[发明专利]用于高强度聚焦超声波传送的自动定位辅助装置

说明书

相关文件的交叉引用

本申请要求2008年8月7日提交的美国临时申请No.60/087,087的权益，其公开的内容在此通过参引的方式全部并入。

技术领域

本发明涉及高强度聚焦超声波(HIFU)，并且更具体地涉及出于止血和治疗的目的而通过自动控制臂将HIFU传送到具体的目标点。

背景技术

超声波是在医学、生物学和工程领域中广泛认可的成像方式。其应用的容易性和低成本使其成为用于对大多数软组织的诊断分析进行医学成像的选择。超声波已经用于检查身体的多个部位，包括在母亲的子宫中的胎儿、血管系统、心脏、在腹腔内的器官、泌尿系统、卵巢、大脑以及最近期的肌肉。

自超声波在治疗应用上的发展以来，已经取得了超声波、尤其是高强度聚焦超声波(HIFU)在医学使用中的多个进展。对HIFU作为手术器械存有极大的兴趣是因为其无损伤的天性和能够聚焦到治疗发生的位置上的能力。此外，可以在对干预的组织不产生副作用的情况下将HIFU传送到患者体内较深的地方。

HIFU已经成功地应用到癌症的治疗中，尤其是破坏在胸部、前列腺、肾脏和胰脏中发现的肿瘤。研究和试验包括：

肝脏病学：在英国对肝脏肿瘤的治疗。

泌尿学：对良性前列腺增生(BPH)的治疗。

声止血：使用HIFU以形成血凝块或烧灼血管。本发明者将该方法视为是用于肝脏创伤或切除的潜在的无损伤方法。

HIFU的效能在很大程度上依赖于换能器在目标区域的精确聚焦，对多探头HIFU来说尤其如此。诸如位于探头与接触表面之间的媒介物之类的因素将影响探头的定位。干预的组织的特性的动态变化是另一个挑战。

因为出血是在外伤性损伤后死亡的主要原因之一，所以止血是特别重要的。未受控制的大出血情况可能对外伤患者、尤其对血管、脾脏或肝脏损伤的患者来说是挑战性的。不具有控制出血的能力可能是由于产生血小板以制止出血的器官的机能失常或者是由于血液疾病。控制大出血的失败可能导致不足的器官灌注(休克)，并且是导致外伤受害人死亡的主要原因。实际上，在战斗伤亡中死亡率的主要原因经常报道为失血过多(出血致死)。另外，出于诊断的目的而对器官进行活组织检查程序也可能导致器官过度地出血。因此，需要发现解决不受控制的内出血的问题、尤其是在活组织检查后的内出血的问题的方法。

尽管可以利用诸如激光熔结和氩离子束凝固术之类的若干种止血方法，但是这些方法不能够有效地遏止出血的问题。诸如电烙术和激光之类的这些现有的烧灼方法只能够以2-3mm的最大穿透将能量传送到组织的表面上。因此，重要的是发现使能量更深地透进组织或器官中以有效地遏制出血的另外的技术。

高强度聚焦超声波(HIFU)治疗能够将能量传送到组织的深处，这使其成为引导血液凝固以制止内出血的合适选择。因此，将高强度聚焦超声波治疗作为用于控制内部大出血的方法进行研究。已经证明，HIFU在动物试验中控制出血是非常成功的。对于大部分实验，选择肝脏作为执行HIFU止血的器官。原因主要是因为肝脏是多血管的，由于25％的心脏输出血量流过肝脏，并且可能出现严重地出血。此外，不受控制的大出血可能是致命的。

已经提议在放射科医师完成肝脏活组织检查后在出血点执行HIFU止血。一个关键的原因在于肝脏活组织检查的主要并发症是大出血的风险，并且因此需要工具来控制大出血。但是，HIFU作为控制大出血的工具仍然处于其初始阶段。多个研究中心仍处于进行临床试验以证明该技术的功效的过程中，大多数都自他们的实验中报道了积极的成果。

HIFU开发中的另一个领域是保持器的设计和构型以便容纳和允许HIFU束的平稳传送。在保持器的设计过程中必须考虑一些因素，例如成本、可靠性、可携带性、安全问题以及使用的容易性。

设计了若干种结构和装置来容纳超声波探头(出于成像的目的)和HIFU换能器(用于治疗的应用)。这些装置中的一些是Marsden HIFU操纵器和ULTRABOT。南洋理工大学长期致力于开发基于计算机协助手术进行的技术。这些研究中的一些是用于前列腺治疗的自动操纵器和用于间质激光凝固的自动系统。另外，也存在HIFU用于癌症治疗领域中的调查和研究。特别是在计算机集成医学实验室(CIMIL)，重心在于实现将HIFU用在前列腺癌的治疗上。

但是，仍然没有实现HIFU换能器相对于活组织检查的位置的精确对准。一个具体的问题是一旦已经执行了活组织检查，那么由活组织检查留下的孔往往太小而不能由诸如超声波、CAT扫描或MRI之类的医学成像技术检测到。

发明内容