專利名稱:超聲波藥劑導(dǎo)入方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向患者等被檢查體照射超聲波，并將基因或蛋白質(zhì)等藥劑類導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)或核內(nèi)的超聲波藥劑導(dǎo)入方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在治療領(lǐng)域中，MIT(Minimally Invasive Treatment，微創(chuàng)治療)或基因治療·再生治療這樣可以進(jìn)行超早期的根本治療的治療方法正在引人注目。例如，缺血性心腦疾病這樣由動(dòng)脈硬化或血栓引起的疾病的再發(fā)病率高是一個(gè)很大的問題。日本近年來由于飲食生活的歐美化，高脂血癥患者增加。因此，通過抑制局部再次發(fā)生、或者在完全梗塞的組織中使血管新生來改善缺血癥狀的基因?qū)氙煼ㄊ艿阶⒛俊?br> 血管新生因子例如針對糖尿病性的四肢缺血、壞死疾病促進(jìn)血管的新生。向由于該缺血性四肢疾病而使血流減少或者停止的患部導(dǎo)入血管因子、促進(jìn)血管的新生來進(jìn)行治療的基因治療已經(jīng)在歐美進(jìn)入臨床研究，并且效果正在提高。血管新生抑制因子具有與血管新生因子相反的功能。血管新生抑制因子從代謝活躍的腫瘤細(xì)胞發(fā)出請求血管新生的信號，并不斷繁殖。血管新生抑制因子通過導(dǎo)入血管新生因子來抑制腫瘤細(xì)胞的營養(yǎng)血管的新生，從而可以抑制腫瘤的繁殖。
基因治療的主流是由于血管新生因子的導(dǎo)入效率高而利用了病毒載體(viral vector)的方法。利用了病毒載體的方法在抑制了毒性的逆轉(zhuǎn)錄酶病毒或腺病毒中引入標(biāo)的基因，并通過感染把該逆轉(zhuǎn)錄酶病毒導(dǎo)入到目的細(xì)胞的基因中。然而，近年來，歐美在進(jìn)行基因治療時(shí)出現(xiàn)了由于病毒自身的毒性引起死亡的患者。因此，對于病毒基因?qū)氲睦茫趪鴥?nèi)外都出現(xiàn)謹(jǐn)慎的言論。鑒于這樣的現(xiàn)狀，正在研究其它的基因?qū)敕ā?br> 作為非病毒載體法，例如有使用脂質(zhì)體等的化學(xué)方法和使用顯微注射、基因槍(gene gun)、電穿孔(electroporation)、激光等的導(dǎo)入方法。作為新的導(dǎo)入方法之一，應(yīng)用了超聲波的聲致穿孔(sonoporation)現(xiàn)象的超聲波基因?qū)爰夹g(shù)近年來正在受到注目。
基于超聲波基因?qū)爰夹g(shù)的方法利用的是如下的現(xiàn)象(sonoporation現(xiàn)象)在超聲波造影圖像診斷中使用的超聲波造影劑(氣泡)由于超聲波的照射而崩潰時(shí)發(fā)生微噴射(microjet)，并在細(xì)胞膜中生成暫時(shí)的孔?；诔暡ɑ?qū)爰夹g(shù)的方法從由于sonoporation現(xiàn)象生成的孔直接向細(xì)胞內(nèi)或核內(nèi)導(dǎo)入基因或蛋白質(zhì)等。
本來，通過超聲波的連續(xù)照射，產(chǎn)生被稱為空穴的微小氣泡。由此也產(chǎn)生與sonoporation現(xiàn)象同樣的現(xiàn)象。基于超聲波基因?qū)爰夹g(shù)的方法為了進(jìn)一步提高效率而人為地注入氣泡(造影劑)，并通過這種并用來提高導(dǎo)入效率，這種方法已被公眾所知。該基于超聲波基因?qū)爰夹g(shù)的方法例如公開在以下的各文獻(xiàn)中。即，特表平9-502191號公報(bào)、特表2001-507207號公報(bào)、特表2001-512329號公報(bào)、特開2004-261253號公報(bào)、特開平6-78930號公報(bào)、特開平11-226046號公報(bào)、古幡博和馬目佳信合著的“超聲波基因?qū)氲恼归_”(BME，日本ME學(xué)會，平成14年7月10日，vol.16，No.7，pp3-7)，田瀏圭章和近藤隆合著的“超聲波誘導(dǎo)基因治療”(另冊，醫(yī)學(xué)的進(jìn)展，“超聲波醫(yī)學(xué)最前線”，醫(yī)齒藥出版，pp203-208，2004)，藤本克彥和淺野武秀合著的“基于聚焦超聲波的治療方法和問題點(diǎn)”(另冊，醫(yī)學(xué)的進(jìn)展，“超聲波醫(yī)學(xué)最前線”，醫(yī)齒藥出版，pp198-202，2004)。
超聲波基因?qū)爰夹g(shù)通過作為診斷用造影劑已經(jīng)受到治療認(rèn)可的Levovist或者在國內(nèi)尚未承認(rèn)的Optison等超聲波造影劑的并用來增強(qiáng)藥劑導(dǎo)入效果。Levovist是在超聲波診斷圖像上觀察組織的血流動(dòng)態(tài)或perfusion(灌注)等時(shí)使用。超聲波基因?qū)爰夹g(shù)具有藥劑安全導(dǎo)入的可能性，正在受到關(guān)注。
當(dāng)前，在超聲波診斷中，并用了超聲波造影劑(微氣泡)的造影回聲(echo)法正在廣泛用于臨床。超聲波診斷與上述超聲波治療的融合非常容易進(jìn)行。造影回聲法作為使用了聚焦超聲波的加熱治療(HIFUHigh Intensity Focused UItrasound，高強(qiáng)度聚焦超聲)或超聲波碎石裝置等超聲波治療的監(jiān)視方法是非常有用的。這樣的技術(shù)例如公開在特開平6-78930號公報(bào)，特開平11-226046號公報(bào)，藤本克彥著、淺野武秀著“基于聚焦超聲波的治療方法和問題點(diǎn)”(另冊，醫(yī)學(xué)的進(jìn)展，“超聲波醫(yī)學(xué)最前線”，醫(yī)齒藥出版，pp198-202，2004)。中。
伴隨著基因分析的進(jìn)展，在以形態(tài)為中心迄今已經(jīng)取得了飛躍性進(jìn)步的醫(yī)用圖像診斷中，正在迅速地普及分子成像(MolecularImaging)的思想。分子成像大致分為兩種。一種是利用光或X射線使毫微級的分子自身成像的文字那樣的單分子成像。另一種是使藥劑等向分子內(nèi)的導(dǎo)入或代謝成像、間接地使分子的舉動(dòng)成像的功能成像。作為前者的例子可以舉出熒光顯微鏡或X射線顯微鏡等。作為后者的例子，可以舉出核醫(yī)學(xué)裝置(PET、SPECT)或MRS等。
前者由于用于成像的能量的組織深入度或被放射線照射的問題，以在實(shí)驗(yàn)室中的利用為中心。而后者通過與標(biāo)識了標(biāo)的分子的放射線核種或造影劑的組合，分辨率雖然低但代謝功能等增強(qiáng)，從而可以成像。由此，后者近年來被廣泛應(yīng)用于臨床。特別是最近，例如把PET與X射線CT組合起來的PET-CT等新的應(yīng)用正在極大地受到關(guān)注。PET的分辨率低，X射線CT的形態(tài)分辨率高，PET-CT利用形態(tài)分辨率高的X射線CT補(bǔ)償PET的低分辨率，在三維形態(tài)圖像上疊加顯示代謝信息。
基于分子成像的分子圖像使相對于正常組織代謝活躍的腫瘤細(xì)胞成像。將來，利用基于Reporter基因(報(bào)告基因)的基因?qū)爰夹g(shù)引入的基因正常地轉(zhuǎn)移到核內(nèi)，利用分子成像技術(shù)檢測出所顯現(xiàn)的現(xiàn)象，從而也可以早期預(yù)測基因治療的效果。從而，分子圖像直接提供與治療計(jì)劃或超早期診斷、基因治療等的監(jiān)視相結(jié)合的有用信息。
如上所述，基于超聲波與微氣泡的并用的給藥(drag delivery)方法受到關(guān)注。然而，目前的基于超聲波的基因?qū)爰夹g(shù)的導(dǎo)入效率與利用病毒載體的方法相比還很低。由于導(dǎo)入利用的是微氣泡崩潰時(shí)的微噴射產(chǎn)生的sonoporation現(xiàn)象，因此在可以與藥劑充分接觸的臟器·組織表面的藥劑導(dǎo)入方面是很有效的。然而，向深處局部的導(dǎo)入非常困難。
本發(fā)明的目的在于提供一種在通過向生物體照射超聲波來進(jìn)行基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入治療時(shí)，利用通過加壓狀態(tài)下的超聲波照射來提高向組織深部的導(dǎo)入效果這一點(diǎn)，可以促進(jìn)藥劑向局部的更有效導(dǎo)入的超聲波藥劑導(dǎo)入方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明第1方面的超聲波藥劑導(dǎo)入方法是向被檢查體施加低頻聲波，向被檢查體的目標(biāo)區(qū)域施加高頻超聲波，并向目標(biāo)區(qū)域?qū)胨巹?br> 本發(fā)明第2方案的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置具備向被檢查體施加低頻聲波的低頻加壓單元；向被檢查體的目標(biāo)區(qū)域施加高頻超聲波的高頻加壓單元；和調(diào)整向被檢查體施加低頻聲波的定時(shí)和向被檢查體施加高頻超聲波的定時(shí)的定時(shí)調(diào)整單元，其中，通過針對目標(biāo)區(qū)域的、低頻聲波和高頻超聲波的施加，向目標(biāo)區(qū)域?qū)胨巹?br> 本發(fā)明第3方面的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置具備至少可以向被檢查體施加寬帶或者多個(gè)頻率的聲波的超聲波加壓單元；和調(diào)整向被檢查體施加低頻聲波的定時(shí)和向被檢查體施加高頻超聲波的定時(shí)的定時(shí)調(diào)整單元，其中，通過針對目標(biāo)區(qū)域的、低頻聲波和高頻超聲波的施加，向目標(biāo)區(qū)域?qū)胨巹?br>圖1是表示具備本發(fā)明的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置的第1實(shí)施方式的醫(yī)用圖像診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示該裝置中的施加器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示該裝置的低頻超聲波和高頻超聲波的疊加壓力波形的時(shí)序的圖。
圖4A是表示其它聲波源的側(cè)面的結(jié)構(gòu)圖。
圖4B是表示該聲波源的上面的結(jié)構(gòu)圖。
圖5A是表示其它聲波源的側(cè)面的結(jié)構(gòu)圖。
圖5B是表示該聲波源的上面的結(jié)構(gòu)圖。
圖5C是表示在作為該聲波源的相控陣聲源中形成的聲透鏡的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示具備本發(fā)明的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置的第2實(shí)施方式的醫(yī)用圖像診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示該裝置中的復(fù)合振子的頻率特性的圖。
具體實(shí)施方式以下，參照本發(fā)明的第1實(shí)施方式。
圖1表示具備超聲波藥劑導(dǎo)入裝置的醫(yī)用圖像診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。在成像裝置傳感器(掃描儀)1內(nèi)，可移動(dòng)地設(shè)置床2。在床2上載置患者等被檢查體3。在成像裝置傳感器1上連接醫(yī)用圖像診斷裝置4。醫(yī)用圖像診斷裝置4例如包括具有超聲波診斷裝置、MRI裝置、PET裝置的核醫(yī)學(xué)裝置、X射線CT裝置或這些裝置的復(fù)合裝置。醫(yī)用圖像診斷裝置4取得被檢查體3的例如超聲波圖像、MRI圖像、PET圖像或X射線CT圖像。并且，醫(yī)用圖像診斷裝置4取得被檢查體3的圖像診斷信息和被檢查體3內(nèi)部的特定部位、例如進(jìn)行基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入的目標(biāo)區(qū)域5的信息等。醫(yī)用圖像診斷裝置4經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6與系統(tǒng)控制器7連接。成像裝置傳感器1與醫(yī)用圖像診斷裝置4成對地進(jìn)行形態(tài)診斷或分子成像等功能診斷。
在成像裝置傳感器1內(nèi)設(shè)置施加器(applicator)8。施加器8內(nèi)設(shè)置低頻振子9和高頻振子10。低頻振子9和高頻電子10如圖2所示，經(jīng)由水袋等耦合媒介K與被檢查體3相對。用考慮到醫(yī)用圖像診斷裝置4例如在PET、MRI或X射線CT等圖像診斷療法下的使用的材料來形成施加器8。如果醫(yī)用圖像診斷裝置4是PET，則施加器8用放射線透過性的材料形成。如果醫(yī)用圖像診斷裝置4是MRI，則施加器8用非磁性材料形成。如果醫(yī)用圖像診斷裝置4是X射線CT，則施加器8用X射線透過材料等形成。即，施加器8用不遮擋在圖像診斷中使用的能量而且不對醫(yī)用圖像產(chǎn)生影響的材料形成。
低頻振子9上連接低頻驅(qū)動(dòng)電路11。由低頻振子9和低頻驅(qū)動(dòng)電路11形成低頻加壓單元。低頻加壓單元向被檢查體3施加低頻的超聲波(以下，省略為低頻超聲波)。低頻振子9向被檢查體3非聚焦地照射低頻超聲波。低頻振子9是所謂的非聚焦型聲源。從低頻振子9發(fā)出的低頻超聲波向被檢查體3大范圍地、例如覆蓋被檢查體3整體地照射。從低頻振子9發(fā)出的低頻超聲波具有例如數(shù)kHz左右。低頻驅(qū)動(dòng)電路11向低頻振子9提供用于從低頻振子9發(fā)出例如數(shù)kHz左右的低頻超聲波的低頻驅(qū)動(dòng)信號。
高頻振子10上連接高頻驅(qū)動(dòng)電路12。由高頻振子10和高頻驅(qū)動(dòng)電路12形成高頻加壓單元。高頻加壓單元向被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5施加高頻的超聲波。高頻振子10向被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5聚焦照射高頻的超聲波(以下，省略成高頻超聲波)。高頻振子10是所謂的聚焦型聲源。高頻振子10例如形成球面片的形狀，換言之形成球殼狀。高頻振子10使該高頻超聲波的能量聚焦到高頻超聲波的導(dǎo)入焦點(diǎn)P上。高頻振子10用作促進(jìn)基因或蛋白質(zhì)、藥劑等向局部的導(dǎo)入的藥劑導(dǎo)入用振子。從高頻振子10發(fā)出的高頻超聲波具有例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz。高頻驅(qū)動(dòng)電路12向高頻振子10提供用于從高頻振子10發(fā)出例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz的高頻超聲波的高頻驅(qū)動(dòng)信號。
驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路13分別向低頻驅(qū)動(dòng)電路11和高頻驅(qū)動(dòng)電路12發(fā)送各定時(shí)調(diào)整信號。驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路13通過發(fā)送出各定時(shí)調(diào)整信號來調(diào)整向被檢查體3施加低頻超聲波的定時(shí)和向被檢查體3施加高頻超聲波的定時(shí)。具體地講，驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路13分別向低頻驅(qū)動(dòng)電路11和高頻驅(qū)動(dòng)電路12發(fā)送出備定時(shí)調(diào)整信號，當(dāng)由施加到被檢查體3上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值，例如大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，向被檢查體3施加高頻超聲波。
系統(tǒng)控制器7上經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6連接有醫(yī)用圖像診斷裝置4。在系統(tǒng)控制器7上，連接有移動(dòng)機(jī)構(gòu)14、CRT顯示器15、作為終端的輸入設(shè)備16。輸入設(shè)備16例如具有鼠標(biāo)、鍵盤。
驅(qū)動(dòng)控制器7接收經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6從醫(yī)用圖像診斷裝置4傳送來的被檢查體3的例如PET圖像、MRI圖像或X射線CT圖像，并在CRT顯示器15上顯示。系統(tǒng)控制器7接收經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6從醫(yī)用圖像診斷裝置4傳送來的被檢查體3的圖像診斷信息或被檢查體3內(nèi)部的特定部位、例如進(jìn)行基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入的目標(biāo)區(qū)域5的信息等，并在CRT顯示器15上顯示。
系統(tǒng)控制器7接受來自輸入設(shè)備16的操作指示，向移動(dòng)機(jī)構(gòu)14發(fā)出用于進(jìn)行施加器8的移動(dòng)控制和床2的移動(dòng)控制的各控制指示。移動(dòng)機(jī)構(gòu)14對施加器8的位置進(jìn)行移動(dòng)控制，并對床2的位置進(jìn)行移動(dòng)控制。系統(tǒng)控制器7接受來自輸入設(shè)備16的操作指示，向驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路13發(fā)出低頻以及高頻的各超聲波的照射、停止等的指令。
其次，說明如上構(gòu)成的裝置中的藥劑等的導(dǎo)入的促進(jìn)動(dòng)作。
醫(yī)用圖像診斷裝置4取得例如PET圖像、MRI圖像或X射線CT圖像作為被檢查體3的醫(yī)用圖像。并且，醫(yī)用圖像診斷裝置4取得被檢查體3的圖像診斷信息和被檢查體3內(nèi)部的特定部位、例如進(jìn)行基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入的目標(biāo)區(qū)域5的信息等。醫(yī)用圖像診斷裝置4通過網(wǎng)絡(luò)6向系統(tǒng)控制器7發(fā)送被檢查體3的醫(yī)用圖像、被檢查體3的圖像診斷信息、被檢查體3內(nèi)部的例如進(jìn)行基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入的目標(biāo)區(qū)域5的信息等。
系統(tǒng)控制器7將從醫(yī)用圖像診斷裝置4發(fā)送來的例如PET圖像、MRI圖像或X射線CT圖像等醫(yī)用圖像或被檢查體3的圖像診斷信息等顯示在CRT顯示器15上。
做手術(shù)的人一邊觀察CRT顯示器15一邊操作輸入設(shè)備16，調(diào)整施加器8和床2的各位置。系統(tǒng)控制器7接受來自輸入設(shè)備16的操作指示，向移動(dòng)機(jī)構(gòu)14發(fā)出各控制指示。由此，分別移動(dòng)施加器8和床2，決定被檢查體3的位置和從高頻振子10發(fā)出的高頻超聲波的導(dǎo)入焦點(diǎn)P的位置。
在CRT顯示器15的顯示畫面上，由系統(tǒng)控制器7與例如PET圖像、MRI圖像或X射線CT圖像一起，疊加顯示表示高頻超聲波的導(dǎo)入焦點(diǎn)P的標(biāo)記。從而，做手術(shù)的人進(jìn)行分別對施加器8和床2進(jìn)行位置控制的操作指示，使得標(biāo)記位于被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5上。由此，施加器8例如接觸被檢查體3，進(jìn)行高頻超聲波的導(dǎo)入焦點(diǎn)P與被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5的正確定位。
接著，做手術(shù)的人觀察在CRT顯示器15的顯示畫面上顯示的例如PET圖像、MRI圖像或X射線CT圖像，操作輸入設(shè)備16。由此，系統(tǒng)控制器7經(jīng)由驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路13使低頻驅(qū)動(dòng)電路11和高頻驅(qū)動(dòng)電路12動(dòng)作。由此，低頻振子9產(chǎn)生低頻超聲波。在該狀態(tài)下，如果確認(rèn)微氣泡或藥劑等充分到達(dá)被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5，則從高頻振子10實(shí)施導(dǎo)入用高頻超聲波的照射。
具體地說明為，低頻振子9向被檢查體3非聚焦地照射具有例如數(shù)kHz左右的低頻超聲波。低頻振子9例如覆蓋被檢查體3整體地進(jìn)行照射。低頻超聲波如圖3所示，具有例如數(shù)kHz左右的正弦波波形W1。低頻超聲波以被檢查體3的周圍外氣壓(＝1個(gè)氣壓)為中心，周期性地變化成正負(fù)氣壓。而且，在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5、即希望導(dǎo)入例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的部位也施加以周圍外氣壓(＝1個(gè)氣壓)為中心周期性變化成正負(fù)氣壓的低頻超聲波。
在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5上施加了低頻超聲波的狀態(tài)下，并且在低頻超聲波的正氣壓達(dá)到例如1.05氣壓的期間中，高頻振子10向被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5聚焦地照射具有例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz的藥劑導(dǎo)入用高頻超聲波。由此，如圖3所示，在正氣壓期間中的低頻超聲波上疊加藥劑導(dǎo)入用高頻超聲波的波形W2。而且，在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5上照射在低頻超聲波上疊加了高頻超聲波的超聲波。
其結(jié)果，可以促進(jìn)與微氣泡的相互作用。利用微氣泡崩潰時(shí)產(chǎn)生的微噴射的發(fā)生(sonoporation現(xiàn)象)，來促進(jìn)例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等向目標(biāo)區(qū)域(患部)5的導(dǎo)入。另外，驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路13考慮作為被檢查體3的患者等生物體中的超聲波的傳播時(shí)間來進(jìn)行定時(shí)調(diào)整，使得在由從低頻振子9產(chǎn)生的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力波在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5的位置為正壓、例如為大于等于1.05氣壓的正壓的狀態(tài)下，由從高頻振子10產(chǎn)生的高頻超聲波產(chǎn)生的壓力波到達(dá)被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5的位置。
這樣，依據(jù)上述第1實(shí)施方式，由從低頻振子9施加到被檢查體3上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值、例如達(dá)到大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，在被檢查體3上施加來自高頻振子10的高頻超聲波。由此，在通過向生物體上照射超聲波、導(dǎo)入例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等來進(jìn)行治療時(shí)，藥劑導(dǎo)入用高頻超聲波以低頻下的正壓加壓相位照射到被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5上。這樣，通過加壓狀態(tài)下的超聲波照射，提高了向組織深部的導(dǎo)入效果。從而促進(jìn)了藥劑等向局部的更有效導(dǎo)入?？梢詫?shí)現(xiàn)例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等向患者等被檢查體3的生物體局部的更可靠的導(dǎo)入。可以實(shí)現(xiàn)對基因治療或給藥治療等有貢獻(xiàn)的新的超聲波藥劑局部導(dǎo)入的系統(tǒng)。
施加器8例如采用在具有超聲波診斷裝置、MRI裝置、PET裝置的核醫(yī)學(xué)裝置、X射線CT裝置或者這些裝置的組合裝置等的各診斷療法攝像時(shí)不產(chǎn)生影響的材料。由此，可以在根據(jù)分子圖像或者詳細(xì)的形態(tài)圖像來確認(rèn)被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)藥劑等的可靠導(dǎo)入。
另外，本發(fā)明的上述第1實(shí)施方式還可以如下變形。
高頻振子10例如可以使用二維陣列形地排列了多個(gè)振子的相控陣(phased array)聲源。相控陣聲源可以對多個(gè)振子進(jìn)行相位差驅(qū)動(dòng)。由此，相控陣聲源可以進(jìn)行高頻超聲波的聚焦或者焦點(diǎn)位置的電子掃描。這種情況下，例如系統(tǒng)控制器7根據(jù)多個(gè)振子的各驅(qū)動(dòng)相位，計(jì)算高頻超聲波的聚焦的變更或者進(jìn)行了電子掃描的高頻超聲波的焦點(diǎn)位置。系統(tǒng)控制器7在CRT顯示器15上顯示被檢查體3的例如PET圖像、MRI圖像或者X射線CT圖像，并且在所顯示的圖像上疊加顯示計(jì)算出的高頻超聲波的焦點(diǎn)位置。
低頻振子9和高頻振子10也可以不分別設(shè)置、而是采用可以對一個(gè)振子進(jìn)行多頻驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。這種情況下，向一個(gè)振子提供把從低頻驅(qū)動(dòng)電路11送出的低頻驅(qū)動(dòng)信號和從高頻驅(qū)動(dòng)電路12送出的高頻驅(qū)動(dòng)信號的各波形進(jìn)行了電氣疊加的驅(qū)動(dòng)信號。
低頻振子9和高頻振子10也可以采用配置在同一個(gè)聲源中的結(jié)構(gòu)。
圖4A以及圖4B表示其它聲波源的結(jié)構(gòu)，圖4A表示側(cè)面的結(jié)構(gòu)，圖4B表示上面的結(jié)構(gòu)。低頻振子9是非聚焦型，在被檢查體3的大范圍上施加低頻的聲波。在低頻振子9的兩個(gè)端部分別設(shè)置相控陣聲源17a、17b。各相控陣聲源17a、17b分別成二維陣列形地排列多個(gè)振子。各相控陣聲源17a、17b相對低頻振子9傾斜設(shè)置。各相控陣聲源17a、17b的傾斜方向是經(jīng)由低頻振子9相互相對的方向、即內(nèi)側(cè)的方向。由此，各相控陣聲源17a、17b使高頻超聲波的能量聚焦在該高頻超聲波的導(dǎo)入焦點(diǎn)P上。從各相控陣聲源17a、17b發(fā)出的高頻超聲波具有例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz。
如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，則當(dāng)由從低頻振子9施加到被檢查體3上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值、例如達(dá)到大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，各相控陣聲源17a、17b在被檢查體3上施加高頻超聲波。
圖5A以及圖5B表示其它聲波源的結(jié)構(gòu)，圖5A表示側(cè)面的結(jié)構(gòu)，圖5B表示上面的結(jié)構(gòu)。在低頻振子9的兩個(gè)端部分別設(shè)置相控陣聲源18a、18b。各相控陣聲源18a、18b分別成二維陣列形地排列多個(gè)振子而形成。各相控陣聲源18a、18b相對于低頻振子9設(shè)置在同一個(gè)平面上。各相控陣聲源18a、18b可以根據(jù)多個(gè)振子的各驅(qū)動(dòng)相位來變更高頻超聲波的聚焦位置。各相控陣聲源18a、18b分別如圖5C所示形成凹形的聲透鏡。由此，各相控陣聲源18a、18b將高頻超聲波的能量聚焦在該高頻超聲波的導(dǎo)入焦點(diǎn)P上。從各相控陣聲源18a、18b發(fā)出的高頻超聲波具有例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz。低頻振子9以及各相控陣聲源18a、18b經(jīng)由凝膠狀的耦合部件19與被檢查體3接觸。
如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，則當(dāng)由從低頻振子9施加到被檢查體3上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值、例如達(dá)到大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，各相控陣聲源18a、18b在被檢查體3上施加高頻超聲波。
以下，參照本發(fā)明的第2實(shí)施方式。在與圖1相同的部分上標(biāo)注相同的符號，并省略其詳細(xì)的說明。
圖6表示具備超聲波藥劑導(dǎo)入裝置的醫(yī)用圖像診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。施加器8上設(shè)置有可以在寬帶或者多個(gè)頻率下振動(dòng)的高頻、低頻復(fù)合振子(以下省略為復(fù)合振子)20。復(fù)合振子20例如如圖7所示，在數(shù)kHz左右的低頻超聲波和例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz的高頻超聲波的多頻率下振動(dòng)，疊加產(chǎn)生這些低頻超聲波和高頻超聲波。復(fù)合振子20向被檢查體3非聚焦地照射低頻超聲波，并且向被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5聚焦地照射高頻超聲波。
驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路21向復(fù)合振子20提供用于使得從復(fù)合振子20振蕩產(chǎn)生例如數(shù)kHz左右的低頻超聲波、并且使得從復(fù)合振子20振蕩產(chǎn)生例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz的高頻超聲波的驅(qū)動(dòng)信號。另外，復(fù)合振子20以及驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路21形成可以在被檢查體3上施加寬帶或者多個(gè)頻率的超聲波的超聲波加壓單元。具體地講，驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路21按照預(yù)先在復(fù)合振子20的擴(kuò)大相位、即壓縮波產(chǎn)生相位上疊加了高頻信號的波形來電氣地驅(qū)動(dòng)復(fù)合振子20。由此，當(dāng)由從復(fù)合振子20施加到被檢查體3上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值、例如大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，在被檢查體3上施加來自復(fù)合振子20的高頻超聲波。
如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，則復(fù)合振子20向被檢查體3非聚焦地、例如覆蓋被檢查體3整體地照射具有例如數(shù)kHz左右的低頻超聲波。低頻超聲波如圖3所示具有例如數(shù)kHz左右的正弦波波形W1，以被檢查體3的周圍外氣壓(＝1個(gè)氣壓)為中心，周期性地變化成正負(fù)氣壓。
在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5上施加了低頻超聲波的狀態(tài)下，并且在低頻超聲波的正氣壓達(dá)到例如1.05氣壓的期間中，復(fù)合振子20向被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5聚焦地照射具有例如數(shù)百kHz至數(shù)MHz的藥劑導(dǎo)入用高頻超聲波。由此，在正氣壓期間中的低頻超聲波的波形W1上疊加了藥劑導(dǎo)入用高頻超聲波的波形W2。在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5上照射在低頻超聲波上疊加了高頻超聲波的超聲波。
其結(jié)果，可以促進(jìn)與微氣泡的相互作用。利用微氣泡崩潰時(shí)產(chǎn)生的微噴射的發(fā)生(sonoporation現(xiàn)象)，來促進(jìn)例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等向目標(biāo)區(qū)域(患部)5的導(dǎo)入。
如上所述，依據(jù)上述第2實(shí)施方式，設(shè)置了可以在寬帶或者多個(gè)頻率下振動(dòng)的復(fù)合振子20。由此，當(dāng)由從復(fù)合振子20施加到被檢查體3上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值、例如大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，在被檢查體3上施加來自復(fù)合振子20的高頻超聲波，從而可以起到與上述第1實(shí)施方式相同的效果。
另外，本發(fā)明不限于上述各實(shí)施方式，還可以如下變形。
在利用超聲波的藥劑導(dǎo)入中使用的微氣泡是在超聲波診斷裝置中檢測靈敏度非常高的物質(zhì)。從而，超聲波診斷用探頭預(yù)先設(shè)置在設(shè)置了高頻振子10或低頻振子9的施加器8內(nèi)。利用超聲波診斷用探頭的檢測，可以確認(rèn)被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5中的微氣泡的濃度或者到達(dá)程度。從而，在確認(rèn)了被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5中的微氣泡的濃度或者到達(dá)程度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入用的高頻超聲波的照射，進(jìn)而可以利用超聲波診斷裝置確認(rèn)該藥劑等的導(dǎo)入效果。
即，利用超聲波對氣泡的非常的靈敏度，一邊利用超聲波圖像確認(rèn)一邊進(jìn)行高頻超聲波的照射。由此，例如可以瞄準(zhǔn)造影劑在被檢查體3的目標(biāo)區(qū)域5中的腫瘤組織中集積的時(shí)刻，進(jìn)行更有效的藥劑導(dǎo)入。其結(jié)果，可以極大地改善治療效果，同時(shí)可以降低所使用的藥劑量。
而且，連續(xù)波的超聲波的藥劑導(dǎo)入效果比脈沖波高。我們已經(jīng)確認(rèn)通過頻率變化等可以進(jìn)一步增強(qiáng)藥劑導(dǎo)入效果。從而，在成像時(shí)，通過不使氣泡崩潰的低MI照射使氣泡分布成像，然后切換成高M(jìn)I連續(xù)照射，照射治療用超聲波。由此，可以實(shí)現(xiàn)比照射脈沖波更有效的導(dǎo)入治療。
可以利用超聲波診斷裝置中的診斷用超聲波振子作為高頻振子10。將診斷用高頻脈沖作為導(dǎo)入用脈沖提供給診斷用超聲波振子。診斷用高頻脈沖向診斷用超聲波振子的供給定時(shí)例如由驅(qū)動(dòng)定時(shí)調(diào)整電路21調(diào)整。這種情況下，超聲波診斷裝置利用不破壞微氣泡的低MI掃描儀來實(shí)施被檢查體3的患部的圖像取得。根據(jù)被檢查體3的患部的圖像進(jìn)行患部的診斷。向由高M(jìn)I掃描儀根據(jù)診斷結(jié)果設(shè)定的被檢查體3的患部照射導(dǎo)入用高頻脈沖，破壞微氣泡，從而可以促進(jìn)例如基因或蛋白質(zhì)、藥劑等的導(dǎo)入。
從低頻振子9發(fā)出的低頻超聲波例如不限于數(shù)kHz左右，例如也可以是數(shù)10Hz。
大與等于預(yù)定的正壓值、例如大于等于1.05氣壓的正壓通過低頻超聲波的照射施加到被檢查體3上，但也可以利用在生物體中或水中傳輸?shù)穆暡▉硎┘印?br> 本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到其它的優(yōu)點(diǎn)和變更。因此，在廣義上本發(fā)明并不限于在這里示出和描述的特定細(xì)節(jié)和代表性的實(shí)施方式。從而，在不脫離由所附的權(quán)利要求
及其等同技術(shù)方案所限定的一般發(fā)明概念的精神或范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種超聲波藥劑導(dǎo)入方法，其特征在于，包括向被檢查體施加低頻聲波，向上述被檢查體的目標(biāo)區(qū)域施加高頻超聲波，并向上述目標(biāo)區(qū)域?qū)胨巹?br>2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的超聲波藥劑導(dǎo)入方法，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力為正壓時(shí)進(jìn)行上述高頻超聲波的施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的超聲波藥劑導(dǎo)入方法，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值時(shí)進(jìn)行上述高頻超聲波的施加。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的超聲波藥劑導(dǎo)入方法，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)進(jìn)行上述高頻超聲波的施加。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的超聲波藥劑導(dǎo)入方法，其特征在于，上述低頻聲波具有數(shù)kHz，上述高頻超聲波具有數(shù)百kHz至數(shù)MHz。
6.一種超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，具備向被檢查體施加低頻聲波的低頻加壓單元；向上述被檢查體的目標(biāo)區(qū)域施加高頻超聲波的高頻加壓單元；和調(diào)整向上述被檢查體施加上述低頻聲波的定時(shí)和向上述被檢查體施加上述高頻超聲波的定時(shí)的定時(shí)調(diào)整單元，其中，通過針對上述目標(biāo)區(qū)域的、上述低頻聲波和上述高頻超聲波的施加，向上述目標(biāo)區(qū)域?qū)胨巹?br>7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力為正壓時(shí)，上述定時(shí)調(diào)整單元施加上述高頻超聲波。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值時(shí)，上述定時(shí)調(diào)整單元施加上述高頻超聲波。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，上述定時(shí)調(diào)整單元施加上述高頻超聲波。
10.一種超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，具備至少可以向被檢查體施加寬帶或者多個(gè)頻率的聲波的超聲波加壓單元；和調(diào)整向上述被檢查體施加上述低頻聲波的定時(shí)和向上述被檢查體施加上述高頻超聲波的定時(shí)的定時(shí)調(diào)整單元，其中，通過針對上述目標(biāo)區(qū)域的、上述低頻聲波和上述高頻超聲波的施加，向上述目標(biāo)區(qū)域?qū)胨巹?br>11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力為正壓時(shí)，上述定時(shí)調(diào)整單元施加上述高頻超聲波。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值時(shí)，上述定時(shí)調(diào)整單元施加上述高頻超聲波。
13.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，當(dāng)由上述低頻聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于1.05氣壓的正壓時(shí)，上述定時(shí)調(diào)整單元施加上述高頻超聲波。
14.根據(jù)權(quán)利要求
6～13中任意一項(xiàng)所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，該超聲波藥劑導(dǎo)入裝置包含在至少取得上述目標(biāo)區(qū)域的信息的醫(yī)用圖像診斷裝置中。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，上述醫(yī)用圖像診斷裝置包括具有超聲波診斷裝置、MRI裝置、PET裝置的核醫(yī)學(xué)裝置、X射線CT裝置或者這些裝置的復(fù)合裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，上述醫(yī)用圖像診斷裝置顯示上述被檢查體的醫(yī)用圖像，該醫(yī)用圖像至少用于確認(rèn)上述低頻超聲波對上述目標(biāo)區(qū)域的施加的定位、上述高頻超聲波對上述目標(biāo)區(qū)域的施加的定位、上述藥劑向上述目標(biāo)區(qū)域的導(dǎo)入狀況。
17.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，上述低頻加壓單元具有用于向上述被檢查體的大范圍施加上述低頻超聲波的非聚焦型的低頻振子。
18.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，上述高頻加壓單元具有用于聚焦上述高頻超聲波并施加到上述被檢查體上的聚焦型的高頻振子，上述高頻振子具有球面片的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，上述低頻加壓單元具有用于向上述被檢查體的大范圍施加上述低頻聲波的非聚焦型的低頻振子，上述高頻加壓單元至少具有2個(gè)成二維陣列形地排列了多個(gè)振子的相控陣聲源，上述各相控陣聲源分別設(shè)置在上述低頻振子的兩個(gè)端部。
20.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的超聲波藥劑導(dǎo)入裝置，其特征在于，上述超聲波加壓單元具有可在多個(gè)頻率下振動(dòng)的復(fù)合振子。
專利摘要
本發(fā)明提供一種超聲波藥劑導(dǎo)入方法及其裝置，當(dāng)由從低頻振子施加到被檢查體上的低頻超聲波產(chǎn)生的壓力達(dá)到大于等于預(yù)定的正壓值的正壓時(shí)，在被檢查體(3)上施加來自高頻振子的高頻超聲波。
文檔編號A61B8/00GK1994256SQ200710001842
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月5日
發(fā)明者藤本克彥, 橋本敬介, 大湯重治 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan