中的模擬而言使用b = 1.2，a = 2, 〇rt=〇. 1和X = 50 10-6dB/ cmMHz〇
[0163] 脈沖U ( ω，ω J在以中心頻率ω ^為中心的頻帶內(nèi)可假定用角頻率ω來發(fā)射。脈 沖可給定橫跨發(fā)射陣列孔徑的空間切跡A(Itl),其中^是陣列元件的空間坐標(biāo)。為了將波 束聚焦到焦點(diǎn)位置上，發(fā)射信號(hào)給出可被計(jì)算為下述的聚焦延時(shí)τ (I05ilt):
[0165] 其中τ |：t)是像差校正的延時(shí)，其需要以某種方式來估計(jì)，例如如美國專利 6485423,美國專利6905465,或美國專利7273455中所述的。即使正確校正的延時(shí)是未知 的，添加具有給定幅度的隨機(jī)延時(shí)也會(huì)是有利的。這樣的隨機(jī)延時(shí)將多少會(huì)使得發(fā)射波束 散焦，但波束由于在組織中的波前像差對(duì)于進(jìn)一步的散焦將是更不敏感的。在陣列表面處 的發(fā)射壓力場(chǎng)將為：
[0167] 對(duì)于方程（Α5)的數(shù)值模擬而言，這將用作在ζ = 0時(shí)的起始點(diǎn)，這會(huì)給予我們作 為空間坐標(biāo)?：和角頻率《的函數(shù)發(fā)射壓力波束。在位置I和平均的脈沖長(zhǎng)度T 5下的每單 位體積的超聲波輻射力則采取下述形式：
[0169] 其中ZO是組織的特性聲阻抗。如上所述，受關(guān)注的是對(duì)相當(dāng)?shù)驼扯攘黧w上起作用 的URF。由于URF與壓力幅度的平方成正比，因此在波束聚焦中存在增加 URF的很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。 因此通常受關(guān)注的是焦點(diǎn)附近的URF，即Xt。
[0170] 在波束內(nèi)的位置H= (ζ, |:n)處遞送到體積元AV = AzArn2的熱量為：
[0172] 當(dāng)熱量通過到組織內(nèi)的血液灌注和熱擴(kuò)散被迅速地傳輸?shù)较噜彽捏w積，在橫跨整 個(gè)波束遞送的作為深度ζ函數(shù)的熱能中還有受關(guān)注的項(xiàng)，其形式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 適用于在病變組織的區(qū)域內(nèi)超聲介導(dǎo)傳輸治療劑的儀器，其包括： -用于發(fā)射至少一個(gè)以下稱為URF波束的超聲輻射力波束的發(fā)射器，以便使聲穿透至 少組織區(qū)域，其中用于掃描透過組織區(qū)域的波束的掃描速率、所述URF波束的發(fā)射焦點(diǎn)、發(fā) 射孔徑以及發(fā)射頻率中的至少一個(gè)是可選擇的；以及 -處理器，其配置成基于要被聲穿透的組織類型的指示以及基于深度范圍的指示來計(jì) 算用于所述至少一個(gè)URF波束的以下發(fā)射參數(shù)中的至少一個(gè)，其中超聲波強(qiáng)度和消光強(qiáng)度 將在所述深度范圍內(nèi)增加： i )將要使用的URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的數(shù)目； ii )適于一個(gè)或多個(gè)URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的各自的深度； iii)適于所述URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的URF波束發(fā)射孔徑或適于多于一個(gè)的URF波束發(fā)射 焦點(diǎn)的每一個(gè)的各自的URF波束發(fā)射孔徑； iv )適于URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的URF波束發(fā)射頻率或適于多于一個(gè)的URF波束發(fā)射焦點(diǎn) 的每一個(gè)的各自的URF波束發(fā)射頻率； V )適于URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的URF波束發(fā)射壓力或適于多于的URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的每 一個(gè)的各自的URF波束發(fā)射壓力； vi ) URF波束掃描區(qū)域；以及 vii) URF波束掃描速率；以及 -用適于所述URF波束的所計(jì)算出的發(fā)射參數(shù)來設(shè)置所述發(fā)射器的設(shè)置裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其中所述發(fā)射器包括裝置，所述裝置用于利用來自多 個(gè)方向的URF波束以按順序進(jìn)行和同時(shí)進(jìn)行中的至少一種方式來使聲穿透組織的至少一 個(gè)區(qū)域。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儀器，其中： 所述發(fā)射器適用于在小于所述URF波束頻率1/5的頻率和大于0. 5的以下稱為MI的 機(jī)械指數(shù)下、以與所述URF波束按順序或同時(shí)進(jìn)行的方式發(fā)射波束。4. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的儀器，其中： -所述發(fā)射器用于以與所述URF波束同時(shí)或按順序的方式發(fā)射以下稱為UH波束的超聲 加熱波束，以便用至少一個(gè)UH波束對(duì)組織進(jìn)行治療性加熱，其中用于掃描透過組織區(qū)域的 波束的掃描速率、所述UH波束的發(fā)射焦點(diǎn)、發(fā)射孔徑以及發(fā)射頻率中的至少一個(gè)是可選擇 的；以及 -所述處理器配置成基于組織將被加熱的深度范圍的指示來計(jì)算用于所述UH波束的 以下發(fā)射參數(shù)中的至少一個(gè)： i )將要使用的UH波束的發(fā)射焦點(diǎn)的數(shù)目； ii )適于一個(gè)或多個(gè)UH波束發(fā)射焦點(diǎn)的各自的深度； iii)適于UH波束發(fā)射焦點(diǎn)的UH波束發(fā)射孔徑或適于多于一個(gè)的UH波束發(fā)射焦點(diǎn)的 每一個(gè)的各自的UH波束發(fā)射孔徑； iv )適于UH波束發(fā)射焦點(diǎn)的UH波束發(fā)射頻率或適于多于一個(gè)的UH波束發(fā)射焦點(diǎn)的 各自的UH波束發(fā)射頻率； V )適于每個(gè)發(fā)射焦點(diǎn)的UH波束發(fā)射壓力；以及 vi ) UH波束掃描區(qū)域； vii) UH波束掃描速率； -用適于所述UH波束的所計(jì)算出的發(fā)射參數(shù)來設(shè)置所述發(fā)射器的設(shè)置裝置。5. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的儀器，其中用于計(jì)算至少一個(gè)發(fā)射參數(shù)的所述裝置配 置成使所述計(jì)算基于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)于所述處理器內(nèi)的發(fā)射參數(shù)中的至少 一個(gè)的深度依賴性進(jìn)行編碼。6. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的儀器，其中用于計(jì)算至少一個(gè)發(fā)射參數(shù)的所述裝置配 置成使所述計(jì)算基于組織內(nèi)的波傳播的模擬。7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的儀器，所述儀器還包括用于產(chǎn)生所述病變組織的圖像 的裝置和用于在所述圖像中確定病變組織區(qū)域的裝置，所述用于計(jì)算所述發(fā)射參數(shù)的裝置 配置成將所述病變組織的限定位置用作輸入。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的儀器，所述儀器還包括用于在聲穿透期間對(duì)組織中的空化成 像的裝置，所述儀器還配置成增加Ml以便增加空化，和/或降低Ml以便降低空化。9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的儀器，所述儀器還包括用于在聲穿透期間對(duì)所述組織 中的溫度成像的裝置，所述儀器還配置成基于聲穿透組織的溫度圖像來選擇UH波束發(fā)射 參數(shù)，以便獲得接近于或不超過所限定溫度的組織溫度。10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的儀器，其中所述處理器包括配置成在計(jì)劃治療掃描 的順序中支持儀器操作人員的裝置，所述治療波束掃描由下述的至少一個(gè)構(gòu)成： i) URF波束掃描；以及 ii )高M(jìn)I波束掃描；以及 iii)UH波束掃描； 所述三種掃描以i)按順序；以及ii)同時(shí)；以及iii)以按順序和同時(shí)的組合中的一種 以自由選擇的順序來設(shè)置；以及 所述設(shè)置裝置包括將所述儀器設(shè)置成所述計(jì)劃順序的治療掃描來執(zhí)行的裝置。11. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的儀器，其中用于計(jì)算至少一個(gè)發(fā)射參數(shù)的所述裝置以計(jì) 算機(jī)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲知的內(nèi)容為基礎(chǔ)。12. 用于在生物組織內(nèi)超聲介導(dǎo)傳輸治療劑的方法，所述方法包括： -計(jì)算要被聲穿透的給定深度范圍、用于與以下稱為URF波束的至少一個(gè)超聲輻射力 波束一起使用的以下發(fā)射參數(shù)中的至少一個(gè)： i )要使用的URF波束的發(fā)射焦點(diǎn)的數(shù)目； ii )適于一個(gè)或多個(gè)URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的各自的深度； iii)適于URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的URF波束發(fā)射孔徑或適于多于一個(gè)的URF波束發(fā)射焦點(diǎn) 的每一個(gè)的各自的URF波束發(fā)射孔徑； iv )適于URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的URF波束發(fā)射頻率或適于多于一個(gè)的URF波束發(fā)射焦點(diǎn) 的每一個(gè)的各自的URF波束發(fā)射頻率； V )適于URF波束發(fā)射焦點(diǎn)的URF波束發(fā)射壓力或適于多于一個(gè)的URF波束發(fā)射焦點(diǎn) 的每一個(gè)的各自的URF波束發(fā)射壓力； vi ) URF波束掃描區(qū)域；以及 vii) URF波束掃描速率； -利用所述計(jì)算出的發(fā)射參數(shù)發(fā)射所述至少一個(gè)URF波束。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中使所述超聲波束從具有強(qiáng)聚焦的寬孔徑發(fā)射， 以及其中使所述焦點(diǎn)區(qū)域掃描透過所述病變組織。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中沿著至少一個(gè)波束方向按順序應(yīng)用多個(gè)焦點(diǎn)區(qū) 域。15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14任一項(xiàng)所述的方法，其中使所述至少一個(gè)URF波束進(jìn)行掃 描，以便用在多個(gè)方向上的URF波束以按順序和同時(shí)方式中的至少一種對(duì)組織區(qū)域進(jìn)行聲 穿透。16. 根據(jù)權(quán)利要求12至15任一項(xiàng)所述的方法，在小于所述URF波束頻率的1/5的頻率 下、以與所述URF波束按順序和同時(shí)進(jìn)行的方式中的一種發(fā)射具有MI大于0. 5的以下稱為 高M(jìn)I波束的波束，并且用可選擇的MI波束掃描區(qū)域和MI波束掃描速率來掃描所述至少一 個(gè)高M(jìn)I波束透過所述病變組織區(qū)域。17. 根據(jù)權(quán)利要求12至15任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括： _針對(duì)所述病變組織的給定深度范圍，計(jì)算用于以下稱為UH波束的至少一個(gè)超聲加熱 波束的以下發(fā)射參數(shù)中的至少一個(gè)，以便對(duì)至少所述組織的區(qū)域進(jìn)行治療性加熱，所述發(fā) 射參數(shù)為： i) UH波束發(fā)射焦點(diǎn)的數(shù)目和深度；以及 ii) 適于每個(gè)焦點(diǎn)的UH波束的發(fā)射孔徑；以及 iii) 適于每個(gè)焦點(diǎn)的UH波束的發(fā)射頻率；以及 iv) 適于每個(gè)焦點(diǎn)的UH波束的發(fā)射壓力；以及 V) UH波束掃描區(qū)域和波束掃描速率； -利用所計(jì)算出的UH波束發(fā)射參數(shù)以與所述URF波束按順序或同時(shí)的方式發(fā)射所述至 少一個(gè)UH波束，以便對(duì)至少所述組織的區(qū)域進(jìn)行治療性加熱；以及 -利用所選擇的UH波束掃描區(qū)域和UH波束掃描速率以與掃描所述URF波束按順序或 同時(shí)的方式中的至少一種掃描透過所述病變組織的區(qū)域的所述至少一個(gè)UH波束和焦點(diǎn)。18. 適用于在病變組織的區(qū)域內(nèi)超聲介導(dǎo)傳輸治療劑的儀器，其包括： _發(fā)射器和換能器陣列，用于以大于3兆赫的頻率發(fā)射至少一個(gè)以下稱為URF波束的超 聲輻射力波束，以便使聲穿透至少組織區(qū)域，其中用于掃描透過組織區(qū)域的波束的掃描速 率、所述URF波束的發(fā)射焦點(diǎn)、發(fā)射孔徑以及發(fā)射頻率中的至少一個(gè)是可選擇的；以及 _發(fā)射器和換能器陣列，其用于以小于1兆赫的頻率發(fā)射至少一個(gè)以下稱為MI波束的 高機(jī)械指數(shù)波束，以便使聲穿透至少組織區(qū)域，其中用于掃描透過組織區(qū)域的波束的掃描 速率、所述MI波束的發(fā)射焦點(diǎn)、發(fā)射孔徑以及發(fā)射頻率中的至少一個(gè)是可選擇的。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的儀器，其中所述URF波束和MI波束同時(shí)發(fā)射。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的儀器，其中所述URF波束和MI波束沿著相同的波束方向發(fā) 射。
【專利摘要】用于將藥物超聲波介導(dǎo)遞送到病變組織的方法和儀器。使用具有一定頻率的超聲束并將其聚焦的所述裝置提供作用于藥物和周圍流體上的超聲波輻射力，其產(chǎn)生藥物的對(duì)流并補(bǔ)償所缺乏的壓力梯度。為了操縱封裝的藥物并且還刺激藥物傳輸透過如細(xì)胞膜或血腦屏障的生物膜，所述裝置使用具有高機(jī)械指數(shù)的低頻波束。裝置額外的對(duì)組織的超聲波加熱的使用，以便增加血流量和操作溫度敏感性的粒子。
【IPC分類】A61B8/00, A61M37/00, A61N7/00
【公開號(hào)】CN104994903
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380056534
【發(fā)明人】比約恩·A·J·安杰爾森
【申請(qǐng)人】海浪科技有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2013年9月5日
【公告號(hào)】EP2892605A1, US20140135681, WO2014037466A1