[发明专利]超声引导的血脑屏障的打开

说明书

一种用于将药物或其他分子递送至脑的系统包括超声成像换能器，超声成像换能器被配置成经由低衰减声学窗口对患者头部内的结构如韦利斯氏环进行成像。该系统包括处理器，处理器被配置成将超声成像配准至先前获得的也包括所述结构的图像。该系统包括能够操作用于将超声能量递送至目标区域以使血脑屏障打开的超声换能器元件。该系统可以包括药物递送系统，药物递送系统可以被操作以与打开血脑屏障相协调地将药物递送至患者。使用配准信息来确定目标区域相对于超声成像换能器的坐标。

相关申请的交叉引用

本申请要求来自于2016年8月1日提交的美国申请第62/369,208号的优先权。出于美国的目的，本申请根据35U.S.C§119要求于2016年8月1日提交的并且题为ULTRASOUNDGUIDED OPENING OF BLOOD-BRAIN BARRIER的美国申请第62/369,208号的权益，所述美国申请在此出于所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及超声系统和方法。一些实施方式提供了应用超声以促进药物向脑的递送的设备和/或方法。

背景技术

对于影响脑的一系列疾病例如脑癌，药物是一种重要的治疗模式。由于血脑屏障的结构，脑的疾病治疗部分是有挑战的。血脑屏障将循环血液与其他脑组织分离，并且具有高度选择渗透性。该屏障阻止约98％的小分子和接近100％的大分子从血流进入脑。这使得难以将药物输送至脑的各种组织——例如至肿瘤位点。

可以通过将超声能量递送至某些区域使得血脑屏障在那些区域中打开，从而增加不同尺寸的更广范围的分子从血流传递进入脑组织的可能性。该技术可以被应用于允许药物被递送至脑。在当前的将药物递送至脑的最先进的技术中，可以与基于超声的递送机制结合地利用磁共振成像(MRI)。在这些技术中，使用MRI向基于超声的机制通知在脑内何处聚焦超声能量。

在这些技术中，通常在两个不同阶段处获得MRI扫描。第一阶段在“操作”或“治疗”之前(将药物主动地递送至患者的时段)，被称为“操作前”或“术前”阶段。第二阶段在操作期间，被称为“操作中”或“术中”。这些技术通常需要对识别患者头部内用于治疗的目标区域的MRI扫描仪以及递送能量以实现血脑屏障的打开的超声换能器的同时操作。

图1示意地示出了现有技术示例药物递送系统100。超声系统105耦接至邻近患者P的头部定位的超声换能器110。超声换能器110可以被定位成使得它可以被操作以将超声能量发送至患者P的脑中的选择的区域。超声换能器110可以包括能够操作用于将超声能量递送至目标区域的一个或更多个超声元件。MRI系统120可以包括能够操作用于在治疗期间提供患者P的头部的图像的MRI扫描仪125。患者P的头部在扫描期间通常位于MRI扫描仪125的孔135内。可以使用MRI图像来控制超声系统105的操作以使目标区域受到声波作用。通过静脉注射递送至患者P的药物130然后可以进入患者P的脑的目标区域中的组织。

在超声的递送期间对MRI的依赖降低了该技术的广泛适用性。MRI扫描通常涉及将感兴趣的患者的身体部位(这里是头部)放进MRI扫描仪125的孔135中。这常常涉及将患者放进孔的深部使得头部处于MRI扫描仪的中心。孔的紧密限制抑制了医师在治疗期间操纵各种设备例如超声换能器110的自由。

此外，上面的配置对于患者可能存在重大的挑战。作为示例，如果一些患者患有幽闭恐怖症并且在治疗期间被迫处于MRI系统的孔内，则他们可能经历极度的不适。另外，获取并操作MRI扫描仪非常贵。这些高成本限制了对MRI扫描仪的使用。

存在对可以被应用以促进分子跨血脑屏障的选定部分的递送的实用且有效的方法、系统和设备的需求。

发明内容

本发明具有多个方面，这些方面可以一起、独立地以及以任何子组合形式被应用。这些方面包括但不限于：

用于选择性地打开患者的血脑屏障的设备和方法；