[发明专利]用于颅脑血流成像和微泡加强血块溶解的超声系统

说明书

本发明涉及医学诊断超声系统，具体而言涉及对脑卒中受害者进行成 像和治疗的超声系统。

缺血性脑卒中是医学中已知最能使人衰弱的一种功能障碍。到脑部的 血流的阻滞能迅速导致瘫痪或死亡。已经报道试图通过溶栓药物治疗(例 如用组织型纤溶酶原激活剂(tPA)进行处理)实现再通可以在大量病例中 引起症状性脑出血。对这一致残的病痛的诊疗进展是继续医学研究的主旨。

已经研发出用于监测和诊断脑卒中的经颅多普勒超声。一种由美国华 盛顿州西雅图市(Seattle，Washington，USA)的Spencer Technologies制造的 头套设备拥有两个抵靠在颅骨侧面的换能器，每个耳前颞骨上一个。所述 换能器发射超声波穿过颞骨，并对返回的回波信号进行多普勒处理并以可 听频率再现相移信息。当临床医生注意倾听特定动脉血流速度的特征声音 时，可听多普勒识别颅骨内是否存在血流。该技术还可用相移信息的频谱 多普勒显示进行放大，从而提供有关颅骨内流速的信息。然而，由于没有 与头骨内的解剖结构有关的信息，因此临床医生必须试图基于这一有限信 息做出诊断。这一诊断方法还非常依赖于技术，需要由训练有素个人执行。

最近，位于德克萨斯州休斯敦(Houston，Texas)的the University of Texas Medical School的Dr.Andrei Alexandrov发现在tPA治疗期间应用超声提高 了tPA对脑卒中的疗效。Dr.Alexandrov观察到超声波的微振动对血块的表 面起作用，从而打开tPA之后与其结合并进行渗透的更大表面。Dr. Alexandrov现在正领导一个研究小组调查给tPA增加超声造影剂微泡或单 独使用微泡和超声溶解血块所增加的功效。还可以预见到的是，将微泡靶 向于血块中诸如纤维蛋白的成分并与该血块粘合，从而提高治疗浓度和疗 效。靶向的纳米颗粒是这一过程的另一种可能。因而很多人认为超声与溶 栓药物、微泡、或者两者一起可以显著改善脑卒中的治疗。

根据本发明的原理，描述了一种诊断超声系统和方法，其能够使医生 经颅观察脑脉管系统中可能存在血块的区域。可以采用二维或三维成像。 对所述脉管系统的成像优选通过施予微泡进行增强。如果所述脉管系统的 血流状况指示存在部分或完全阻塞，则将聚焦或笔形波束指引到阻滞的位 置，从而通过微泡的振动和/或破裂来分解所述血块。在一些实例中破裂的 微泡还可以释放被包封的溶栓药物。根据本发明的另一方面，通过超声成 像可以监测颅脑脉管系统进而得到指示阻塞复发的变化，以及根据所述状 况而警告进行医疗救助。

在附图中：

图1以方框图形式示出了根据本发明原理构建的超声诊断成像系统；

图2a和2b示出了适于用在经颅成像换能器头套中的安全头盔衬里；

图3示出了根据本发明的原理对颅脑脉管系统进行超声成像并溶解血 块的过程；

图4示出了根据本发明的三维经颅成像；

图5示出了根据本发明的二维经颅成像；

图6a-6d示出了根据本发明原理进行的颅脑阻塞治疗；

图7示出了根据本发明对颅脑阻塞进行超声监测的过程。

首先参照图1，以方框图形式示出了根据本发明原理构建的超声系统。 提供两个换能器阵列10a和10b用于发射超声波并接收回波信息。在该示 例中所示阵列是能够提供3D图像信息的二维换能器元件阵列，但是本发明 的实现同样可以使用生成2D(平面)图像的二维换能器元件阵列。该换能 器阵列耦合到控制所述阵列元件发射和接收信号的微型波束形成器12a和 12b。微型波束形成器还能够对如美国专利5,997,479(Savord等人)、6,013,02 (Savord)和6,623,42(Powers等人)中所描述的成组或“成片”的换能 器元件所接收的信号进行至少部分波束形成。通过时间交错信号由多路复 用器14使信号往复于微型波束形成器。所述多路复用器耦合到发射/接收 (T/R)开关16，所述T/R开关16在发射和接收之间进行切换并且保护主 波束形成器20避免高能量发射信号。通过耦合到T/R开关的发射控制器 18对在微型波束形成器12a和12b的控制下由换能器阵列10a和10b发射 的超声波束进行指引，所述发射控制器18从用户界面或控制面板38的用 户操作中接收输入。