který má být zobrazen, se dopraví v nosiči biokompatibilní mikrobublinky činidla zvyšujícího kontrastnost obrazu získaného ultrazvukem, přičemž tyto mikrobublinky sestávají z chemikálie, která je plynná při tělesné teplotě uvedeného organismu, mikrobublinky mají ve vodě stálost, což je nejméně padesátinásobek stálosti bublinek vzduchu ve vodě, a nosič sestává v zásadě z kapaliny, a

b) žádaný orgán uvedeného organismu se vystaví snímání ultrazvukem.

25. Způsob podle nároku 24,vyznačující se t í m , že mikrobublinky mají převážně velikost 2 až 5 mikrometrů.

26. Způsob podle nároku 24, vyznačující se t í m , že krok a) sestává z kroku periferní injekce roztoku mikrobublinek do žíly.

27. Způsob podle nároku 24, vyznačuj íc í se t í m , že uvedený organismus je lidský organismus.

28. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedené činidlo sestává z dodekafluorpentanu.

29. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím, že uvedené činidlo sestává z dekafluorbutanu.