專利名稱：介入式超聲定位投遞、超聲輻照復(fù)合法及介入超聲定位注射輻照儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及介入超聲實(shí)時(shí)信息獲取及定位技術(shù)，涉及在介入式超聲實(shí)時(shí)成像定位指導(dǎo)下進(jìn)行靶向投遞及釋放聲能對(duì)靶組織進(jìn)行超聲輻照增強(qiáng)投遞物療效的技術(shù)，以及實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)方案一體化的介入超聲定位注射輻照儀。所述介入超聲定位注射輻照儀是一種新型定位投遞工具，有獲取不同超聲信息的多功能超聲導(dǎo)管，所述多功能超聲導(dǎo)管前端的超聲成像換能器從二維成像、組織及血流多普勒成像、多普勒能量圖等多個(gè)方面全面獲取影像信息，指導(dǎo)超聲儀附帶的可伸縮微型針準(zhǔn)確向靶區(qū)不同層次組織投遞物質(zhì)，和/或同時(shí)由多功能超聲導(dǎo)管前端的超聲輻照換能器釋放聲能，最終達(dá)到全面獲取信息、準(zhǔn)確定位、真正靶向投遞或注射及釋放聲能增強(qiáng)療效等目的。
背景技術(shù)：
超聲信息有多種顯像方式，如傳統(tǒng)二維超聲通過體表觀察組織器官大體結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)；組織及血流多普勒成像觀察組織運(yùn)動(dòng)及血流的速度變化信息；彩色多普勒能量圖能顯示出流速極低的血流信號(hào)，靈敏反應(yīng)組織的血流狀態(tài)。上述檢測(cè)方式分別從結(jié)構(gòu)、血流、組織運(yùn)動(dòng)速率、能量代謝等方面顯示組織信息、探查人體內(nèi)的病變。但目前的超聲檢測(cè)很少同時(shí)聯(lián)合運(yùn)用上述成像方式，僅獲取了組織信息的一個(gè)側(cè)面；并且在臨床實(shí)際中，因病人體質(zhì)、病情等不同，體外超聲檢測(cè)受聲窗條件限制，超聲到達(dá)靶組織在傳播中逐漸衰減，大量原始信息丟失，成像質(zhì)量受到上述多種因素影響后明顯下降，難以準(zhǔn)確全面反映組織內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)、血流、活性、代謝等不同情況的復(fù)雜變化。
利用超聲波的能量特性、通過其某種生物物理效應(yīng)(機(jī)械的、熱學(xué)的或空化的)尚可達(dá)到增加細(xì)胞膜通透性、改善微循環(huán)、促進(jìn)生化過程發(fā)生、增強(qiáng)局部藥物濃度和效應(yīng)、增加基因表達(dá)及移植細(xì)胞活性等醫(yī)療目的。但超聲波作為一種物理能量，治療劑量大于安全閾值時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生有害的效應(yīng)或損傷。尤其當(dāng)體外超聲輻照心臟等位于人體深處的臟器時(shí)，盡管為了穿透組織達(dá)到相應(yīng)輻照效應(yīng)使用高能量超聲是必須的，但難以將輻照聲能準(zhǔn)確控制在安全有效范圍內(nèi)，會(huì)對(duì)組織產(chǎn)生明顯的副作用。
現(xiàn)有的體內(nèi)組織注射物質(zhì)法是在X線或其他影像學(xué)引導(dǎo)下經(jīng)皮介入法，較先進(jìn)的是采用電機(jī)械標(biāo)測(cè)(NOGA)系統(tǒng)標(biāo)測(cè)左心室，將心肌的電機(jī)械信息進(jìn)行空間定位，確定心肌的功能狀況，也為經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜下注射提供基礎(chǔ)和依據(jù)。然而，目前該方法也還有許多不足之處，例如，難以辨別瓣環(huán)附近病變，正常、缺血及梗死心肌電壓閾值的確定尚有待明確，僅以電壓幅度作為唯一判別指標(biāo)會(huì)遺漏其他有用的信息，對(duì)組織病變的判斷及定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確性不夠，而需要復(fù)雜的工作站軟件系統(tǒng)、價(jià)格昂貴等也限制了推廣運(yùn)用。
發(fā)明的內(nèi)容為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，充分發(fā)揮介入導(dǎo)管深入體腔內(nèi)部直接接觸病變組織，近距離超聲檢測(cè)和發(fā)揮超聲生物學(xué)效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，及準(zhǔn)確向組織內(nèi)投送物質(zhì)的便利，本發(fā)明的目的之一是提供一種介入式超聲定位投遞、超聲輻照復(fù)合法。通過介入式采集靶組織不同層面的超聲影像信息、在實(shí)時(shí)超聲成像引導(dǎo)下對(duì)目標(biāo)組織內(nèi)部實(shí)施物質(zhì)的定點(diǎn)投送，和/或即刻發(fā)射準(zhǔn)確均勻的超聲輻照能量增強(qiáng)投遞物療效。
本發(fā)明的目的之二是提供一種將上述介入式超聲定位投遞、超聲輻照復(fù)合法結(jié)合一體的介入超聲定位注射輻照儀。它具有安全可控、準(zhǔn)確高效、一機(jī)多用的優(yōu)點(diǎn)，既可實(shí)現(xiàn)超聲圖像資料采集、靶向投遞不同物質(zhì)(基因、藥物、干細(xì)胞等)、又可即刻發(fā)射準(zhǔn)確的輻照聲能，同時(shí)利用超聲產(chǎn)生的多種生物效應(yīng)，靶向增強(qiáng)投遞物質(zhì)效應(yīng)，簡(jiǎn)化操作、提高效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案一是這樣的，即一種介入式超聲定位投遞、超聲輻照復(fù)合法，方法包括以下步驟(1)、建立多功能超聲導(dǎo)管，其頭端設(shè)置有一個(gè)或數(shù)個(gè)超聲換能器，由它們發(fā)射和接收超聲、多普勒信號(hào)，和/或發(fā)射(輻照組織用的)聲能；多功能超聲導(dǎo)管的外觀和操控性能類似于射頻消融所用的導(dǎo)管，也附帶有電生理標(biāo)測(cè)的功能；由頂端專用注射孔道伸出刺入組織深度可控制的微型針，通過超聲圖像可監(jiān)測(cè)微型針在組織中的位置和深度；該多功能超聲導(dǎo)管可同時(shí)發(fā)射一定強(qiáng)度的超聲波，用于對(duì)靶組織進(jìn)行超聲輻照。另外也建立匹配的主機(jī)與多功能超聲導(dǎo)管相連，用于分析、處理、顯示來自多功能超聲導(dǎo)管的信息，并對(duì)多功能超聲導(dǎo)管發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行控制。
(2)、根據(jù)某特定需要將多功能超聲導(dǎo)管送入體內(nèi)某靶部位，并由多功能超聲導(dǎo)管的操縱手柄控制自由延伸回撤或彎曲，多方位、多角度獲取靶組織各層面的超聲影像信息、多普勒信息，原始射頻信息等，主機(jī)分析處理來自多功能超聲導(dǎo)管的信息，并根據(jù)不同被檢測(cè)對(duì)像的情況得到具體的超聲二維圖、多普勒能量圖等；必要時(shí)尚可啟動(dòng)多功能超聲導(dǎo)管上的心電標(biāo)測(cè)系統(tǒng)(協(xié)助判斷靶部位組織的生理活性)，綜合分析組織的回聲強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、血流分布及是否具有電生理活性等信息，判斷組織的病變性質(zhì)(如鈣化、瘢痕、腫瘤等)，確定所要進(jìn)行物質(zhì)投送或/和超聲輻照的靶部位。
(3)、由多功能超聲導(dǎo)管中特定的微型針向所述靶向部位投遞物質(zhì)在實(shí)時(shí)超聲圖像的監(jiān)測(cè)下根據(jù)對(duì)正常和異常組織的區(qū)分判斷，控制微型針投送的部位和深淺，準(zhǔn)確實(shí)施治療物質(zhì)的投送。
(4)、根據(jù)處置方案的目標(biāo)，如需要超聲輻照增強(qiáng)投遞物質(zhì)的療效，由主機(jī)控制對(duì)靶部位組織實(shí)施一定強(qiáng)度的超聲輻照，事先設(shè)定最優(yōu)超聲參數(shù)和照射時(shí)間，產(chǎn)生均勻可控、準(zhǔn)確安全的超聲能量，促進(jìn)上述投遞的物質(zhì)快速高濃度彌散進(jìn)入靶區(qū)的組織細(xì)胞，并提高投遞物質(zhì)的效應(yīng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種介入超聲定位注射輻照儀，包括多功能超聲導(dǎo)管和主機(jī)，所述多功能超聲導(dǎo)管頭端設(shè)置有超聲換能器，其信號(hào)引出線與主機(jī)連接；其特征是，在所述多功能超聲導(dǎo)管的前端端面上設(shè)置超聲成像換能器、超聲輻照換能器；在多功能超聲導(dǎo)管頭端的端面或/和側(cè)壁具有微型針穿出的孔。
在主機(jī)CPU控制下，通過控制面板上的操控系統(tǒng)可啟動(dòng)或切換到不同的超聲檢測(cè)模式，采集的信息輸入主機(jī)CPU，利用計(jì)算機(jī)相應(yīng)的軟件分析系統(tǒng)及圖像處理技術(shù)，綜合后得到相應(yīng)的一種或多種超聲影像資料。必要時(shí)，在所述介入超聲定位注射輻照儀上可附帶心臟電生理標(biāo)測(cè)系統(tǒng)，啟動(dòng)該系統(tǒng)可判斷病變部位的電生理活性，協(xié)助準(zhǔn)確分辯及定位病變處。
明確病變部位后在超聲實(shí)時(shí)成像的監(jiān)測(cè)下，指導(dǎo)可伸縮微型針準(zhǔn)確刺入靶區(qū)不同層次的組織投遞基因、藥物等物質(zhì)，必要時(shí)可同時(shí)釋放聲能，利用超聲的多種生物學(xué)效應(yīng)增加投遞的基因、藥物等物質(zhì)的效應(yīng)。最終達(dá)到用介入式超聲影像或其它資料定位病變部位、實(shí)時(shí)超聲成像監(jiān)測(cè)下指導(dǎo)基因或藥物向定位的組織內(nèi)注射、同一個(gè)多功能超聲導(dǎo)管上釋放聲能輻照組織內(nèi)注射了基因或藥物的部位增加療效三者一體化的目的。
多功能超聲導(dǎo)管中的孔道，可用于導(dǎo)絲穿過或投遞物質(zhì)的微型針通過，在超聲實(shí)時(shí)成像指導(dǎo)下根據(jù)要求微型針可自由伸縮。多功能超聲導(dǎo)管的管徑和彎度可根據(jù)用途的不同而有一定的變化，而安裝在多功能超聲導(dǎo)管前端端面的所述超聲成像換能器及輻照換能器可為一個(gè)或多個(gè)，可根據(jù)情況做成環(huán)形或矩陣，在多功能超聲導(dǎo)管的前端可構(gòu)成不同形狀的超聲發(fā)射面和輻照面。多功能超聲導(dǎo)管中通過超聲換能器供電線、信號(hào)線并于導(dǎo)管尾端穿出與主機(jī)連接，多功能超聲導(dǎo)管中還有控制導(dǎo)管頭彎度的操控鋼絲通過。
所述主機(jī)由超聲信號(hào)發(fā)生器、超聲放大器、匹配電源電路、振蕩及輸出電路、A/D轉(zhuǎn)換、主機(jī)CPU、控制面板、顯示器、并配備有相應(yīng)的超聲信號(hào)換能器、相應(yīng)的分析軟件、圖像儲(chǔ)存及回放裝置組成；上述裝置的工作原理是這樣的其中所述超聲成像換能器在主機(jī)CPU控制下發(fā)射超聲信號(hào)并接收原始信號(hào)回聲，接收的超聲信號(hào)經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換后送入主機(jī)CPU，實(shí)時(shí)經(jīng)相應(yīng)軟件分析處理后獲取靶向部位各層面的不同超聲影像信息，也可將原始信號(hào)儲(chǔ)存，脫機(jī)回放分析通過顯示器顯示，確定準(zhǔn)確的靶向部位，并實(shí)時(shí)指導(dǎo)不同物質(zhì)自多功能超聲導(dǎo)管尾部經(jīng)微型針投遞至靶向部位，和/或同時(shí)由主機(jī)CPU控制輻照換能器發(fā)射準(zhǔn)確均勻的超聲能量，產(chǎn)生多種超聲生物效應(yīng)。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果是(1)安全可控借助介入技術(shù)平臺(tái)，多功能超聲導(dǎo)管很容易安全到達(dá)上述靶向部位。通過多功能超聲導(dǎo)管的自由延伸和回撤可收集人體組織不同層面的信息，并在腔內(nèi)較靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，多角度照射，全面獲得信息、也使各個(gè)部位(如心臟深部、后下壁等處)不同層次組織均可定點(diǎn)準(zhǔn)確投遞物質(zhì)并有安全高效的超聲能量輻照，促進(jìn)基因表達(dá)、藥物分布。本發(fā)明用柔韌的導(dǎo)管借助介入方式實(shí)現(xiàn)深部組織內(nèi)注射，可與心肌等組織穩(wěn)定接觸，使用的微型針小于27G，注射速率高(每秒50微升)，可有效降低組織損傷，實(shí)現(xiàn)安全快速投遞。
(2)準(zhǔn)確高效利用多功能超聲導(dǎo)管上操縱手柄的可操控性可實(shí)現(xiàn)在體外用X線等影像技術(shù)引導(dǎo)到達(dá)靶部位，多功能超聲導(dǎo)管直接位于靶向部位的腔內(nèi)，近距離發(fā)射和接收超聲信號(hào)，避開聲窗等影響，能量不易衰減，信號(hào)不易丟失。到達(dá)靶向部位的超聲輻照能量準(zhǔn)確均勻，利于將聲能準(zhǔn)確控制在安全有效的范圍，并實(shí)現(xiàn)高度靶向性。
(3)多功能一機(jī)多用，可實(shí)現(xiàn)超聲圖像資料采集、靶向投遞不同物質(zhì)(基因、藥物、干細(xì)胞等)、和/或即刻發(fā)射準(zhǔn)確的輻照聲能，同時(shí)利用超聲產(chǎn)生的多種生物效應(yīng)，靶向增強(qiáng)投遞物質(zhì)效應(yīng)，應(yīng)用范圍廣，并首次實(shí)現(xiàn)將三者一體化，簡(jiǎn)化操作、提高效率。


本發(fā)明的上述方法及裝置可以通過附圖給出的非限定性的實(shí)施例進(jìn)一步說明。
本發(fā)明實(shí)施例有如下附圖圖1多功能超聲導(dǎo)管總體結(jié)構(gòu)示意圖(導(dǎo)管前端為彎曲狀態(tài)時(shí))；圖2多功能超聲導(dǎo)管前端橫斷剖面結(jié)構(gòu)示意圖(A-A)；圖3多功能超聲導(dǎo)管前端縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4多功能超聲導(dǎo)管總體結(jié)構(gòu)示意圖(導(dǎo)管前端不為彎曲狀態(tài)時(shí))；圖5介入超聲定位注射輻照儀主機(jī)工作框圖。
圖中1-主機(jī)接口A、2-主機(jī)接口B、3-微型針或引導(dǎo)鋼絲通過的接口、4-多功能超聲導(dǎo)管操縱手柄、5-輻照換能器匹配層、6-輻照換能器壓電陶瓷、7-輻照換能器吸聲層、8-成像換能器匹配層、9-成像換能器壓電陶瓷、10-成像換能器吸聲層、11-輻照換能器供電線及信號(hào)線、12-成像換能器供電線及信號(hào)線、13-微型針或?qū)Ыz穿出孔、14-心電標(biāo)測(cè)電極、15-心電標(biāo)測(cè)電極信號(hào)線、16-心電標(biāo)測(cè)電極接口。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1介入式超聲定位投遞、超聲輻照復(fù)合法，包括以下步驟設(shè)立由介入導(dǎo)管承載的多功能超聲導(dǎo)管，根據(jù)需要組合不同形式、不同數(shù)目的換能器，依檢測(cè)部位和目的不同，安裝于多功能超聲導(dǎo)管頂端的超聲換能器可設(shè)置成不同的尺寸大小和形狀，形成不同(環(huán)形、扇形、矩形等)的發(fā)射面和輻照面，將多功能超聲導(dǎo)管延伸到被檢測(cè)的部位，采集靶組織各層面的超聲影像信息、多普勒信息，原始射頻信息等，獲取的原始信息輸入主機(jī)CPU并根據(jù)被檢測(cè)對(duì)像的不同情況啟動(dòng)主機(jī)上相應(yīng)分析軟件和圖像處理系統(tǒng)，充分組和利用各種不同種成像方式的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。如要了解不同部位心肌血流灌注情況，可用二維超聲成像與多普勒能量圖結(jié)合，同時(shí)顯示心肌的大體形態(tài)、節(jié)段運(yùn)動(dòng)情況及心肌梗死等缺血心肌內(nèi)血管內(nèi)極低速的血流。也可啟動(dòng)附帶的心電標(biāo)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)標(biāo)測(cè)電壓的振幅、時(shí)向等電生理活性不同分辨缺血心肌、壞死心肌，輔助病變部位的準(zhǔn)確定位。
定位后在超聲實(shí)時(shí)成像監(jiān)測(cè)下，通過導(dǎo)管中的專用孔道，由一根可伸縮的微型針自由延伸到達(dá)目標(biāo)部位，向組織內(nèi)注射藥物、基因或細(xì)胞，達(dá)到深部組織物質(zhì)投放的治療目的，并指導(dǎo)微型針插入靶組織的部位、深度，或/和同時(shí)根據(jù)處置需要由同一多功能超聲導(dǎo)管即刻發(fā)射準(zhǔn)確均勻可控的超聲能量，對(duì)靶組織進(jìn)行超聲輻照，應(yīng)用超聲對(duì)組織的溫?zé)嵝?yīng)、機(jī)械效應(yīng)、空化效應(yīng)等作用產(chǎn)生多種生物效應(yīng)，增強(qiáng)投送物質(zhì)的作用效果、達(dá)到促進(jìn)投遞的物質(zhì)(如基因、藥物等)快速彌散進(jìn)入組織細(xì)胞、促進(jìn)基因轉(zhuǎn)染、增強(qiáng)細(xì)胞活性等作用，可減少其它部位的沉積、避免全身毒副作用、避免藥物浪費(fèi)，也為細(xì)胞移植等技術(shù)提供了安全有效的新途徑。而超聲成像、靶向投遞和/或釋放聲能在一個(gè)介入超聲導(dǎo)管上完成，尚可減少介入次數(shù)和操作時(shí)間。
實(shí)施例二、進(jìn)入心血管腔的超聲輻照過程方法包括以下步驟1、建立適應(yīng)心血管介入要求的多功能超聲導(dǎo)管進(jìn)入心血管腔有嚴(yán)格的尺寸要求，如進(jìn)入動(dòng)脈系統(tǒng)多功能超聲導(dǎo)管的外徑要求在8F(2.67mm)以內(nèi)，一般在7F(2.33mm)以內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)16或16以上晶陣超聲成像的基本目標(biāo)，上述晶陣排列成小凸陣型。多功能超聲導(dǎo)管中有0.4mm的孔道，容許0.35mm的導(dǎo)引鋼絲和0.3mm的微型注射針穿過，多功能超聲導(dǎo)管頭頂端的孔道開口稍向?qū)Ч苤休S偏曲，使微型針伸出多功能超聲導(dǎo)管頭后進(jìn)入檢測(cè)超聲探測(cè)區(qū)域。導(dǎo)管頂端尚留有一小片區(qū)域用于安置超聲輻照換能器。該換能器聲束方向略向?qū)Ч苤休S偏曲使探測(cè)超聲聲束與輻照超聲聲束基本重合。上述內(nèi)容組合在可操控導(dǎo)管(操控性能與射頻消融大頭導(dǎo)管相似)內(nèi)形成新的多功能超聲導(dǎo)管，該導(dǎo)管符合一般介入導(dǎo)管的要求，可到達(dá)左心室腔內(nèi)任意點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)心室腔內(nèi)各點(diǎn)檢測(cè)和處置的要求。本方案還可通過靜脈系統(tǒng)(管徑可放寬到11F(3.3mm))到達(dá)右心系統(tǒng)，對(duì)右心室及室間隔實(shí)施檢測(cè)及處置。本方案同時(shí)也可對(duì)大血管，如主動(dòng)脈進(jìn)行檢測(cè)甚至處置。
2、進(jìn)入心室腔及操控用常規(guī)的介入方法，如用Seldinger法進(jìn)入股動(dòng)脈或股靜脈在0.35mm導(dǎo)引鋼絲引導(dǎo)下進(jìn)入心室，也可在頂端超聲成像引導(dǎo)下進(jìn)入心室。在X線圖象引導(dǎo)下，通過拉送、旋轉(zhuǎn)、操控導(dǎo)管頭彎曲角度等方法到達(dá)靶部位。
3、對(duì)心肌組織進(jìn)行檢測(cè)按常規(guī)方法先用二維圖像和彩色多普勒超聲檢查感興趣區(qū)域，觀察心臟的大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)、大體血供情況，根據(jù)需要切換到多普勒能量圖成像模式詳細(xì)測(cè)定組織內(nèi)的血流情況，多普勒能量圖顯示的彩色血流不受流速、方向和探測(cè)角度的影響，因此，獲取血流信號(hào)的敏感性高，滿意地顯示組織內(nèi)低流量、低流速的微小血供信號(hào)。對(duì)用上述檢測(cè)方法仍未得到滿意影像信息的區(qū)域，將儀器的系統(tǒng)程序切換至多普勒組織成像狀態(tài)，直接獲取低頻高振幅的室壁運(yùn)動(dòng)信號(hào)，實(shí)時(shí)展現(xiàn)心室壁運(yùn)動(dòng)信息，分析心肌節(jié)段運(yùn)動(dòng)的特征和變化，以及心內(nèi)、外膜下速度階差的變化，為了解心臟局部收縮和舒張功能狀態(tài)提供依據(jù)，必要時(shí)啟動(dòng)心電標(biāo)測(cè)了解不同部位心肌的電生理活性，通過綜合上述檢測(cè)信息最終準(zhǔn)確分辨并定位病變心肌。
4、向病變心肌內(nèi)投送物質(zhì)發(fā)現(xiàn)病變心肌后，可根據(jù)病變所在的層次不同深度進(jìn)行注射。如發(fā)現(xiàn)某處心肌中層發(fā)生梗死，在超聲圖像監(jiān)測(cè)下，插入微型注射針至靶部位，可在正常與梗死區(qū)之間注射血管生長(zhǎng)因子50微升，促進(jìn)梗死區(qū)新生血管形成。
5、對(duì)組織進(jìn)行超聲輻照在注射生長(zhǎng)因子后，可立即進(jìn)行超聲輻照，促進(jìn)藥物進(jìn)入組織細(xì)胞，并增強(qiáng)其效應(yīng)。如應(yīng)用1MHz、0.5-1.0w/cm2的超聲輻照5分鐘，可增強(qiáng)其效果達(dá)2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，從而使本方案提供的方法實(shí)現(xiàn)安全高效的處置效果。
實(shí)施例三、進(jìn)入其他臟器的超聲輻照診治過程(1)、建立上述多功能超聲導(dǎo)管，導(dǎo)管上換能器尺寸大小根據(jù)進(jìn)入的臟器而定，如進(jìn)入膀胱、腎盂的導(dǎo)管大小與上述的進(jìn)入心血管腔的類似，而進(jìn)入子宮等空腔較大臟器時(shí)，多功能超聲導(dǎo)管大小可與子宮鏡頭部尺寸相似，多功能超聲導(dǎo)管前端換能器個(gè)數(shù)、形狀、發(fā)射及獲取超聲的形式可根據(jù)進(jìn)入臟器和目的不同改變。
(2)、操作過程與臨床的膀胱鏡、子宮鏡檢查一樣，但預(yù)先要注入一定量生理鹽水、使多功能超聲導(dǎo)管浸于水中發(fā)射超聲波，以免發(fā)射的熱能損傷組織。根據(jù)不同的靶組織、空間大小、組織的厚度、敏感性、投遞的物質(zhì)不同等選用不同的多功能超聲導(dǎo)管并設(shè)定相應(yīng)的成像方式，檢測(cè)過程與上述進(jìn)入心血管腔的超聲輻照過程相似，準(zhǔn)確定位后經(jīng)微型針投遞基因、藥物、細(xì)胞等物質(zhì)到靶向部位，和/或即刻發(fā)射聲能提高投遞物的療效。多功能超聲導(dǎo)管由體外主機(jī)控制，操作過程均以臨床常用的技術(shù)手段，照射時(shí)間5分鐘，病人能耐受，簡(jiǎn)單方便安全。
實(shí)施例四、介入超聲定位注射輻照儀對(duì)多功能超聲導(dǎo)管的基本要求實(shí)施例中，一部分進(jìn)入心血管腔的多功能超聲導(dǎo)管外形尺寸類似于心室造影導(dǎo)管，安裝于頂端的超聲換能器已經(jīng)特殊處理，不會(huì)在血液中形成血凝塊，借助血管鞘可經(jīng)股動(dòng)脈、橈動(dòng)脈等途徑進(jìn)入左心室，經(jīng)股靜脈可進(jìn)入右心室，也可到達(dá)全身各出大血管(動(dòng)脈和靜脈)。而進(jìn)入其他器官(如膀胱、腎盂)的多功能超聲導(dǎo)管尺寸要求可不那么嚴(yán)格，前端裝置也不需要經(jīng)特殊處理。
位于心血管腔內(nèi)的多功能超聲導(dǎo)管置于血液內(nèi)，血循環(huán)很快將換能器的產(chǎn)熱均勻分散，安全不會(huì)損傷組織，而用于其它部位的時(shí)可先注入一定的生理鹽水，使多功能超聲導(dǎo)管浸于水中，在體外準(zhǔn)確控制超聲發(fā)射能量及檢測(cè)時(shí)間在安全范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)組織造成損傷。同一多功能超聲導(dǎo)管上的換能器由各自獨(dú)立、互不影響的電纜供電線及信號(hào)線與主機(jī)不同的端口連接，投遞物質(zhì)的通道(即導(dǎo)引鋼絲或微型針進(jìn)出的通道)與其他部件各自獨(dú)立互不干擾。
實(shí)施例五、使用介入超聲定位注射輻照儀的基本操作過程建立多功能超聲導(dǎo)管，導(dǎo)管前端設(shè)置有一個(gè)或數(shù)個(gè)超聲換能器，將多功能超聲導(dǎo)管以普通介入導(dǎo)管方式送入體內(nèi)，利用多功能超聲導(dǎo)管的可操控性可實(shí)現(xiàn)在體外用X線技術(shù)引導(dǎo)到達(dá)靶組織，進(jìn)入心腔大血管的多功能超聲導(dǎo)管的操作與心室造影導(dǎo)管相似，通過對(duì)其自由延伸到達(dá)心室和血管腔不同深度，進(jìn)入其他器官和組織的超聲導(dǎo)管的操作與相應(yīng)的臨床檢測(cè)相似，如進(jìn)入膀胱類似膀胱鏡檢查的操作過程，利用多功能超聲導(dǎo)管的自由延伸和回撤到達(dá)組織不同層面，全面而準(zhǔn)確獲取各種信息。
經(jīng)主機(jī)CPU激勵(lì)發(fā)射并采集原始超聲信息，根據(jù)目的不同在體外啟動(dòng)或切換至不同的成像模式并控制聲能的大小、照射時(shí)間、聲束方向，實(shí)現(xiàn)不同角度和深度的靶向部位信息獲取。多方位多角度獲取信息后輸入主機(jī)，經(jīng)相應(yīng)分析軟件處理后實(shí)時(shí)獲得相應(yīng)成像圖利于準(zhǔn)確的超聲定位。必要時(shí)也可啟動(dòng)附帶的心臟電生理標(biāo)測(cè)系統(tǒng)協(xié)助病變部位的判斷，綜合后得到相應(yīng)的一種或多種影像資料，準(zhǔn)確分辯及定位病變處。明確病變部位后在超聲實(shí)時(shí)成像的監(jiān)測(cè)下指導(dǎo)可伸縮微型針準(zhǔn)確向靶區(qū)不同層次的組織投遞基因、藥物等物質(zhì)，必要時(shí)可同時(shí)釋放聲能，利用超聲的多種生物效應(yīng)增加投遞的基因、藥物、等物質(zhì)的效應(yīng)。
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，建立雜種犬心肌梗死模型，分為傳統(tǒng)體外二維超聲、多普勒成像組及介入超聲定位注射輻照儀成像組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)體外二維超聲、多普勒成像分辨心肌梗死部位、心肌組織內(nèi)血流不夠準(zhǔn)確，而介入超聲定位注射輻照儀通過聯(lián)合運(yùn)用心內(nèi)二維成像、彩色多普勒血流顯像、多普勒能量圖，在一部分犬啟動(dòng)運(yùn)用了多普勒組織成像及心電標(biāo)測(cè)，對(duì)不同心肌組織的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)、電生理活性、血流灌注情況、心肌運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行綜合測(cè)定，準(zhǔn)確分辨了心肌梗死部位、范圍等，綜合評(píng)估后制定了微型針注射治療基因的部位、深度、范圍，并在部分犬即刻發(fā)射輻照聲能促進(jìn)基因表達(dá)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)介入超聲定位注射輻照儀對(duì)心肌整體和/或局部組織狀況提供多種檢測(cè)方式、分辨病變準(zhǔn)確、全面，與大體解剖、病理檢測(cè)結(jié)果相符，微型針注射部位準(zhǔn)確、安全，對(duì)心肌無明顯損傷，聲能輻照后較未輻照組基因表達(dá)量明顯增加，并且基因均在注射部位及周圍表達(dá)，其他部位未見沉積，無毒副反應(yīng)。
實(shí)施例六介入超聲定位注射輻照儀的構(gòu)成(1)、儀器的結(jié)構(gòu)及主要部件的功能所述儀器包括多功能超聲導(dǎo)管和主機(jī)，其中所述多功能超聲導(dǎo)管由介入導(dǎo)管構(gòu)成，導(dǎo)管頭端設(shè)置有發(fā)射和接收不同頻率、不同形式及聲能的超聲換能器，導(dǎo)管內(nèi)具有導(dǎo)引鋼絲3(或用于通過注射基因、藥物等物質(zhì)的微型針)自由伸縮的通道，頭端具有介質(zhì)導(dǎo)出孔。導(dǎo)管壁中通過所述多功能超聲導(dǎo)管前端超聲換能器的電纜供電線及信號(hào)線并由導(dǎo)管尾部穿出與主機(jī)連接。
所述超聲換能器在導(dǎo)管的前端構(gòu)成不同形狀的發(fā)射面或輻照面，超聲換能器的供電線及信號(hào)線由導(dǎo)管尾端穿出并與主機(jī)連接。在實(shí)施例中，所述超聲成像換能器及輻照換能器獨(dú)立工作，兩換能器的發(fā)射面及輻照面為表面為弧面的條形?？梢酝瑫r(shí)或先后發(fā)射前向超聲，發(fā)射面、輻照面形狀可以為環(huán)形、扇形、矩形等。
所述超聲成像換能器和超聲輻照換能器也可以為一個(gè)可控制的能先后穩(wěn)定發(fā)射不同頻率及能量的超聲波換能器，或者是發(fā)射面或輻照面做成一體的換能器。
所述超聲成像換能器和超聲輻照換能器均分別由換能器匹配層、換能器壓電陶瓷及換能器吸聲層層疊構(gòu)成。
在實(shí)施例中所述介入超聲定位注射輻照儀上附帶有心電標(biāo)測(cè)電極，所述標(biāo)測(cè)電極為至少一對(duì)安裝在導(dǎo)管前端環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)狀電極，其信號(hào)引出線通過導(dǎo)管內(nèi)通道由尾端穿出與心電圖機(jī)的信號(hào)接口連接。
在實(shí)施例中所述超聲放大器、超聲信號(hào)發(fā)生器分別采用型號(hào)為FTI-10，ISO，其中超聲換能器、放大器及超聲信號(hào)發(fā)生器由汕頭超聲研究所購買。超聲圖像分析及處理軟件為主機(jī)自帶。
參見附圖，其主機(jī)包括超聲放大器、匹配電源電路、振蕩及輸出電路、超聲信號(hào)發(fā)生器、A/D轉(zhuǎn)換、主機(jī)CPU、控制面板、顯示器、并配備有相應(yīng)的信號(hào)采集及分析軟件、圖像儲(chǔ)存及回放裝置組成；所述多功能超聲導(dǎo)管頂端的超聲換能器在主機(jī)CPU控制下發(fā)射超聲信號(hào)并接收原始信號(hào)回聲，多功能超聲導(dǎo)管與主機(jī)CPU數(shù)據(jù)輸入端連接，接收的超聲信號(hào)經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換后送入主機(jī)CPU，主機(jī)CPU為主機(jī)核心，控制超聲發(fā)射信號(hào)、分析回聲信號(hào)。控制面板在普通超聲診斷儀上改進(jìn)，與主機(jī)CPU相連接，用于控制儀器狀態(tài)、輸入數(shù)據(jù)及資料、進(jìn)行測(cè)量等，也可儲(chǔ)存原始信號(hào)脫機(jī)回放分析，實(shí)時(shí)經(jīng)相應(yīng)軟件分析處理后在顯示器上顯示靶向部位各層面的不同超聲影像信息，并根據(jù)被檢測(cè)組織的具體情況和預(yù)期的檢測(cè)要求設(shè)定不同的成像方式，最終由主機(jī)CPU綜合分析各種信息確定準(zhǔn)確的靶向部位，并實(shí)時(shí)指導(dǎo)不同物質(zhì)自導(dǎo)管尾部經(jīng)微型針投遞至靶向部位，和/或發(fā)射準(zhǔn)確均勻可控的聲能產(chǎn)生多種超聲生物效應(yīng)增加投遞物質(zhì)的效應(yīng)。
沿多功能超聲導(dǎo)管均勻發(fā)射超聲能量的輻照換能器與主機(jī)相接，在主機(jī)上調(diào)節(jié)能量大小和照射時(shí)間。主機(jī)有多個(gè)端口，分成不同的頻率段，與相應(yīng)的多功能超聲導(dǎo)管連接后，打開電源，激發(fā)輻照換能器產(chǎn)生穩(wěn)定的聲能，也可激發(fā)輻照換能器發(fā)射低頻超聲，充分利用低頻超聲的能量產(chǎn)生的多種生物效應(yīng)。主機(jī)和多功能超聲導(dǎo)管工作原理和過程與臨床用的診斷超聲相似，最終達(dá)到多種超聲成像定位、靶向投遞、聲能治療一體化目的。
權(quán)利要求
1.一種介入式超聲組織內(nèi)定位投遞、超聲輻照復(fù)合法，方法包括以下步驟a、建立能同時(shí)采集不同超聲信號(hào)的多功能超聲導(dǎo)管，在該導(dǎo)管的頭端設(shè)置超聲成像換能器、超聲輻照換能器和能貫穿所述多功能超聲導(dǎo)管；b、由超聲成像換能器采集不同超聲影像信息，將獲取的超聲影像信息處理后在顯示器上顯示；c、由顯示器上顯示的超聲影像監(jiān)測(cè)并指導(dǎo)注射針刺入組織的位置和深度；d、或/和同時(shí)指導(dǎo)由超聲輻照換能器發(fā)射一定強(qiáng)度的超聲波對(duì)靶組織進(jìn)行超聲輻照。
2.一種介入超聲定位注射輻照儀，包括多功能超聲導(dǎo)管和主機(jī)，所述多功能超聲導(dǎo)管頭端設(shè)置有超聲換能器，其信號(hào)引出線與主機(jī)連接；其特征是，在所述多功能超聲導(dǎo)管的前端端面上設(shè)置超聲成像換能器、超聲輻照換能器；在多功能超聲導(dǎo)管頭端的端面或/和側(cè)壁具有微型針穿出的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的介入超聲定位注射輻照儀，其特征是所述超聲換能器在多功能超聲導(dǎo)管的前端構(gòu)成不同形狀的發(fā)射面或輻照面，超聲換能器的供電線及信號(hào)線由導(dǎo)管尾端穿出并與主機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的介入超聲定位注射輻照儀，其特征是所述超聲導(dǎo)管內(nèi)具有導(dǎo)引鋼絲或微型針通過的專用孔道，微型針刺入組織深度可控。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的介入超聲定位注射輻照儀，其特征是所述主機(jī)包括超聲放大器、匹配電源電路、超聲信號(hào)發(fā)生器、A/D轉(zhuǎn)換、主機(jī)CPU、控制面板、顯示器，所述超聲信號(hào)發(fā)生器在主機(jī)CPU控制下激勵(lì)成像換能器發(fā)射高頻超聲信號(hào)并接收回聲，超聲換能器與主機(jī)CPU數(shù)據(jù)輸入端連接，接收的超聲信號(hào)經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換后送入主機(jī)CPU，CPU將獲取的超聲影像信息處理后在顯示器上顯示，實(shí)時(shí)指導(dǎo)不同物質(zhì)自超聲導(dǎo)管的尾部經(jīng)微型針投遞至靶向部位，和/或控制輻照換能器發(fā)射準(zhǔn)確均勻可控的超聲能量，產(chǎn)生多種超聲生物效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的介入超聲定位注射輻照儀，其特征是所述超聲成像換能器和超聲輻照換能器可以為兩個(gè)獨(dú)立體換能器，或?yàn)橐粋€(gè)可控制的能先后穩(wěn)定發(fā)射不同頻率及能量的超聲波換能器，或者是發(fā)射面或輻照面做成一體的換能器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的介入超聲定位注射輻照儀，其特征是在所述多功能超聲導(dǎo)管上附帶有心電標(biāo)測(cè)電極，所述標(biāo)測(cè)電極為至少一對(duì)安裝在導(dǎo)管前端環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)狀電極，其信號(hào)引出線通過導(dǎo)管內(nèi)通道由尾端穿出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種介入式超聲組織內(nèi)定位投遞、超聲輻照復(fù)合法，方法包括建立能同時(shí)采集不同超聲信號(hào)的多功能超聲導(dǎo)管，在該導(dǎo)管的頭端設(shè)置超聲成像換能器、超聲輻照換能器和微型針穿出孔；由超聲成像換能器采集不同超聲影像信息；由超聲影像監(jiān)測(cè)并指導(dǎo)注射針刺入組織的位置和深度；或/和同時(shí)指導(dǎo)由超聲輻照換能器發(fā)射一定強(qiáng)度的超聲波對(duì)靶組織進(jìn)行超聲輻照。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)上述方法的介入超聲定位注射輻照儀，它既可實(shí)現(xiàn)超聲圖像資料采集、準(zhǔn)確地向深部病變組織投送治療性物質(zhì)，并通過超聲生物學(xué)效應(yīng)增加投送物的有益效果。高效安全、操控性強(qiáng)、一機(jī)多用，實(shí)現(xiàn)超聲圖像采集、靶向投遞及發(fā)射準(zhǔn)確輻照聲能的一體化。
文檔編號(hào)A61B17/00GK1810211SQ20051005747
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者黃晶, 雷寒, 任紅, 袁僑英, 鄧昌明, 劉地川, 江永紅, 凌智瑜 申請(qǐng)人:黃晶