用于聚焦超声程序的治疗前组织敏感化制造技术

用于治疗靶组织的系统和方法包括：生成声处理脉冲的准备序列，用于将声能传递至靶组织；暂停声处理脉冲的生成经过一延迟间隔；以及生成一系列的声处理脉冲的治疗序列，用于将声能传递至靶组织，治疗序列之间具有声处理间隔，且延迟间隔比最大声处理间隔大预定的系数。数。数。

Pre treatment tissue sensitization for focused ultrasound procedures

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于聚焦超声程序的治疗前组织敏感化
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2019年10月11日提交的美国临时专利申请第62/913,772号的优先权和权益，并将其全部内容通过引用并入本申请。


[0002]本专利技术总体上涉及超声治疗，且特别是涉及用于在超声治疗期间增强组织响应的系统和方法。

技术介绍

[0003]诸如良性或恶性肿瘤、器官或其它身体区域之类的组织可以通过外科手术切除组织而进行侵入性治疗，或者使用例如热消融术进行最小侵入或完全为非侵入性的治疗。两种方法都可以有效治疗某些局部病症，但是涉及复杂的程序，以避免破坏或损伤其他健康的组织。
[0004]热消融，由于可以使用聚焦超声来完成，对于治疗被健康组织或器官包围的或者与健康组织或器官相邻的病变组织具有特别的吸引力，因为可以将超声能量的作用限制在明确定义的靶区域。由于相对较短的波长，超声能量可以聚焦到横截面只有几毫米的区域(例如，在一兆赫兹(1MHz)，横截面可以小至1.5毫米(mm))。此外，由于声能通常很好地穿透软组织，因此介入解剖结构通常不会对限定期望的聚焦区构成障碍。因此，超声能量可以聚焦在较小的靶上，以便消融病变组织，同时对周围健康组织的损伤最小化。
[0005]为了将超声能量聚焦在期望的靶处，可以将驱动信号发送至具有多个换能器元件的声(优选地为压电)换能器，使得在聚焦区处发生相长干涉。在靶处，可以传递足够的声能以加热组织直到发生坏死，即直到组织被破坏。优选地，在聚焦区域外的、声能通过的、沿着路径的非靶组织(“通过区”)仅被最低限度地加热(如果有的话)，从而最小化对聚焦区域外的组织的损伤。
[0006]通常，超声能量是根据治疗计划传递的，通常基于靶的预定义模型和患者的解剖结构。在治疗期间，靶处的温度使用例如磁共振成像(MRI)设备进行监测。如果测得的温度低于坏死所需的目标温度，则增加从换能器发射的超声能量。然而，在某些情况下，能够传递到靶的最大声能是受限的——例如，由于周围组织的热敏感性。
[0007]因此，需要提供有效的超声治疗而不超过声能的最大允许沉积而对非靶组织造成损伤的方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供用于允许对靶组织进行有效超声治疗同时通过在执行超声治疗之前增大靶区域中的组织敏感性来避免对非靶组织的损伤的系统和方法。在各种实施例中，在将靶组织暴露于一系列的一个或多个治疗性声处理序列之前执行将一个或多个声处理序列应用于靶组织的“准备(priming)”阶段。声处理的准备序列可以有效地增强靶中各种类
型的组织对各种频率的声能的敏感性。由于靶区域处的组织敏感性增大了，因此其中的组织坏死所需的最小声能可以减小。结果，从超声换能器发射以提供有效靶治疗的声能可以减小，而不超过声能的最大允许沉积而结果对非靶组织造成损伤。
[0009]在一个实施例中，在声处理的准备序列结束之后，在应用所述一系列的一个或多个治疗性声处理序列之前，超声换能器停止经过一延迟间隔。此外，延迟间隔优选地比两个连续治疗声处理序列之间的最长声处理间隔长预定的系数(例如，2倍、10倍、50倍或100倍)。附加地或替代地，在准备阶段之前和/或期间可以将小的气/液泡(或“微泡”)引入靶区域；微泡的空化可以进一步增强靶区域中的组织敏感性。在一些实施例中，在准备序列之后(例如，在治疗期间)将微泡引入靶以帮助组织破坏或坏死和/或改善超声聚焦束的聚焦特性。
[0010]因此，一方面，本专利技术涉及一种用于治疗靶组织的系统。在各种实施例中，所述系统包括用于将声能传递至靶组织的超声换能器(例如，相控阵列换能器)；以及控制器，配置为(i)生成声处理脉冲准备序列，用于驱动超声换能器，以根据准备序列将声能传递至靶组织，(ii)暂停驱动超声换能器经过一延迟间隔，以及(iii)生成一系列的声处理脉冲治疗序列，用于驱动超声换能器，以根据一系列的治疗序列将声能传递至靶组织。在一个实施方式中，治疗序列之间具有声处理间隔，且延迟间隔比最大声处理间隔大预定的系数(例如，2倍或10倍)。
[0011]此外，所述系统可以进一步包括施用装置，用于施用超声造影剂以作用于靶组织处。例如，控制器可以进一步配置为在准备序列和/或治疗序列期间操作施用装置以施用超声造影剂。在一些实施例中，准备序列具有选自频率、功率、靶组织中的机械指数和声束形状的一个或多个固定参数。控制器可以进一步配置为确定用于维持靶组织处的微泡目标浓度的固定参数的值。附加地或替代地，控制器可以进一步配置为确定用于维持靶组织处的微泡目标浓度的固定参数的值。
[0012]在各种实施例中，准备序列具有选自频率、功率、靶组织中的机械指数和声束形状的一个或多个变化参数。控制器可以进一步配置为确定所述变化参数的值，用于(i)在靶组织中引发微泡空化，(ii)在靶组织处维持微泡空化的目标范围，和/或(iii)避免在靶组织中形成微泡云。在一个实施例中，控制器进一步配置为至少部分地基于来自靶组织的声响应来确定微泡空化的目标范围。
[0013]此外，所述系统可以进一步包括一个或多个声信号检测器；控制器可以进一步配置为基于由声信号检测器检测到的来自靶组织的声响应来调整与准备序列相关联的参数。在一个实施方式中，准备序列具有混合频率。此外，所述系统可以包括一个或多个成像装置(例如，超声、MRI、CT、X射线、PET、SPECT或红外成像装置)，用于引导准备序列和/或治疗序列。成像装置可以产生1D、2D、3D和/或4D图像。
[0014]在另一方面，本专利技术涉及一种治疗靶组织的方法。在各种实施例中，所述方法包括生成声处理脉冲的准备序列，用于将声能传递至靶组织；暂停生成声处理脉冲经过一延迟间隔；以及生成一系列的声处理脉冲的治疗序列，用于将声能传递至靶组织。在一个实施方式中，治疗序列之间具有声处理间隔，且延迟间隔比最大声处理间隔大预定的系数。
[0015]本专利技术的另一方面涉及一种用于治疗靶组织的系统。在各种实施例中，所述系统包括用于将声能传递至靶组织的超声换能器(例如，相控阵列换能器)；用于在靶组织处施
用超声造影剂的施用装置；控制器，配置为(i)生成声处理脉冲的准备序列，用于驱动超声换能器，以根据准备序列将声能传递至靶组织，(ii)操作施用装置以在准备序列期间施用超声造影剂，以及(iii)生成声处理脉冲的治疗序列，用于驱动超声换能器，以根据治疗序列将声能传递至靶组织。
[0016]在各种实施例中，准备序列具有选自频率、功率、靶组织中的机械指数和声束形状的一个或多个固定参数。另外，控制器可以进一步配置为确定用于维持靶组织处的微泡目标浓度的固定参数的值。在一个实施例中，准备序列具有选自频率、功率、靶组织中的机械指数和声束形状的一个或多个变化参数。控制器进一步配置为确定所述变化参数的值，用于(i)在靶组织中引发微泡空化，(ii)在靶组织处维持微泡空化的目标范围，和/或(iii)避免在靶组织中形成微泡云。进一步，控制器可以进一步配置为至少部分地基于来自靶组织的声响应来确定微泡空化的目标范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于治疗靶组织的系统，所述系统包括：用于将声能传递至靶组织的超声换能器；以及控制器，配置为(i)生成声处理脉冲准备序列，用于驱动超声换能器，以根据准备序列将声能传递至靶组织，(ii)暂停驱动超声换能器经过一延迟间隔，以及(iii)生成一系列的声处理脉冲治疗序列，用于驱动超声换能器，以根据一系列的治疗序列将声能传递至靶组织；其中，所述治疗序列之间具有声处理间隔，且延迟间隔比最大声处理间隔大预定的系数。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括施用装置，用于施用超声造影剂以作用于靶组织处。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器进一步配置为在准备序列和/或治疗序列期间操作施用装置以施用超声造影剂。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准备序列具有选自频率、功率、靶组织中的机械指数和声束形状的至少一个固定参数。5.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器进一步配置为确定用于维持靶组织处的微泡目标浓度的所述至少一个固定参数的值。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准备序列具有选自频率、功率、靶组织中的机械指数和声束形状的至少一个变化参数。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器进一步配置为确定所述至少一个变化参数的值，用于(i)在靶组织中引发微泡空化，(ii)在靶组织处维持微泡空化的目标范围，和/或(iii)避免在靶组织中形成微泡云。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器进一步配置为至少部分地基于来自靶组织的声响应来确定微泡空化的目标范围。9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个声信号检测器，所述控制器进一步配置为基于由所述至少一个声信号检测器检测到的来自靶组织的声响应来调整与准备序列相关联的参数。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准备序列具有混合频率。11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个成像装置，用于引导所述准备序列或所述治疗序列中的至少一个。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述成像装置包括超声、MRI、CT、X射线、PET、SPECT或红外成像装置中的至少一种。13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述成像装置产生1D、2D、3D或4D图像中的至少一种。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定的系数为至少10。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定的系数为至少2。16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述换能器为相控阵列换能器。17.一种治疗靶组织的方法，包括：生成声处理脉冲准备序列，用于将声能传递至靶组织；暂停声处理脉冲的生成经过一延迟间隔；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿夫，
申请(专利权)人：医视特有限公司，
类型：发明
国别省市：