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第一部分聚焦超声换能器的制作及表征[目的]制作适用于经头皮及颅骨开放血脑屏障的聚焦超声（FUS）换能器[方法]选用锆钛酸铅（PZT）材料的曲面压电陶瓷制作超声换能器,制作完毕运用超声波束分析仪和超声强度测量系统对其声束路径、焦点位置、场能分布进行表征,并设计、打印与之配套的超声换能器适配器。[结果]本实验成功制作了基础频率1 MHz、重6.8 g、底面最长处为2.05 cm,高1.2 cm的FUS换能器。经表征,该换能器所发出的超声波声束路径规则,焦点在距离换能器表面约2.3 cm处。在X-Y平面上焦点近似一长半轴1 mm,短半轴0.8 mm的椭圆;在Y-Z平面上亦呈椭圆形,长半轴约5 mm。所制作的适配器与换能器吻合度良好。[结论]本研究成功制备了基础频率为1 MHz的FUS换能器。换能器体积小、质量轻,所发出的超声路径规则,聚焦性能好,声场分布均匀。我们还设计并制作了适用于该换能器的适配器以便焦点更精准地覆盖靶脑区。第二部分聚焦超声开放血脑屏障的参数筛选及可逆性研究第一章输出电压对聚焦超声开放血脑屏障有效性及安全性的影响研究[目的]在其他条件固定的情况下,探索输出电压幅值对聚焦超声开放血脑屏障（BBB）有效性及安全性的影响,筛选出合适的输出电压幅值。[方法]将SPF级雄性KM小鼠（8-9周龄,体重28 g以上）随机分为5组:0 mV组,100 mV组,200 mV组,500 mV组和1200 mV组。尾静脉注射微泡后给予FUS辐照（Bregma-2.7 mm,lateral+2.5 mm）,再经尾静脉注入伊文思蓝（EB）,4 h后取材,用EB的脑含量表征FUS开放BBB的有效性,用HE染色探查安全性。[结果]0 mV组小鼠BBB未开放,小鼠脑部EB含量为（2.81±0.97）μg/g。100 mV、200 mV、500 mV、1200 mV组小鼠BBB有不同程度开放,脑部 EB 含量分别为（3.87±0.51）、（13.07±1.47）、（34.2±19.4）、（76.83±16.92）μg/g。200 mV、500 mV、1200 mV组与对照组相比脑部EB含量有统计学意义。对照组（0 mV组）和100 mV、200 mV组小鼠大脑受超声辐照区域脑组织正常,均无红细胞渗出;500 mV组、1200 mV组小鼠大脑超声作用区域脑实质有不同程度红细胞渗出。[结论]当FUS基础频率为1 MHz,脉宽10 ms,总辐照时间120 s,脉冲重复频率为1 Hz,六氟化硫微泡剂量2.5 μl/g的情况下,输出电压为200 mV可高效且安全地经皮开放BBB,是较为合适的输出电压幅值。第二章脉宽对聚焦超声开放血脑屏障有效性及安全性的影响研究[目的]在其他条件固定的情况下,探索脉宽对FUS开放BBB有效性及安全性的影响,筛选出合适的脉宽值。[方法]将SPF级雄性KM小鼠（8-9周龄,体重28 g以上）随机分为5组:0 ms组,1 ms组,10 ms组,100 ms组和200 ms组。尾静脉注射微泡后给予FUS辐照（Bregma-2.7 mm,lateral+2.5 mm）,再经尾静脉注入伊文思蓝EB,4h后取材,用EB的脑含量表征FUS开放BBB的有效性,用HE染色探查安全性。[结果]0 ms组小鼠BBB未开放,小鼠脑部EB含量为（4.67±2.14）μg/g,其余各组小鼠BBB均有不同程度开放。1 ms、10 ms、100 ms、200 ms组小鼠脑部 EB 含量分别为（9.63±3.31）、（19.16±2.47）、（20.75±7.77）、（29.48±10.42）μg/g,其中10 ms、100 ms、200 ms组小鼠脑部EB含量与对照组相比有统计学意义。0 ms组、1 ms组、10 ms组小鼠FUS辐照中心区域脑组织未见红细胞渗出;100 ms组、200 ms组FUS辐照中心区域有少量红细胞渗出。[结论]当FUS基础频率为1 MHz,输出电压200 mV,总辐照时间120 s,脉冲重复频率为1 Hz,六氟化硫微泡剂量2.5μl/g的情况下,脉宽10 ms时可高效且安全地经皮开放BBB,是较为合适的脉宽值。第三章聚焦超声开放血脑屏障的可逆性研究[目的]探索在基础频率1 MHz,输出电压200 mV,总辐照时间120 s,脉宽10 ms,脉冲重复频率1 Hz,六氟化硫微泡剂量2.5 μl/g的参数条件下,FUS开放BBB是否具备可逆性及其开放时间窗。[方法]将SPF级雄性KM小鼠（8-9周龄,体重28 g以上）随机分为4组:-1-0 h组、0-1 h组、1-8 h组、8-9h组。于0h经尾静脉注射微泡后给予安慰性辐照或 FUS 辐照（Bregma-2.7 mm,lateral+2.5 mm）,分别于-1 h（-1-0 h组）、0 h（0-1 h组）、1 h（1-8 h组）、8 h（8-9 h组）经尾静脉注入EB,于0（-1-0h组）、1（0-1h组）、8（1-8h组）、9h（8-9h组）依次取材,用紫外分光光度计测量EB的脑含量。[结果]-1-0 h组、8-9 h组小鼠BBB未开放,0-1 h组、1-8 h组小鼠BBB有不同程度开放。-1-0 h组、0-1h组、1-8 h组、8-9 h组小鼠脑部EB含量分别为（1.50±0.19）、（8.60±1.89）、（2.63±0.76）、（1.57±0.46）μg/g。与对照组相比,0-1 h组、1-8 h组小鼠脑部EB含量明显增高,有统计学意义。8-9 h组与对照组相比无统计学意义,同时0-1 h组与其他各组相比均有统计学意义。[结论]基础频率1 MHz,输出电压200 mV,脉宽10 ms,总辐照时间120 s,脉冲重复频率1 Hz,六氟化硫微泡剂量2.5μl/g为本实验探索出的高效、安全、可逆性开放BBB的FUS参数。0-1 h为FUS开放BBB的高峰时段,1 h后BBB开放程度逐渐降低,8 h以后处于关闭状态。第三部分聚焦超声联合天麻素治疗Aβ1-42诱导的AD样小鼠的实验研究[目的]探究FUS联合天麻素（Gas）是否对Aβ1-42诱导的AD样小鼠有治疗效果,并对其作用机制进行初步探索。[方法]将SPF级雄性KM小鼠（8-9周龄,体重28 g以上）随机分为5组:Control组,Aβ1-42组,Gas组,FUS组和FUS+Gas组。首先将实验鼠随机分笼,4-5只/笼,并于SPF条件下饲养。待小鼠适应7 d后于第0d造模,即侧脑室注射1μg/μl的Aβ1-42溶液（2μl/只）。造模结束后令小鼠休息至第3 d开始治疗,治疗方法为FUS联合Gas干预。Gas为腹腔注射给药（100 mg/kg）,每天一次;为了避免尾静脉感染等负性事件的产生,FUS开放BBB每3天一次,共5次（第5、8、11、14、17 d）,Gas给药后即行聚焦超声治疗或安慰性操作。第18d进行Y迷宫行为学测试,第19d取材。检测FUS辐照侧小鼠海马中Aβ、tau、P-tau的含量、AQP4的表达,以及BDNF、SYN、PSD-95的含量改变。[结果]Aβ1-42组小鼠较Control组小鼠在Y迷宫新异臂探索的时间显著降低,海马区Aβ显著增加。同时,FUS+Gas组较Aβ1-42组小鼠在Y迷宫新异臂探索的时间显著升高。WB结果显示FUS+Gas组小鼠左侧海马区AQP4表达量较Aβ1-42组显著增加,而Aβ、tau、P-tau的含量均明显降低。同时FUS+Gas治疗后BDNF、SYN、PSD-95的含量较Aβ1-42组显著增高。[结论]FUS联合Gas可增加Aβ1-42诱导的AD样小鼠海马区AQP4的表达并降低Aβ、tau、P-tau的含量,改善病理表现;同时FUS联合Gas治疗对Aβ1-42诱导的AD样小鼠的记忆功能有保护作用,这种保护作用或与FUS联合Gas可上调海马区BDNF、SYN、PSD-95的表达,加强突触的可塑性有关。FUS联合Gas可有效治疗Aβ1-42诱导的AD样小鼠,或有望成为AD的有效治疗方法。