[发明专利]一种超声波靶位致孔的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波促进介质向生物体内靶组织传输的装置和方法，特别是一种利用非热效应低功率多束超声波将介质输入组织内部的器械领域。 

背景技术

声孔效应是利用超声波的空化作用，使辐射范围内构成生物组织膜和细胞膜的脂质双层分子排列结构形成纳米微裂隙，从而提高了细胞和组织的通透性，又称为声致孔作用。声致孔作用可以使超声波作用区域的生物组织通透性提高，形成密集的可供物质传输的生物通道；通过超声波的辐射压力和对流转运作用，提供了物质分子向生物组织传输的动力，使物质分子沿着已形成的生物通道向靶组织定向传输，最终形成物质在局域组织和细胞内的富集。采用这一原理，可以促进药物的组织内传输、基因转染和接种等。 

超声波用于促进药物的局部透皮吸收和体内物质传递的研究已取得了长足的进展，其技术原理和作用机制已被成功探明,并进入产品开发和应用阶段。自上世纪八十年代初前苏联学者首开超声局部透药技术的研究，并应用于炎症和感染的临床治疗；1996美国麻省理工Langer R.发现证实低频超声波能够提高细胞膜和组织膜的通透性，可以用作促进药物局部透皮的动力。Katherine W.首先提出了超声运载理论，指出超声促透将解决基因给药途径。英国Nikolitsa证实超声致孔可引促进化疗药物从血管向组织的扩散，提高化疗药物的杀瘤作用。美国Bryant J.等观察到超声和阿霉素联合作用使荷瘤大鼠模型的肿瘤增长速度有效减缓。德国Daffertshofer,M.等观察到了经颅超声改变血脑屏障的通透作用并可以促进溶栓药物的溶栓效果。一时间超声靶位透药技术研究和开发展现出诱人的应用前景，研究者们都争先进入这一研究开发领域，并取得了丰富的研究成果。 

但是超声波促进药物的局部透皮吸收和体内物质传递的效果,依赖于超声能量的强度，强度大效果好。然而，大强度会产生强烈空化作用，会导致组织损伤。因此，既要有效提高组织通透性，又要避免组织损伤，就要求对超声能量进行有效控制和利用，达到适度的空化和致孔作用。为此，人们已开始了新一轮的更深入的探索研究，截至目前超声能量高效控制和利用关键技术的重大突破尚未实现。 

理想的超声致孔的靶区应该是病变组织的3D立体结构的范围，如果有一种方法能够 使适度的空化效应只发生在病变区域内，就可以既满足靶区组织通透性提高的目的，又可以避免组织损伤的发生，真正实现组织内靶位物质传输的目标。 

发明内容：

本发明为了解决现有技术中的超声波促进药物的局部透皮吸收和体内物质传递的效果问题，提供一种超声波靶位致孔的装置和方法，其技术方案如下： 

一种超声波靶位致孔装置，包括超声波驱动电源模块、超声波发射模块、反馈调节模块、控制模块和显示设置模块，所述超声波驱动电源模块和超声波发射模块电连接，所述的控制模块分别与所述超声波驱动电源模块、超声波发射模块和显示设置模块电连接，所述的反馈调节模块与控制模块和显示设置模块电连接。 

所述超声波驱动电源模块用于超声驱动电信号的发生、放大和调制，并将所生成的超声驱动电信号传递给所述超声波发射模块；所述超声波发射模块，包括M个超声波转换及发射单元，用于接收所述超声波驱动电源模块产生的驱动电信号，将所述驱动电信号转换为超声波，并按设定的不同方向将超声波发射出来；所述M个超声波转换及发射单元，可以按照程序改变超声波的发射方向，造成超声波束在生物组织内部的局部指定区域汇聚，并通过调整汇聚点对组织内部的设定区域进行3D打印式的扫描；M≥2；所述反馈调节模块，用于实时动态采集声波汇聚点的局部组织密度改变数据信号，并传输给所述控制模块，使所述控制模块发出相应控制信号给所述超声波发射模块，以改变所发射超声波信号的强弱以及扫描速度，并将信号传输给所述显示设置模块实时显示信号参数；所述控制模块，用于接受所述显示设置模块设置的指令信号与规定程序，以及所述反馈调节模块采集的反馈信号，用以控制所述超声波驱动电源模块产生超声波驱动电信号的强弱；同时按照所述指令信号、规定程序和反馈信号，控制所述超声波发射模块的M个超声波转换及发射单元的超声波发射的作用时间、发射方向和调整速度，使所述超声波束汇聚点在组织中一层一层地序贯移动，实现汇聚声波对组织局域的3D打印式的扫描；所述显示设置模块用于将设置指令信号发送到所述控制模块，并实时显示设置和执行的指令参数。 

进一步，所述超声波驱动电源模块包括电信号发生单元、电信号放大单元和电信号调制单元；所述电信号调制单元与所述超声波发射模块的超声波转换及发射单元以并联方式电连接。