用于对缺血性中风的超声处置的设备和方法_4

文档序号:9649835阅读:来源:国知局
压脉冲的序列70开始。该序列70继之以时期72,在所述时期72期间,不施加治疗超声波,以允许微泡在处置的位点处进行补给。任选地,能够在该时间期间以诊断水平进行成像。以非常低水平的机械指数进行成像将对VAR补给具有极小的影响,并且使得临床医师能够对治疗的位点进行可视化并评估凝块裂解的进展。成像是以与超声治疗时间交错的方式来执行的,如在国际专利公布号W0 2008/017997 (Browning等人)中所描述的。在接下来的间隔74期间,低水平超声压被递送到围绕堵塞的位点的区域(并且也可以覆盖堵塞位点),以激发在周围微血管中的再灌注。由于该声处理为低声压,因此VAR补给也能够在该间隔期间发生。间隔76为没有治疗的另一间隔,以允许最大微泡补给,以及如果期望的话,对处置位点的一个或多个新的2D图像或3D图像的采集。这之后是低水平超声压到周围微血管的递送的另一间隔78。在间隔78之后,序列以高声压治疗脉冲的另一间隔进行重复。
[0041]例如,以下参数能够与基于磷脂的充气微泡相组合地用于图5a的处置流程:针对治疗脉冲为1MHz的超声频率,为大约200kPa的中/高压水平和为大约lOOkPa的低压水平(原位),针对每个治疗脉冲为2毫秒(msec)的脉冲持续时间,以及为一秒的微泡补给间隔。
[0042]图5b图示了另一处置流程,在其中较高压治疗脉冲后紧接着较低压脉冲。在时间80时将一个或多个高压脉冲递送到堵塞的位点,继之以在随后的间隔82期间将多个不同操控的低压脉冲递送到堵塞的位点。低压脉冲中的每个被指引为穿过微血管周围的不同方向,如图3中所图示的,从而利用多个不同操控的波束声处理经受低压的整个区域。低压间隔82之后是用于微泡补给的没有治疗脉冲的间隔84,在所述间隔84期间可以任选地执行成像。序列然后利用不同操控的高压脉冲和低压脉冲的另一间隔86继之以另一微泡补给/成像间隔84’而进行重复。序列然后以此方式继续,直到实现脉管的令人满意的再通,优选地利用血液凝块的基本上完全的移除,其任选地可以继之以继续的微血管再灌注激发。用于图5b的处置流程的典型参数为:针对治疗脉冲为1MHz的超声频率、为200kPa或更大的中/高压水平以及为80kPa或更低的低压水平(原位)、针对高压脉冲为200msec的脉冲持续时间以及针对每个低压治疗脉冲为950msec的脉冲持续时间、以及为六秒的微泡补给间隔。
[0043]在其他实施方式中,补给间隔72或84可以被一起省略,尤其是当具有低压脉冲的超声波允许在治疗处置的位点处维持实质有效的量的VAR时,或者当相继的脉冲在时间上被充分间隔开以允许在超声波的施加期间发生补给时。
[0044]本领域技术人员将容易地认识到其他实施方式。例如,代替在治疗区域上发射窄定义的波束,阵列换能器能够被操作为产生对声波作用的不同区域的泛光声波作用。能够形成高压波束能够并且所述高压波束瞄准堵塞,以引起凝块裂解,并且能够形成声处理周围微血管的较大的低压泛光波束并且发射所述低压泛光波束以利用单个宽波束来激发微血管再灌注,如图2中所图示的。
[0045]在优选的实施例中,治疗和成像是交替执行的,并且成像是在治疗被暂时停止以用于新鲜微泡向堵塞的位点的无阻碍的流动的同时来完成的。参考图1,根据优选的实施例,换能器阵列10a和10b从头部的相对两侧将超声波发射到患者的颅中,尽管也可以或者备选地采用其他位置,例如头部的前方或在颅骨背后的枕骨下声学窗口。大多数患者的头部的两侧有利地提供了针对在头部任一侧上的耳部周围或上方的颞骨处的经颅超声而言合适的声学窗口。用于颅超声换能器合适的头戴式设备在例如先前提及的国际专利公布号W0 2008/017997 (Browning 等人)、美国专利公布号 US 2012/008718 (Alleman 等人)以及美国专利公布号US 2011/0251489 (Zhang等人)中的得以描述。
[0046]前面提及的Browning等人的申请示出了具有被声学親合到头部的相对两侧的两个换能器阵列的头戴式设备。每个换能器阵列能够对脑部中最接近阵列的一侧进行成像以搜索血栓,然后递送声学能量以处置经定位的血栓。引起中风的血栓栓塞性堵塞最常出现在非常接近大脑中线的近侧大脑中动脉(MCA)的区域中。较不频繁地,这样的堵塞能够出现在更接近同侧颞骨,在远离大脑中线的远侧MCA或其他区域中。VAR在血流中一般朝向被堵塞的区域流动,并且归因于脑部及其血管系统的几何学,MCA中的血液流动是从大脑中线指引到同侧颞骨的。因此,新鲜VAR到堵塞的位点的流动一般朝向最接近堵塞的头戴式设备换能器所位于的太阳穴。结果,来自同侧换能器的声波能够具有使新鲜VAR朝向血栓的期望流动反向的作用。为了有效的血栓溶解,期望的是VAR存在于处置区域中,移动到接近堵塞血栓的表面,或者甚至穿透到堵塞的血栓自身中。根据本发明的原理,这通过使用声学辐射力的机制得以实现,或者最低程度地得以增强,所述声学辐射力通过沿超声传播的方向推动VAR而在VAR上起作用。由于脑部的脉管几何学,为了使声学辐射力将VAR推到堵塞中,需要被放置在对侧颞骨上的超声“推动”阵列。对侧阵列产生从对侧到同侧传播的超声波束,从而将VAR朝向堵塞推动。辐射力不仅能够推动VAR以向初始堵塞凝块移动,而且还能够推动VAR更接近凝块或者甚至到凝块内部以用于更加有效的裂解。另外,辐射力可以帮助VAR移动(利用脉动性血压的协同辅助,其可能为振荡式、前向、蠕动运动)到整个堵塞区域中,包括初始堵塞位点以及任意随后被堵塞的或者引起的缺血性下游血管空间。流动阻塞的程度越大,新鲜的含谐振子的血液到堵塞位点及其下游血管分布的供应越小。脉动性血压能够将VAR推动到更接近凝块表面,以及移动到下游血管分布的空间中。相应地,期望的是能够促进新的谐振子到初始堵塞位点及其下游血管空间两者的流动/运动,以增强接近被堵塞的血管空间或在其内部的VAR的裂解作用。
[0047]这在图8中得以图示,在图8中,图1的超声系统用于施加声处理溶栓治疗并且以时间交错的方式同时推进新鲜VAR到治疗位点的流动。针对中风处置,在常规超声探头中优选不采用换能器阵列100a、100b,而是采用被内置于头戴式设备中并被放置在中风受害者的颞骨窗口上的定制探头,如图8中所示。头戴式设备的两个换能器阵列将使它们自身定位为在颅骨1000的两侧上抵靠颞骨声学窗口,如图示中所示的。当被以此方式定位时,阵列的声场一般被定向为朝向朝脑部的中心的MCA区域。在该范例中,凝块1160位于其中的同侧边在换能器阵列100a的治疗波束操控区域1020内。治疗波束1100能够在该区域1020内在三个维度上被操控,并且被指引到血栓1160以用于治疗,如图示中所示的。类似的区域1040存在于在头部的另一侧上的对侧换能器100b的前方。然而,由对侧换能器100b产生的超声能量不处于治疗水平,而是处于较低的水平,所述较低的水平产生足以促进在通向血栓1160的血管1140中的VAR上的轻柔声学辐射力的超声能量波1120。优选地,这利用不足以如较高能量治疗波束那样瓦解或破裂VAR,但仅足以促进脉管1140中的VAR朝向凝块1160的移动的低声压来完成。对侧换能器阵列100b能够用于治疗。但是与从同侧颞骨到堵塞1016的距离相比,从对侧颞骨到堵塞1016的距离较大,这意味着,与从同侧边所需的相比,从对侧边将需要发射具有更大压力幅度的超声脉冲以用于治疗,以考虑因更长的波束路径长度引起的增加的信号衰减。该更大的压力幅度暗示对具有更大孔径的超声阵列的使用,以用于产生到达距阵列更大距离的高强度聚焦波束。然而,阵列的有效孔径通常受特定时间声学窗口的大小限制。另外,期望的是为了操作的统一性而使用具有相同孔径的相同的换能器阵列,而无论血栓的位置如何。因此,有利的是,从同侧边换能器阵列100a递送治疗超声脉冲,其中,治疗波束具有较短距离以横贯到达血栓1160的位点。因此,在本发明的实施方式中有利的是使用对侧超声波束生成朝向堵塞血栓推动VAR所需要的声学辐射力,并且使用同侧波束以用于治疗超声脉冲的递送以实际上裂解凝块。各种电子配置能够用于致动相对的换能器阵列。备选地能够通过多路复用相同的电子设备来驱动两个阵列,或者可以由两个分开的信号生成器和功率放大器来同时驱动对侧边上的阵列(能用于成像和辐射力)和同侧边上的阵列(能用于治疗)。
[0048]在本发明的方法的实践中,IV将被启动以在稍后递送VAR,并且凝块的位置能够通过MR、CT或超声成像来确定。VAR介导能够通过全身性输注剂量的VAR造影剂来提供,所述VAR造影剂循环遍及整个血流并且能够经由残留流动和旁支流动到达被堵塞的区域。VAR在低超声压水平将基本上无损地保留,在中压水平将提供增加的凝块裂解能力,并且在非/低幅度声处理的时期期间的整个声处理溶栓治疗流程中将补给处置区域。
[0049]当相同的换能器阵列100a、100b用于诊断和治疗时,换能器阵列100a、100b能够用于使用已经在使用中的低MI超声对比度成像技术或多普勒技术经由血液流动的不存在和/或在凝块堵塞的位点远端的灌注来定位凝块自身。一旦已经在血管中定位出凝块,即由同侧阵列换能器产生中压波束或高压波束,所述中压波束或高压波束瞄准大体的凝块位置。典型的穿透距离要求为大致距颅骨表面3-lOcm。典型的3D波束操控角要求为大致直到±27°,并且用于处置的聚焦区带大小要求为大致5-10mm的直径。阵列换能器的超声输出应当足以在脑部内部生成中压脉冲和低压脉冲两者,进一步考虑颞骨衰减,其使波束衰减大致75%。
[0050]在本发明的实施方式中,以1MHz进行操作,针对基于磷脂的微泡试剂要在脑部中经历稳态空化,需要大致为140至250kPa的原位压力。周期性地,由同侧换能器阵列对治疗波束的发射被中断,以允许新鲜的微泡供应流动到血栓。在该时间期间,对侧换能器阵列被致动以朝向治疗位点发射低声压水平,例如,在大致80kPa与140kPa之间,具有提供朝向血栓并到血栓中推进新鲜微泡的声学推动脉冲的作用。如在本文中所描述的,该低水平超声激发也能够提供诱导微血管再灌注的有益效果。用于朝向凝块推进微泡的低水平超声也能够用于在期望时从头部的对侧边对凝块的位点进行成像。超声成像优选地被任一换能器阵列用于在处置中的暂停期间对微泡再灌注进行成像,以观察凝块裂解的进展并观察微泡的到堵塞的位点和周围微血管的流动的存在。在利用对侧声学辐射力的激发进行微泡破坏之后,在足够高的量的微泡已经对目标区域进行再灌注后,即激发重新开始治疗超声暴露。
[0051]图9为对从在头部左侧的声学窗口施加的中风声处理溶栓治疗的解剖学图示,所述中风声处理溶栓治疗利用来自头部的另一侧的声学辐射力进行交替以朝向颅内血栓1160推进微泡1140。在该范例中,看见用于治疗的换能器探头100a位于头部的左侧的太阳穴的声学窗口处,在这里换能器探头100a从血栓位于其中的同侧边声处理脑部1010。看见为中能量超声至高能量超声的窄沙漏形状的能量剖面102
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