[发明专利]组织热适形体积消融及监视其的间质超声一次性涂布器

说明书

一种用于适形治疗不均匀的肿瘤病灶的间质超声热消融涂布器，包括：主体，具有纵轴，主体沿纵轴限定中空的中央通道；多个CMUT阵列换能器，安装在主体上，并排布置以形成圆柱形，具有平行于主体的纵轴的方位规划，所述多个CMUT阵列换能器中的每个具有预定的高度尺寸以引导发射的超声波，以获得肿瘤病灶的适形体积治疗。一种用于驱动具有以行和列布置的多个独立的换能器元件的涂布器的电子驱动方法，包括：控制换能器元件各行和各列的聚焦参数；和以提供适形消融体积的方式控制换能器元件各行和各列的影响。

技术领域

本发明一般涉及一种用于间质一次性使用的具有多个超声电容式微机械超声换能器(CMUT)的超声医疗方法和装置，以用相同的设备热消融适形体积病灶并监控消融的体积。

背景技术

在肿瘤治疗的最新进展中，手术方法已经朝向微创技术有很大进展，从而为患者减少手术发病率、疼痛和住院时间。微创手术如内窥镜、血管内手术或经皮手术可以伴随使用直接插入靶组织体积内或与其相邻放置的探针/涂布器的温热疗法或低温疗法。

射频(RF)消融和激光间质性热疗(LITT)在MRI指导下已经被成功用于治疗不同类型的转移/肿瘤。尽管当前的装置不能用于创建完全匹配靶体积的病灶，初步结果表明了显著改善的预期寿命。由于RF天线或LITT装置使用全向源(omnidirectional sources)用于加热周围组织，除非机械移动探针或治疗装置，否则无法完成能量辐射图案的聚焦或转向。RF和LITT热疗治疗的其它缺点是过热，其发生在与治疗装置接触或与其非常接近的组织中、由于血流量缺乏对于病灶同质的控制、以及难以对治疗实时监控。

在热消融中，身体组织暴露于超过43℃的温度一定时间，以破坏或杀死活细胞。高强度聚焦超声(HIFU)及高强度接触超声(HICU) 是接受几种病理学调查的一些热消融技术类型。目前压电型装置广泛用于局部加热恶性组织。然而，目前的压电型HIFU/HICU涂布器显示出不理想的效果和不足之处，如在换能器组织界面处局部组织过热和缺少对于治疗体积的控制(健康组织或正在治疗的组织的消融的风险)。特别是，在脑治疗中，病理组织(肿瘤)的治疗需要小直径针形涂布器(最大3-4mm)以对周围组织最小的损伤进入治疗部位，由于HIFU/HICU源位于待消融组织的中心，间质过程提供了更精确控制消融体积的优点以及避免伤害健康组织的保证。当前用于间质性 HIFU/HICU过程的外科用品显示出有限的消融能力特性(聚焦、适形体积)，并且所有这些都需要有效的冷却系统，以避免与超声源接触的组织过热从而不能直接与生物组织接触而放置。最后，因为由于气泡、金属零件等的存在可能出现伪影，所以当前的产品可能不表现出最佳MR兼容性。

上述困难导致需要开发替代的方法和设备，其可用于产生对于肿瘤具有适形治疗体积的更均匀的病灶，并具有实时监测或测量手术期间器官或消融组织的物理和/或生理功能/参数的能力。涉及适形治疗和/或联合治疗/监控过程的现有技术参照包括以下相关文献。

欧洲专利申请公开号0 643 982 A1(Burdette等)和国际专利申请公开号WO2007/124458 A2(Diederich等)涉及一种用于治疗前列腺或子宫组织的装置和方法。典型地，超声换能器被安装在传送系统外壳内，所述外壳防止发射装置在手术期间直接接触组织。可以使用多段换能器，且多个换能器布置的组合可以提供聚焦的声能。很可惜，所描述的设备仍需要冷却流体在所述传送内部循环来调节探针的温度。此外，其中没有描述适形体积治疗方法。

同样地，在国际专利申请公开号WO 2009/125002 A1(Carpentier等)中，其中，经皮MRI兼容探针被公开用于医疗系统中，探针被描述为包括待被插入到体内的纵向主体，并具有设计用于聚焦和非聚焦治疗超声波的具有纵向穿过探针主体的抽吸通道(aspirationchannel)的多个超声换能器。换能器可以沿纵向和圆周布置。提供基于流体的冷却系统来控制装置的温度。虽然换能器可以很容易地纵向布置以形成在圆周上的线性相控阵列，但由于扇区数是有限的且没有提供形成其的任何指示，因此不清楚探针如何可以实现任何聚焦。没有公开用于适形体积治疗的细节，且探针仍然需要冷却系统。