首页 > 文章中心 > 超声波医师工作总结

超声波医师工作总结

超声波医师工作总结

超声波医师工作总结范文第1篇

超声由于其无创、廉价和实时性等优点已经成为三大主流医学成像手段之一。但是斑点噪声的存在降低了超声成像质量,限制了其应用领域。本文从物理原理出发给出了斑点噪声的形成机理,推导了超声回波中斑点噪声的数学模型及其相应的概率密度函数。模型的推导为后续变电噪声的去除算法提供了强有力的理论依据。

【关键词】超声成像 斑点噪声 相干波 统计模型

1 引言

超声成像技术相对X-rays,MRI等其他成像技术,具有安全、成本相对低廉、无损、实时成像等许多优点,在医学诊断领域获得广泛应用。然而,超声系统成像的相干特性导致超声图像产生固有的斑点噪声。斑点噪声的存在降低了图像的分辨率和对比度,降低了图像质量,掩盖了图像某些细节信息,给临床诊断及后续的图像特征提取和识别造成了不利的影响,因此斑点噪声的抑制对医学超声图像分析具有非常重要的意义。然而,现有文献大部分主要集中在如何提出新的超声斑点噪声抑制算法,对于其产生原理和模型却涉及不多。本文意在阐明超声斑点的成因及模型,为后续的分析和处理提供依据。

2 斑点噪声的形成机理

在超声医学图像成像过程中,系统根据当前检查参数生成发射聚焦控制数据,该数据经过数字电路转换和模拟高压驱动电路后变为驱动探头的激励信号,探头在高压信号的激励下将高压电信号转换为探头晶体的机械振动,从而形成超声波在人体中传播。超声探头发射的单一频率的超声波被体内组织的粗糙表面散射会形成一系列相干波,这些相干波互相干涉形成的噪声就是斑点(Speckle)噪声。

由干涉理论可得,两个或两个以上频率相同、振动方向相同、相位差恒定的电磁波在空间中传播叠加时,会出现某些区域振动加强,某些区域振动减弱或完全抵消的现象。如图1所示,上图为两列相干波振动加强的情况,即相长干涉,下图为两列相干波振动减弱的情况,即相消干涉。这种现象在超声图像上表现为一种颗粒状的、黑白点相间的纹理,即斑点噪声。

受发射声场照射时,理想点目标的散射声场以该点目标为中心呈球面状同时向外扩散。超声图像的分辨单元尺寸一般为其信号波长的几十倍。因此,在每一时刻,超声波照射的组织单元都包含了大量与波长相当的散射体。如图2所示的实际点目标,其轴向和侧向均小于或至多等于超声系统的轴向分辨率和Pr和侧向分辨率Pa。在同一个可辨别的区域内,存在着大量的等效散射点目标,所有点目标散射子回波的矢量和就形成了总的回波。

3 斑点噪声的模型

超声系统接收的散射场是复数信号,包括幅度和相位信息。一般采用正交解调来获得图像数据。超声图像的每一像素不仅包含反映体内组织超声波反射的强度,即灰度值,而且还包含与组织运动相关的相位值。对于均匀区域,任何大小为分辨单元的回波信号可分解成同相分量和正交分量,这两个信息分量可用一个复数AR +jAj来表达,即:

AR +jAj = (1)

其中是复数模A。B型超声图像就是利用A来进行成像的,A代表了回声信号的强度,即在B超上为对应像素点的亮度值。

假设成像分辨单元内有大量等体积散射子,该分辨单元内各散射子叠加的总效果可以通过复平面内随机走动来描述,如图3所示。采用随机行走法将具有随机相位的子回波矢量叠加,漫散射群中任一散射子对回波信号产生的贡献相当于增加了随机行走的一步,通过叠加最终形成接收到的复信号。如下图所示,第一个矢量从原点开始,第二个矢量从第一个矢量的末端开始,依次一个接一个,从原点到最后一个矢量末端的矢量就是最终合成矢量。如果每一次走动可看作是独立的随机变量,那么大量的这种走动就可以运用中心极限定理(Central Limit Theorem)来解释。如图3(b)所示,中心点是2D复高斯分布,大量这样散射子群组成的 的幅度值遵循Rayleigh分布。

对于类血液细胞这类散射体,包络检测消除相位信息后,在复平面内回波信号幅值的概率密度函数可以由下式来表示:

P(A)=, A≥0 (2)

其中σ是复高斯的标准差,也就是实部和虚部的标准差都是σ。

即幅度的概率分布满足Rayleigh分布,斑点的亮度由散射子的密度和强度等来确定,随机行走中更少、更长的步长时会比许多小短步长要亮,密度越大也会更亮。概率密度函数固定不变的,和组织无关。

对于肝实质的小叶这类的散射体,由于空间变化的散射体之间的相互干涉,有效的散射体数目有限,回波信号服从K分布。

Pv,a(x)= ,

x≥0 (3)

式中Kv是第二类的v阶Bessel函数,a,v分别是尺度参数和形状参数。

对于组织表面和血管这类的散射体,随机散射区域内存在一致的相干结构,接收到的散射信号服从Rician 分布:

P(A)= ,

A≥0 (4)

当A≥0 时,这些PDFs都是非零值。s表示亮的散射体的回声强度。I0是非完备零阶Bessel函数。Rician PDF由s/σ来确定,记为 k=s/σ。当s=0时,Rician PDF就是Rayleigh PDF。下图是Rayleigh分布和不同 参数的Rician PDFs。

左图(图4-a):散射区域相干成分的存在使得随机行走中增加了常向量s。

右图(图4-b):射频信号r的PDF的等值线图。以s结束点为中心形成2D复高斯分布,对于某一固定的s,大量这样散射子群组成r的幅度值遵循Rician分布。

Jain在超声图像中所含噪声进行深入分析的基础上,于1989年提出将超声图像中的噪声分为加性噪声和乘性噪声,将超声图像模型表示为:

I=If ・ nm+na (5)

式中nm,na分别指的是乘性和加性噪声, I表示被噪声污染后观测到的图像,If表示原图像。

在医学超声成像系统中,加性噪声一般由电路和器件的热噪声所产生,其对所成图像的影响要远小于乘性噪声,所以在图像噪声分析时,加性噪声常常被忽略。为降低有关图像处理算法的难度,通常在式(5)的两边取对数转换为一个加性噪声模型:

log(I) =log(If ・ nm) (6)

进而得到

(7)

、 和 分别是I、If和nm的对数变换。

4 结论

斑点噪声降低了图像的分辨率和对比度,降低了图像质量,掩盖了图像某些细节信息,给临床诊断及后续的图像特征提取和识别造成了不利的影响。目前大部分的文献都集中在研究斑点噪声的去除方法,而对于斑点噪声的产生原理和模型论述的不多,本文通过分析和推导,论述了超声成像中斑点噪声产生的基本原理、数学模型及其分布,为后续的去噪算法提供坚实的理论基础。

参考文献

[1]A.Webb,Introduction to Biomedical Imaging.John Wiley & Sons,Hoboken,2003 .

[2]郝晓辉,高上凯,高小榕.一种新的超声图像斑点噪声抑制方法[J].中国生物医学工程学报,2001.

[3]韩春明,郭华东,王长林.SAR图像斑点噪声抑制的本质[J].遥感学报,2002.

[4]曾夏辉,吴逢铁,刘岚.干涉理论对bottle beam的描述[J].物理学报,2007.

[5]万明习.生物医学超声学[M].北京:科学出版社,2010.

[6]JAIN A K.Fundamentals of digital image processsing.Englewood Cliffs, NJ:Prentice Hall,1989.

作者简介

张琼(1981-),女,广东省汕头市人。博士学位。现为汕头大学工学院电子系教师,实验师。主要研究方向为医学信号处理。

李斌(1981-),男,湖北省天门市人。硕士学位,现为汕头超声仪器研究所有限公司工程师。主要研究方向为医用超声信号处理。

作者单位

超声波医师工作总结范文第2篇

[关键词]多媒体 课件 物理学 医学

随着现代物理学的发展向医学的渗透,为医学的微观、动态、定量研究提供了现代化的实验技术手段,高精密的物理仪器为医学的诊断和治疗提供了有力帮助。怎样让卫生类学生获得必备的物理学知识,这对物理教师提出了更高的要求。

网络和信息高速公路的广泛应用, 学生获取信息和知识不再以教师为唯一渠道, 因此, 作为教师只有认清形势, 摆正自己的位置, 应用多媒体教学工具不断改进教学方法, 拓宽自己的知识面。对教材进行认真分析, 做好自己的课件, 提高计算机的操作水平, 不把多媒体教学流于形式。与此同时,还应丰富自己的知识面, 这对一名在医学院校教物理的老师尤其重要, 他不仅要有精深的专业知识, 还要掌握一定的医学理论, 上课时我就发现这样一种现象: 在上物理课时, 无论在课堂或在多媒体课件中穿插一些与医学有关的内容, 学生都非常感兴趣。比如, 在讲述超声波理论时, 自然涉及到超声波在医学临床上的应用。因此, 我们在课件中运用动画模拟的方法设计一个给病人用超声波进行诊断时反射波与入射波的动态演示装置, 使学生通过形象的动画了解到超声诊断原理是超声波遇到人体不同组织产生的反射所形成的超声图像, 根据超声图像可以判断各组织的形位及病变。老师给学生这方面的知识越多, 学生就越感兴趣, 课堂上注意力越集中。

学生刚涉及新课内容时,好奇心较强。物理教师应抓住这个兴趣旺季,将学生的兴趣、爱好引入到物理史的发展长河中。如讲力学时,介绍站在巨人肩上的巨人—牛顿;讲圆周运动时,介绍第一个从太阳的角度透视宇宙的人—哥白尼;讲质量时,介绍称量地球质量的人—卡文迪;讲电磁学时,介绍电磁感应、动磁生电的发现者法拉第等等。这些科学家热爱科学,不求名利,始终如一地实践自己献身于科学的诺言。通过介绍,学生对科学家的人格力量产生敬慕之情,冶情励志,满足学生对知识的渴求心理,增强学生学习的动力。一般物理都在新生第一学期开设,医学方面的课程开得较少,学生对医学知识的缺少而感稀奇,医学物理学教师也可以将学生的兴趣引到与物理有关的生命现象中。如讲加速运动时,引入失重、超重现象;在讲圆周运动时,引入超高速电动离心机分离血清蛋白;讲流体力学时,引入血压计测血压等;讲声波时,引入人听时的骨传导、气传导等;讲光学时,引入电子显微镜、光导纤镜等等。通过了解物理与医学的关系,让学生明白要想学好医学,必须学好物理的道理,提高学习兴趣,增强学习物理的原动力。教师在新的教学内容开始前,应注意尽快引导学生进入学习状态,常用的课堂导入方法有:联系生活导入、联系医学导入、实验演示导入、多媒体动画导入、课堂目标导入等等。

一个物理过程可以用形象生动的动画模拟或演示实验展示。动画模拟是计算机多媒体教学特有的表现方法, 它可以把物理过程放慢、突出显示原本不容易展示的重要细节, 因此优秀的动画有助于学生的理解和记忆。但是动画毕竟是“制作”出来的, 即使完全符合科学规律, 仍不是“真实”的物理现象, 因此演示实验等影视资料仍是很必要的素材。方程、函数曲线等是物理过程的抽象描述和高度概括, 对于大学生应培养科学思维的能力,即利用数学进行演绎推理和抽象思维的能力, 因此方程、函数曲线等是必不可少的素材, 而形象化的动画很可能会削弱物理过程的科学内涵。考虑学生的兴趣特点,医科生对医学问题比较兴趣, 因此物理原理应用方面尽量选用与医学相关的素材, 如在《振动、波动和声学》中作“A、B 超显像原理”;《几何光学》中作“眼睛屈光不正的矫正”;《原子核和放射性》作“CT、MR I 显像原理”等等。

课件是多媒体教学的载体,是指由若干个素材有机组合而成的一章节或一次课堂教学的电子教案。因此,上好一课,课件的制作相当关键,一是要选用适合的软件制作课件,二是要从丰富的素材中选择适当表现形式。制作课件的软件有AUTHORWARE、演示文稿PowerPoint以及制作网页的Frontpage等等,但各有其不同的优点。我们必须根据学校配置的硬件条件以及课程自身的特点选择合适的软件,以便能达到最好的教学效果。素材通常是指表达某个知识点的图象、声音、动画或视频文件。对于素材的选择,首先要与教学目标相一致,科学的表现教学内容;其次选择适当的表达方式;再次考虑学生的兴趣特点。选择好素材可以使我们的课堂更生动,教学更丰富,学生更易理解。在组成课件的同时,我们应该注意:课件的完整性与可扩充性;版面安排以学生听课为本;制作完毕之后要搞好课件测试。

现在的校园教室大多数改为多媒体教室, 可容纳的人数大大增多,每个班都是150人左右在一起上课, 在上课时遇到许多问题。所做课件的内容不能多, 字体也不能太小。因为课件的内容太多占满了整个屏幕, 则由于前面的同学挡住而无法让后面的同学看完整个屏幕的内容, 字体太小坐在后面的同学看不清字。因此, 老师应因地制宜, 科学地处理课件, 上课时注意音量, 说话声音要响亮, 让整个教室的学生听清楚, 感觉很舒服。让他们感觉老师精力充沛。反之, 老师上课时声音很低, 像催眠曲似的有气无力,怎能提高学生的注意力? 我们学生需要的是一种生动的、充满激情的课堂氛围, 在这种气氛下, 学生们才会积极地投入到课堂教学中来。而响亮的声音会刺激学生的感官, 使学生们感到这个老师充满激情。这样老师就会避免总是坐在椅子上面操作电脑, 学生只见屏幕内容却看不到老师的局面。这样, 有了语言和目光的交流, 那我们的学生一定会主动参与到课堂教学中来, 这样, 这堂课的气氛怎会不好呢? 学生的注意力怎会不集中呢? 那课堂效率也不会差了。

总之,多媒体教学对我们教师提出新的要求,教师在提高自身综合能力的同时,转变教学思想,充分调动学生的积极性。让学生感到基础课同样重要, 把多媒体教学与传统教学结合起来, 增加学生的感知方式, 使学生了解到是为了自身的发展而学习, 其学习的目的不是外在的分数, 而是内在成长的需要, 积极主动的投入到学习中去。

参考文献:

超声波医师工作总结范文第3篇

    教育心理学研究表明:人获取的外界信息中,83%来自于视觉,11%来自于听觉,增加视觉、听觉信息量是多获取信息最可取的方法。多媒体技术可以把各条神经所在位置的解剖层次、与周围组织的毗邻关系、穿刺的进针路线转换为图文并茂、情景交融、视听结合的教学方式,使以往呆板的教学形式变得丰富多彩,增强了教学感染力和教学内容的内在魅力[3]。除了临床麻醉学教研室提供的区域神经阻滞术的教学录像资料外,我们多年临床教学中所采用的超声显像技术还为我们带来了非常丰富、生动、直观的教学录像,供研究生拷贝,并将图片、动画、录像等资料上传至麻醉学院网站,学生可利用人机对话的交互式教学,突破时空的限制,根据自己的学习情况选择学习时问,反复学习操作要点,从而更加巩固了研究生们对超声显像技术在区域神经阻滞术中的运用的理性认识。

    模拟教学是关键

    区域神经阻滞的教学是实践性很强的操作性课程,没有感性认识是不易掌握的。而在临床带教时学生在患者身上实际操作的机会并不多,且因所遇病例和带教教师的不同,教学无法标准化。临床技能教学是医学教育的关键,如何在教学中有效提高临床技能是高等医学教育实践教学改革的关键。模拟教学正成为我国医学教育改革中的一个重要方面,可以改变传统的教学模式,提供了虚幻而安全的教学环境,可以在不损害病人利益的前提下,提高医学生的各项临床操作能力和临床诊断能力,培养敏捷正确的临床思维,从而减少在临床实践中的医疗事故和纠纷。在超声显像技术在区域神经阻滞中的运用的临床带教中,我们采用了医学模拟系统和学生模特超声显像学习相结合。医学模拟系统可模拟各种临床环境和病例,使学生可以对临床医学知识、技能和诊断进行综合训练,以高科技为基础,以模拟临床实际情况为前提,以实践教学、情景教学和个体化教学为特征,以其有医疗环境而无医疗风险为突出优点。教师可将重点的内容反复向学生演示,学生可以在不伤害病人和准许发生错误的情况下,反复多次进行操作训练,强化感性认识,直到完全掌握[4]。同时,我们利用超声显像技术的直观、实时、无创等特点,每堂课选择一个学生自愿者做我们的实习模特,系统观摩肋间神经、眶下神经、颈丛神经、臂丛神经、坐骨神经、股神经等神经的走行和它们与周围组织的解剖关系,使得学生对区域神经阻滞有了一个更为具体的感性认识。

超声波医师工作总结范文第4篇

关键词:茯苓[Poria cocos (Schw.) Wolf]皮;总三萜;超声波辅助提取;正交试验

中图分类号:R284.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)16-3939-04

中药茯苓是多孔菌科真菌茯苓[Poria cocos (Schw.) Wolf]的干燥菌核[1],为中国常用的道地中药材,是多种复方药及中成药(300多种)的重要原料[2],具有利水消肿、渗湿、健脾及宁心等功效。茯苓的主要生物活性成分为三萜类物质和多糖等[3-5],三萜类物质具有免疫调节、抗肿瘤和抗炎等作用[6],并对人体白血病细胞系HL-60有诱导分化作用[7]。茯苓皮中富含三萜类物质,但在茯苓加工过程中大多被作为废弃物处理,对资源造成了极大浪费。

茯苓总三萜的提取方法主要包括传统的有机溶剂提取法以及超临界萃取法。有机溶剂提取法往往提取时间长、效率低、需要消耗大量的有机溶剂、易造成污染;超临界萃取法提取步骤繁琐[8]。而超声波辅助提取法作为一种新型的提取技术,具有简单、高效、低成本、高提取率等特点[9]。为了扩大茯苓三萜类物质药源和开发新型功能性深加工食品,研究对采用超声波辅助提取茯苓皮中总三萜的工艺进行探讨,着重考察了超声波功率、茯苓皮干粉粒度、液固比、提取时间和提取温度等因素对茯苓皮总三萜提取率的影响,并通过正交试验设计优化了主要工艺条件,旨在为茯苓资源的深度开发利用提供科学依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原料 茯苓皮收集自湖北省黄冈市罗田县九资河镇,去除杂质后风干,常压干燥,粉碎过筛备用。

1.1.2 仪器与设备 HF-2B型超声循环提取机购自北京弘祥隆生物技术股份有限公司,EYELAN-1000型旋转蒸发仪购自日本东京理化器械株式会社,UV-1700紫外可见分光光度计购自日本岛津公司,Cary 100紫外-可见分光光度计购自美国瓦里安技术中国有限公司,AX-205电子天平购自瑞士Mettler Toledo公司。

1.2 方法

1.2.1 总三萜的提取 取茯苓皮干粉,于60 ℃干燥至恒重,加入体积分数为50%的乙醇,用超声波辅助提取,以3 000 r/min离心10 min,提取3次,合并各级提取液,于60 ℃真空浓缩挥干乙醇,定容,用石油醚脱脂,用饱和正丁醇萃取,定容、检测。

1.2.2 总三萜提取率的测定 以熊果酸为标准品,采用香草醛-冰乙酸-高氯酸显色法进行茯苓皮总三萜浓度的测定[10]。①熊果酸测定波长的确定及标准曲线的制作。准确称取熊果酸标准品5 mg,用95%乙醇定容至50 mL,配制成0.1 mg/mL的标准液。分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL标准液,水浴加热除去溶剂后,加入新配制的0.4 mL 50 g/L香草醛-冰乙酸及1.8 mL高氯酸,于70 ℃恒温水浴加热20 min,取出用流水冷却至室温,再加入5 mL冰乙酸,摇匀,经分光光度计扫描确定波长,测定吸光度,绘制标准曲线。②茯苓皮中总三萜提取率的测定。测定提取液吸光度,以标准曲线为参比求出提取液的总三萜浓度,再根据总三萜提取率的计算公式计算茯苓皮中总三萜的提取率。茯苓皮中总三萜的提取率=(提取液中总三萜的浓度×稀释倍数×提取液体积/茯苓皮质量)×100%。

1.2.3 单因素试验 通过单因素试验考察超声波辅助提取时的液固比、超声波功率、提取温度、提取时间和干粉粒度等因素对茯苓皮总三萜提取率的影响,以确定各参数范围,为工艺参数的优化提供依据。①液固比对提取率的影响。以不同粒度(0.124、0.150、0.178、0.250、0.420、0.840和2.000 mm)的茯苓皮混合干粉为材料,以50%乙醇为溶剂,在超声波功率为500 W、提取温度为50 ℃、提取时间为20 min的条件下,按液固比5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1(V/m,mL∶g,下同)来提取茯苓皮总三萜。②超声波功率对提取率的影响。以不同粒度(0.124、0.150、0.178、0.250、0.420、0.840和2.000 mm)的茯苓皮混合干粉为材料,以50%乙醇为溶剂,在液固比为15∶1、提取温度为50 ℃、提取时间为20 min的条件下,选择不同超声波功率(200、400、600、800和1 000 W)进行茯苓皮总三萜的提取。③提取温度对提取率的影响。以不同粒度(0.124、0.150、0.178、0.250、0.420、0.840和2.000 mm)的茯苓皮混合干粉为材料,以50%乙醇为溶剂,在液固比为15∶1、超声波功率为500 W、提取时间为20 min的条件下,选择不同提取温度(20、30、40、50、60和70 ℃)进行茯苓皮总三萜的提取。④提取时间对提取率的影响。以不同粒度(0.124、0.150、0.178、0.250、0.420、0.840和2.000 mm)的茯苓皮混合干粉为材料,以50%乙醇为溶剂,在液固比为15∶1、提取温度为50 ℃、超声波功率为500 W的条件下,选择不同提取时间(10、20、30、40、50、60 min)进行茯苓皮总三萜的提取。⑤干粉粒度对提取率的影响。以50%乙醇为溶剂,在超声波功率为500 W、液固比为15∶1、提取温度为50 ℃、提取时间为20 min的条件下,选择不同粒度的(0.124、0.150、0.178、0.250、0.420、0.840和2.000 mm)干粉进行茯苓皮总三萜的提取。

1.2.4 正交试验 为获得最优的萃取工艺条件,以50%乙醇为溶剂,超声波功率为500 W,在单因素试验基础上,选取液固比、提取温度、提取时间以及干粉粒度作为考察因素,以提取率为考察指标进行正交试验。通过SPSS系统创建L9(34)正交表,试验的因素与水平见表1。

1.2.5 提取工艺参数的优化 为获得最优提取工艺条件,综合单因素试验结果,以提取率为考察指标,通过SPSS系统创建L9(34)正交表,对液固比、提取温度、提取时间和干粉粒度等因素进行优化,获得最优的提取工艺参数。

1.2.6 数据处理方法 采用统计软件SPSS进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

2.2 单因素试验结果

2.2.1 液固比对提取率的影响 随着液固比逐渐增大,总三萜的提取率也随之增大,这是由于溶剂用量的增大使溶液的浓度梯度增大,有利于总三萜的溶出和扩散。但在液固比达到15∶1之后,提取率增大趋势减缓,表明提取已经充分,为节省溶剂,故选取15∶1作试验用液固比。

2.2.2 超声波功率对提取率的影响 随着超声波功率的增大,总三萜的溶解度也相应增加。这主要是由于超声波功率越大,其对处理样品的空化率、机械效应以及热效应均随之增大,有效促进了总三萜的溶出。但提取率与超声波功率增大并不成正比,当超声波功率提高到一定程度时,提取率增加幅度逐渐减小,同时,超声波功率过高会加速仪器的老化且不利于节能环保,在选定的试验条件下以500~600 W为宜,后续试验选用500 W作为超声波功率。

2.2.3 提取温度对提取率的影响 提取率随提取温度的升高而增加,在55~60 ℃时达到最高点,随后提取率随提取温度升高而逐渐降低。这是因为随着提取温度的升高,被提取有效成分的蒸气压增大,其扩散系数和传质系数都增大,提取液的浓度虽然增高,但总三萜具有易挥发的特点,当提取温度升高到一定程度时,因提取剂及总三萜的挥发,从而使总的提取率下降。综合考虑到提取温度过高会增加能耗,且易出现安全隐患,将提取温度选定为50 ℃。

2.2.4 提取时间对提取率的影响 在前30 min内,总三萜提取率随着提取时间的延长而增加,40 min后提取率维持缓慢增加,但增加幅度较小。这是因为在超声波辅助提取过程刚开始时,由于溶剂与溶质未充分接触,提取率较低;随着提取时间的延长,溶剂与溶质接触充分,有效成分提取率提高,且随着提取时间加长,传质达到某种程度,则提取速率增大,达到最大值后,由于待分离组分的减少,传质动力降低而提取速率降低,提取率增加就缓慢。从经济上考虑,超声波辅助提取的最佳提取时间选定为20 min。

2.2.5 干粉粒度对提取率的影响 干粉粒度对茯苓皮总三萜提取率的影响十分显著,总三萜提取率随着粒度的减小而增大,这是因为待处理样品的粒度越小,固体与提取溶剂间的接触面积越大,传质表面积亦增加,有利于物质的溶出。当粒度达到0.178 mm时,提取率达到最大值,随后又出现下降,这是由于粒度过小、过细,茯苓干粉细胞已遭到破坏,超声波的空化效应对其作用不明显,且由于粒度过小,吸附作用相应增加,故继0.178 mm处出现峰值过后,提取率又有所下降。综合考虑干粉粒度取0.178 mm较为合适。

2.3 正交试验结果

正交试验结果见表2。由表2的直观分析可知,超声波辅助提取茯苓皮中总三萜的最佳工艺条件为A2B3C1D2,极差为B>C>A>D,即干粉粒度对提取率的影响最大,其次为提取温度和液固比,提取时间对提取率的影响最小。

通过SPSS方差分析可知,4个因素不同水平对超声波辅助提取均具有极显著影响(P

2.4 验证试验结果

为进一步考察优选工艺的可靠性及稳定性,按上述最优提取条件(超声波功率500 W、液固比15∶1、提取温度50 ℃、提取时间20 min、干粉粒度0.150 mm)进行验证试验,3次重复试验,总三萜提取率为2.6%。结果表明,在优化后的工艺条件下进行超声波辅助提取具有较好的重复性,获得的总三萜提取率较高,说明正交试验结果是可信的。

3 结论与讨论

在超声波辅助提取茯苓皮总三萜单因素试验所得结果基础上进行了正交试验,正交试验所得最佳工艺条件为超声波功率500 W、液固比15∶1、干粉粒度0.150 mm、提取温度50 ℃、提取时间20 min,此条件下茯苓皮中总三萜提取率的验证试验结果为2.6%,充分说明该条件的稳定可靠。

沈思[11]采用有机溶剂甲醇,在提取时间6 h、温度70 ℃、料液比1∶20、提取2次条件下提取茯苓皮总三萜,此条件下茯苓皮总三萜提取率最高,为1.39%;桂元等[12]采用超临界CO2萃取法,在夹带剂用量2.0 mL/g、萃取压强35 MPa、萃取温度65 ℃、萃取时间60 min条件下,茯苓皮中总三萜提取率为2.06%。采用超声波辅助提取方法所得最高提取率高出传统有机溶剂醇提法87.1%、高出超临界CO2萃取法26.2%。由此可见,采用超声波辅助提取得到的提取率远高于采用有机溶剂甲醇和超临界CO2萃取法得到的。

超声波辅助提取法作为天然产物活性成分分离提取的一种新的方法,与传统的煎煮法、回流法、溶剂浸提法相比,超声波辅助提取法具有多方面的优点,如提取温度低,从而可以更加有效地保护天然活性成分不受破坏;实用性较广,可用于很多天然产物的提取;提取时间短,可大大降低能耗和成本。此外,超声波辅助提取还具有方便、可操作性强和一定的杀菌作用,可有效保护提取液不变质,有较高的实用价值,值得认真探索与研究。

参考文献:

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典(二部)[Z].北京:化学工业出版社,2005.

[2] 王克勤,傅 杰,苏 玮,等.道地药材茯苓疏[J].中药研究与信息,2002,4(6):16-17.

[3] 国家中医药管理局《中华本草》编委会. 中华本草(上册)[M].上海:上海科学技术出版社,1999.

[4] 仲兆金,刘 浚.茯苓有效成分三萜的研究进展[J]. 中成药,2001,23(1):58-62.

[5] 仲兆金,许先栋. 茯苓三萜化学成分及其光谱特征研究进展[J]. 中国药物化学杂志,1997,7(1):71-78.

[6] 张思访,刘静涵,蒋建勤,等. 茯苓的化学成分和药理作用及开发利用[J]. 中华实用中西医杂志,2005,18(2):227-230.

[7] ZHANG M,GAO X H,SUN X M. Pharmacological mechanisms and advancement of Poria cocos[J]. Journal of Beihua University,2008,9(1):63-68.

[8] 宋师花,贾晓斌,陈 彦,等.超临界CO2萃取灵芝子实体中的三萜类成分[J].中国中药杂志,2008,33(17):2104-2107.

[9] 卢艳花.中药有效成分提取分离技术[M]. 北京:化学工业出版社,2009.

[10] 易中宏,郑一敏,胥秀英,等.分光光度法测定茯苓中总三萜类成分的含量[J].时珍国医国药,2005,16(9):847-850.

超声波医师工作总结范文第5篇

【关键词】 三七总皂甙;提取方法;研究进展

三七是五加科人参属植物三七((Panax notoginseng F.H.chen)的块根,《本草纲目》载:三七主 “止血、散血、定痛、金刃箭伤、跌扑杖疮出血……诸病”。主要有三七素、三七总皂苷、黄酮、挥发油、氨基酸、糖类等有效成份,现代药理学表明三七总皂苷(PNS)具有止血活血、补血、改善脑血流功能、保护脑神经、增强免疫力、抗炎、镇痛、抗肝纤维化、改善肾脏功能等作用[1]。

三七皂苷主要成分是人参皂苷,因此三七皂苷提取方法与人参皂苷的提取方法相类似。比较传统的方法就是溶剂提取法,包括浸渍法、煎煮法、渗漉法、回流提取法,但操作都很费时间、溶剂。现代提取方法,如微波、超声波及超临界提取等,提取速度快,得率高,但要实现工业化,目前的生产成本还较高。本文就近期三七总皂苷现代提取方法的研究进行综述,供科学研究参考。

1 超声波提取

温度是影响提取结果的主要因素,超声提取可以在较低的温度下提取出有效成分,避免高温破坏有效成分。该法常用乙醇为提取溶剂,省时,省溶剂,提出杂质少。马妮等[2] 研究超声提取方法对三七中皂苷的提取率的影响,超声法提取三七皂苷能显著提高提取效率,采用超声提取30min~1h可以代替常规浸泡36h处理的方法。

2 酶法提取

三七药材含有大量的淀粉多糖,传统的水提醇沉法在水煎煮过程中容易糊化,难于滤过,醇沉后由于沉淀的吸附作用,皂苷损失较大,提取率低;渗漉法虽然提取率较高,但溶剂消耗过大,提取周期较长[3]。而酶法以水为提取溶剂,提取活性高,专一性强,条件温和,不污染环境,对药效成分的保存率、提取率高等优点。常用纤维素酶、果胶酶、α-淀粉酶等,纤维素酶能水解结构致密的植物细胞壁[4],有利于胞内三七皂苷等有效成分的溶出,果胶酶能将三七药材中大量的淀粉、蛋白质等不溶物水解,从而增加提取物得率,而α-淀粉酶可以迅速水解淀粉。李元波等[5] 研究复合酶法提取三七总皂苷,发现双酶(纤维素酶、果胶酶)联合作用对皂苷含量和提取物得率都优于回流法、渗漉法及单一酶法。另外,水提pH对含量和得率影响较大,宋宏新等[6]采用模拟人体消化道pH环境分次提取,取得了较好的效果。

3 加速溶剂提取法

加速溶剂提取技术即加压溶剂提取技术是近年来发展起来的一种新的样品提取技术,不仅耗时短,提取效率高,重现性好,而且操作过程自动化,并且实现与多种定量定性检测手段联用[7,8]。其主要原理是通过升高压力使提取溶剂的沸点升高,使得提取过程可以在高于正常溶剂沸点的温度下进行。但温度并不是越高越好,尤其对于热敏性成分,更应该严格控制加热温度。加速溶剂提取法常用甲醇为提取溶剂,提取时间大为缩短,方便样品的后处理。

4 超临界流体萃取

超临界流体萃取技术(SCFE)以超临界体(SCF)代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行萃取和分离。CO2是最常用的超临界流体,是一种新型的无毒萃取溶剂,特别适用于脂溶性、高沸点、热敏性物质的提取,具有萃取能力强、萃取能力强、提取效率高、生产周期短,极少损失易挥发组分或破坏生理活性物质,易于发现中药中新的活性成分,且无溶剂残留,产品质量高[9]。同时,超临界流体萃取主要提取脂溶性成分,对水溶性成分的提取具有局限性。三七总皂苷的极性较强,相对分子量也比较大,雷羽[10]在萃取过程中用表面活性剂和水引入到超临界CO2中,形成反相微乳体系,从而提高对三七总皂苷的萃取能力。

5 其他提取法

湿式超微粉碎提取法:超微粉体技术可将中药材从传统粉碎工艺得到的中心粒径150~200目的粉末(75μm以上),在该细度条件下,一般药材细胞的破壁率大于95%。而湿式超微粉碎法把溶剂与中药一起加入超微粉碎机,使粉碎与提取同步完成,极大的提高了提取的效率[11]。另外双水相萃取法[12] 改进了提取溶剂系统,超声酶法[13]将超声提取法与复合酶解法有效的结合起来,都取得了较好的提取效果。

由于对照品、原药材、含量测定方法等的差异,三七总皂苷提取率尽不相同。各种方法由于所用溶剂、压力、温度差异,总皂苷成分构成不同,何种方法提取物更符合中医药理论,药效更好,有待于进一步的研究。

参考文献

[1] 张玉军.三七总皂苷的药理研究进展[J].广西医学,2009,31(4):589-591

[2] 马妮,高明菊,崔秀明等.三七皂苷成分的超声波提取研究[J].时珍国医国药,2005,16(9):854-855.

[3] 周琳,李元波,曾英.超声酶法提取三七总皂苷的研究[J].中成药,2006,28(5):642-645.

[4] Liu JJ, Zhao GL, Zhang XH, et al. Study on extraction process of chlorogenic acid in Flos Lonicerae by enzymic treatment[J].Chin Tradit Pat Med, 2002, 24: 416-418.

[5] 李元波,殷辉安,唐明林,等.复合酶解法提取三七皂苷的实验研究[J].天然产物研究与开发,2005,17(4):488-492.

[6] 宋宏新,刘静,张彦娟.半仿生酶法提取三七皂苷工艺研究[J].中草药,2009,40(6):905-907.

[7] 万建波,黎畅明,李绍平,等.加压溶剂提取与液相色谱-电喷雾质谱联用技术分析三七中皂苷类成分[J].中药材,2005,28(10):885-890.

[8] 万建波,李绍平,简家荣,等.加压溶剂提取-高效薄层扫描法测定三七中皂苷类成分[J].中国天然药物,2004,2(4):215-218.

[9] 黄雪,冯光炷,雒廷亮,等.超临界CO2萃取三七总皂苷[J].精细化工,2008,25(3):238-242.

[10] 雷羽.超临界CO2反相微乳萃取三七总皂苷的研究[J].江西化工,2008, (6):105-106.

[11] 贺建东,付廷明,郭立玮.湿式超微粉碎提取三七总皂苷及粒径对提取率的影响[J].世界科技研究与发展,2008,30(6):706-708.

[12] 谢涛,廖安平,易元龙,等.双水相萃取三七中三七皂苷的研究[J].中药材,2008,31(4):535-537.