[发明专利]用于谱分析和确定使得能够确保治疗性超声介入的安全性的标记的方法和系统

说明书

一种用于执行谱分析和确定安全标记的方法，包括经由以下操作的组件：在击发Bb期间在一系列时间ta处定期地测量(106、108)在与接收到的微泡的声响应信号的次谐波和超谐波频率相对应的谱线中根据时间的变化；以及在时间ta上确定和量化(110、112)安全标记根据时间的变化，该安全标记是在每个时间ta处由数值MDD_a定义的，该数值MDD_a等于在时间ta处测量到的并与接收到的微泡的声响应信号的次谐波和/或超谐波频率相对应的谱线的面积之和与在第一时间t1处测量到的并与微泡的声响应信号的次谐波和/或超谐波频率相对应的谱线的面积之和的比率。一种用于执行谱分析和确定安全标记的系统实现了所述方法。

技术领域

本发明涉及一种用于对生物组织的声学响应执行谱分析并且用于确定允许确保治疗性超声介入的安全性的安全标记的方法。

本发明还涉及一种对应的系统，其用于对生物组织的声学响应执行谱分析并且用于确定允许确保治疗性超声介入的安全性的安全标记。

背景技术

生物组织是任意软血管化的生物组织，例如，被包含在脑部、肝脏、心脏、肌肉、乳房、肾脏、眼睛、甲状腺、前列腺、子宫、肌腱、胰腺和皮肤的组织集合中的组织，并且优选是脑部组织。

尽管在肿瘤学中活性药物的数量增加并且出现了靶向疗法，但是关于脑部疾病(包括癌症)已经取得的治疗进展仍然很小。主要障碍之一在于无法以特定并且受控的方式将治疗性分子递送至组织。具体而言，脑部的血管的壁形成了非常有效的内皮屏障，被称为血脑屏障。该屏障限制了分子从血液到待处置的细胞的通道。用于施予治疗药剂的当前方法是侵入性的、非局部的，或者对患者构成高风险。此外，治疗物质通过生物体的自由循环对健康组织具有不良的影响。因此，主要挑战是对治疗分子进行有效、特定和局部化的递送。自2000年以来，许多研究已经表明聚焦的超声可以被用于完成该任务。与气体微泡的静脉内注射相组合，超声可以被用于诱导对生物屏障的局部性和可逆性的打开。具体而言，由气泡-超声交互(空化)产生的机械力(即，微流和振荡)削弱了屏障，并且促进了分子通常进入到脑部组织中的通道，并且特别是在要试图进行处置的患病区域被超声波束正确地靶向的情况下进入到所述患病区域中的通道。所述处置可能持续数小时，对于大分子的通道而言如何有效地保持屏障打开以及技术的安全性可以通过修改超声参数来控制。

所递送的“空化剂量”在该技术的有效性和安全性中起着重要的作用。在被处置的组织内的声压必须足以引起微泡的受控振荡(稳定的空化状态)并且生成血管壁的可逆的和无病变的透化作用。

相反，在经受过高声压的情况下，所述微泡随后进入到惯性空化状态中，涉及局部剧烈的物理效应(即：冲击波、微射流、气泡的局部内爆)，这可能导致组织的退化和发作严重的副作用(例如，炎症、出血)。

在有效剂量与病变剂量之间的差异很小，并且因此需要开发新的精确的原位剂量测定方法。随着该技术即将开始临床试验，将迫切期望能够实时地控制空化剂量。

在通过超声打开血脑屏障的上下文中，目的是在处置期间保持高度稳定的空化(有效性)，同时将惯性空化保持在较低水平(安全性)。在经颅超声治疗中，颅骨的不均匀性可能对该技术的有效性和安全性具有不良的影响。

具体而言，由于颅骨的厚度根据区域而变化，因此超声波束的衰减被对应地改变。在人类中，超声波的幅度可能很容易从一个点到另一个点变化2倍。对于大型动物，并且更具体是非人类的灵长类动物，在皮肤与颅骨之间存在组织(例如，肌肉)也可能影响超声波束。

因此，当超声通过比预期的更厚的区域传输时，感兴趣区域中的超声波的幅度将更低，并且处置可能无效(即，声压将不足以允许待实现的微泡的显著震荡)。

相反，如果所述区域较薄，则超声波的幅度将被低估，并且可能产生由于气泡的惯性空化而引起的安全性问题。