超声空化+超分辨显微成像重磅科研成果首发：超声联合一氧化氮通路冲破肿瘤低灌注与缺氧困境

在实体瘤治疗领域，肿瘤低灌注引发的缺氧状态是制约疗效的关键阻碍。肿瘤内部血管供血不足，导致治疗环境如同 “缺氧的荒漠” ，药物难以抵达，疗效大打折扣，这也是医学领域亟待突破的重大难题。近日，陆军军医大学新桥医院超声科研究团队在相关方向取得重要进展 —— 其关于超声激发微泡空化联合一氧化氮信号通路的研究成果，已正式发表于由北美放射学教育协会主办、Elsevier出版的国际核心学术期刊《Academic Radiology》，为改善肿瘤低灌注与缺氧状态提供了全新的科研思路与实践路径。在这项突破性研究的开展过程中，飞依诺ULTIMUS 9E系列超声设备搭载的VFlash低强度超声治疗技术与URM超分辨显微成像技术形成了1+1＞2的超强合力，为实验的精准实施提供核心技术支撑。

（↓文献解读↓）

方法革新:USMC+NO相关分子探寻肿瘤“缺血缺氧”的协同策略

研究背景与目标

此前相关研究已证实，超声激发微泡空化（USMC）可改善肿瘤血流灌注，这与一氧化氮（NO）生物利用度的升高密切相关。该研究进一步探索了超声激发微泡空化与一氧化氮信号分子联合应用是否能进一步增强肿瘤灌注。研究团队选取MC38荷瘤小鼠为模型，聚焦L-精氨酸（L-Arg）、NOC-18、亚硝酸钠（SN）三种NO相关分子，对比其单独使用及与USMC联合的疗效差异。

实验设计

 研究选用96只MC38荷瘤小鼠，随机分为8组（每组12只）：对照组、USMC单独组、L - 精氨酸（L-Arg）单独组、L-Arg+USMC组、NOC-18单独组、NOC-18+USMC组、亚硝酸钠（SN）单独组、SN+USMC组。另设4组机制探究组（48 只小鼠），使用NO合酶抑制剂（L-NAME）和NO受体抑制剂（ODQ）验证通路机制。

（图1.实验规程和URM分析流程图）

技术联合:VFlash+URM实现精准空化与微循环分析双重保障

该实验的USMC治疗采用飞依诺ULTIMUS 9E（科研版）超声设备的VFlash模式实现。Vflash模式可精准调节治疗性超声的多个声学参数，包括机械指数、中心频率、脉冲重复频率等，有效保障实验精准实施。

设备参数设置：选用4-12MHz线阵探头。VFlash模式设置中心频率 3MHz、脉冲重复频率1500Hz、脉冲长度5个周期，机械指数0.23（峰值负压约 0.4MPa），超声束弱聚焦于肿瘤区域（感兴趣区域）。

微泡制备与输注：采用磷脂包裹的全氟丁烷微泡（Sonazoid），将0.01mL原始微泡悬液（浓度约1.2×10⁹/mL）稀释至0.2mL，通过尾静脉缓慢注射，以维持肿瘤内稀疏的微泡灌注。

治疗实施：小鼠麻醉后仰卧固定，并通过放置凝胶垫，使探头与肿瘤中心间保持3cm 距离；治疗持续10分钟，期间探头每分钟旋转30°，确保整个肿瘤被超声束均匀照射。

检测分析：该研究同时应用超声造影（CEUS）和超分辨显微成像（URM）来评估肿瘤灌注变化，并检测肿瘤组织中NO浓度（Griess法）及缺氧标志物HIF-1α水平（免疫荧光与ELISA）。每组6只小鼠接受超声造影（CEUS）检测，记录时间-强度曲线（TIC）的峰值强度（PI）、曲线下面积（AUC）及灌注面积比；另6只小鼠通过超分辨显微成像（URM）量化血管密度、血流速度及灌注指数（灌注指数 = 平均速度 × 血管比）。

图2.肿瘤图像以及CEUS定量分析结果的治疗前后对比

图3.URM图像及其在治疗前后的定量分析结果。

该研究指出，与正常血管相比，结构紊乱且不成熟的肿瘤微血管更易受到超声激发微泡空化诱导的声孔效应的影响。尽管超声造影是临床实践中评估组织血流灌注的常用工具，但由于分辨率限制，难以清晰显示肿瘤微血管。与超声造影根本不同的是，超分辨显微成像（URM）基于微泡的位置而非背向散射强度构建血管图像。URM可显示直径小于100μm的微血管，这对观察肿瘤微循环非常有帮助。此外，URM可定量分析血管的多种功能参数，这对肿瘤监测和疗效评估具有重要意义。

实验结果

超声造影和超分辨显微成像显示，超声激发微泡空化与亚硝酸钠在改善肿瘤灌注方面具有积极的协同作用。一氧化氮合酶抑制剂无法阻断该效应，而一氧化氮受体抑制剂可阻断。肿瘤灌注增强的同时，肿瘤缺氧状态得到缓解，一氧化氮生成量增加。L-精氨酸和 NOC-18与超声激发微泡空化未显示出协同效应。

灌注指标跃升：CEUS检测显示，SN+USMC组肿瘤峰值强度（PI）提升14.79%（P<0.001），曲线下面积（AUC）增加25.34%（P<0.01），灌注面积比扩大13.69%（P<0.001），显著优于单纯USMC组及其他联合方案。

微循环改善：URM技术捕捉到，该联合方案使肿瘤血管比增加42.3%（P<0.001），平均速度增加20.75%（P<0.01），灌注指数增幅达60.01%（P<0.001），可见微血管扩张与新生。

缺氧缓解与NO增效：肿瘤缺氧标志物HIF-1α 浓度显著降低，且NO生成量较单纯USMC组提高（P<0.05），证实灌注改善与NO水平升高直接相关。

机制验证：NO合酶抑制剂（L-NAME）无法阻断SN+USMC的灌注增强效应，但NO受体抑制剂（ODQ）可完全阻断，提示其效应依赖NO受体通路，而非NOS介导的NO生成。

结论：超声激发微泡空化与一氧化氮通路联合应用是改善肿瘤低灌注和缺氧状态的潜在方法，其中亚硝酸钠是与超声激发微泡空化产生积极协同效应的有效试剂。

这项研究不仅证实了超声联合一氧化氮通路改善肿瘤灌注的可行性，更通过严谨数据确立了SN+USMC这个“黄金组合”。对患者来说，这意味着未来可能通过更安全、无创的超声技术，搭配特定药物让肿瘤血管 “通畅起来”，从而提升治疗效果、减少化疗副作用。随着技术的不断迭代，超声介导的肿瘤微循环调控或将成为提升放化疗、免疫治疗疗效的重要助力，为实体瘤治疗开辟新路径。

阅读论文原文请检索：DOI: 10.1016/j.acra.2025.03.034