[發明專利]一種用于相變納米液滴藥物載體的超聲適形激活及監控成像系統

有效

• 申請號: 202110593730.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113332619B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 宗瑜瑾;于海洋;黃安琪;萬明習
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種用于相變納米液滴藥物載體的超聲適形激活及監控成像方法與系統，該方法將聚焦和激活結合在一起，在FDA批準的聲壓和機械指數下，使用多波形交替發射超聲波序列的方式實現了納米液滴藥物載體的激活與監控成像，本發明通過調整換能器中工作的陣元位置，進而調整聚焦的孔徑，將聚焦波的工作模式由傳統的單點聚焦轉換為二維平面逐點聚焦，從而實現了超聲波適形激活，即激活監控區域內的特定形狀，并通過接收平面波的回波數據進行多種算法處理的方式實現監控成像。本發明通過納米液滴藥物載體的超聲適形激活和監控成像，可以觀察到納米液滴藥物載體在血管和組織中的分布，從而實現藥物遞送時的監控成像。

技術領域

本發明屬于超聲檢測與成像技術領域，具體涉及一種用于相變納米液滴藥物載體的超聲適形激活及監控成像方法與系統。

背景技術

近年來，相變納米液滴(phase-changed?nanodroplets)因具有尺寸小、穩定性高和超聲可控相變等優點而被廣泛應用于診斷超聲和治療超聲等方面的研究，其中，通過相變納米液滴藥物載體進行的藥物遞送，能夠實現診療一體化，具有重大的臨床意義與應用價值。在治療過程中，通過觀察相變納米液滴藥物載體的位置分布，實現對藥物遞送過程的可視化對于治療監控顯得尤為重要。目前，在超聲領域利用超聲波對整個治療過程的圖像監控體現出了巨大優勢。由全氟化碳和包膜(脂質、蛋白質或表面活性劑)構成的納米液滴進入治療部位后，可在超聲波的激活下產生相變，從液態轉變為氣態，納米液滴尺寸迅速增大，此時納米液滴攜帶的藥物可以進入靶區域發揮作用。

與此同時，通過納米液滴被超聲激活相變后產生微泡的回波信號可以間接得到納米液滴藥物載體的空間分布，因此利用相變納米液滴激活前后的圖像可對藥物載體在體內的分布和釋藥過程進行監控成像。研究證明，高濃度納米液滴更易被激活，但是高濃度納米液滴會對人體產生危害，并且無法通過機體正常代謝排出。已經有學者證明，低沸點納米液滴可以通過平面超聲波進行激活，而低沸點納米液滴在人體內環境下會由于環境溫度的上升而自發相變過早釋放藥物，不能達到控制藥物在腫瘤區域釋放的目的。高沸點的納米液滴在人體環境下可以長時間保持穩定的液態，但是平面波聲壓較低，高沸點納米液滴無法直接通過平面波激活。有學者使用高強度聚焦超聲進行激活納米液滴使其相變，但是高強度聚焦超聲在焦點區域形成的局部能量過強，產生的熱效應可能會對正常組織造成附加損傷，不符合FDA批準的診斷超聲波的安全標準，因此高強度聚焦超聲一般用于機體的治療。

此外，對于激活相變后的納米液滴進行實時監控成像的方式有很多。目前文獻中常通過光學和聲學結合的方式進行激活和監控成像。有學者使用高強度聚焦超聲激活納米液滴，同時采用超高速光學顯微鏡進行監控成像。也有研究通過激光激活納米液滴的同時，采用超聲波進行成像監控。但是，光波的頻率較高，在組織中衰減較大，只能穿透淺表，在實際使用時存在著較大的局限性。此外，光聲激活成像存在裝置復雜，系統集成性差，對焦誤差等一系列問題。為了避免這些問題，只使用聲學的方法進行納米液滴的激活和監控成像是一個最優解。有學者使用超快平面波對低沸點納米液滴同時進行激活和成像，但是該種方法局限性較大，只適用于低沸點的納米液滴，并且無法做到適形激活。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種用于相變納米液滴藥物載體的超聲適形激活及監控成像方法與系統，以解決現有技術中缺乏納米液滴在人體內的合適激活方法和對激活相變后的納米液滴進行實時監控成像方法的局限性。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種用于相變納米液滴藥物載體的超聲適形激活及監控成像方法，包括以下步驟：

步驟1，選取擬激活的含相變納米液滴的目標區域，獲得目標區域的形狀和位置坐標；

步驟2，根據目標區域的形狀和位置坐標，設置線陣換能器的工作參數，所述工作參數包括孔徑D和孔徑D中陣元的工作狀態；所述線陣換能器發射一次聚焦波脈沖，孔徑D根據聚焦位置調整一次；所述線陣換能器發射平面波脈沖時，孔徑D為定值；