[发明专利]使用相可变流体的超声药物传输和热治疗的方法和装置

说明书

技术领域

当前实施例总的来说涉及医疗超声系统，尤其涉及使用相可变(phase-convertible)流体的超声药物传输和热治疗的方法和装置。

背景技术

一种重要的超声造影剂是微泡。微泡通常包含由蛋白质、脂质或可生物降解的聚合物层或者其组合物封装的气体。其典型的尺寸范围是几个微米。另一种超声造影剂由全氟化碳液体填充的粒子构成。全氟化碳液体填充的粒子在尺寸上比微泡小的多，并且仅在聚集时在超声场中才是可见的。

随着靶向和药物传输的趋势，微泡制剂已经修改为包含药物。这些微泡可以被成像，然后被空化以局部释放药物、dna、或者例如另一形态的造影剂。然而，微泡制剂的充气气泡的问题是其在循环中有限的寿命。在感兴趣区域(ROI)的聚集可能需要数小时，但现在的微泡只维持几分钟。这些微泡的分解轨迹并非总是清楚，但可以预期这可能导致药物在不希望的位置缓慢释放。因此，需要更加稳定的超声辅助药物传输策略。然而微泡的另一个问题是其保持在脉管中，因而药物传输只能在脉管中或者从脉管进行。

除上述之外，超声已经用于在组织中诱发空化。已知的方法需要非常高的压力以超过组织中的空化阈值，这对超声换能器和功率电子设备提出了重大的要求。

此外，大量研究表明了在使用高强度聚焦超声消融组织时空化增强加热的优点。通过这种空化增强加热机制，在加热曝光过程中在焦点产生的微泡增强了局部吸收，并且从而增加了焦点处的热沉积。存在微泡的超声加热以较低的治疗功率产生比没有微泡的超声加热更大的损伤。由于这一现象，研究者也已经研究了存在脉管引入微泡造影剂情况下的超声加热，并且已经表明增强的加热显著降低了治疗换能器上的功率需求。然而，在所有区域中存在微泡可能干扰治疗波束的传播并且还增加了偏离焦点的空化和加热的可能性。

聚焦超声(FUS)治疗已经被研究用于在多个器官系统中良性和恶性肿瘤的处理中热凝固病理组织。虽然聚焦超声治疗可以诱发空化以机械地摧毁组织，但超声治疗界的主流观点是避免空化以及使用聚焦超声产生更多可预测、可控制的热损伤。在大多数聚焦超声治疗中，加热被用于处理。使用这种处理，热生物效应被更好的表征和控制，产生由各种模型预测的损伤尺寸和形状。例如，FUS热消融使用低于空化阈值的恒定等级的超声强度来执行，持续1-30秒钟以将焦点的温度提升到使蛋白质变性的水平。此外，热疗法中的治疗可以使用测温技术仔细地监视，其中最值得注意的是磁共振成像(MRI)。

然而，自早期活体空化研究以来已经对空化有了很多了解。引入微泡造影剂的由高强度聚焦超声产生的气泡在聚焦超声治疗过程中具有一些潜在的有用性质。除了产生非常高的温度以及在空化位置聚集超声能量之外，理论模型、体外、活体外、活体内、以及仿真实验研究已经表明，聚焦超声场中的气泡在靠近焦点的区域中产生较高的超声吸收并且从而较高的平均温度。较高的温度在焦点产生较高的热剂量，从而这种气泡增强加热的方法可以产生更有效的FUS处理规程。活体研究已经表明，这些热模式曝光过程中偶然的空化和/或沸腾可以增强加热效果。当检测到空化现象时，产生不规则的损伤尺寸和形状。这些结果表明了空化增强加热的保证事项以及不可预测性。在所有这些研究中，空化的诱发和时限是不可预测的，从而整体增强加热效应既不可测也不可控。

更多近期的研究已经表明，如果在气泡增强加热曝光过程中在恰当的时间并且恰当的位置产生气泡和空化，可以产生可预测的并且更一致的损伤。这一研究表明，对于相等能级的曝光，在加热开始时存在气泡情况下的治疗超声曝光可靠地产生平均上体积三倍于无气泡情况下治疗曝光所产生的损伤。

因此，在本领域中需要一种用于克服这些问题的改进方法和超声治疗处理系统。

发明概述

依照当前公开的一个实施例，一种超声处理包括在处理周期的第一部分期间将第一能级的超声应用于对象中感兴趣区域以激活空化成核制剂。在处理周期的第二部分期间将第二能级的超声应用于感兴趣区域以在存在处理周期的所述第一部分期间内所激活的空化成核制剂的情况下实现所需的热治疗。所述第二能级处于不同于所述第一能级的能级。该方法可以由超声治疗处理系统实现，以及以计算机程序产品的方式实现。

附图说明

图1是依照当前公开的一个实施例的超声治疗处理系统的部分方框图；

图2是使用依照当前公开一个实施例的超声治疗处理系统的目标位置治疗处理的简化示意图；

图3是示例性时序图，说明了依照当前公开一个实施例的超声治疗压力和时间的关系；以及