JP2000143550A - 超音波造影剤 - Google Patents

超音波造影剤

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JP2000143550A
JP2000143550A JP10356865A JP35686598A JP2000143550A JP 2000143550 A JP2000143550 A JP 2000143550A JP 10356865 A JP10356865 A JP 10356865A JP 35686598 A JP35686598 A JP 35686598A JP 2000143550 A JP2000143550 A JP 2000143550A
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JP
Japan
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microbubbles
contrast agent
sodium
ultrasonic
ultrasonic contrast
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JP10356865A
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Stant Kawan
カワン・スタント
Hiroshi Watarai
浩 渡会
Toshio Sato
敏夫 佐藤
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Toin Gakuen
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Toin Gakuen
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種臓器の腫瘍や早期ガンなどの疾患のある
特定の領域にタイムリーに導入することが可能な超音波
造影剤を提供する。 【解決手段】 カルボン酸塩によって被覆された微小気
泡の表面に磁性体粒子を吸着させたことを特徴とする超
音波造影剤である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波画像診断
において診断画像のコントラストを増強するために使用
される超音波造影剤に関する。さらに詳しくは、長寿命
で均一安定な気泡から成る超音波造影剤の表面に磁性体
粒子を吸着させた超音波造影剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波は、医学的画像診断の分野で広く
利用されている。超音波を利用した医学診断画像とは、
超音波変換器より超音波を人体内に送信し、人体組織で
反射された超音波信号を再び超音波変換器で受信するこ
とによって再構成された画像を言う。つまり、超音波変
換器から得られた超音波信号のもつ情報を超音波診断装
置に送り、そこで画像作成処理を行い、診断装置のモニ
タ上に画像が出力される。この画像によって、医師等は
人体内部の組織の様子を観察することができる。
【0003】人体は、組織によってそれぞれ異なる音速
や減衰あるいは散乱という音響特性を持っている。超音
波変換器で受信された超音波信号は、人体組織の後方散
乱特性によって生じたものであり、モニタに出力された
画像は、検査中の人体組織の音響特性を表示しているこ
とになる。
【0004】超音波の音響特性を表す音響インピーダン
スは、異なる物質の境界面(例えば固体と液体の界面、
液体と気体の界面等)で大きく変化する。したがって、
この境界面からの超音波信号を用いれば鮮明な診断画像
を得ることができる。そのために、単純気泡、コーティ
ングされた気泡、コロイド状懸濁液、エマルジョン等の
さまざまな材料が超音波造影剤として研究されてきた
が、その中でも微小気泡超音波造影剤は、周囲の生体組
織と著しく音響インピーダンスが異なるため、超音波の
散乱特性に優れ、従来の超音波診断装置では見えにくい
血流などの画像を鮮明にすることから、血流診断の向上
や癌の早期発見に大きく期待されている。
【0005】微小気泡からなる超音波造影剤としては、
例えば特開平8−325165号公報に示すように、気
泡のコーティング剤、すなわち気泡と水との界面に配向
吸着する薬剤として界面活性剤を用いることにより、長
期安定な微小気泡を作製した例が報告されている。
【0006】一方、今までに開発された超音波造影剤の
体内への投与方法については、多くの方法が提案されて
いる。これらの方法の中で最も一般的に使われている方
法は静脈内への投与である。これは、できるだけ人体に
障害を与えない方法で心臓の疾患、例えば心筋梗塞や心
臓の血流に乱流が生じている部位などを造影することが
望まれていたからである。
【発明が解決しようとする課題】
【0007】しかしながら、現在利用されている超音波
造影剤に対しては、診断画像のコントラストを増強する
だけではなく、人体内の問題のある部位、例えば各種臓
器の腫瘍や早期ガンなどの疾患のある特定の領域にタイ
ムリーに微小気泡を導入することが強く望まれている。
造影剤のこのような用途を実現するためには、従来のよ
うに問題のある部位にただ単純に造影剤を導入するより
も、他の手段、例えば、体内の特定の部位を標的にする
ことができる機能をもった造影剤を利用する方が著しく
有利である。
【0008】例えば、特定の部位を標的にすることがで
きる機能をもった造影剤であれば、問題のある部位に選
択的に集めることができるので、医師等はより正確に疾
患を超音波で観察し、診断することができる。いずれに
しても、今までの典型的な超音波造影剤は、静脈とかリ
ンパ系のように、問題のある領域に直接的に単純に適用
されていた。超音波造影剤を標的化するには、標的化を
可能にするメカニズムを確立することが必要である。本
発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたもの
で、その目的は、体内の特定部位を標的にすることがで
きる機能をもった超音波造影剤を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による超音波造影
剤は、カルボン酸塩によって被覆された微小気泡の表面
に磁性体粒子を吸着させた構造から成る。該微小気泡の
被覆に使われるカルボン酸塩は、ラウリン酸ナトリウ
ム、ミリスチン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウ
ム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムで
あり、これらのカルボン酸塩は単独で又は混合物の形で
使用する。
【0010】また、該微小気泡に吸着させる磁性体粒子
としては、γ−Fe、高Hc型γ−Fe
(Fe)、Co含有γ−Fe、Co被着
γ−Fe、Fe、フェライト(MFe
3−x:MはZn、Ni、Mn、Cr、Cd等の第
一遷移金属、xは0〜1)、バリウムフェライト(Ba
Fe1219)がある。
【0011】一般に、前記カルボン酸塩で被覆された微
小気泡は静電的に負に帯電している。したがって、陽イ
オン界面活性剤で前記磁性体粒子を被覆し、磁性体粒子
の表面を静電的に正に帯電させれば、その静電的結合に
よって微小気泡と磁性体粒子の吸着を更に強めることが
できる。
【0012】該微小気泡の表面には磁性体粒子が吸着し
ているので、人体の外側から印加した磁場によって、そ
の人体内での動きを制御することができる。つまり、各
種臓器の腫瘍や早期ガンを発見するために、外部から印
加する磁場によって、疾患のある特定の領域にタイムリ
ーに微小気泡を選択的に誘導することができるので、そ
れによって医師等はより正確に疾患を超音波で観察し、
診断することができる。
【0013】カルボン酸塩を含有する水溶液と気体とを
撹拌装置によって撹拌することによって、カルボン酸塩
で被覆された微小気泡を作製する。作製した微小気泡含
有乳化液の中に磁性体粒子を入れて、撹拌装置を使って
低動力で撹拌しながら微小気泡の表面に磁性体粒子を吸
着させることによって、表面に磁性体粒子が吸着した微
小気泡からなる超音波造影剤を作製することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明するが、本発明を限定するものではない。
【0015】乾燥粉末状のステアリン酸ナトリウム50
mgを100mlの蒸留水に添加した。その後、ホモジ
ナイザー(日立製作所製のHG30型)を用いてこの水
溶液を30秒間低撹拌した。この時のホモジナイザーの
撹拌パワーレベルは、「1」(5,000rpm)であ
る。そして、30秒の撹拌の後、2分間撹拌を停止して
水溶液を放置した。その後、再度上記撹拌、すなわち3
0秒間撹拌パワーレベル「1」(5,000rpm)
で、この水溶液を撹拌した。次に、ホモジナイザーの撹
拌パワーレベルを「5」(15,000rpm)に上
げ、この水溶液を更に3分間撹拌した。尚、上記ホモジ
ナイザーの撹拌パワーレベルは、1〜10段階まであ
る。
【0016】尚、蒸留水の量は100mlに限るもので
はなく、発泡状熊に応じて適宜水溶液の容積を増加させ
てもよい。
【0017】上記の低動力で所定時間撹拌する低撹拌工
程と、大動力で撹拌する高撹拌工程との2段階の撹拌工
程からなる段階撹拌工程は、既に特開平8−32516
5号公報で報告されている。血管内に注入され、血流に
よって肺に運ばれても、肺の中の微細な血管を通過する
ことができる直径(1〜10μm)の微小気泡を多く含
有する乳化液を、この方法により効率よく大量に生成さ
せることができる。
【0018】尚、上記微小気泡の製造方法では、一例と
してステアリン酸ナトリウムを用いたが、他のカルボン
酸塩として、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナト
リウム、パルミチン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウ
ムが挙げられ、これらのカルボン酸塩は単独で又は混合
物の形で使用する。
【0019】微小気泡の表面に吸着させる磁性体粒子と
してはマグネタイト(Fe、戸田工業株式会社
製)を用いた。このマグネタイトの平均粒子サイズは
0.3μmである。近接するマグネタイトが磁気力や分
子間力により合体し、凝集するのを防ぐために、マグネ
タイトの表面を界面活性剤で被覆し、その静電気的反発
と弾性的反発を利用することによって、合体、凝集を防
ぐ。そのために、マグネタイト2gを0.1%濃度のラ
ウリン酸ナトリウム水溶液100ml中に入れ、80℃
で60分間、マグネチックスターラーで撹拌しながら、
マグネタイトの表面にラウリン酸ナトリウムを吸着させ
た。その後、そのマグネタイトを蒸留水で洗浄し、吸着
していないラウリン酸ナトリウムを除去した。
【0020】微小気泡含有乳化液に前述したラウリン酸
ナトリウムで表面を被覆したマグネタイトを入れ、マグ
ネチックスターラーで1時間撹拌し、微小気泡の表面に
マグネタイトを吸着させた。撹拌時にマグネチックスタ
ーラーを用いることによって、微小気泡に吸着していな
いマグネタイト及び磁気凝集を起こして大きくなってい
るマグネタイトは沈殿し、マグネチックスターラーの磁
性を持った回転子に吸着するので、除去することができ
る。
【0021】また、陽イオン界面活性剤をマグネタイト
に吸着させることによって、マグネタイトを正に帯電さ
せ、一般に負に帯電している微小気泡と静電結合させる
ことで、より一層強く、微小気泡の表面にマグネタイト
を吸着させることができる。
【0022】まず、陽イオン界面活性剤DPCL(塩化
1−ラウリルピリジウム)20%水溶液150ml中に
マグネタイト15gを入れ、80℃で1時間撹拌しなが
らマグネタイトの表面を陽イオン界面活性剤で被覆し
た。その後、余分な上澄み液を捨て、マグネタイトを蒸
留水で洗浄することによって、陽イオン界面活性剤で被
覆されたマグネタイトを得た。
【0023】次に、ステアリン酸ナトリウム150mg
を蒸留水150ml中に入れ、前述した段階撹拌工程に
より微小気泡含有乳化液を作製した。この微小気泡含有
乳化液を50mlのビュレットに取り、吸引口を下にし
た状態で1時間放置した。放置しておくとビュレットの
内部で気泡は水よりも比重が軽いので、吸引口先端と反
対側の上層に浮上し、その結果、微小気泡含有乳化液
は、微小気泡部分と液体部分に分離する。
【0024】更に直径の大きな気泡は比重が小さいの
で、ビュレットの上方に短時間で浮上する一方、直径の
小さい気泡は大きな気泡に比べ比重が大きいので、浮上
するのに時間を要する。そのため、ビュレット上方の微
小気泡部分は気泡の大きさに応じて分離していることに
なる。
【0025】1時間経過後、まずビュレット吸引口先端
付近の微小気泡の含まれていない液体部分だけを放出す
る。その結果、ビュレット内部には微小気泡と若干の液
体だけが残っていることになる。次に、ビュレット吸引
口先端付近の直径の小さい微小気泡のみを先端から別容
器に放出すれば、所望の微小気泡(例えば1〜10μ
m)が得られる。すなわち、ビュレット内での気泡含有
乳化液の放置時間と、ビュレットからの気泡の放出割合
によって、自在に気泡の直径を制御することができる。
【0026】上記の気泡と水との比重差及び気泡サイズ
による比重差を利用して気泡の大きさを分離する浮力分
離工程については、特開平8−325165号公報に示
されている。
【0027】この浮力分離工程によって取り出した平均
粒径約10μmの微小気泡含有乳化液に、陽イオン界面
活性剤で被覆したマグネタイトを混入し、シーソー回転
式ローター(井内盛栄堂製のVMR−5型)を用いてゆ
っくり30分間撹拌しながら、負に帯電した微小気泡の
表面に正に帯電したマグネタイトを静電結合させた。
【0028】尚、上記の実施例では磁性体粒子としてマ
グネタイト(Fe)を用いたが、磁性体粒子とし
てはγ−Fe、高Hc型γ−Fe(Fe
)、Co含有γ−Fe、Co被着γ−Fe
、フェライト(MFe3−x:MはZn、N
i、Mn、Cr、Cd等の第一遷移金属、xは0〜
1)、バリウムフェライトのいずれかであってもよい。
【0029】表面に磁性体粒子が吸着している微小気泡
を外部磁場で誘導することが可能であるか実験を行っ
た。図1にその実験システムを示す。
【0030】グレースケールファントム1内の円柱型の
測定用穴2に蒸留水又は生理食塩水をいれ、その中に前
記製造方法で作成した微小気泡を適量注入した。そし
て、グレースケールファントム1の横に設置した電磁石
3に直流安定化電源4から直流電流を流すことによって
微小気泡の入っている測定穴に外部磁場を印加した。実
験では電磁石3に10Aの直流電流を流すことによって
約100ガウスの磁場を印加した。
【0031】超音波診断装置5を使って、微小気泡を注
入した測定用穴2の超音波診断画像を観察した。図2
は、表面に磁性体粒子が吸着している微小気泡に右方向
から磁場を印加したときの超音波画像を表している。微
小気泡の後方散乱により生じた鮮明な画像の部分が、磁
場の印加方向である右側に片寄っているのが観察でき、
微小気泡が磁場によって誘導されている様子がわかる。
【0032】一方、図3は比較として表面に磁性体粒子
が吸着していない通常の微小気泡に、同様にして右方向
から磁場を印加したときの超音波診断画像を示してい
る。この場合は微小気泡が磁場に誘導されている様子が
見られない。このことからも、本発明による表面に磁性
体粒子を吸着させた微小気泡が、外部磁場によって誘導
することができる超音波造影剤であることが確認でき
た。
【0033】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0034】本発明のカルボン酸塩によって被覆された
微小気泡の表面に磁性体粒子を吸着させた超音波造影剤
は、外部磁場によってその動きを制御することができ
る。
【0035】また、本発明による超音波造影剤は、人体
外側からの外部磁場によって人体内での動きを制御でき
ることから、人体内の問題のある部位、例えば各種臓器
の腫瘍や早期ガンなどの特定の領域にタイムリーに微小
気泡を導入することができる。これによって、医師等は
より正確に疾患を超音波で観察し、診断することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る超音波造影剤の磁場
による誘導を評価するための実験システム図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る表面に磁性体を吸着
させた超音波造影剤に磁場を印加したときの超音波診断
画像である。
【図3】表面に磁性体を吸着させていない通常の超音波
造影剤に磁場を印加したときの超音波診断画像である。
【符号の説明】
1 グレースケールファントム 2 測定用穴 3 電磁石 4 直流安定化電源 5 超音波診断装置 6 プローブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カルボン酸塩によって被覆された微小気泡
    の表面に磁性体粒子を吸着させたことを特徴とする超音
    波造影剤。
  2. 【請求項2】請求項1記載の超音波造影剤において、前
    記カルボン酸塩は、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン
    酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸
    ナトリウム、オレイン酸ナトリウムであり、これらのカ
    ルボン酸塩を単独で又は混合物の形で使用することを特
    徴とする超音波造影剤。
  3. 【請求項3】請求項1記載の超音波造影剤において、前
    記磁性体粒子は、γ−Fe、高Hc型γ−Fe
    (Fe)、Co含有γ−Fe、Co被
    着γ−Fe、Fe、フェライト(MFe
    3−x:MはZn、Ni、Mn、Cr、Cd等の第
    一遷移金属、xは0〜1)、バリウムフェライトのいず
    れかであることを特徴とする超音波造影剤。
  4. 【請求項4】請求項3記載の超音波造影剤において、前
    記磁性体粒子を陽イオン界面活性剤で被覆することを特
    徴とする超音波造影剤。
  5. 【請求項5】請求項1記載の超音波造影剤において、外
    部磁場によって制御することのできることを特徴とする
    超音波造影剤。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9248204B2 (en) 2004-08-18 2016-02-02 Bracco Suisse S.A. Gas-filled microvesicles composition for contrast imaging
US9364569B2 (en) 2003-02-04 2016-06-14 Bracco Suisse S.A. Ultrasound contrast agents and process for the preparation thereof
US9750821B2 (en) * 2003-12-22 2017-09-05 Bracco Suisse S.A. Gas-filled microvesicle assembly for contrast imaging

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