[发明专利]用于植入脊柱内的可植入超声生成装置

说明书

本发明涉及一种用于植入脊椎动物受试者的脊柱内的可植入超声(US)生成装置，其中该可植入US生成装置包括至少一个US生成换能器，该至少一个US生成换能器适用于相对于脊柱的纵向轴线以倾斜定向发射US射束。

技术领域

本发明涉及一种可植入超声生成装置，该可植入超声生成装置适用于植入脊椎动物受试者的脊柱内并且专用于治疗脊髓疾病。本发明的装置特别适用于瞬时破坏脊椎动物受试者尤其是人类的血-脊髓屏障。

背景技术

脊髓可能患上各种生理疾病，其导致不同形式病症，例如脊髓肿瘤、脊髓退行性病症、脊髓炎症等。一些可用治疗包括药物对脊髓的作用，所述药物通常通过静脉途径给送。然而，血-脊髓屏障(以下简称“BSCB”)限制或阻止治疗药物在脊髓或神经组织中的渗透。为避免这种现象，已知使用插入椎管中的脊髓药物递送导管，以便将药物直接定位于脊髓周围。然而，该策略需要使用待注射的流体。此外，流体通常以有限且不足的程度渗入到脊髓或脊神经组织中。

最近，发明人提出了一种方法，该方法能够通过伴发的脉冲超声发射和静脉内造影剂注射而导致脊椎动物受试者的血-脊髓屏障的瞬时破坏。这种方法导致BSCB的安全打开。然而，观察到了偶然的毒性问题，这可能损害靶向组织。

为理解发生了什么，发明人通过电脑处理(silico treatment)模拟(图1)分析了超声声场。处理期间传递的标称处理压力幅度被定义为在非衰减自由场条件(水)中传递的压力。模拟表明，声场中远端骨的存在会导致超声反射和驻波。驻波是发射波与椎管周围骨骼反射的波叠加的结果。由于椎体前部紧靠脊髓，发生超声反射，从而放大了信号强度，导致意外的pic声压，而导致髓内血肿，进而引起安全考虑。

对于其它椎骨(C6、T4、T9、L2)的模拟显示类似的压力场模式。总体而言，34±6％的椎管ROI体积(4个评估椎骨体的平均值±标准偏差)接收0-0.5x标称压力的声压，47±5％的椎管ROI体积接收0.5-1x标称压力之间的声压，17±3％的椎管ROI体积接收1-1.5x标称压力之间的声压，2％±1％的椎管ROI体积接收1.5x以上标称压力的声压。相比之下，如果忽略超声反射和衰减(自由场条件)，则48％的椎管ROI体积将具有0-0.5x标称压力之间的压力，52％的ROI将暴露在0.5-1x标称压力之间的压力下。

发明内容

为了解决这个问题，发明人已经开发了一种适合于植入脊椎动物受试者的脊柱内的超声(US)生成装置，该超声生成装置在椎管中倾斜地而不是径向地(即，垂直于椎管的纵向轴线)发射超声波。这种角度允许大幅减少驻波，这是因为超声射束在骨骼上倾斜地反射，避免了入射射束。这允许摆脱脊髓中的pic声压，避免过度治疗区域，从而避免出血副作用。所述角度越大，则热点幅度就下降的越多。有利地，所述角度相对于脊柱的纵向轴线在45°和65°之间。替代地，所述角度相对于脊柱的正交轴线在25°和45°之间。

因此，本发明的一个目的是提供一种可植入超声(US)生成装置，用于植入脊椎动物受试者的脊柱内，其中该可植入US生成装置包括至少一个US生成换能器，该至少一个US生成换能器适用于发射相对于脊柱的纵向轴线倾斜定向的US射束。

在特定实施例中，US生成换能器是在可植入装置内具有倾斜定向的平面US换能器。可替代地，US生成换能器是在可植入装置内具有纵向定向的平面US换能器，并且所述可植入装置还包括至少一个透镜，以使US射束相对于脊柱的纵向轴线沿倾斜方向偏离。

附图说明

图1示出了在椎板切除术后通过2cm厚的透声胶垫对兔子T4椎骨的超声辐射的模拟声压场。

图2示出了在1kg兔子的T4椎骨中的模拟声压场(彩色叠加)(灰度背景：CT扫描)。A)当使用根据CT数据确定的骨的声学特性和几何形状来模拟实验条件(考虑到联接胶垫、椎板切除术、软组织中衰减、骨界面反射)时模拟的声压的矢状剖面(sagittal profile)；B)对应的二维横向剖面。C)相对于自由场条件(水)的声压的一维轴向剖面。