超声波是在第一次世界大战后发展起来的，主要用于潜艇和鱼群的深度探测和定位。1945年，超声测量技术出现，用于材料的无损检测。直到1954年，Edler和Hertz采用超声测量技术原理来研究心脏运动，才诞生出日后的一种临床工具——超声心动图（echocardiography）。1968年，Gramiak和Shah在主动脉根部快速注入生理盐水后，发现“在主动脉根部起伏的边缘之间出现一团回声信号”。而正常情况下，血液不是个良好的超声散射物，在回声图像中是黑暗的，因此可以认为快速注入生理盐水产生的小气泡起到了对比度增强作用。
然而，由于气芯和周围的液体之间的表面张力，使气泡不稳定，体积变小，寿命连1s都不到，气泡还极容易被肺清除。因此，要想实现通过静脉注射进行超声造影研究，需要让气泡在液体中稳定长达几分钟，而且直径小于10 μm。虽然早已熟知血液中的表面活性剂可以包裹在气泡表面降低界面的表面张力从而延长微泡的寿命，但直到20世纪80年代末才有足够稳定的微泡上市。
1994年，第一个商用造影剂Albunex（Molecular Biosystems）在美国上市。Albunex采用人血清白蛋白在气芯周围形成一个弹性固体外壳，相对较硬。它通过支持应变来抵消表面张力的影响从而增强气泡的稳定性，这与作为表面活性剂的脂质外壳降低表面张力来增强稳定性的原理不同。1996年，第二个商用造影剂Levovist（Bayer Schering Pharma AG）在欧洲和日本上市。它是由半乳糖微晶组成，当半乳糖微晶在水中分散时，其表面会形成气泡。微量的棕榈酸则可以进一步稳定形成的微泡。1997年以后，造影剂的气芯由空气或二氧化碳转变成了高分子惰性气体（如全氟化碳），这是因为全氟化碳在水溶液中的溶解度和扩散性更低，而且可在几次经过肺部后呼出。这类造影剂的主要代表就是Optison（GE Healthcare）和SonoVue（Bracco）（图为SonoVue微泡）。
[1] Gramiak R., Shah P.M., & KramerD.H. Ultrasound Cardiography: Contrast Studies in Anatomy and Function. Radiology. 1969. 92:5, 939-948.
[2] Faez, T., Emmer, M., Kooiman, K., Versluis, M., Steen, A.V., & Jong, N.D. (2013). 20 years of ultrasound contrast agent modeling. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, 60.
网友评论