一種超聲診療系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)治療腫瘤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲診療系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)治療腫瘤的方法，屬于超聲診療領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]腫瘤的發(fā)病率和死亡率居高不下，傳統(tǒng)的治療方法包括手術(shù)，放療和化療等有創(chuàng)的治療方法。但手術(shù)無法根除各種致癌因素，也無法將腫瘤細(xì)胞完全清除，手術(shù)雖切除了主要部位，可遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的可能幾乎存在于每個癌癥病人。同時(shí)，手術(shù)切除受病人病情，體質(zhì)，是否遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的影響外，還受手術(shù)條件，環(huán)境，醫(yī)生的治療水平等諸多因素的影響。射線治療之局限在于射線對人體正常組織損傷大，病人接受射線治療的劑量有限，不可能長期接受放射治療?；熯@種治療方法雖然能破壞某些腫瘤細(xì)胞，但影響更大的是正常組織細(xì)胞，尤其是機(jī)體正常的免疫功能受損最為嚴(yán)重，化療對人體的造血系統(tǒng)損害非常明顯，限制了化療藥物在臨床上的廣泛應(yīng)用。
[0003]利用超聲治療腫瘤，具有安全、副作用小和療效迅速的優(yōu)勢，尤其超聲造影劑微氣泡的引入，拓展了超聲場調(diào)控下的靶向定位診斷和治療功能。然而，要實(shí)現(xiàn)微氣泡的精確靶向調(diào)控，要求超聲探頭發(fā)射的超聲波為聚焦超聲波，且其頻率，聲強(qiáng)需適合超聲觸發(fā)微氣泡發(fā)揮作用。
[0004]B超探頭成像具有以下優(yōu)點(diǎn):①對病灶和周圍組織顯示良好，可以引導(dǎo)準(zhǔn)確定位；②對患者和手術(shù)者無輻射損傷，可連續(xù)性監(jiān)控；③可反映腫瘤病灶治療前后血供變化，提高療效評價(jià)的可靠性。但用B超圖像的回聲評價(jià)療效目前存在一定的不確定性，因?yàn)樵诮拱咛幱捎诳栈蚪M織液沸騰可能含有小“孔”和“內(nèi)爆的包囊”，這樣焦斑處的B超圖像會因回波較強(qiáng)而在對應(yīng)的位置產(chǎn)生亮斑，到一定的時(shí)間后，焦斑區(qū)域產(chǎn)生的回波會逐漸減弱，B超圖像中的亮斑也逐漸消失；④超聲影像變化能較好地反映病灶區(qū)的變化。由此可見，超聲以其準(zhǔn)確、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、方便等特點(diǎn)將成為監(jiān)控和實(shí)時(shí)療效評價(jià)的主要方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種超聲診療系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)治療腫瘤的方法，所述超聲診療系統(tǒng)可完成成像監(jiān)控和治療的全過程；且該系統(tǒng)不僅適用于利用超聲熱效應(yīng)控釋攜帶基因或藥物的溫敏超聲微氣泡造影劑，還適用于微氣泡造影劑阻斷腫瘤血管，可廣泛應(yīng)用于腫瘤疾病的診斷和治療。
[0006]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種超聲診療系統(tǒng)，，包括依次相連接的主控制中心、超聲波發(fā)生器、診療一體化探頭系統(tǒng)和信號處理中心；
[0007]所述探頭系統(tǒng)包括能夠輪換工作、且互不影響的超聲觸發(fā)換能器和超聲成像換能器；所述信號處理中心一端與探頭相連，一端與主控制中心相連；
[0008]所述主控制中心控制超聲波發(fā)生器發(fā)射超聲波，經(jīng)過超聲觸發(fā)換能器或者超聲成像換能器輸入探頭；探頭探測的信號能夠返回到信號處理中心，在此將信號處理后反饋到主控制中心。
[0009]作為優(yōu)選，所述超聲觸發(fā)換能器、超聲成像換能器成線性陣列結(jié)構(gòu)，它們的一端與超聲波發(fā)生器相連，另一端與探頭相連；
[0010]作為另一種優(yōu)選，所述超聲成像換能器安裝在兩個超聲觸發(fā)換能器的中心部位，并且通過調(diào)節(jié)超聲觸發(fā)換能器與超聲成像換能器之間的夾角與距離，保證超聲觸發(fā)換能器產(chǎn)生的焦域落在超聲成像換能器的顯像視野內(nèi)。
[0011]作為另一種優(yōu)選，所述超聲觸發(fā)換能器的技術(shù)參數(shù)如下:
[0012]換能器長度20?60臟，寬0.5?1.2cm ;陣元數(shù):128陣元；陣元間距0.1?0.6臟；焦距:2?6cm ;換能器工作頻率:0.8?1.2MHz ;焦域形態(tài):橢球形；焦域中心聲強(qiáng):0.5?2.5W/cm2，聲壓:120 ?300Kpa。
[0013]超聲成像換能器的技術(shù)參數(shù)如下:
[0014]陣元數(shù):128陣元；換能器工作頻率:5?1MHz ;探測深度..《6cm ;聲強(qiáng)(Ispta):0.01 ?0.03W/cm2。
[0015]本發(fā)明提供了利用上述超聲診療系統(tǒng)治療腫瘤的方法，包括如下步驟:
[0016](I)探測:主控制中心控制超聲成像換能器通過探頭對腫瘤位置發(fā)射超聲，對探測位置進(jìn)行成像，并在確定的位置注射微氣泡造影劑，通過定點(diǎn)輻射，利用超聲輻射力的作用，實(shí)現(xiàn)微氣泡造影劑的定點(diǎn)聚集。進(jìn)而，將信號返回到信號處理中心，對圖像進(jìn)行辨認(rèn)以找到腫瘤靶組織，也稱為靶區(qū)，計(jì)算出原始灰度值；
[0017](2)治療:主控制中心控制超聲觸發(fā)換能器通過探頭對靶區(qū)發(fā)射出聚焦超聲，由于聚焦超聲的能量較高，對聚集的微氣泡加熱使得微氣泡膨脹；或者使得聚集的溫敏微氣泡經(jīng)超聲熱效應(yīng)后釋放腫瘤治療藥物或基因；最終阻斷腫瘤新生血管或提高腫瘤組織對藥物和基因的吸收，達(dá)到腫瘤靶向治療的目的；
[0018](3)監(jiān)控:超聲成像換能器再次采集治療后的靶區(qū)圖像，將信號返回到信號處理中心，計(jì)算治療后的靶區(qū)圖像灰度值，然后根據(jù)上述原始灰度值，計(jì)算治療前后靶區(qū)圖像的超聲灰階變化值；
[0019](4)診斷:信號處理中心將步驟(3)處理結(jié)果反饋到主控制中心，如果上述超聲灰階變化值小于等于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則停止治療；如果大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則重復(fù)上述步驟(2)和(3)，直到所述超聲灰階變化值小于等于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，停止治療。
[0020]作為優(yōu)選，所述步驟(4)中的標(biāo)準(zhǔn)值為3-5個灰度值。
[0021]本發(fā)明中超聲治療換能器利用低頻、高能的聚焦超聲波對腫瘤靶組織進(jìn)行定點(diǎn)輻照，利用超聲波的熱效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)微氣泡熱膨脹或溫敏造影劑在腫瘤靶組織處定向控釋藥物或基因的目的。并且結(jié)合超聲成像換能器，實(shí)現(xiàn)超聲波成像和治療的一體化，大大優(yōu)化了超聲治療腫瘤的方法。
[0022]使用微氣泡超聲造影劑前后，靶組織圖像灰階會發(fā)生變化，如果觸發(fā)前后圖像灰階對比差值小于等于標(biāo)準(zhǔn)值，則說明已經(jīng)達(dá)到治療效果。
[0023]本發(fā)明將灰度值平均分布在0-255空間范圍內(nèi)，O表示全黑，255表示全白；
[0024]技術(shù)效果:相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明超聲診療系統(tǒng)可完成成像監(jiān)控和治療的全過程。且該系統(tǒng)不僅適用于利用超聲熱效應(yīng)控釋攜帶基因或藥物的溫敏超聲微氣泡造影劑，還適用于空白微氣泡造影劑阻斷腫瘤血管，應(yīng)用廣泛，且大大優(yōu)化了超聲治療腫瘤的方法。除此之外，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025](I)本發(fā)明所提供的超聲成像與超聲治療技術(shù)融合治療腫瘤的系統(tǒng)，為腫瘤治療提供了一種更安全、有效的無創(chuàng)治療方法。
[0026](2)本發(fā)明系統(tǒng)中超聲成像換能器與超聲觸發(fā)換能器進(jìn)行輪換工作，其中超聲成像換能器對組織有良好的解剖結(jié)構(gòu)定位能力，可進(jìn)行準(zhǔn)確的術(shù)前，術(shù)中引導(dǎo)，而且可無損，實(shí)時(shí)監(jiān)控治療過程中靶區(qū)組織的改變，提高治療的安全性。
[0027](3)由于超聲觸發(fā)換能器的聲強(qiáng)能夠很好的觸發(fā)溫敏超聲造影劑釋放藥物或基因，所以本發(fā)明也是一種超聲監(jiān)控與靶向控釋系統(tǒng)。對于淺表腫瘤，采用超聲熱效應(yīng)觸發(fā)具有溫敏效應(yīng)且攜帶基因或藥物的超聲造影劑，將全身化療改為局部給藥化療，減少化療藥物對人體正常組織的損傷。同時(shí)超聲熱效應(yīng)對化療具有增敏效果，對于腫瘤患者，尤其是中，晚年患者，是一種很好的治療方式。
[0028](4)本發(fā)明操作方便，易于推廣，同時(shí)可以重復(fù)治療。此外，本系統(tǒng)無毒性和副作用，還可以用于良性腫瘤的治療。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明超聲診療系統(tǒng)