[发明专利]一种低强度聚焦涡旋声场辅助的超声精细高效溶栓系统

说明书

本发明公开了一种低强度聚焦涡旋声场辅助的超声精细高效溶栓系统：包括一个高强度聚焦超声换能器和一个与该超声换能器的声场焦域互相重叠的低强度聚焦超声涡旋换能器，相对现有的高强度聚焦超声溶栓系统，本发明通过低强度聚焦涡旋声场辅助，将溶栓过程中空化微泡和血栓碎片捕捉、聚集于声场焦域来增强空化微泡与血栓及其碎片间的相互作用，不仅降低血栓碎片尺寸，而且可以提高溶栓效率，从而提供了一种更加安全高效的超声溶栓方式。本发明由可位于治疗区域一侧的低强度聚焦超声涡旋换能器产生所需的声势阱，声操控区域仅局限于涡旋声场焦域，相对于高强度聚焦超声驻波溶栓技术，本发明具有更好的灵活性和安全性，更适用于活体条件下的超声溶栓治疗。

技术领域

本发明属于超声物理、控制与治疗领域，具体涉及一种低强度聚焦涡旋声场辅助的超声精细高效溶栓系统。

背景技术

2010年世界卫生组织报告显示，心血管疾病死亡占全球死亡原因的首位，其中众多心、脑及外周血管疾病的发生都与血栓的形成有关，因而安全、高效溶栓意义重大。目前，血栓的临床治疗主要包括药物溶栓、血管内导管介入取栓或二者结合等方式，然而，药物溶栓具有治疗效率低、适用患者有限以及易引起大出血等问题，而血管内导管的引入则存在有创、易感染、仅适用于大尺寸血管(直径大于2mm)等弊端。

研究表明，药物溶栓治疗时低强度聚焦超声的引入可以有效促进溶栓药物向血栓内部的渗透、提高溶栓效率，但仍存在药物引发出血并发症的可能。超声与造影微泡的结合也被证明是一种高效、非药物的溶栓方式，但却因超声作用下微泡的不可控破裂存在损伤血管壁的风险。此外，大量的离体和活体实验结果表明，高强度聚焦超声提供了一种靶向、高效、非药物的溶栓方式，可以实现血栓的快速溶解，并且可以方便地利用超声设备对治疗过程进行实时监控，因而具有极大的临床应用潜力。然而，目前临床医生对高强度聚集超声溶栓技术的安全性仍存在担忧，因为其溶栓过程中会产生大量(百万级)直径在10μm以上的血栓碎片，而人体微血管直径小于10μm，因而存在大尺寸血栓碎片堵塞下游血管、造成二次栓塞的风险。此外，如何进一步提升高强度聚焦超声溶栓的效率也是临床需要解决的问题。

有学者研究发现，相对于常规的超声行波溶栓模式，利用高强度聚焦超声驻波场进行溶栓时可以明显降低溶栓过程中产生的大尺寸血栓碎片的比例，血栓碎片的平均尺寸也明显下降，并进一步指出这是因为驻波场中存在的声势阱可以将血栓碎片局限在声场焦域，从而促进血栓的充分破碎。然而，超声驻波场的产生需要两个超声换能器或一个超声换能器和一个声反射板相对放置，并且要求靶向区域位于二者之间，从而极大地限制了超声驻波场在活体条件下的应用空间。此外，驻波场中多个波节、波腹的存在也使得高强度聚焦超声驻波溶栓时存在损伤靶向区域外健康组织和器官的风险。

涡旋声场提供了另一种产生声势阱的方式，其可以由位于靶向区域一侧的单个超声换能器或换能器阵列产生，因此相对于传统的超声驻波场具有更加灵活的空间可操作性，更适用于活体条件下的应用。目前，基于涡旋声势阱的微粒声操控技术已经吸引了众多研究学者的注意，中国专利CN109261472A公开了一种空间聚焦涡旋声场的产生装置及方法，其将聚焦涡旋声场应用在了对造影微泡进行空间聚集中，但目前尚缺乏涡旋声场在生物医学相关领域具体应用的研究。

综上所述，现有高强度聚焦超声溶栓技术存在血栓碎片尺寸过大的弊端，而基于驻波场的超声精细溶栓技术也具有一定的局限性和隐患，此外，超声溶栓技术还存在提高溶栓效率的必要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低强度聚焦涡旋声场辅助的超声精细高效溶栓系统，从而实现对活体条件下血栓的超声精细、快速溶解。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：