[发明专利]闭环凝块消散

说明书

相关申请

本申请要求2008年11月19日提交的序列号为61/116,111的美国临时专利申请的优先权和权益，其全部公开内容通过引用被合并至此。

技术领域

本发明总体上涉及利用声能执行非侵入性治疗程序的系统和方法，尤其涉及聚焦超声波能量以治疗血栓性疾病的系统和方法。

背景技术

例如患者头骨或身体其它区域内的良性或恶性肿瘤或者血凝块等组织可通过对该组织进行外科手术移除而被侵入性地治疗，或者可通过利用聚焦超声波的作用而进行非侵入性的治疗。这两种方法均可有效地治疗脑部某些局部疾病，但是需要精密的治疗程序，在该治疗程序中期望避免破坏或损伤其他的健康组织。在患病组织与健康组织结合为一体的情况下，这些治疗并不合适，除非破坏健康组织不太可能显著地影响神经功能。

已经将超声波能量的应用作为对于血栓性疾病而言有潜力的主要和辅助治疗方法来研究。高强度聚焦超声波(HIFU)已经显示出能够增强由组织溶酶原激活剂在生物体外和活体内引起的血栓溶解。

聚焦超声波尤其适合治疗脑内的组织，因为聚焦超声波一般不会妨碍中间或周围的健康组织。聚焦超声波的吸引力还来源于声能一般能够很好地穿透软组织，尤其是超声波能量(由于其波长相对较短)可以被聚焦到横截面仅为几毫米的焦点区域(例如，在1MHz下横截面为1.5毫米(mm))。因此，超声波能量能够被聚焦到很小的目标以消融组织，而不显著地损伤周围的健康组织。

为了使超声波能量聚集到所需目标，向具有多个换能器元件的压电换能器发送驱动信号，从而在“焦点区域”中发生相长干涉。在焦点区域，传送足够的声能以加热组织直到形成坏死，或机械地干扰组织的结构直到该组织被破坏。优选地，沿声能在焦点区域外面所穿过的路径(“穿过区域”)的组织仅被最低程度地加热，因此使焦点区域外面组织的损伤最小化。

中风是美国的第三大致死原因，并且是成人致残的主要诱因。中风大致上可分为缺血性的和出血性的。缺血性的中风中，血流的堵塞源于大脑内血管的凝块，而出血性的中风是由血管破裂导致的。已经启动了一些临床试验以评估超声波辅助tPA方法治疗中风患者的安全性和有效性。但是，由于受目标区域外的区域所诱发的与出血有关的不利结果，这些试验总的来说是不成功的。

因此，需要一种系统和方法，能够有效地聚焦声能以治疗凝块，而不会不利地影响周围的组织，并能够及时地执行。

发明内容

本发明提供一种方法和系统，可便于非侵入性的、聚焦的凝块消散。总的来说，该技术使用闭环的方式，以向操作者或自动控制系统提供即时反馈。一种应用是将超声波能量导向凝块，从而使其变小(通常通过液化)，同时不伤害邻近的组织。在超声波的施加过程中，监测堵塞的血管附近的血流，或者在出血性中风的情况下，监测凝块的液化。例如，在一些实施例中，获得凝块周围区域的图像，并显示给操作者，从而提供患处血管中和/或周围的血流的实时指征，或提供出血含量(即固体对液体)的实时指征。基于该监测，可通过增加或降低声波束的总压力、能量和改变声波束的时间或空间特征(即开/关时间、位置)，来控制治疗方式的改变。例如，可通过改变各个传感器元件的各种操作参数来增加或降低发送到凝块的能量，和/或调整超声波换能器的聚焦。在其他实施例中，控制是自动完成的，即控制器响应于测得的血流(及其中的变化)、和/或出血的含量，并相应地改变超声波能量的强度、压力和/或方向。因此，能够以非侵入性、即时的方式治疗中风患者和其他凝块相关的病情的患者。

第一方面，用于将声能传送到血管或出血中的凝块的系统包括：高强度聚焦超声波相控阵换能器；用于监测血管附近的血流的装置(例如用于提供核磁共振图像、计算机层析X射线图像和/或超声波图像的可视化显示器)，其在超声波能量被导向血管时监测血管附近的血流；以及控制器，用于操控换能器以及基于监测到的血流调整换能器的操作。

在一些实施例中，该系统还包括处理器，用于基于监测到的血流产生校正系数，且控制器响应于处理器来执行校正系数(以及基于此调整声能的施用)。波束形成装置也可根据校正系数驱动换能器元件。在特定情况下，控制器还可允许操作者手动地超控(override)校正系数。相控阵换能器可包括多个换能器元件，每个元件可独立于其他元件而传送超声波能量。在一些情况下，所述图像可提供凝块周围血管中血流和/或氧水平的指征，特别是含凝块的血管中血流和/或氧水平的指征。在其它示例中，用于监测血流的图像的聚焦质量可被用于确定一个或多个调整。