[發明專利]一種低強度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細高效溶栓系統

有效

• 申請號: 201911054021.0
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110801267B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 萬明習;郭世放;郭敘言;王昕;牙振
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B17/22
• 分類號: A61B17/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種低強度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細高效溶栓系統：包括一個高強度聚焦超聲換能器和一個與該超聲換能器的聲場焦域互相重疊的低強度聚焦超聲渦旋換能器，相對現有的高強度聚焦超聲溶栓系統，本發明通過低強度聚焦渦旋聲場輔助，將溶栓過程中空化微泡和血栓碎片捕捉、聚集于聲場焦域來增強空化微泡與血栓及其碎片間的相互作用，不僅降低血栓碎片尺寸，而且可以提高溶栓效率，從而提供了一種更加安全高效的超聲溶栓方式。本發明由可位于治療區域一側的低強度聚焦超聲渦旋換能器產生所需的聲勢阱，聲操控區域僅局限于渦旋聲場焦域，相對于高強度聚焦超聲駐波溶栓技術，本發明具有更好的靈活性和安全性，更適用于活體條件下的超聲溶栓治療。

技術領域

本發明屬于超聲物理、控制與治療領域，具體涉及一種低強度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細高效溶栓系統。

背景技術

2010年世界衛生組織報告顯示，心血管疾病死亡占全球死亡原因的首位，其中眾多心、腦及外周血管疾病的發生都與血栓的形成有關，因而安全、高效溶栓意義重大。目前，血栓的臨床治療主要包括藥物溶栓、血管內導管介入取栓或二者結合等方式，然而，藥物溶栓具有治療效率低、適用患者有限以及易引起大出血等問題，而血管內導管的引入則存在有創、易感染、僅適用于大尺寸血管(直徑大于2mm)等弊端。

研究表明，藥物溶栓治療時低強度聚焦超聲的引入可以有效促進溶栓藥物向血栓內部的滲透、提高溶栓效率，但仍存在藥物引發出血并發癥的可能。超聲與造影微泡的結合也被證明是一種高效、非藥物的溶栓方式，但卻因超聲作用下微泡的不可控破裂存在損傷血管壁的風險。此外，大量的離體和活體實驗結果表明，高強度聚焦超聲提供了一種靶向、高效、非藥物的溶栓方式，可以實現血栓的快速溶解，并且可以方便地利用超聲設備對治療過程進行實時監控，因而具有極大的臨床應用潛力。然而，目前臨床醫生對高強度聚集超聲溶栓技術的安全性仍存在擔憂，因為其溶栓過程中會產生大量(百萬級)直徑在10μm以上的血栓碎片，而人體微血管直徑小于10μm，因而存在大尺寸血栓碎片堵塞下游血管、造成二次栓塞的風險。此外，如何進一步提升高強度聚焦超聲溶栓的效率也是臨床需要解決的問題。

有學者研究發現，相對于常規的超聲行波溶栓模式，利用高強度聚焦超聲駐波場進行溶栓時可以明顯降低溶栓過程中產生的大尺寸血栓碎片的比例，血栓碎片的平均尺寸也明顯下降，并進一步指出這是因為駐波場中存在的聲勢阱可以將血栓碎片局限在聲場焦域，從而促進血栓的充分破碎。然而，超聲駐波場的產生需要兩個超聲換能器或一個超聲換能器和一個聲反射板相對放置，并且要求靶向區域位于二者之間，從而極大地限制了超聲駐波場在活體條件下的應用空間。此外，駐波場中多個波節、波腹的存在也使得高強度聚焦超聲駐波溶栓時存在損傷靶向區域外健康組織和器官的風險。

渦旋聲場提供了另一種產生聲勢阱的方式，其可以由位于靶向區域一側的單個超聲換能器或換能器陣列產生，因此相對于傳統的超聲駐波場具有更加靈活的空間可操作性，更適用于活體條件下的應用。目前，基于渦旋聲勢阱的微粒聲操控技術已經吸引了眾多研究學者的注意，中國專利CN109261472A公開了一種空間聚焦渦旋聲場的產生裝置及方法，其將聚焦渦旋聲場應用在了對造影微泡進行空間聚集中，但目前尚缺乏渦旋聲場在生物醫學相關領域具體應用的研究。

綜上所述，現有高強度聚焦超聲溶栓技術存在血栓碎片尺寸過大的弊端，而基于駐波場的超聲精細溶栓技術也具有一定的局限性和隱患，此外，超聲溶栓技術還存在提高溶栓效率的必要性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低強度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細高效溶栓系統，從而實現對活體條件下血栓的超聲精細、快速溶解。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：