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近年的研究发现聚焦超声(Focused ultrasound,FUS)联合微泡(microbubble,MB)能够瞬时、局部和可逆的开放血脑屏障(blood-brain barrier,BBB),该方法现已成为靶向投递药物治疗脑部疾病的一个研究热点。然而,FUS联合MB开放BBB在有些情况下是不安全的,当超声能量过大或者辐照时间过长时会引起脑组织损伤。研究表明FUS开放BBB的最主要机制是MB发生的空化效应,其与所使用的MB性能、FUS参数和组织的生理结构等有关。因商业MB价格昂贵,为开发高性价比的MB,课题组采用机械振荡法自主研制出一种MB。为达到安全、有效开放BBB的目的,需要探索合适的FUS治疗参数。本文使用被动空化监测技术对课题组自制的MB在FUS辐照下的空化行为进行监测,以确定安全开放BBB的最佳超声治疗参数。主要研究内容:搭建一维离体被动空化监测平台,使用单阵元探头接收FUS辐照过程中所产生的声信号。通过峰峰值、均方根值、频谱图、时频图和空化剂量等参数研究自制MB在不同参数的FUS辐照下的空化行为,包括中心频率、声压、脉冲重复频率和脉冲长度,统计出最佳的超声治疗参数。一维离体被动空化监测实验结果表明:(1)声压较低时MB以稳态空化为主,在声压上升到一定程度后,MB以惯性空化为主,自制MB的稳态空化与惯性空化的声压临界值约为0.3MPa。(2)相同声压下,中心频率为1.1MHz的FUS比3.3MHz产生的空化效果更强。(3)脉冲长度为5000cycles的FUS比100cycles的产生的空化效应更强。(4)脉冲重复频率为1kHz的FUS比10Hz的产生的空化效应更剧烈。结论:当MB平均浓度为7×10~7~9×10~7个/mL时,FUS参数设置为频率=1.1MHz、声压=0.3MPa、脉冲长度=5000cycles、脉冲重复频率=10Hz,此时自制MB处于稳态空化和惯性空化的临界状态。用4只小鼠(体重20±2g)进行初步的活体实验,所搭建的被动空化监测平台可方便检测到MB在活体上的空化信号。结果表明:声压与MB的空化效应密切相关,即声压越大,MB的空化效应越强烈,声压为0.4MPa时脑组织开始出现微小出血点。基于长时间曝光声学(Time Exposure Acoustics,TEA)算法对二维被动空化成像进行了理论仿真,采用基于Verasonics的超声成像系统搭建了二维被动空化监测实验平台。初步获取了MB二维空化分布图。本文的创新点之一:采用机械振荡法制作了包裹惰性气体的、外壳为脂质的第二代超声微泡。所制作的超声微泡在成本方面远低于商业微泡、并且制作方法简单。本文的创新点之二:自主搭建一维与二维被动空化平台,通过一维被动空化平台能够找到自制微泡的稳态空化与惯性空化的声压临界值,二维被动空化平台能初步获得空化分布图。