JP2002537013A - Method and apparatus for uniform transdermal therapeutic ultrasound - Google Patents

Method and apparatus for uniform transdermal therapeutic ultrasound

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JP2002537013A
JP2002537013A JP2000599314A JP2000599314A JP2002537013A JP 2002537013 A JP2002537013 A JP 2002537013A JP 2000599314 A JP2000599314 A JP 2000599314A JP 2000599314 A JP2000599314 A JP 2000599314A JP 2002537013 A JP2002537013 A JP 2002537013A
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JP
Japan
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ultrasonic energy
target area
ultrasound
field
transducer
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Withdrawn
Application number
JP2000599314A
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Japanese (ja)
Inventor
アクセル エフ. ブリスケン,
ロバート ツーク,
ジョン アール. マッケンジー,
マーク ダブリュー. コワン,
Original Assignee
ファーマソニックス,インコーポレイテッド
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Filing date
Publication date
Application filed by ファーマソニックス,インコーポレイテッド filed Critical ファーマソニックス,インコーポレイテッド
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0092Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin using ultrasonic, sonic or infrasonic vibrations, e.g. phonophoresis

Abstract

(57)【要約】 本発明は、患者の身体の幅広い標的領域にわたって、均一な場の超音波エネルギーを送達するためのシステム、方法およびキットを提供する。均一な照射場を提供するワイドビーム超音波送達システムが、ヒト被験体の組織における、注入される物質の取り込みを増大させるため、および/またはDNAのトランスフェクションを増大させるため、あるいは血管損傷に続くヒト被験体の血管内膜の過形成の量を低減するために使用される。本発明は、患者の身体に注射によって送達される治療物質の細胞吸収および/またはトランスフェクションを高めるという利点を提供する。別の局面において、本発明はまた、内膜過形成の危険にある脈管構造の処置に有用である。   (57) [Summary] The present invention provides systems, methods and kits for delivering a uniform field of ultrasonic energy over a wide target area of a patient's body. A wide beam ultrasound delivery system that provides a uniform irradiation field to increase uptake of the injected substance and / or increase transfection of DNA in tissue of a human subject, or following vascular injury Used to reduce the amount of intimal hyperplasia in a human subject. The present invention provides the advantage of enhancing cellular absorption and / or transfection of therapeutics delivered by injection to the patient's body. In another aspect, the invention is also useful for treating vasculature at risk for intimal hyperplasia.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (関連出願の相互参照) 本出願は、1999年7月29日に出願された出願番号第09/364,61
6号(Attorney Docket番号17148−001820)の一部
継続出願であり、この第09/364,616号は、1999年2月22日に出
願された出願番号第09/255,290号(Attorney Docket
番号17148−001810)の一部継続出願であり、この第09/255,
290号は、1998年7月29日に出願された出願番号第09/126,01
1号(Attorney Docket番号17148−001800)の一部
継続出願である。
(Cross-Reference of Related Applications) [0001] The present application is filed with application No. 09 / 364,61, filed on July 29, 1999.
No. 09 / 364,616, filed Feb. 22, 1999, is a continuation-in-part of No. 6 (Attorney Docket No. 17148-001820).
No. 17148-001810), which is incorporated herein by reference.
No. 290 is filed on Jul. 29, 1998, Ser. No. 09 / 126,01.
No. 1 (Attorney Docket No. 17148-001800).

【0002】 本出願はまた、1998年12月30日に出願された出願番号第09/223
,230号(Attorney Docket番号17148−001110)
に関連し、この第09/223,230号は、1997年12月31日に出願さ
れた仮出願第60/070,236号(Attorney Docket番号1
7148−001100)の利益を主張する通常の出願である。
[0002] This application is also related to application Ser. No. 09/223, filed Dec. 30, 1998.
, 230 (Attorney Docket No. 17148-001110)
No. 09 / 223,230 is a provisional application No. 60 / 070,236 filed on Dec. 31, 1997 (Attorney Docket No. 1).
7148-001100).

【0003】 本出願はまた、1999年6月30日に出願された出願番号第09/345,
661号(Attorney Docket番号17148−002900)に
関連し、その全体の開示は、本明細書中において全ての目的についてその全体で
参考として援用される。
[0003] This application is also related to application Ser. No. 09/345, filed on Jun. 30, 1999.
No. 661 (Attorney Docket No. 17148-002900), the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes.

【0004】 (技術分野) 本発明は、治療的超音波エネルギーを患者の身体の標的領域に送達するための
超音波システムに関連する。
TECHNICAL FIELD [0004] The present invention relates to an ultrasound system for delivering therapeutic ultrasound energy to a target area of a patient's body.

【0005】 (発明の背景) 薬物または他の物質の人体への送達のための現在の標準的な技術は、針注射、
特に筋内注射(IM)である。物質を含むボーラスは、典型的には、筋内に注射
され、ここで、その物質は、間質液を介して拡散するかまたは筋間にプールされ
、そこから同じかもしくは異なる間質液を介して拡散する。この拡散は、筋腺維
に対して平行に5センチメートル以上の長さで、腺維に対して垂直におそらく1
または2センチメートルの幅にわたって広がり得る。ある期間にわたって(典型
的には、10〜100分のオーダーで)、身体の脈管系は、物質を間質液から毛
細管に、運び流す。そこから、心血管系は、物質を患者の身体の残りに幅広く分
配させる。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0005] Current standard techniques for the delivery of drugs or other substances to the human body include needle injection,
In particular, intramuscular injection (IM). A bolus containing a substance is typically injected intramuscularly, where the substance diffuses through or is pooled between muscles, from which the same or different interstitial fluid is removed. Spread through. This diffusion is more than 5 centimeters in length parallel to the muscular fibrils and probably 1 cm perpendicular to the fibrils.
Or it can extend over a width of 2 centimeters. Over a period of time (typically on the order of 10 to 100 minutes), the body's vasculature carries away substances from interstitial fluid into capillaries. From there, the cardiovascular system distributes the substance widely to the rest of the patient's body.

【0006】 新規に開発された薬物は、しばしば、特定の器官または選択された器官にのみ
の適用を有する。このように、身体の残り中への薬物の全身的分布は、(1)非
常に高価な薬物を希釈し、それらの効果を弱め得、(2)局所の代わりに全身的
に効果を生成し得、そして(3)身体の他の器官に対して毒性であり得る薬物を
幅広く分配し得る。さらに、新規に開発された薬物のいくつかは、種々の形態の
DNAを含み、このようなDNAは、全身的に送達される場合、身体の自然のメ
カニズムによって非常に迅速に分解し、従って、完全な用量が指定された器官に
達することが妨げられる。
[0006] Newly developed drugs often have application only to specific or selected organs. Thus, the systemic distribution of drugs throughout the rest of the body can (1) dilute very expensive drugs and counteract their effects, and (2) produce effects systemically instead of locally. And (3) widely distribute drugs that may be toxic to other organs of the body. In addition, some of the newly developed drugs include various forms of DNA, which, when delivered systemically, degrade very quickly by the body's natural mechanisms, and therefore The complete dose is prevented from reaching the designated organ.

【0007】 H.J.Kimらによるインビトロ実験(Human Gene Thera
py、7、1339〜1346、7月10日、1996)およびS.Baoらに
よるインビボ実験(Cancer Research 58、219〜221、
1月15日、1998)は、低周波数の超音波の補助的適用によってヒト細胞株
へのDNAの向上したトランスフェクションを示した。超音波と関連したDNA
に対する正確な生物学的応答は、不明なままであるが、力学的なメカニズムが細
胞膜およびおそらく細胞核膜の一時的な浸透性に原因があることが受け入れられ
ている。
H. J. In vitro experiments by Kim et al. (Human Gene Thera)
py, 7, 1339-1346, July 10, 1996) and S.I. In vivo experiments by Bao et al. (Cancer Research 58, 219-221,
Jan. 15, 1998) showed enhanced transfection of DNA into human cell lines by the supplemental application of low frequency ultrasound. DNA associated with ultrasound
Although the exact biological response to is unknown, it is accepted that a mechanical mechanism is due to the transient permeability of the cell membrane and possibly the nuclear membrane.

【0008】 従って、特に注射拡散ゾーンへの、特に患者の身体の標的領域への薬剤の送達
部位の周囲への吸収および/またはトランスフェクションを向上する様式で、部
位特異的薬物を送達するための超音波デバイス、キット、および方法を提供する
ことが望ましい。このように直接細胞に、またはさらに細胞内の核酸に吸収され
る物質は、注射部位にまたはその周囲に最大の効力を有し、そして「身体の残り
中への拡散の減少させる。さらに、起源として力学的であることは、起源として
熱的である場合と比べて、向上機構として望ましい。力学的方法は、組織炎症を
生じ得る熱的機構と比べて、細胞膜を一時的に浸透性にするために機能し得る。
[0008] Thus, for delivering site-specific drugs in a manner that enhances absorption and / or transfection of the drug around the site of delivery of the drug, particularly to the injection diffusion zone, and particularly to a target area of the patient's body. It is desirable to provide ultrasound devices, kits, and methods. Substances thus absorbed directly into the cell or even into the intracellular nucleic acid have maximum efficacy at or around the injection site and "reduce the spread into the rest of the body. Is more desirable as a mechanism of enhancement than is thermal in origin, which renders cell membranes temporarily more permeable than thermal mechanisms that can cause tissue inflammation. May work for you.

【0009】 例として、脈管内皮増殖因子(VEGF)を発現するプラスミドDNAの注射
が虚血組織の側副血管の増殖を促進することが示されている。これらの注射と関
連した同じ筋組織の超音波に対する曝露は、DNAの細胞取りこみならびに/ま
たはトランスフェクションおよび発現を改善する。現在の問題は、これらのDN
A注射が典型的に特定の標的筋肉に向けられることである。注射ボーラスは、典
型的には、筋腺維に従い、上記のように拡散する。さらに、自然の身体防御機構
がDNAの効力を、典型的に数分で50%分解することを示した。
As an example, it has been shown that injection of plasmid DNA expressing vascular endothelial growth factor (VEGF) promotes the growth of collateral vessels in ischemic tissue. Exposure of the same muscle tissue to ultrasound associated with these injections improves cellular uptake of DNA and / or transfection and expression. The current problem is that these DNs
A injection is typically directed to a specific target muscle. The injection bolus typically follows the muscle fibers and diffuses as described above. In addition, it has been shown that natural body defense mechanisms degrade DNA potency, typically by 50% in minutes.

【0010】 DNAのトランスフェクションを増加するためまたは種々の生物学的細胞によ
る他の薬物の細胞取りこみのために効果なく使用され得る超音波システムが存在
する。不幸にも、これらのシステムはいずれも、局所帯または遠距離場(フラウ
ンホーファー帯)での操作に起因する非常に狭い超音波ビームを生成するか、あ
るいは近距離場(フレネル帯)での操作に起因する幅広い不規則な場を生成する
。第1の場合では、狭いビームは、DNAの自然な生物学的破壊に比べて短い時
間で組織の容積に超音波の十分な用量を送達し得ない。第2の場合では、不規則
な場は、側面方向(変換器表面に対して平行)と軸方向(変換器表面に対して垂
直)との両方における音響強度の大きな差によって特徴付けられ、このような差
は、予期できない量の超音波用量を導く。
[0010] There are ultrasound systems that can be used ineffectively to increase transfection of DNA or to uptake other drugs by various biological cells. Unfortunately, both of these systems produce very narrow ultrasound beams due to operation in the local or far field (Fraunhofer zone), or operate in the near field (Fresnel zone). Generates a wide range of irregular fields. In the first case, a narrow beam may not be able to deliver a sufficient dose of ultrasound to a volume of tissue in a short time compared to the natural biological destruction of DNA. In the second case, the irregular field is characterized by a large difference in sound intensity both in the lateral direction (parallel to the transducer surface) and in the axial direction (perpendicular to the transducer surface). Such differences lead to unexpected amounts of ultrasound dose.

【0011】 局所帯および遠距離場(フラウンホーファー帯)で作動するシステムは、医用
診断超音波イメージングおよびDopplerシステムを含む。これらは、でき
るだけ高度な側面解像度を達成するために非常に密な音響走査ビームを特徴とす
る。さらに、走査ビームにおける超音波組織曝露は、システム表示のフレームレ
ート(典型的には30Hz)に維持される。最大の信号強度は、工業およびFD
Aガイダンスプロトコルによって限定される。これらのシステムは、さらにより
長いバースト(burst)の超音波または連続的超音波の曝露が、組織の超音
波エネルギーの吸収に起因する加熱効果を作り出す範囲において、より高い周波
数で作動する。これらのシステムは、受容可能な治療効果を達成するための力学
的超音波効果を送達し得ない。
[0011] Systems operating in the local zone and in the far field (Fraunhofer zone) include medical diagnostic ultrasound imaging and Doppler systems. They feature very dense acoustic scanning beams in order to achieve the highest possible lateral resolution. Further, ultrasound tissue exposure in the scanning beam is maintained at the frame rate of the system display (typically 30 Hz). Maximum signal strength is industrial and FD
A Limited by guidance protocol. These systems operate at higher frequencies, to the extent that even longer bursts of ultrasound or continuous ultrasound exposure create a heating effect due to the absorption of ultrasound energy in the tissue. These systems cannot deliver a mechanical ultrasound effect to achieve an acceptable therapeutic effect.

【0012】 高い局所的ビームで作動するさらなるシステムは、低周波数砕石器および高周
波数熱切除システムを含む。砕石器は、非常に低いバースト繰り返し速度での短
いバーストの高い強度の超音波を特徴とする。これらは、高いデューティサイク
ルでの幅広い組織適用範囲を提供し得ない。切除システムは、典型的には、高強
度焦点超音波(HIFU)システムとして確認され、生きている組織の熱的損傷
を作り出すために機能する。これらの音響ビームは、幅広い面積の適用範囲に対
して組織を掃引し得るが、それらの高い周波数での作動は、組織における力学的
効果を作り出せない。
[0012] Additional systems that operate with high local beams include low frequency lithotripters and high frequency thermal ablation systems. The lithotripter is characterized by short bursts of high intensity ultrasound at very low burst repetition rates. They cannot provide wide tissue coverage at high duty cycles. The ablation system is typically identified as a high intensity focused ultrasound (HIFU) system and functions to create thermal damage to living tissue. These acoustic beams can sweep tissue over a wide area of coverage, but their operation at high frequencies cannot create mechanical effects in tissue.

【0013】 近距離場(フレネル帯)で作動するシステムは、物理的治療の適用のための超
音波デバイスを含む。これらのシステムは、典型的に、力学的(非熱的)効果に
比べて、損傷した組織に深い熱を発生することを意図する、広い表面積接触変換
器を特徴とする。
Systems operating in the near field (Fresnel zone) include ultrasound devices for physical therapy applications. These systems typically feature large surface area contact transducers that are intended to generate deep heat in damaged tissue as compared to mechanical (non-thermal) effects.

【0014】 現在、薬物の均一な細胞取りこみを促進するために、そして/または大きな組
織体積にわたるDNAのトランスフェクションを均一に高めるために、均一な幅
のビームに超音波を、力学的な(実質的に非熱的な)効果のために大きな体積の
組織に短い時間で分配するためのシステムは存在しない。このような経皮的に均
一な音響強度は、受容可能な細胞吸収および/またはトランスフェクションを引
き起こすのに十分強力で、なお細胞溶解またはDNA分別を防ぐために十分に弱
いことが必要である。さらに詳細には、広がる注射ボーラスの面積にわたって、
適時の様式で、治療的超音波の均一な用量を適用するためのシステムは存在しな
い。
At present, ultrasound is applied to a beam of uniform width to promote uniform cellular uptake of the drug and / or to uniformly enhance transfection of DNA over large tissue volumes. There is no system for dispensing a large volume of tissue in a short amount of time due to a (thermally non-thermal) effect. Such transcutaneously uniform sound intensity needs to be strong enough to cause acceptable cell absorption and / or transfection, yet weak enough to prevent cell lysis or DNA fractionation. More specifically, over the area of the expanding injection bolus,
There is no system for applying a uniform dose of therapeutic ultrasound in a timely manner.

【0015】 (発明の要旨) 本発明は、患者の身体の幅広い標的領域にわたって、均一な場の超音波エネル
ギーを送達するためのシステム、方法およびキットを提供する。本発明は、患者
の身体に注射によって送達される治療物質の細胞吸収および/またはトランスフ
ェクションを高めるという利点を提供する。別の局面において、本発明はまた、
内膜過形成の危険にある脈管構造の処置に有用である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides systems, methods, and kits for delivering a uniform field of ultrasonic energy over a wide target area of a patient's body. The present invention provides the advantage of enhancing cellular absorption and / or transfection of therapeutics delivered by injection to the patient's body. In another aspect, the present invention also provides
Useful for treating vasculature at risk of intimal hyperplasia.

【0016】 同時係属出願番号第09/364,616号(Attorney Docke
t番号17148−001820)、出願番号第09/255,290号(At
torney Docket番号17148−001810)、および出願番号
第09/126,011号(Attorney Docket番号17148−
001800)は、薬物注射の超音波向上のためのシステムを記載する。
No. 09 / 364,616 (Attorney Docke)
t number 17148-001820), application number 09 / 255,290 (At
torney Socket No. 17148-001810) and Application No. 09 / 126,011 (Attorney Socket No. 17148-181).
001800) describes a system for ultrasound enhancement of drug injection.

【0017】 本発明は、種々の幅のビーム超音波送達システムを提供し、これは、治療的超
音波エネルギーを大きな組織体積にわたって送達する利点を有し、その結果、好
ましい局面において、超音波エネルギーは、治療的物質が筋肉内的に注射された
領域にわたって、所望の部位における物質の寿命に比べて短いタイムフレームで
均一に分布され得る。本発明の利点は、大きな組織体積にわたって超音波エネル
ギーの均一な場を適用することによって、治療的DNAのような注射された物質
の細胞取りこみが、注射されたDNAが組織損傷を加えることなく、または注射
物を分解することなく広がる領域全体にわたって実質的に向上され得ることであ
る。本発明の別の利点は、脈管構造の長い長さにわたって超音波エネルギーの均
一な場を適用することによって、治癒応答が、隣接組織損傷なしに内膜過形成の
過剰増殖を鈍らせることを行使され得ることである。
The present invention provides beam ultrasound delivery systems of various widths, which have the advantage of delivering therapeutic ultrasound energy over large tissue volumes, so that, in a preferred aspect, ultrasound energy Can be uniformly distributed over the area where the therapeutic substance is injected intramuscularly in a short time frame compared to the life of the substance at the desired site. An advantage of the present invention is that by applying a uniform field of ultrasonic energy over a large tissue volume, cellular uptake of an injected substance, such as therapeutic DNA, can be performed without the injected DNA causing tissue damage. Or that it can be substantially enhanced over the entire area spread without disintegrating the injection. Another advantage of the present invention is that by applying a uniform field of ultrasonic energy over the long length of the vasculature, the healing response blunts intimal hyperplasia without adjacent tissue damage. It can be exercised.

【0018】 本発明の利点は、幅広い超音波ビームの送達と超音波ビームの走査の両方のた
めのシステムを提供することである。このように、本発明は、以下のように時間
の拘束が存在する条件と時間の拘束が存在しない条件の両方において操作するの
に特によく適している。
An advantage of the present invention is that it provides a system for both delivering a broad ultrasound beam and scanning the ultrasound beam. Thus, the present invention is particularly well suited to operate in both time-constrained and non-time-constrained conditions as follows.

【0019】 時間の拘束が存在する場合、超音波による持続波(CW)曝露を必要とする治
療的適用は、目的の音波処理される(insonication)面積よりも広
い視野を有するデバイスを必要とする。身体内のDNAの自然な分解により課せ
られる制限がのような時間制限がない場合、小さな視野を有するデバイスが目的
の音波処理される面積にわたって掃引され得るかまたはステップされ得る。
In the presence of time constraints, therapeutic applications requiring continuous wave (CW) exposure with ultrasound require devices with a wider field of view than the intended sonication area. . In the absence of such time restrictions as those imposed by the natural degradation of DNA in the body, devices with small fields of view can be swept or stepped over the area to be sonicated.

【0020】 また、時間制限が存在する場合、超音波によるパルス波(PW)曝露で操作す
る治療的適用はまた、超音波ビームが、ON時間の第2の(または第3、または
第4、...)の位置のために、OFF時間の間に第1の超音波処理された位置
から第2(または第3、または第4、...)の超音波処理位置に移動し得ない
場合、目的の音波処理される面積よりも大きい視野を有するデバイスを必要とし
得る。非常に小さなデューティーサイクル(ここで、デューティーサイクルはO
N時間をONおよびOFF時間で割った比として定義される)の適用について、
超音波ビームは、代替の位置の大きさにわたって掃引され得、正味の効果は、目
的の対象面積内の全ての点に対して同じ量の超音波曝露(均一な曝露)である。
[0020] Also, if a time limit exists, therapeutic applications operating with pulsed wave (PW) exposure by ultrasound may also cause the ultrasound beam to be turned on for a second (or third, or fourth, Cannot move from the first sonicated position to the second (or third, or fourth,...) Sonicated position during the OFF time due to the position of... In some cases, a device having a field of view larger than the area to be sonicated may be required. A very small duty cycle (where the duty cycle is O
N times divided by the ON and OFF times).
The ultrasound beam can be swept across alternative location sizes, the net effect being the same amount of ultrasound exposure (uniform exposure) for all points within the area of interest.

【0021】 好ましい局面について、本発明の幅広いビーム超音波送達システムは、ハウジ
ング内に吊り下げられた超音波変換器を有するその遠位端において開口部を有す
るハウジングを含む。超音波変換器は、ハウジングを実質的に満たす音響接触媒
質材料と接して位置付けられる。好ましい局面において、音響接着媒質材料は、
水、湿潤剤および/または抗生物試薬(細菌または真菌の増加を防ぐための)の
ような添加剤をともなう水、あるいは油のような流体である。
For a preferred aspect, the broad beam ultrasound delivery system of the present invention includes a housing having an opening at its distal end with an ultrasound transducer suspended within the housing. The ultrasonic transducer is positioned in contact with an acoustic couplant material that substantially fills the housing. In a preferred aspect, the acoustic bonding medium material comprises:
Fluids, such as water, oils with water, humectants and / or additives such as antibiotic reagents (to prevent the growth of bacteria or fungi).

【0022】 可撓性皮膚接触ウインドウ(シリコーンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ナイロン、ウレタンなどのいくつかの種々のバリエーションの任意から作製さ
れ得る)は、ハウジングの遠位端の開口部にわたって配置される。皮膚接触ウイ
ンドウは、好ましくは、ウインドウと皮膚の間の可能な超音波連結ゲルを用いて
患者の皮膚に隣接して配置され、その結果、治療的超音波エネルギーが、超音波
変換器から流体で満たされたハウジングに沿って通り、そして皮膚接触ウインド
ウを通ってそして患者に伝導され得る。
A flexible skin contact window (which may be made from any of several different variations, such as silicone rubber, polyethylene, polypropylene, nylon, urethane, etc.) is positioned over the opening at the distal end of the housing. The skin contact window is preferably positioned adjacent to the patient's skin using a possible ultrasonic coupling gel between the window and the skin, so that the therapeutic ultrasonic energy is fluidized from the ultrasonic transducer. It can pass along the filled housing and through the skin contact window and to the patient.

【0023】 本発明の好ましい局面において、超音波送達システムのハウジングは、超音波
エネルギーの患者の外部構成への良好なカップリングを確実にするように設計さ
れる。さらに、このハウジングは、好ましくは、適切な超音波吸収材料を含み、
その結果、超音波エネルギーは、ハウジングの外部表面に伝播せず、従って、こ
の装置のオペレータに超音波をあてない。さらに、このハウジングは、好ましく
は、意図されない超音波ビームの停留の形態で、超音波ビームと干渉しないよう
に設計されている。
In a preferred aspect of the invention, the housing of the ultrasound delivery system is designed to ensure good coupling of the ultrasound energy to the external configuration of the patient. Further, the housing preferably includes a suitable ultrasonic absorbing material,
As a result, the ultrasonic energy does not propagate to the outer surface of the housing, and thus does not expose the operator of the device to ultrasonic waves. In addition, the housing is preferably designed so as not to interfere with the ultrasound beam, in the form of an unintended stopping of the ultrasound beam.

【0024】 種々の局面において、超音波変換器の圧電要素は、ほぼ平面であり、そして形
状が長方形、円または環のいずれかであり得る。特定の実施形態において、変換
器は、1つが別の中にある同心性で配置される、複数の環形状の圧電要素を備え
得る。あるいは、変換器は、形状がほぼ円柱状である圧電要素を備え得る。さら
なる実施形態において、この変換器は、三次元の圧電形状の、単一または複数の
要素を備え得る。なおさらに、この変換器は、個々のフラットプレートの圧電要
素の二次元アレイを備え得る。本発明の変換器要素は、好ましくは、好ましい局
面において代表的に0.5cm2〜1000cm2の範囲の大きな表面積を有する
In various aspects, the piezoelectric elements of the ultrasonic transducer are substantially planar and can be either rectangular, circular or annular in shape. In certain embodiments, the transducer may include a plurality of ring-shaped piezoelectric elements, one disposed concentrically within another. Alternatively, the transducer may comprise a piezoelectric element that is substantially cylindrical in shape. In a further embodiment, the transducer may comprise a single or multiple elements in a three-dimensional piezoelectric shape. Still further, the transducer may comprise a two-dimensional array of individual flat plate piezoelectric elements. Transducer elements of the present invention preferably has a large surface area in the range of typically 0.5cm 2 ~1000cm 2 in a preferred aspect.

【0025】 任意かつ全ての集束要素に関する変換器の圧電要素の形状が、治療的に有効な
超音波の領域として規定されるような、組織における超音波フットプリントの形
状をもたらすことが、理解される。本システムの幾つかの適用は、好ましくは、
円フットプリントを使用し得、一方で他の適用は、好ましくは、長方形の形状を
使用し得る。例として、焦点があっていない長方形の変換器は、フットプリント
の長軸に直交する、変換器の長軸を有する長方形フットプリントを生じ得る。
It is understood that the shape of the transducer's piezoelectric element with respect to any and all focusing elements results in a shape of the ultrasound footprint in the tissue, defined as a therapeutically effective ultrasound region. You. Some applications of the system are preferably
A circular footprint may be used, while other applications may preferably use a rectangular shape. By way of example, an unfocused rectangular transducer can result in a rectangular footprint having the long axis of the transducer orthogonal to the long axis of the footprint.

【0026】 好ましい局面において、本発明はまた、流体で充填されたハウジングを通る超
音波エネルギーを患者の身体中の標的化深部に向けるための種々のシステムを含
む。このようなシステムは、必要に応じて、ビームの幅を適合させるように圧電
性セラミックを湾曲させる工程を包含する。あるいは、レンズの構造は、同じ効
果をもたらすように圧電性セラミックの前の放射表面に装着され得る。さらに、
反射表面は、同じ効果を達成するように、ハウジング中に設置され得る。そして
なおさらに、反射的音響レンズは、ビームの幅を適合させるように、流体接触媒
体中の音響ビームに合わせられ得る。
In a preferred aspect, the present invention also includes various systems for directing ultrasonic energy through a fluid-filled housing to a targeted depth in a patient's body. Such systems include, if necessary, bending the piezoelectric ceramic to adapt the width of the beam. Alternatively, the structure of the lens may be mounted on the emitting surface in front of the piezoelectric ceramic to provide the same effect. further,
The reflective surface can be installed in the housing to achieve the same effect. And still further, the reflective acoustic lens can be tailored to the acoustic beam in the fluid contacting medium to adapt the width of the beam.

【0027】 好ましい局面において、圧電性セラミックの後面は、圧電性セラミックの前面
からの全ての音響エネルギーの放射を確実にするように、空気で覆われる。結果
的に、このデバイスの後方に放射されたエネルギーに対応する熱損失は、実質的
に減少され、そして最大の効率が、達成される。あるいは、このセラミックの後
面は、その代わりに、低インピーダンスのわずかに減衰性の材料で覆われ得、こ
のデバイスにあるレベルの構造的強度を提供する。好ましくは、圧電性セラミッ
クの縁は、このハウジングに対する音響結合を最小にするように、このハウジン
グ内に取り付けられる。
In a preferred aspect, the rear surface of the piezoelectric ceramic is covered with air to ensure that all acoustic energy is emitted from the front surface of the piezoelectric ceramic. As a result, the heat loss corresponding to the energy radiated behind the device is substantially reduced and maximum efficiency is achieved. Alternatively, the rear surface of the ceramic may instead be covered with a low impedance, slightly damping material, providing the device with some level of structural strength. Preferably, a piezoceramic rim is mounted within the housing to minimize acoustic coupling to the housing.

【0028】 本発明の代替の局面において、第1および第2の取り付けシステムは、変換器
をハウジングの内部に接続するために設けられ、その結果、この変換器は、超音
波エネルギーのビームの制御可能な往復する走査運動のために、可動結合され得
る。好ましくは、変換器を2つの垂直な方向に往復して動かすことにより、超音
波エネルギーのより狭いビームが、患者中の所望の容量の組織を横切ってラスタ
走査され得、そして経時的に対象組織の均一な照明を達成し得る。
In an alternative aspect of the invention, first and second mounting systems are provided for connecting the transducer to the interior of the housing, such that the transducer controls a beam of ultrasonic energy. It can be movably coupled for possible reciprocating scanning movements. Preferably, by moving the transducer back and forth in two perpendicular directions, a narrower beam of ultrasound energy can be raster-scanned across the desired volume of tissue in the patient and, over time, the target tissue Uniform illumination can be achieved.

【0029】 本発明は、特に、治療的物質(例えば、DNA)の筋内の注射に関する使用に
ついて良好に適す(が、これに束縛されない)。このような局面において、本発
明の広開口の超音波送達システムは、患者への治療物質の注射の前、同時、直後
にまたは実質的に後のいずれかで使用され得る。本明細書中で規定されるように
、注射の「実質的に後」の超音波の適用は、注射されたDNAが、実質的に分解
される期間より前の期間における超音波の適用を含む。代表的に、このような期
間は、15〜60分のオーダーであるが、これに限定されなく、そして適用毎に
変化し得る。
The present invention is particularly well-suited for (but not limited to) use for intramuscular injection of therapeutic substances (eg, DNA). In such aspects, the wide-aperture ultrasound delivery system of the present invention can be used either before, simultaneously with, immediately after, or substantially after injection of a therapeutic substance into a patient. As defined herein, the application of ultrasound "substantially after" injection includes the application of ultrasound during a period prior to a period during which the injected DNA is substantially degraded. . Typically, such time periods are on the order of 15-60 minutes, but are not limited to, and may vary from application to application.

【0030】 このように、本発明は、薬物または任意の他の物質の患者身体の局所的標的領
域への細胞吸収の増強について理想的に適し、それによって、患者の心臓血管系
によって患者身体全体に広範に分散される物質の望まれない効果を妨げる。
Thus, the present invention is ideally suited for enhancing the cellular absorption of a drug or any other substance into a localized target area of the patient's body, thereby allowing the patient's cardiovascular system to enhance the entire patient's body Prevent unwanted effects of widely dispersed materials.

【0031】 例えば、本発明の特定の適用としては、上記のような虚血性組織の処置のため
の超音波処理されたVEGF治療の適用が挙げられる。さらなる適用としては、
特定のタンパク質欠損の結果としての疾患に罹患した患者の処置が挙げられる。
特に、このような患者は、これらのタンパク質(例えば、赤血球の生産の減損を
伴う患者のためのEPO、血友病患者のためのFactorVIIIまたはFa
ctorIX、あるいは癌患者のためのアンギオスタチンまたはエンドスタチン
)を分泌するように細胞を刺激する特定のDNAプラスミドの注射によって援助
され得る。
For example, a particular application of the present invention includes the application of sonicated VEGF therapy for the treatment of ischemic tissue as described above. As a further application,
Treatment of a patient suffering from a disease as a result of a particular protein deficiency.
In particular, such patients may have access to these proteins (eg, EPO for patients with impaired production of red blood cells, Factor VIII or Fa for hemophilia patients).
ctorIX, or angiostatin or endostatin for cancer patients) can be assisted by injection of certain DNA plasmids that stimulate the cells to secrete.

【0032】 均一な広範なビームの超音波曝露という本発明のシステムの有利な適用は、物
質注射と組み合わした適用に限定されない。例えば、本発明はまた、特に、脈管
介入または手術の前、同時、直後に、または実質的に後のいずれかを組合せて、
初期の過形成の予防の際の使用について良好に適す。このように、本発明のさら
なる有利な適用は、動脈または静脈の伸長された部分に沿う脈管回復応答を誘起
する力学的(熱的ではない)効果のための、超音波の均一な広範なビームを分配
する能力である。
The advantageous application of the system of the invention for ultrasonic exposure of a uniform broad beam is not limited to application in combination with substance injection. For example, the invention also provides, inter alia, any combination of before, concurrently, immediately after, or substantially after vascular intervention or surgery,
Well suited for use in preventing early hyperplasia. Thus, a further advantageous application of the present invention is a uniform and widespread use of ultrasound for mechanical (not thermal) effects that elicit a vascular recovery response along an elongated portion of an artery or vein. The ability to distribute the beam.

【0033】 内膜の過形成の危険性がある脈管組織(例えば、脈管介入の後の冠状動脈また
は末梢動脈あるいは移植片挿入およびフィステルの作製後の静脈および動脈)は
、損傷後に即座に超音波で処置される場合、減少した過形成荷重を経験すること
が、実証された。デバイス(例えば、血管形成用バルーン、関節切除カテーテル
またはステント)を用いる脈管介入の場合において、脈管損傷の程度は、数ミリ
メートル長から数センチメートル長もしくはそれより長い範囲であり得る。
[0033] Vascular tissue at risk of intimal hyperplasia (eg, coronary or peripheral arteries following vascular intervention or veins and arteries following graft insertion and fistula creation) may be immediately present after injury. It has been demonstrated that when treated with ultrasound, it experiences reduced hyperplastic loading. In the case of vascular interventions using devices (eg, angioplasty balloons, arthrectomy catheters or stents), the degree of vascular damage can range from a few millimeters to several centimeters or longer.

【0034】 同時係属中の出願第09/223,230号(代理人整理番号17148−0
01110)、および第09/345,661号(代理人整理番号第17148
−002900)は、超音波の場を組織の領域に送達するための、カテーテルに
基づくシステムを記載する。
No. 09 / 223,230 (Attorney Docket No. 17148-0)
01110), and 09 / 345,661 (Attorney Docket No. 17148)
-002900) describes a catheter-based system for delivering an ultrasonic field to an area of tissue.

【0035】 均一な超音波の広範な場を患者の皮膚の表面に送達するためのシステムを含む
ことに加えて、本発明はまた、脈管系における内膜過形成を阻害するために、均
一な超音波の広範な場を組織の領域に送達するための広範なビーム開口システム
を含む。
In addition to including a system for delivering a wide field of uniform ultrasound to the surface of the patient's skin, the present invention also provides a method for inhibiting intimal hyperplasia in the vascular system. An extensive beam aperture system to deliver a wide field of sensitive ultrasound to the area of the tissue.

【0036】 本発明に従って、患者は、内膜の脈管介入の間またはその数期間後のいずれか
で、外部供給源からの均一な超音波の曝露の広範な場を受容する。このような経
皮的で均一な音響強度は、回復応答を刺激するために、好ましくは十分な出力で
あり、炎症応答を誘起するほど過度な出力ではなく、または血液細胞もしくは組
織細胞を溶解するほど過度の出力でもない。
In accordance with the present invention, the patient receives a broad field of uniform ultrasound exposure from an external source, either during or after an intimal vascular intervention. Such a transcutaneous and uniform sound intensity is preferably of sufficient power to stimulate a healing response, not excessive to elicit an inflammatory response, or lyse blood or tissue cells Not too much output.

【0037】 本発明は、標的部位を構成する細胞の性質に関して限定されない。このような
細胞は、経皮的(transcutaneous)、手術中の、または経皮的(
percutaneous)注入を受容する筋肉組織または器官組織であり得る
。このような細胞は、脈管細胞を含み得る。
The present invention is not limited with respect to the nature of the cells that make up the target site. Such cells may be transcutaneous, intraoperative, or transcutaneous (
percutaneous) muscle tissue or organ tissue that receives the injection. Such cells can include vascular cells.

【0038】 (具体的な実施形態の説明) 本発明は、従来のシステムよりさらに大きな容量の組織上の治療超音波エネル
ギーの均一な照射を送達できる利点を有する種々の広範なビーム超音波送達シス
テムを提供する。このような広範なビームの送達する利点は、治療超音波が、薬
物、DNAまたは他の治療物質が注射されたターゲット領域全体にわたって送達
され得ることである。従って、本発明は、薬物、DNAまたは他の治療物質が患
者の筋肉組織または臓器の領域を通って分散するので、注射の前、注射と同時、
注射後すぐ、または実質的な注射後に、薬物、DNAまたは他の治療物質の細胞
接種を促進するために使用され得る。
DESCRIPTION OF SPECIFIC EMBODIMENTS The present invention provides a variety of broad beam ultrasound delivery systems that have the advantage of delivering a uniform delivery of therapeutic ultrasound energy over a larger volume of tissue than conventional systems. I will provide a. The advantage of delivering such a broad beam is that therapeutic ultrasound can be delivered over a target area where a drug, DNA or other therapeutic substance has been injected. Accordingly, the present invention provides a method for administering a drug, DNA or other therapeutic substance, prior to, simultaneously with injection, as it disperses through the muscle tissue or organ area of the patient.
Immediately after injection, or after substantial injection, it can be used to facilitate cell inoculation of drugs, DNA or other therapeutic agents.

【0039】 ヒト患者にDNAを治療注射するすることが、代表的には、患者の筋肉組織に
拡散することになるので、本発明のこれらの特性は、特に有利である。特に、超
音波画像化は、注射剤が、代表的には、筋肉繊維に従い、筋肉繊維に沿って、5
センチメートル以上の長さにわたって広がり得、おそらく筋肉線維に対して垂直
の通常1〜2センチメートルの幅にわたって広がり得ることを照明した。
These properties of the invention are particularly advantageous because therapeutic injection of DNA into a human patient will typically result in diffusion into the patient's muscle tissue. In particular, ultrasound imaging shows that injections typically follow muscle fibers,
It was illuminated that it could spread over a length of centimeters or more, possibly over a width of usually 1-2 cm perpendicular to the muscle fibers.

【0040】 本発明のさらに他の利点は、治療超音波の均一の線量が、内膜過形成の危険性
がある血管組織の拡大された領域(例えば、血管の処置に従う冠状動脈および末
梢神経動脈または瘻孔の移植挿入または生成に従う静脈および動脈)に送達され
得ることである。従って、本発明は、内膜の過形成を最小化するために使用され
得る。
[0040] Yet another advantage of the present invention is that a uniform dose of therapeutic ultrasound can be applied to an enlarged area of vascular tissue at risk of intimal hyperplasia (eg, coronary and peripheral nerve arteries following vascular procedures) Or veins and arteries following implantation or creation of a fistula). Thus, the present invention can be used to minimize intimal hyperplasia.

【0041】 本発明のさらに他の利点は、この発明により送達される超音波エネルギーのバ
イオ効果(bio−effect)(キャビテーション、圧力、高周波振動)が
、第1に、本質的に最小の熱的寄与(エネルギーまたはエネルギー変換の吸収が
原因の熱)を備えた力学的なものであることである。従って、不要な組織は除去
される。
Still another advantage of the present invention is that the bio-effects (cavitation, pressure, high frequency vibration) of the ultrasonic energy delivered by the present invention are, first, essentially minimally thermal. It is mechanical with a contribution (heat due to absorption of energy or energy conversion). Therefore, unnecessary tissue is removed.

【0042】 1991年の「Standard for Real−Time Displ
ay of Thermal and Mechanical Indicie
s on Diagnostic Ultrasound Equipment
」におけるAmerican Institute for Ultrasou
nd in Medicine(AIUM)およびNational Elec
trical Manufacturers Association(NEM
A)は共に、1〜10MHzの周波数範囲で動作する医療診断超音波システムに
対し、用語「力学指数(mechanical index)」(MI)および
「熱指数(thermal index)」(TI)を定義している。治療超音
波は、この基準の範囲内に含まれないが、用語は、超音波照射の特徴を示すのに
有用である。
In 1991, “Standard for Real-Time Displ”
ay of Thermal and Mechanical Indicie
s on Diagnostic Ultrasound Equipment
American Institute for Ultrasou
nd in Medicine (AIUM) and National Elec
Trial Manufacturers Association (NEM
A) both define the terms "mechanical index" (MI) and "thermal index" (TI) for medical diagnostic ultrasound systems operating in the 1-10 MHz frequency range. I have. Although therapeutic ultrasound is not included within the scope of this criterion, the terms are useful to characterize the sonication.

【0043】 力学指数は、周波数F(単位MHz)の平方根によって除算された組織内の(
ビームの経路に従う減衰について補正される)有効点でピーク希薄化圧力P_(
単位MPa)として定義される。つまり、 MI=P_[MPa]/sqrt(F[MHz]) 医学診断装置についての許容範囲は、MI(1.9)までである。上述のおよそ
の単一性のMI値は、ヒト被験体における力学的バイオ効果を起こし得る音響レ
ベルを表す。
The mechanical index is calculated by dividing the tissue index by the square root of the frequency F (in MHz).
Peak lean pressure P_ (at the effective point, corrected for attenuation following the beam path)
It is defined as a unit MPa). That is, MI = P_ [MPa] / sqrt (F [MHz]) The allowable range for the medical diagnostic apparatus is up to MI (1.9). The approximate unity MI value described above represents a sound level that can produce a mechanical bioeffect in a human subject.

【0044】 熱指数は、平均エネルギーW(単位mW)倍と周波数F(単位MHz)との積
を、定数210によって除算したものとして定義される。つまり、 TI=W[mW]*F[MHz]/210 TIの1は、通常に血管新生化された筋肉組織における温度増加1℃(セ氏温
度)を意味する。表面接触超音波デバイスの最大温度についてのFDA基準は、
41℃である。「深い熱(Deep heat)」超音波治療デバイスは、組織
内より高い温度を発生し得る。しかしながら血管活動領域において、わずかな温
度変動でさえ予期せぬ凝血の形成および蓄積を引き起こし得る。さらに、組織の
上昇した温度は、処置領域において、炎症を引き起こし得る。従って、4を超え
るTI値は、一般的に、望ましくないバイオ効果を生じるための閾値を考慮され
る。
The thermal index is defined as the product of the average energy W (in mW) times the frequency F (in MHz) divided by a constant 210. That is, TI = W [mW] * F [MHz] / 210 TI of 1 means a temperature increase of 1 ° C. (degrees Celsius) in normally vascularized muscle tissue. The FDA standard for maximum temperature of surface contact ultrasonic devices is:
41 ° C. "Deep heat" ultrasound therapy devices may generate higher temperatures within tissue. However, in the vasoactive area, even slight temperature fluctuations can cause the formation and accumulation of unexpected clots. In addition, the elevated temperature of the tissue can cause inflammation in the treated area. Therefore, TI values above 4 are generally considered a threshold for producing undesirable bioeffects.

【0045】 4より大きいTI値は、上記に記載された技術により計算され得る。定義され
たように、TIパラメータは、安定した状態条件を表し、短い用語「一過性の(
transient)」照射ではない。通常に、血管新生化された筋肉組織のた
めのエネルギー吸収率として、0.3dB/MHz/cmの仮定を使用して、超
音波の適切な線量は、組織内の熱エネルギーが許容されない温度を発生する前に
送達されて、高められた細胞吸収および/またはトランスフェクションを達成し
得る。一過性照射と連続照射との間の全エネルギー吸収の差のために、本明細書
において使用されるTIのAIUM定義は、一過性TIと比較して、連続TIと
いう。
[0045] TI values greater than 4 may be calculated by the techniques described above. As defined, the TI parameter represents a steady state condition and has the short term "transient (
transient) irradiation. Typically, using an assumption of 0.3 dB / MHz / cm as the energy absorption rate for vascularized muscle tissue, the appropriate dose of ultrasound will determine the temperature at which thermal energy in the tissue is unacceptable. It can be delivered before it occurs to achieve enhanced cell absorption and / or transfection. Because of the difference in total energy absorption between transient and continuous irradiation, the AIUM definition of TI used herein is referred to as continuous TI, as compared to transient TI.

【0046】 本発明によれば、超音波エネルギーは、4未満、さらに好ましくは2未満、最
も好ましくは1未満の一過性TIで付与される。
According to the present invention, ultrasonic energy is provided in a transient TI of less than 4, more preferably less than 2, and most preferably less than 1.

【0047】 説明されるように、本発明は、組織のかなり大きな容量にわたる、超音波エネ
ルギーの均一な広範なビームを送達するためのシステムおよびデバイスを提供す
る。従って、均一な治療効果が、適時の様態で組織の所望の領域にわたって達成
され得る。
As described, the present invention provides systems and devices for delivering a uniform, broad beam of ultrasonic energy over a fairly large volume of tissue. Thus, a uniform therapeutic effect can be achieved over the desired area of the tissue in a timely manner.

【0048】 図1は、本発明の例示的な局面を示し、ここで、DNAは、針10により患者
の脚の筋系12に注射される。上記のように、注射されたDNAは、筋肉組織の
セクション、領域14にわたって、急速に拡散する。注射後に、超音波変換器1
6は、組織に接触するよう配置され、それにより、領域14に超音波フィールド
を方向づけることによりDNA摂取を促進する。
FIG. 1 illustrates an exemplary aspect of the invention, wherein DNA is injected by needle 10 into the musculature 12 of the patient's leg. As described above, the injected DNA spreads rapidly over a section of muscle tissue, region 14. After injection, ultrasonic transducer 1
6 is placed in contact with the tissue, thereby facilitating DNA uptake by directing the ultrasound field to region 14.

【0049】 図2は、本発明の他の例示的な局面を示し、ここで、超音波治療単独で、患者
の腕の動脈−静脈(astero−venous)(A−V)移植片22の静脈
側20に方向付けられる。広範な観察領域を備えた超音波変換器24は、外科の
切開26に配置され、無菌の流体(例えば、生理食塩水)に結合されるか、ある
いは、手術後の皮膚(図示せず)の上面に配置され得る。同等に、(図示せず)
、超音波変換器は、瘻管生成の後の治療のための外科的切開に配置され得るか、
外科処置後の血管の治療のための患者の皮膚上に配置される。
FIG. 2 illustrates another exemplary aspect of the present invention, wherein the ultrasound treatment alone, the vein of an arterio-venous (AV) graft 22 of the patient's arm. Oriented to side 20. An ultrasonic transducer 24 with a large viewing area may be placed in the surgical incision 26 and coupled to a sterile fluid (eg, saline) or to the post-operative skin (not shown). It can be located on the top surface. Equivalently (not shown)
The ultrasonic transducer can be placed in a surgical incision for treatment after fistula generation,
It is placed on the patient's skin for treatment of blood vessels after the surgical procedure.

【0050】 本発明の好ましい局面において、超音波フィールドは、サンプル組織の2つの
直交方向にわたり、サンプル組織の深さを通して、均一にされる。図3は、患者
の脚34の筋肉12内の物質拡散の領域14上に置かれる広範なフィールド変換
器16の好ましい超音波ビーム32の横方向分布30を示す。本発明の好ましい
局面において、音響振幅は、対象領域38上の規定された範囲36内で均一化さ
れる。この対象領域の外側で、音響振幅は任意の様態で減少する。図4は、図3
と同じ臨床構成についての軸方向のビームの分布40を示す。本発明の好ましい
局面において、音響振幅は、注射された物質を含む組織14の深さ44を通って
規定された範囲42内で再び均一化される。再び、対象領域への近位または遠位
にて、音響ビームは、任意の他の振幅を取り得、許容範囲内にバイオ効果保持が
保持される 記載されるように、超音波ビームが標的領域にわたって走査される場合、超音
波ビームフィールドの均一性のための好ましくかつ例示的な規定された範囲36
および42は、その幅または、標的領域の幅にわたって+/−5dB内である。
より好ましくは、均一性は+/−3dB以内であり、最も好ましくは、+/−1
.5dB以内である。
In a preferred aspect of the invention, the ultrasound field is made uniform across the depth of the sample tissue over two orthogonal directions of the sample tissue. FIG. 3 shows a preferred transverse beam distribution 30 of an ultrasonic beam 32 of a broad field transducer 16 placed on the region of mass diffusion 14 within the muscle 12 of the patient's leg 34. In a preferred aspect of the present invention, the sound amplitude is equalized within a defined area 36 on the target area 38. Outside this region of interest, the sound amplitude decreases in any manner. FIG. 4 shows FIG.
7 shows an axial beam distribution 40 for the same clinical configuration as. In a preferred aspect of the invention, the acoustic amplitude is again homogenized within a defined area 42 through the depth 44 of the tissue 14 containing the injected substance. Again, at the proximal or distal to the region of interest, the acoustic beam can take any other amplitude, and the bioeffect retention is maintained within an acceptable range. Preferred and exemplary defined range 36 for uniformity of the ultrasound beam field when scanned
And 42 are within +/- 5 dB over their width or the width of the target area.
More preferably, the uniformity is within +/- 3 dB, most preferably, +/- 1.
. It is within 5 dB.

【0051】 ヒトの身体の標的領域の面積は、用途で変動する。例えば、遺伝子治療につい
て、超音波ビームフィールドの面積は、少なくとも0.5cm2であり、より好
ましくは、少なくとも1.0cm2であり、最も好ましくは、少なくとも10c
2である。
The area of the target area of the human body varies with the application. For example, for gene therapy, the area of the ultrasound beam field is at least 0.5 cm 2 , more preferably at least 1.0 cm 2 , and most preferably at least 10 c
m 2 .

【0052】 図5に示されるように、現在の医療診断超音波画像化およびドップラーシステ
ムは、代表的に1ミリメーターから100ミクロンの範囲の横方向のビーム幅を
用いて、患者の身体52を通してより高い周波数(代表的には2〜30Mhz)
の超音波の高度に焦点を合わさられたビーム50を電子的または力学的に走査す
るために設計される。約1〜3サイクルのオーダーを有する短い送信バーストは
、最良の軸方向の分解を提供する。ピーク振幅は、解像度を低下するポイントに
画像を出力走査するためにちょうど十分なエネルギーに限定される。これらのシ
ステムが走査面54の幅にわたる超音波エネルギーの効果的に均一な線量を送達
する一方、走査面54は、代表的には、狭く1次元であり、周波数は、概して、
組織において、主に、力学的な効果のため過剰に高く、ピーク振幅は生物学的効
果のために不十分であり、そして、任意の1つの位置での装荷率は、生物学的効
果のために要求されるものよりほど遠く低い。
As shown in FIG. 5, current medical diagnostic ultrasound imaging and Doppler systems pass through a patient's body 52 using a lateral beam width typically in the range of 1 millimeter to 100 microns. Higher frequency (typically 2-30 Mhz)
Designed to electronically or mechanically scan a highly focused and exposed beam 50 of ultrasound. Short transmit bursts, on the order of about 1-3 cycles, provide the best axial resolution. The peak amplitude is limited to just enough energy to output scan the image to the point where resolution drops. While these systems deliver an effectively uniform dose of ultrasound energy across the width of the scan plane 54, the scan plane 54 is typically narrow and one-dimensional, and the frequency is generally
In tissues, the peak amplitude is insufficient for biological effects, mainly due to mechanical effects, and the loading at any one location is poor due to biological effects. Far below what is required for

【0053】 より詳細には、図6Aは、代表的な診断超音波画像システムからの横方向ビー
ム分布60を示す。これらの分布は、ピーク振幅から代表的には、30〜50d
Bまで非常に急激に下がり、それから実質的に広幅化する。走査面にわたって、
力学的掃引システムは、代表的には、角度の関数と同じピーク振幅を保持し、図
6Aに示されるように、一方で段階的配列システムは、代表的には、振幅62の
6〜12dBの変動を確認し得る。(取り込み面に対し直交する)交差面におい
て、ビームは、図6Bに示されるように非常に狭い分布64を示す。図7は軸方
向の分布70を示し、信号の強度は変換器の中心軸で低下する。焦点の帯域近く
でビームはピーク振幅に達し、振幅は適度な深さにわたって比較的均一である。
More specifically, FIG. 6A shows a lateral beam distribution 60 from a representative diagnostic ultrasound imaging system. These distributions are typically 30-50 d from the peak amplitude.
It drops very sharply to B and then substantially widens. Over the scan plane,
The mechanical sweep system typically retains the same peak amplitude as a function of angle, while the stepped array system typically has a 6-12 dB amplitude 62, as shown in FIG. 6A. You can see the variation. At the intersection plane (perpendicular to the capture plane), the beam exhibits a very narrow distribution 64 as shown in FIG. 6B. FIG. 7 shows an axial distribution 70 in which the signal intensity decreases at the center axis of the transducer. Near the band of focus, the beam reaches a peak amplitude, which is relatively uniform over a reasonable depth.

【0054】 負傷した筋肉82内で深い熱を発達させるために、図8に示すような、身体治
療のための変換器80を、典型的に使用する。これらのデバイスは、典型的に単
一のエレメントであって、焦点の合っていない変換器である。近距離音場中の動
作のために、これらのデバイスは極めて不規則な超音波強度を、深さの関数およ
び横方向変位の関数の両方として提示する。実際、図9は、表面から距離20m
mにおける直径16mm、1MHzの焦点の合っていない変換器でモデル化され
た横方向分布90を示す。デバイスの開口部にまたがって、信号強度の変化は1
5dBを超える。変換器の表面から焦点距離まで、横方向分布の形状はまた、深
さと共に激しく変化する。図10は、同じデバイスについてモデル化された軸方
向分布100(変換器の中心軸に沿う超音波強度)を示す。デバイスと直接接触
し、デバイス下にある患者の組織と対応する第1の30mm中の超音波強度は、
20dBの範囲にわたって変化するように検査される。実験室の実験のための身
体治療システムの変形物は、AZ,TucsonのImaRx corpora
tionにより製造されるソノポレータ(Sonoporator)100であ
り、これは、1MHzの周波数範囲において、最大2W/cm2(MI=0.2
5)の超音波を16mmの直径の変換器から送達する。このタイプのデバイスは
、上にに記載したようにビーム分布を送達することが期待される。
To develop deep heat within the injured muscle 82, a physical treatment transducer 80, as shown in FIG. 8, is typically used. These devices are typically single element, out-of-focus transducers. Due to operation in the near field, these devices present highly irregular ultrasound intensity as both a function of depth and a function of lateral displacement. In fact, FIG. 9 shows a distance of 20 m from the surface.
Shown is a lateral distribution 90 modeled with a 16 mm diameter at 1 m, 1 MHz out-of-focus transducer. A change in signal strength of 1 across the device opening
Exceeds 5 dB. From the transducer surface to the focal length, the shape of the lateral distribution also varies drastically with depth. FIG. 10 shows an axial distribution 100 (ultrasonic intensity along the central axis of the transducer) modeled for the same device. The ultrasonic intensity in the first 30 mm, which is in direct contact with the device and corresponds to the patient's tissue under the device,
Tested to vary over a range of 20 dB. A variant of the body treatment system for laboratory experiments is available from ImaRx corporation of Tucson, AZ.
Tion manufactured by Sonoporator 100, which has a maximum of 2 W / cm 2 (MI = 0.2 in the frequency range of 1 MHz).
The ultrasonic wave of 5) is delivered from a 16 mm diameter transducer. This type of device is expected to deliver a beam distribution as described above.

【0055】 高強度の、焦点の合わせられた超音波(HIFU)システムは、典型的に、画
像診断システムの変換器と同様に、ビーム分布を送達する単一エレメントの焦点
を合わせられた変換器を使用する。次いで、これらの変換器は、患者の体表面上
で走査され、焦点深度において熱障害を発達させる。
High-intensity, focused ultrasound (HIFU) systems are typically single-element, focused transducers that deliver a beam distribution, similar to transducers in diagnostic imaging systems Use These transducers are then scanned over the patient's body surface, developing a thermal lesion at the depth of focus.

【0056】 本発明は、図3および図4に示すように、広範な領域上で一様な超音波場を代
わりに提示することにより、図6、図7、図8、図9、および図10の各々に示
した現存する超音波システムの性能を超越する。
The present invention instead presents a uniform ultrasonic field over a large area, as shown in FIGS. Transcends the performance of existing ultrasound systems shown in each of FIGS.

【0057】 図11は、現在の、広範なビームの一様照射超音波送達システムの第1の実施
形態の横方向断面立面図である。超音波送達システム110は、近位端112お
よび遠位端114を有するハウジング111を備える。超音波変換器115は、
図示するように、ハウジング111の近位端112に配置される。好ましくは、
ハウジング111は、概して円筒型の形状であり得、図示するように、細い遠位
端114に向かって次第に細くなり得る。好ましくは、ハウジング111の遠位
端114は、好ましく患者Pの皮膚に対して支持され得る可曉性の皮膚接触窓1
17で覆われる。好ましくは、標準音響結合ゲルが、窓117と患者Pの皮膚と
の間に塗布され、治療的超音波エネルギーの患者への伝達を容易にする。
FIG. 11 is a cross-sectional elevation view of a first embodiment of a current, broad beam, uniform irradiation ultrasound delivery system. Ultrasound delivery system 110 includes a housing 111 having a proximal end 112 and a distal end 114. The ultrasonic transducer 115
As shown, it is located at the proximal end 112 of the housing 111. Preferably,
The housing 111 may be of a generally cylindrical shape and may taper toward a narrow distal end 114 as shown. Preferably, the distal end 114 of the housing 111 is preferably a flexible skin contact window 1 that can be supported against the skin of the patient P.
17 covered. Preferably, a standard acoustic coupling gel is applied between the window 117 and the skin of the patient P to facilitate the transfer of therapeutic ultrasound energy to the patient.

【0058】 好ましくは、ハウジング111は音響結合材料113で充填され、この音響結
合材料113は好ましくは、添加物を有するか、もしくは有さない水、または油
のような流体を含む。流体113は、変換器115から皮膚接触窓117まで、
流体113を介して超音波エネルギーのビームを伝導するように動作する。
Preferably, the housing 111 is filled with an acoustic coupling material 113, which preferably comprises a fluid, such as water or oil, with or without additives. Fluid 113 flows from transducer 115 to skin contact window 117,
It operates to conduct a beam of ultrasonic energy through the fluid 113.

【0059】 1つの局面において、図示するように、変換器115は、好ましくは平坦で円
形の形状であり得る。好ましい局面において、変換器115の直径は、10mm
〜100mmの範囲であり得、0.8cm2〜80cm2の表面積を与える。
In one aspect, as shown, the transducer 115 can be preferably flat and circular in shape. In a preferred aspect, the diameter of the transducer 115 is 10 mm
It is in the range of ~100mm, giving a surface area of 0.8cm 2 ~80cm 2.

【0060】 変換器115は、圧電性セラミック材料(例えば、PZTセラミック、または
より詳細には、PZT−8セラミック、または高出力動作に対して最適化される
他のバリエーションの硬質圧電性セラミック)から作製され得る。PZT−8セ
ラミック材料またはその同等物は、OH,ClevelandのMorgan
Matroc,Inc.のような圧電性セラミックの最大供給メーカから利用可
能である。あるいは、変換器は、PA,State CollegeのStra
tum Technologies,Inc.が製造する材料のような単結晶圧
電性材料から製造され得る。さらに、本圧電性材料は限定されず、ニオブ酸リチ
ウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、種々の複合材料、および任意の他の適切な
材料を含む材料のファミリーから代替的に作製され得る。さらに、変換器設計の
バリエーションはまた、超音波ドライバエレメントのような磁気ひずみ材料の使
用工程を含み得る。
The transducer 115 may be made of a piezoelectric ceramic material (eg, PZT ceramic, or more specifically, PZT-8 ceramic, or another variation of a rigid piezoelectric ceramic that is optimized for high power operation). Can be made. PZT-8 ceramic material or equivalent is available from OH, Cleveland's Morgan.
Matroc, Inc. Available from the largest suppliers of piezoelectric ceramics. Alternatively, the converter is a Stra, from PA, State College.
tun Technologies, Inc. Can be manufactured from a single crystal piezoelectric material, such as the material manufactured by. Further, the piezoelectric material is not limited and may alternatively be made from a family of materials including lithium niobate, lead titanate, lead metaniobate, various composites, and any other suitable materials. Further, variations in transducer design may also include using magnetostrictive materials, such as ultrasonic driver elements.

【0061】 流体経路媒体113と直接接触する変換器115を、図11に示す。変換器を
流体媒体から電気的に絶縁することが必要である場合、変換器は、NY,Woo
dsideのChase Corp.により製造されるHumiseal 1B
31アクリルのような絶縁材料で被覆され得る。あるいは、変換器の前方表面は
、波形形状、機械的強度、または先と同様に電気的絶縁のために、1以上のイン
ピーダンスマッチング層の機能を持つ。単一のインピーダンスマッチング層の場
合、MA,BedfordのTra−Conにより製造される1/4波長厚みの
3103キャスティングエポキシが望ましい。理想的には、インピーダンスマッ
チング層は、任意の吸収されたエネルギーが送達デバイスを加熱する際に、最小
の音響減衰を示す。
The transducer 115 in direct contact with the fluid path medium 113 is shown in FIG. If it is necessary to electrically insulate the transducer from the fluid medium, the transducer may be NY, Woo
ds.Case Corp. 1B manufactured by Hamamatsu
31 can be coated with an insulating material such as acrylic. Alternatively, the front surface of the transducer may function as one or more impedance matching layers for corrugation, mechanical strength, or, as before, electrical isolation. For a single impedance matching layer, a quarter wavelength thick 3103 casting epoxy manufactured by Tra-Con of Bedford, MA is preferred. Ideally, the impedance matching layer will exhibit minimal acoustic attenuation as any absorbed energy heats the delivery device.

【0062】 エアポケット118は、変換器115の裏側に提供され得、その結果、次いで
、変換器115が放射する超音波エネルギーの実質的に全てが、流体113を介
して、ハウジング111の遠位端114における皮膚接触窓117の方向に向け
られる。変換器の裏側のエアセラミックインターフェースは、音響エネルギーを
遠位方向に戻す優れた反射体を備える。空気はしかも、超音波エネルギーを極度
に通さない導体である。あるいは、低音響減衰を有する低インピーダンス音響材
料は、デバイスの機械的強度のために利用され得る。
An air pocket 118 may be provided on the back side of the transducer 115 so that substantially all of the ultrasonic energy emitted by the transducer 115 is, via the fluid 113, distal to the housing 111. Oriented in the direction of skin contact window 117 at end 114. The air-ceramic interface on the back of the transducer includes a good reflector that returns acoustic energy in a distal direction. Air is also a conductor that is extremely impermeable to ultrasonic energy. Alternatively, low impedance acoustic materials with low acoustic attenuation may be utilized for the mechanical strength of the device.

【0063】 好ましくは、送達デバイスハウジングの構造的側壁111は、理想的には、高
い負荷のシリコンゴムのような抗反射性の、高い吸収性材料で被覆される。従っ
て、ハウジング内の変換器からのサイドローブエネルギーは、先の音響ビームと
干渉するように散乱され得ない。
Preferably, the structural sidewall 111 of the delivery device housing is ideally coated with an anti-reflective, highly absorbent material, such as a high load silicone rubber. Thus, sidelobe energy from the transducer in the housing cannot be scattered to interfere with the previous acoustic beam.

【0064】 好ましくは、遠位端の送達デバイス開口部の物理的サイズが作製され得、その
結果、先の超音波ビームに与えるビームストップの効果は、デバイスの一様規格
内で(すなわち、本明細書で述べたような一様超音波照射の好ましい領域内で)
振幅変動ウェルを有する建設的/破壊的波動パターンである。
Preferably, the physical size of the delivery device opening at the distal end can be made so that the effect of the beam stop on the previous ultrasound beam is within the uniform specifications of the device (ie (Within the preferred region of uniform ultrasonic irradiation as described in the specification)
3 is a constructive / destructive wave pattern with amplitude varying wells.

【0065】 図12Aおよび図12Bは、図11のシステムのための、モデル化された横方
向ビーム分布120および122を示し、直径25.4mm、1MHzの焦点の
合っていない変換器を特徴とする。ビーム分布は、皮膚接触窓117から107
mmおよび200mmの深さにおいて、焦点領域の中心部および変換器の遠距離
音場と一致する軸A2と垂直である超音波振幅に対応する。
FIGS. 12A and 12B show modeled transverse beam distributions 120 and 122 for the system of FIG. 11, featuring a 25.4 mm diameter, 1 MHz out-of-focus transducer. . The beam distribution is controlled by skin contact windows 117-107.
At a depth of mm and 200 mm, this corresponds to an ultrasonic amplitude perpendicular to the axis A2 which coincides with the center of the focal region and the far field of the transducer.

【0066】 図13は、同じ変換器についてモデル化された軸方向のビーム分布130を示
す。ビーム分布は、皮膚接触窓117(距離=0)から皮膚接触窓117より1
00mmの軸方向距離までの、システム110の中央軸A2に沿う超音波振幅に
対応する。
FIG. 13 shows an axial beam distribution 130 modeled for the same transducer. The beam distribution is from the skin contact window 117 (distance = 0) to 1
It corresponds to an ultrasound amplitude along the central axis A2 of the system 110 up to an axial distance of 00 mm.

【0067】 この最も単純な例示的実施形態において、超音波軸方向振幅130は、変換器
表面より約62mmはなれた位置から表面より約300mm離れた位置まで6d
B以内で一様である。107mmの焦点距離において、横方向分布120は、1
0mmの直径上で6dB以内の一様性を示唆する。200mmの遠距離音場にお
いて、横方向分布122は、17mmの直径にわたって6dB以内の一様性を示
唆する。変換器ハウジング111の長さ、および結果として水路113の長さは
調節され、焦点ゾーンか、筋肉注射地点の中心部の上の任意の遠距離音場地点の
どちらかに位置を合わせ得、このような調節は対応する超音波ビーム幅を提供す
る。図12Aおよび図12Bの横方向ビーム分布120および122は、図9の
近距離音場分布90よりも実質的に一様な超音波照射を与えることが理解される
In this simplest exemplary embodiment, the ultrasonic axial amplitude 130 is 6 d from about 62 mm away from the transducer surface to about 300 mm away from the surface.
It is uniform within B. At a focal length of 107 mm, the lateral distribution 120 is 1
Suggests uniformity within 6 dB on a 0 mm diameter. At a far field of 200 mm, the lateral distribution 122 suggests a uniformity within 6 dB over a 17 mm diameter. The length of the transducer housing 111, and consequently the length of the channel 113, can be adjusted to align either the focal zone or any far field point above the center of the muscle injection point. Such adjustment provides a corresponding ultrasound beam width. It is understood that the lateral beam distributions 120 and 122 of FIGS. 12A and 12B provide a substantially more uniform ultrasound irradiation than the near field distribution 90 of FIG.

【0068】 好ましくは、本発明の一様で広範なフィールドの超音波エネルギーは、皮膚接
触窓から目的の標的領域の深さを超える距離までの軸方向距離にわたり、10d
B未満(そしてより好ましくは6dB、そして最も好ましくは3dB)で変化し
得る。
Preferably, the uniform and wide field of ultrasonic energy of the present invention is 10d over an axial distance from the skin contact window to a distance beyond the depth of the target area of interest.
And may vary by less than B (and more preferably 6 dB, and most preferably 3 dB).

【0069】 同様に好ましくは、本発明の一様で広範なフィールドの超音波エネルギーは、
少なくとも8mmのビーム幅、より好ましくは12mmのビーム幅、そして最も
好ましくは35mmのビーム幅にわたり、10dB未満(そしてより好ましくは
6dB、そして最も好ましくは3dB)で変化し得る。
Also preferably, the uniform and broad field of ultrasonic energy of the present invention is:
It can vary by less than 10 dB (and more preferably 6 dB, and most preferably 3 dB) over a beam width of at least 8 mm, more preferably a beam width of 12 mm, and most preferably a beam width of 35 mm.

【0070】 図14は、図11の変換器を駆動するための電子システム140の簡易化され
たブロック図を示す。ユーザは、コンピュータまたはコントローラサブシステム
142へのユーザインターフェース141を介してシステムを操作する。デジタ
ルI/Oデバイス143を介して、コンピュータは、RF駆動信号を発生する信
号発生器144、バーストにつきサイクル数をフォーマットし、バースト率をセ
ットする変調器145、可変利得出力増幅器146、インピーダンスマッチング
回路147、および最後に変換器148を制御する。
FIG. 14 shows a simplified block diagram of an electronic system 140 for driving the converter of FIG. A user operates the system via a user interface 141 to a computer or controller subsystem 142. Via the digital I / O device 143, the computer generates a signal generator 144 that generates an RF drive signal, a modulator 145 that formats the number of cycles per burst and sets a burst rate, a variable gain output amplifier 146, and an impedance matching circuit. 147 and finally the converter 148.

【0071】 単一エレメントのさらなる変形においてさえ、広範なビームのデバイス、変換
器は、上記の流体媒体と比較して固体音響媒体か、または緩衝ロッドを介して患
者と結合され得る。ついで、固体音響媒体は、送達デバイスハウジングから音響
的に脱結合する。理想的には、固体媒体は、変換器の圧電性セラミックのインピ
ーダンス(典型的には33Mrayl)と患者のインピーダンス(典型的には1
.5Mrayl)の間の音響インピーダンスを有する材料を含み、さらに理想的
には、(理想的に0.1dB/MHz/cm以下のオーダーの)最小音響減衰を
有し得る。このような減衰は超音波ビームの減衰および結果としてデバイス加熱
を生じる。固体媒体について候補となる材料としては、アルミニウム金属および
ガラスが挙げられる。患者との改良された音響結合に関して、これらの固体媒体
材料は、概してポリマーの系または負荷のあるエポキシからなる1/4波長厚み
の中間音響インピーダンス材料の形態に音響インピーダンスマッチング層として
機能する。音響インピーダンスマッチング方法は当業者の間で公知である。
[0071] Even in a further variation of the single element, the broad beam device, the transducer, may be coupled to the patient via a solid acoustic medium or a buffer rod as compared to the fluid medium described above. The solid acoustic medium then acoustically decouples from the delivery device housing. Ideally, the solid medium should have an impedance of the piezoelectric ceramic of the transducer (typically 33 Mrayl) and the impedance of the patient (typically 1
. 5Mrayl) and may ideally have minimal acoustic attenuation (ideally on the order of 0.1 dB / MHz / cm or less). Such attenuation results in attenuation of the ultrasound beam and consequently device heating. Candidate materials for solid media include aluminum metal and glass. For improved acoustic coupling with the patient, these solid media materials function as acoustic impedance matching layers in the form of a quarter wavelength thick intermediate acoustic impedance material, typically consisting of a polymer based or loaded epoxy. Acoustic impedance matching methods are known to those skilled in the art.

【0072】 以下のパラグラフにおいて、本発明の広範なビームの超音波変換器のさらなる
変形が提示される。上記からの構成および操作技術の全ては、以下に等しく適用
する。
In the following paragraphs, further variants of the broad beam ultrasonic transducer of the present invention are presented. All of the arrangements and operating techniques from above apply equally to:

【0073】 図15は、本発明の広範なアパーチャの超音波ビーム送達システムの代替の実
施形態150を示し、この実施形態において、湾曲した超音波の変換器155は
ハウジング151内で吊らされる。湾曲することで、変換器155は、超音波エ
ネルギーのビームBの幅を縮小し、この超音波エネルギービームBは、流体15
3および皮膚接触窓157を介して通過し、ついで、患者P内で広がる。上記シ
ステムと同様に、エアポケット158が提供され、変換器155から放射された
最大超音波エネルギーが、患者Pに向かっておよび患者P内へ通過することを確
実にする。
FIG. 15 illustrates an alternative embodiment 150 of the broad aperture ultrasonic beam delivery system of the present invention, in which a curved ultrasonic transducer 155 is suspended within a housing 151. By bending, the transducer 155 reduces the width of the beam of ultrasonic energy B, and this beam of ultrasonic energy B
3 and through the skin contact window 157 and then spread within the patient P. As with the above system, an air pocket 158 is provided to ensure that the maximum ultrasonic energy emitted from the transducer 155 passes toward and into the patient P.

【0074】 図15に示されるように、超音波エネルギーのビームBは、流体153内で配
置される焦点領域159を通って狭くなり、これによって超音波エネルギーの広
い均一場は、DNAまたは他の治療用生物学的物質が注射された患者Pのかなり
大きい標的領域Tを超えて広がる。このように、変換器155から標的領域Tま
での距離は、送達デバイスのより小さな物理的サイズに対して減少され得る。
As shown in FIG. 15, the beam B of ultrasonic energy narrows through a focal region 159 located within the fluid 153, whereby a wide uniform field of ultrasonic energy is generated by DNA or other The therapeutic biological material extends beyond the fairly large target area T of the injected patient P. In this way, the distance from the transducer 155 to the target area T may be reduced for a smaller physical size of the delivery device.

【0075】 図16は、音響屈折材料166が、超音波変換器165にマウントされ、患者
Pにおいて適切な深さに音響ビームBを焦点領域169に対して形成する、本発
明のなお別の実施形態を示す。好ましい局面において、音響屈折材料166は、
通過する音の速度が約1.5mm/μsecである水と比較して、内部での音速
が約1.0mm/μsecであるシリコンゴム(凸レンズ)、または、音速が約
2.5mm/μsecである音速がエポキシあるいはプラスチック(凹レンズ)
を含み得る。屈折材料の音響インピーダンスを水の音響インピーダンスに近付け
ておくことは、デバイスにおいて内部屈折および定在波の量を減らす。さらには
、皮膚接触窓167は湾曲した形状を有し、この窓を通過する超音波エネルギー
のビームBをさらに狭くするか、または広げることを補助し得る。
FIG. 16 illustrates yet another implementation of the present invention in which an acoustic refraction material 166 is mounted on an ultrasound transducer 165 to form an acoustic beam B at an appropriate depth in a patient P to a focal region 169. The form is shown. In a preferred aspect, the acoustic refraction material 166 comprises
Silicon rubber (convex lens) with an internal sound speed of about 1.0 mm / μsec, or a sound velocity of about 2.5 mm / μsec, compared to water with a velocity of sound of about 1.5 mm / μsec Some sound speed is epoxy or plastic (concave lens)
May be included. Keeping the acoustic impedance of the refractive material close to that of water reduces the amount of internal refraction and standing waves in the device. Further, the skin contact window 167 has a curved shape, which may help further narrow or widen the beam of ultrasonic energy B passing through the window.

【0076】 図12Aおよび12Bに示される単一要素のビームプロファイルは、図17に
示されるように環172を中心ディスク170の周りに加えることで、実質的に
広げられ得る。例示的な実施形態において、環の外部直径は、中心ディスクの外
部直径の2倍の平方根に等しい。中心ディスクと環との間のギャップは、圧電セ
ラミックの2つの部材間の音響クロストークを防ぐのに十分である。
The single-element beam profiles shown in FIGS. 12A and 12B can be substantially widened by adding an annulus 172 around the center disk 170 as shown in FIG. In an exemplary embodiment, the outer diameter of the annulus is equal to twice the square root of the outer diameter of the central disk. The gap between the center disk and the annulus is sufficient to prevent acoustic crosstalk between the two members of the piezoceramic.

【0077】 図18は、図17の変換器を駆動する電気システム180の単純化した模式図
を示す。ユーザは、コンピュータまたはコントローラサブシステム182のユー
ザインターフェース181を介してシステムを操作する。デジタルI/Oデバイ
ス183を介し、コンピュータは、RF駆動信号を生成するための信号ジェネレ
ータ184、1バースト当たりのサイクル数を初期化してバースト速度を設定す
るための、モジューレータ185時間遅延または位相シフト回路189、可変ゲ
イン出力増幅器186Aおよび186B、インピーダンスマッチング回路187
Aおよび187B、そして最後に変換器188Aおよび188Bを制御する。増
幅器186Aおよび186Bは、同じゲイン設定で操作される必要はない。さら
に、位相シフト回路は、0から360度までの任意の角度に設定され得る。
FIG. 18 shows a simplified schematic diagram of the electrical system 180 driving the converter of FIG. A user operates the system via a user interface 181 of a computer or controller subsystem 182. Via the digital I / O device 183, the computer generates a signal generator 184 for generating the RF drive signal, a modulator 185 for initializing the number of cycles per burst and setting the burst rate, or a time delay or phase shift. Circuit 189, variable gain output amplifiers 186A and 186B, impedance matching circuit 187
A and 187B, and finally converters 188A and 188B. Amplifiers 186A and 186B need not be operated at the same gain setting. Further, the phase shift circuit can be set to any angle from 0 to 360 degrees.

【0078】 例示的な用途において、移相器は、ゼロに設定され、増幅器186Bおよび1
86Bは、1.0:0.5の比のゲイン設定を有した。図19はモデル化された
横方向ビームプロファイル190を示す。特に注目すべきことは、6dBビーム
幅が、信号強度の約10dB損失であるにも関わらず、25.5mmまで開かれ
る。
In an exemplary application, the phase shifter is set to zero and the amplifiers 186B and 1
86B had a gain setting with a ratio of 1.0: 0.5. FIG. 19 shows a modeled transverse beam profile 190. Of particular note, the 6 dB beamwidth opens up to 25.5 mm, despite about 10 dB loss in signal strength.

【0079】 ビームの広がりは、超音波ビームの主ローブの低下および副ローブの強化によ
って生じる。図20は、この中心ディスクおよび環のペアに対するモデル化され
た軸方向プロファイル200を示し、図13のモデル化した軸方向プロファイル
と比較される場合、これは焦点ゾーンにおける10dBの低下を示す。図21A
および21Bは、図19の横方向プロファイルに対して、10mm近位および1
0mm遠位にあるモデル化した横方向ビームプロファイルを示す。現在の用途(
current application)に対し、場の深さにわたって、広い
ビームを維持するのを示す。詳細には、図21Aおよび21Bは、それぞれ24
.3mmおよび26.8mmの6dBビーム幅でのプロファイルを示す。
The beam divergence is caused by the reduction of the main lobe and the enhancement of the side lobes of the ultrasound beam. FIG. 20 shows a modeled axial profile 200 for this center disk and annulus pair, which when compared to the modeled axial profile of FIG. 13 shows a 10 dB reduction in the focal zone. FIG. 21A
And 21B are 10 mm proximal and 1 mm relative to the lateral profile of FIG.
Figure 3 shows a modeled transverse beam profile 0mm distal. Current use (
4 illustrates maintaining a wide beam over the depth of the field for current application. Specifically, FIGS. 21A and 21B each show 24
. 3 shows profiles at 3 mm and 26.8 mm 6 dB beamwidth.

【0080】 本発明は、上記されたような駆動信号の特定の振幅および位相を伴う中心ディ
スクの周りの1つの環に限定されないことが理解される。実に、極度に、無限の
開口部を備える環の無限のセットは、プログラムされ得、ビームにわたってリプ
ルのない完全方形ビームプロファイルを生成する。駆動エレクトロニクスに関し
て、移相器または時間遅延、出力増幅器、およびインピーダンスマッチング回路
を含むさらなるチャネルが必要とされる。
It is understood that the present invention is not limited to a single ring around a central disk with a particular amplitude and phase of the drive signal as described above. Indeed, an infinite set of rings with extremely infinite openings can be programmed to produce a perfect square beam profile with no ripple over the beam. With respect to the drive electronics, additional channels including phase shifters or time delays, output amplifiers, and impedance matching circuits are required.

【0081】 図22は、本発明のなお別の実施形態を示す。円柱型超音波変換器225は、
ハウジング221内に吊るされる。本発明のこの局面において、変換器225は
、好ましくは、空気で満たされた中空の内部228を有し、これによって、変換
器225によって放出される超音波エネルギーが流体223を通じて、湾曲した
音響反射体229に放射状外向きに向けられる。音響反射体229は、次に、皮
膚接触窓227を通過する超音波エネルギーのビームを反射し、方向付け、患者
Pに入れる。本発明の利点は、患者内部の好ましい深さで、治療超音波ビームを
形成するコンパクトなハウジングを提供することである。この設計はまた、より
大きな超音波エネルギー送達のための、圧電セラミックのより大きな表面積を提
供する。
FIG. 22 shows yet another embodiment of the present invention. The cylindrical ultrasonic transducer 225 is
It is suspended in the housing 221. In this aspect of the invention, the transducer 225 preferably has a hollow interior 228 filled with air, so that the ultrasonic energy emitted by the transducer 225 passes through the fluid 223 through a curved acoustic reflection. Pointed radially outward at body 229. The acoustic reflector 229 then reflects, directs, and directs the beam of ultrasonic energy passing through the skin contact window 227 into the patient P. An advantage of the present invention is to provide a compact housing for forming a therapeutic ultrasound beam at a preferred depth inside a patient. This design also provides a larger surface area of the piezoceramic for greater ultrasonic energy delivery.

【0082】 図23は、環型超音波変換器235がハウジング231の遠端234の近くに
配置される、本発明のなお別の実施形態を示す。変換器235は、超音波エネル
ギーを、流体233を通して音響反射体239へと向け、これが次にこの超音波
エネルギーを、流体233および皮膚接触窓237を通じて、患者Pに通過させ
る。この実施形態において、変換器235および音響反射体239の両方は、凸
または凹のいずれかに曲げられ得、患者の標的領域Tに超音波エネルギーのビー
ムを集中または拡散するのに役立つ。本発明のこの実施形態の利点は、ビーム断
面積に対する変換器の断面積の大きな割合を達成し得ることで、駆動能力につい
て大きなマージンを与え、それゆえ圧電セラミックが比較的低い電圧で駆動され
ることを可能にすることである。環エアポケット238は、変換器235の背後
に提供され、これにより変換器235から放出される実質的に全ての超音波エネ
ルギーが音響反射体239に向けられる。
FIG. 23 shows yet another embodiment of the present invention in which the annular ultrasonic transducer 235 is located near the distal end 234 of the housing 231. Transducer 235 directs the ultrasonic energy through fluid 233 to acoustic reflector 239, which in turn passes the ultrasonic energy through fluid 233 and skin contact window 237 to patient P. In this embodiment, both the transducer 235 and the acoustic reflector 239 can be bent either convex or concave, helping to focus or spread the beam of ultrasonic energy on the target area T of the patient. An advantage of this embodiment of the invention is that a large ratio of transducer cross-sectional area to beam cross-sectional area can be achieved, giving a large margin for drive capability, and therefore the piezoelectric ceramic is driven at a relatively low voltage Is to make it possible. An annulus air pocket 238 is provided behind the transducer 235 so that substantially all of the ultrasonic energy emitted from the transducer 235 is directed to the acoustic reflector 239.

【0083】 患者の身体における目的の領域が、ただ1つの変換器の配置によって容易に覆
われ得る領域より大きい場合、または変換器の配置の連続した段階的移動によっ
て覆われ得る場合、走査技術が用いられ得る。図24に示されるように、送達デ
バイス240は、超音波変換器245が優先的に直交軸上にマウントされ、ピボ
ット位置242(図示を容易にするための1つのみのピボット位置を示す)を中
心に行ったり来たりして回転する、ハウジング241を含む。従って、変換器2
45は、2つの垂直軸でピボット位置242を中心に回転するように適合され、
これによって、狭められた治療超音波エネルギーのビーム249は、標的領域T
を横切るラスター走査が行われ得る。
If the area of interest on the patient's body is larger than the area that can be easily covered by only one transducer arrangement, or if it can be covered by successive step-by-step movements of the transducer arrangement, scanning techniques may be used. Can be used. As shown in FIG. 24, the delivery device 240 is configured such that the ultrasound transducer 245 is preferentially mounted on an orthogonal axis and has a pivot position 242 (only one pivot position is shown for ease of illustration). Includes a housing 241 that rotates back and forth to the center. Therefore, converter 2
45 is adapted to rotate about a pivot position 242 in two vertical axes;
This causes the narrowed beam of therapeutic ultrasound energy 249 to travel to the target area T
May be performed.

【0084】 図24のシステムによって生成されるラスター走査251の代表的な上部平面
図が、図25に示される。図25において、より狭い直径の焦点領域259は、
より大きな直径の標的領域Tにわたってラスター走査される。標的領域の任意の
点での超音波放出の特定の装荷率を達成することが望まれる場合、ラスター走査
変換器の連続的放出の物理的な距離は、調整され得る。特定のパーセンテージの
装荷率は、変換器の有効なビーム幅が、時間の同じパーセンテージに対しサンプ
ルの特定の点を覆うことを必要とする(ここで、変換器からの連続的なまたはよ
り高いバースト速度の放出が必要とされる)。
A representative top plan view of a raster scan 251 generated by the system of FIG. 24 is shown in FIG. In FIG. 25, the smaller diameter focal region 259 is
A raster scan is performed over a larger diameter target area T. If it is desired to achieve a specific loading of the ultrasonic emission at any point in the target area, the physical distance of the continuous emission of the raster scan converter can be adjusted. A specific percentage loading rate requires that the effective beam width of the transducer cover a particular point in the sample for the same percentage of time (where a continuous or higher burst from the transducer) Velocity release is required).

【0085】 図11、15、16、17、22および23に示されるいずれの変換器も、図
24の送達デバイス240のピボット位置242にマウントされ得る。個々の機
能全ては、送達デバイスのアセンブリの全体または部分に集められ得る。
Any of the transducers shown in FIGS. 11, 15, 16, 17, 22 and 23 can be mounted at a pivot location 242 of the delivery device 240 of FIG. All of the individual functions can be assembled in all or part of the assembly of the delivery device.

【0086】 図26は、なお別の走査超音波送達デバイス320を示す。走査超音波送達デ
バイス320において、空気バッキング腔を備える変換器325は、患者の表面
に平行に超音波ビームBが出るように取り付けられる。流体媒体323を通過す
る超音波ビームBは、空気バッキング328を備える音響ミラー321で反射し
、患者結合窓327を通って患者Pへと進行する。ミラーの後ろにある空気バッ
キングを提供することは、屈折により超音波エネルギーがミラーに入射すること
および主な超音波ビームとの弱め合う干渉での再放射のいかなる可能性をもなく
す。反射面は、平面または曲面であり得、超音波ビームBを狭くするかまたは広
げ得る。長手方向シャフト322上に変換器を取り付けることによって、変換器
は、前方に押され得るかまたは後方に引かれ得、それによって焦点すなわち超音
波ビームの最適点を患者内のより浅い部位またはより深い部位に命中させる。ミ
ラー回転シャフト324を取り付けることによって、ミラーは、回転またはトグ
ルされ得、患部を横切って超音波ビームBを掃引する。
FIG. 26 illustrates yet another scanning ultrasound delivery device 320. In the scanning ultrasound delivery device 320, a transducer 325 with an air backing cavity is mounted such that the ultrasound beam B exits parallel to the surface of the patient. The ultrasonic beam B passing through the fluid medium 323 is reflected by an acoustic mirror 321 having an air backing 328 and travels through the patient coupling window 327 to the patient P. Providing an air backing behind the mirror eliminates any possibility of ultrasound energy being incident on the mirror due to refraction and re-emission with destructive interference with the main ultrasound beam. The reflecting surface may be flat or curved, and may narrow or widen the ultrasonic beam B. By mounting the transducer on the longitudinal shaft 322, the transducer can be pushed forward or pulled backward, thereby shifting the focus or optimum point of the ultrasound beam to a shallower region or deeper within the patient. Hit the site. By attaching the mirror rotation shaft 324, the mirror can be rotated or toggled, sweeping the ultrasound beam B across the affected area.

【0087】 図27は、なおさらなる走査超音波送達デバイス260を示す。走査超音波送
達デバイス260は、大きな面積を照射する目的で、狭くするまたは広げる手段
を備えるかまたは備えない、多数の単一要素または上記されたタイプの環アレイ
変換器265を含む。変換器は、一列に取り付けられ得るかまたは平行な列状に
配置され得る(図示の容易さのために示さない)。送達デバイスハウジング26
1は、変換器265からデバイスハウジング窓267および患者P内へ超音波エ
ネルギーが伝播するために流体263を含む。変換器265が、患者の標的領域
Tにおいて、音響ビームより横方向の寸法においてより大きい場合、変換器は、
示されるように傾いて取り付けられ得る。
FIG. 27 illustrates a still further scanning ultrasound delivery device 260. Scanning ultrasound delivery device 260 includes a number of single element or ring array transducers 265 of the type described above, with or without narrowing or spreading means, for the purpose of illuminating a large area. The transducers can be mounted in a row or arranged in parallel rows (not shown for ease of illustration). Delivery device housing 26
1 includes a fluid 263 for propagation of ultrasonic energy from the transducer 265 into the device housing window 267 and into the patient P. If the transducer 265 is larger in the transverse dimension than the acoustic beam at the patient's target area T, then the transducer:
It can be mounted at an angle as shown.

【0088】 送達デバイス260における変換器アレイを駆動するためのいくつかの方法が
存在する。例示的な技術では、信号のジェネレータシステム270は、図28に
示されるように、周波数ジェネレータ274を駆動する中央コントローラ272
、モジュレータ275、スイッチ(マルチプレクサ)279、および増幅器27
6およびアレイの各変換器278に対するインピーダンスマッチング回路277
を備える。コントローラは、モジュレータまたはプリアンプ段階の出力から各々
の変換器チャネルの最終的な増幅器段階へ信号を連続的にスイッチし、1パルス
繰り返し期間の間に連続的に全ての変換器を駆動する。これによって、装荷率と
デバイス数の積を1未満にすることを仮定する。この仮定が保証されない場合、
1つ以上の個々の変換器は単一のチャネルに割り当てられ得、変換される超音波
ビームは重ならない。このように、より高い装荷率が各変換器で達成され得る。
There are several ways to drive the transducer array in the delivery device 260. In the exemplary technique, the signal generator system 270 includes a central controller 272 that drives a frequency generator 274, as shown in FIG.
, Modulator 275, switch (multiplexer) 279, and amplifier 27
6 and an impedance matching circuit 277 for each transducer 278 in the array
Is provided. The controller continuously switches the signal from the output of the modulator or preamplifier stage to the final amplifier stage of each converter channel and drives all converters continuously during one pulse repetition period. This assumes that the product of the loading rate and the number of devices is less than one. If this assumption cannot be guaranteed,
One or more individual transducers can be assigned to a single channel, and the ultrasound beams being converted do not overlap. In this way, a higher loading factor can be achieved with each transducer.

【0089】 従って、本発明に従って、個々の変換器265は、個々の変換器265が交互
に作動されるように操作され得、各変換器、または変換器の組み合せは、連続的
に作動および停止される。個々の変換器265の操作を個別に制御する利点は、
システム装荷率を増加させ得ることである。さらに、複数の変換器を同時操作す
る場合、互いに離されて変換器を操作し、これによって個々の超音波ビーム間の
強め合うまたは弱め合う干渉を避けることが好ましくあり得る。
Thus, in accordance with the present invention, individual converters 265 can be operated such that individual converters 265 are alternately activated, and each converter, or combination of converters, is continuously activated and deactivated. Is done. The advantage of individually controlling the operation of each transducer 265 is that
The system loading rate can be increased. Further, when operating multiple transducers simultaneously, it may be preferable to operate the transducers apart from each other, thereby avoiding constructive or destructive interference between the individual ultrasound beams.

【0090】 図29は、複数の個別の超音波変換器要素281、282、283等を含む2
次元超音波変換器アレイ280を示す。好ましい局面において、超音波要素28
1、282、283等の各々は、専用の時間遅延および出力増幅器を用いて好適
に個別制御される。これによって、各要素281、282、283等の信号の位
相は、形成された混合の超音波ビームを患者の身体内の特定の位置に向けるよう
に調整され得るか、あるいはラスター走査で特定のビーム幅を有するビームを掃
引し得る。要素281、282、283等の各々は、それらのビーム幅が目的の
領域全体を覆う、十分に小さいサイズでなければならない。
FIG. 29 shows a second embodiment including a plurality of individual ultrasonic transducer elements 281, 282, 283, etc.
4 shows a two-dimensional ultrasonic transducer array 280. In a preferred aspect, the ultrasonic element 28
Each of 1, 282, 283, etc. is suitably individually controlled using a dedicated time delay and output amplifier. This allows the phase of the signal at each element 281, 282, 283, etc., to be adjusted to direct the formed mixed ultrasound beam to a particular location within the patient's body, or to produce a particular beam at a raster scan. A beam having a width may be swept. Each of the elements 281, 282, 283, etc. must be of a sufficiently small size that their beam width covers the entire area of interest.

【0091】 図29の変換器アレイは、本明細書中で記載されるように、流体で満たされた
ハウジング内部に取り付けられ得るか、または患者の皮膚に直接に適用され得る
The transducer array of FIG. 29 may be mounted inside a fluid-filled housing, as described herein, or may be applied directly to the patient's skin.

【0092】 (実験) (実験1) 継続中の米国特許出願第09/364,616号に記載の通りであるが、図1
1に示されるようなプロトタイプハードウェア(詳細には、10cmのウォータ
ーパス距離および直径25.4mmの皮膚接触窓を備える直径25.4mmの1
MHzの焦点の合っていない変換器を有する超音波送達システムを備える)を用
いて、ニュージーランド白ウサギの大腿筋を超音波処理し、続いて、その大腿筋
にβガラクトシダーゼプラスミドDNAを注入した。プラスミドDNAは、大腿
筋の1箇所に注入され、その直後に、その注入箇所の近接部位の上のおよびその
中の5箇所で超音波照射した。それぞれの超音波照射は、ほぼ10mmのビーム
幅、60秒間、ほぼ1.8のMIレベル、6%の装荷率(1890Hzの繰り返
し数で30サイクル)、および5℃未満の計算された組織温度の上昇を特徴とし
た。
Experiment Experiment 1 As described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 364,616, FIG.
Prototype hardware as shown in Figure 1 (specifically, a 25.4 mm diameter 1 with a water path distance of 10 cm and a skin contact window of 25.4 mm diameter).
The New Zealand white rabbit's thigh muscle was sonicated using an ultrasound delivery system with an out-of-focus transducer at MHz), followed by injection of β-galactosidase plasmid DNA into the thigh muscle. Plasmid DNA was injected into one of the thigh muscles, immediately followed by sonication over and in the vicinity of the injection site. Each ultrasound exposure had a beam width of approximately 10 mm, a MI level of approximately 1.8 for 60 seconds, a loading of 6% (30 cycles at 1890 Hz repetition rate), and a calculated tissue temperature of less than 5 ° C. It was characterized by a rise.

【0093】 5日後、その動物を屠殺した。各大腿筋は、超音波が照射される領域において
、3×3アレイに収集された9つのサンプルを有した。その筋肉はサンプルは、
約1×1×0.5cm(W×L×H)の寸法を有した。続いて、タンパク質を組
織から抽出し、βガラクトシダーゼ酵素活性および全タンパク質について測定し
た。βガラクトシダーゼ活性は、タンパク質含有量に対して規格化され、タンパ
ク質質量当たりの活性として表された。続いて、白ウサギの大腿筋のそれぞれに
ついて、平均βガラクトシダーゼ活性を9つのサンプルから計算した。
After 5 days, the animals were sacrificed. Each thigh muscle had nine samples collected in a 3x3 array in the area irradiated with ultrasound. The muscle is a sample
It had dimensions of about 1 × 1 × 0.5 cm (W × L × H). Subsequently, proteins were extracted from the tissues and measured for β-galactosidase enzyme activity and total protein. β-galactosidase activity was normalized to protein content and expressed as activity per protein mass. Subsequently, for each of the white rabbit thigh muscles, the average β-galactosidase activity was calculated from the nine samples.

【0094】 その結果を表1および2に要約する。ここで、超音波なし(No US)条件
と3回の超音波(US)条件とを比較する。発現レベルは、各グループについて
9〜11匹のウサギから平均βガラクトシダーゼ活性を含む処理のそれぞれにつ
いて示される。超音波条件(1MHz、1.8MI(力学指数)、6%の装荷率
)は、以下に説明するように、No US照射条件および他の超音波条件に対し
て、トランスフェクションの25倍の増強を示す最良の結果を得た。
The results are summarized in Tables 1 and 2. Here, the condition without ultrasonic wave (No US) and the condition of three ultrasonic waves (US) are compared. Expression levels are shown for each treatment containing average β-galactosidase activity from 9-11 rabbits for each group. Ultrasound conditions (1 MHz, 1.8 MI (mechanical index), 6% loading) resulted in a 25-fold enhancement of transfection over No US irradiation conditions and other ultrasound conditions, as described below. With the best results.

【0095】[0095]

【表1】 同様のトランスフェクション条件で193kHzで処理された低周波数の照射
において、超音波の効果が研究され、その結果が表2に示される。193KHz
、1.09MI、1.3%の装荷率を用いると、No US条件に比べて約9倍
のβガラクトシダーゼ発現の増加を観測した。
[Table 1] At low frequency irradiation treated at 193 kHz under similar transfection conditions, the effect of ultrasound was studied and the results are shown in Table 2. 193KHz
, 1.09 MI, and 1.3% loading, an approximately 9-fold increase in β-galactosidase expression was observed compared to the No US condition.

【0096】[0096]

【表2】 この実験の第2の部分において、超音波による前処理がなされた。詳細には、
上記の実験を、1MHz、1.8MI、6%のDC条件で、1つの注入箇所に対
して実行された5US照射を上記で設定したように繰り返した。しかしながら、
このUSは、βガラクトシダーゼプラスミドDNA注入の前になされた。上記の
表1に示されるように、βガラクトシダーゼ注入後にUSを適用することによっ
て達成されるβガラクトシダーゼトランスフェクションにおける24.5倍(1
35/5.5)の増加と比較すると、このUS前処理は、βガラクトシダーゼト
ランスフェクションにおいて、10.5倍(58/5.5)の増加を達成した。
[Table 2] In the second part of the experiment, ultrasonic pretreatment was performed. For details,
The above experiment was repeated at 1 MHz, 1.8 MI, 6% DC conditions and 5 US irradiation performed on one injection site as set above. However,
The US was made prior to β-galactosidase plasmid DNA injection. As shown in Table 1 above, 24.5 fold (1%) in β-galactosidase transfection achieved by applying US after β-galactosidase injection.
This US pre-treatment achieved a 10.5-fold (58 / 5.5) increase in β-galactosidase transfection as compared to a 35 / 5.5) increase.

【0097】 (実験2) 同時係属中の米国特許出願第09/364,616号に記載の通りであるが、
処置10日前に内部大腿動脈を完全に取り除くことにより、ウサギの後ろ足で虚
血が生じた。このウサギは、処置の30日後、3分野が評価された。この3分野
とは、血圧比(処置されていない動物の血圧と比較した虚血した後ろ足の足首の
血圧の比)、血流量(ドップラーフローワイヤを有する腸骨動脈の遠位端で測定
された流量)、および血管造影スコア(天然(native)動脈、側副および
血管造影画像のプラスミドDNAを発現するグリッドの各スクエアに見える毛細
血管の数)である。第1の実験において、100マイクログラムのVEGFを若
いウサギの後ろ足に注入した。第2の実験において、プラスミドDNAを発現す
る500マイクログラムのVEGFを老いたウサギに注入した。老いたウサギは
、第2の実験に対して特別に選択された。なぜならば、それらのウサギは、血管
形成に障害があるからである。これらの動物のプラスミドDNAを発現するVE
GFのより多い用量を用いることにより、正常にプラトーしたまたは飽和したバ
イオロジカルシステムで超音波が増加する証明が可能となる。
Experiment 2 As described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 364,616,
Complete removal of the internal femoral artery 10 days prior to treatment resulted in ischemia in the hind paw of the rabbit. The rabbit was evaluated in three fields 30 days after treatment. The three fields are the blood pressure ratio (the ratio of the blood pressure at the ankle of the ischemic hind leg compared to the blood pressure of the untreated animal), blood flow (measured at the distal end of the iliac artery with Doppler flow wire) Flow rate) and angiographic score (number of capillaries visible in each square of the grid expressing plasmid DNA in native arteries, collateral and angiographic images). In a first experiment, 100 micrograms of VEGF was injected into the hind paw of a young rabbit. In a second experiment, old rabbits were injected with 500 micrograms of VEGF expressing plasmid DNA. Old rabbits were specially selected for the second experiment. This is because these rabbits have impaired angiogenesis. VE expressing plasmid DNA of these animals
Using higher doses of GF allows demonstration of increased ultrasound in normally plateaued or saturated biological systems.

【0098】 実験の第1および第2の部分の両方において、プラスミドDNAを発現するV
EGFが、大腿筋上の5箇所に注入され、その直後に、その注入箇所の7箇所の
近接部位で超音波照射した。1MHz、1.8MI、および6%の装荷率の範囲
の超音波を、図11に示されたワイドビーム伝達システムで提供した。コントロ
ールグループのウサギと、超音波照射されたウサギのグループと超音波照射され
ていないウサギのグループとの間との比較を、プラスミドDNAを発現するVE
GFの注入の直後に行った。
In both the first and second parts of the experiment, V expressing plasmid DNA
EGF was injected into five places on the thigh muscle, and immediately thereafter, ultrasonic irradiation was performed at seven places adjacent to the injection place. Ultrasound in the range of 1 MHz, 1.8 MI, and 6% loading was provided with the wide beam delivery system shown in FIG. Comparison between the control group of rabbits and the group of sonicated rabbits and the group of non-sonicated rabbits was performed using VE expressing plasmid DNA.
Immediately after the injection of GF.

【0099】 図29は、実験の血圧比の結果を示す。ここで、血圧比は、虚血した後ろ足の
足首および反対側の外側の通常の後ろ足での血圧測定から導出される。若いおよ
び老いたウサギの両方において、超音波処理されていない虚血した後ろ足は、標
準の50%にとどまり、その値は、処理されていない外側の大腿動脈を流れを、
最も確かに反映している。老いたウサギにおいて、単に超音波処理するだけでは
、コントロールの虚血した後ろ足においてよりもより高い血圧にならなかった。
若いウサギにおいて、超音波を用いないプラスミドDNAを発現するVEGFの
処理は、血圧が上昇する結果とはならなかった。一方、老いたウサギにおいては
、注入量が増加すると、血圧が適度に改善することを示した。最後に、若いおよ
び老いたウサギの両方の場合において、プラスミドDNAを発現するVEGFと
超音波との組合せにより、血圧が実質的に改善し、ほぼ標準値となった。これら
のデータは、DNA注入と超音波処理の組合せにより、実質的に利点が存在する
ことを示唆する。図31および32は、それぞれ、血流量の結果と血管造影スコ
アの結果とを示し、同じ実験については、血圧の結果を明らかに支持する。
FIG. 29 shows the results of the blood pressure ratio of the experiment. Here, the blood pressure ratio is derived from blood pressure measurements on the ankle of the ischemic hind foot and on the contralateral outer normal hind foot. In both young and old rabbits, non-sonicated ischemic hind paws remain at 50% of normal, a value that indicates flow through the untreated outer femoral artery.
Most certainly reflects. In older rabbits, mere sonication did not result in higher blood pressure than in control ischemic hind legs.
In young rabbits, treatment with VEGF expressing plasmid DNA without ultrasound did not result in elevated blood pressure. In older rabbits, on the other hand, blood pressure was shown to improve moderately with increasing infusion volume. Finally, in both young and old rabbits, the combination of VEGF expressing plasmid DNA and ultrasound resulted in a substantial improvement in blood pressure to near normal values. These data suggest that there is substantial benefit from the combination of DNA injection and sonication. Figures 31 and 32 show the results of blood flow and angiography scores, respectively, and clearly support the blood pressure results for the same experiment.

【0100】 (実験3) 同時係属中の米国特許出願第09/223,230号に記載の通り(超音波エ
ネルギーの強度および期間が選択され得、これにより、動脈内の周囲の組織また
は構造の顕著なダメージのなしで、新しい内膜層でのより効果的な肥厚化(hy
perplasia)阻害を提供すことが分かる)であるが、ブタの動物モデル
において一連のインビボカテーテル実験を実行した。
Experiment 3 As described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 223,230 (the intensity and duration of the ultrasonic energy can be selected, thereby allowing the surrounding tissue or structure within the artery to be selected). More effective thickening (hy) with new intimal layers without significant damage
perplasia), but a series of in vivo catheter experiments were performed in a porcine animal model.

【0101】 特に、10秒〜1000秒、好ましくは30秒〜500秒、より好ましくは6
0〜300秒の範囲の処理時間、0.1〜50、好ましくは0.2〜10、より
好ましくは0.5〜5の範囲の力学指数を有する振動エネルギーに対して新しい
内膜の肥厚化の危険性がある動脈の標的箇所を照射することにより、動脈の新し
い内膜層内の血管の平滑筋細胞の増殖は、7日後、少なくとも2%(処理されて
いないコントロールと比較して)、たいていは少なくとも4%、時には6%以上
減少し得る。
In particular, 10 seconds to 1000 seconds, preferably 30 seconds to 500 seconds, more preferably 6 seconds
New intimal thickening for vibrational energies having a treatment time in the range of 0-300 seconds and a mechanical index in the range of 0.1-50, preferably 0.2-10, more preferably 0.5-5. By irradiating the target area of the at-risk artery, the proliferation of vascular smooth muscle cells in the new intimal layer of the artery is reduced by at least 2% (compared to untreated controls) after 7 days. Most can be reduced by at least 4%, and sometimes more than 6%.

【0102】 28日後に得られた肥厚化質量の減少は、典型的には少なくとも10%、通常
では少なくとも20%,そして好ましくは少なくとも30%である。このような
阻害は、平滑筋肉細胞が著しく壊死することなく達成され得る。
The reduction in thickening mass obtained after 28 days is typically at least 10%, usually at least 20%, and preferably at least 30%. Such inhibition can be achieved without significant necrosis of smooth muscle cells.

【0103】 これらの境界(perimeter)のそれぞれについて一般的な値、好まし
い値および模範的な値が、表3に示される。
[0103] General, preferred and exemplary values for each of these perimeters are shown in Table 3.

【0104】[0104]

【表3】 この課題の適用における実験は、超音波に基づいたカテーテルとともに実施さ
れ、同様の結果が、広範な標的領域を覆う超音波エネルギーの適切に均一な領域
を提供するために本発明の操作により、経皮的な投与で得ることが可能である。
[Table 3] Experiments in the application of this task have been performed with ultrasound-based catheters, and similar results have been obtained by manipulating the present invention to provide a suitably uniform area of ultrasound energy over a large target area. It can be obtained by dermal administration.

【0105】 (実験4) 同時係属中の米国特許出願第09/345,661号に記載の通りであるが、
図11のデバイスの形状において、経皮的な超音波エネルギー(VEGFおよび
βガラクトシダーゼ実験に対しても用いられる)は、大腿動脈と大腿静脈との間
のフィステルの作成、および頸動脈と頸静脈との間の埋め込み移植のを行う際の
ヒツジの外科的切開で適用された。外科手術箇所のそれぞれは、3回超音波照射
され、最初にその箇所の中心部に直接照射し、続いて、その周辺と遠端部に照射
された。それぞれの超音波照射は、ほぼ10mmのビーム幅、120秒間、ほぼ
3.0のMIレベル、1%の装荷率(315Hzの繰り返し数で30サイクル)
、および3℃未満の計算された組織温度の上昇を特徴としたする間なされた。
Experiment 4 As described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 345,661,
In the device configuration of FIG. 11, transcutaneous ultrasound energy (also used for VEGF and β-galactosidase experiments) was used to create fistulas between the femoral artery and the femoral vein, and the carotid artery and the jugular vein. It was applied with a surgical incision in the sheep when performing the implantation during the period. Each of the surgical sites was sonicated three times, first directly irradiating the center of the site, followed by irradiating its periphery and far end. Each ultrasonic irradiation had a beam width of about 10 mm, a MI level of about 3.0 for 120 seconds, and a loading rate of 1% (30 cycles at a repetition rate of 315 Hz).
, And a calculated increase in tissue temperature of less than 3 ° C.

【0106】 全てのコントロールならびに超音波処理された移植片およびフィステルが、生
成後、1ヶ月間露出(patent)したままであった。移植片の静脈側の初期
厚さ(初期肥厚化を含む)の測定の結果、移植片から遠位方向に向って、初期厚
さが連続的に減少する(超音波処理されたグループではより少なく増殖する)こと
を示した。フィステルの静脈側な関して、組織化した血栓を加えた最大初期厚さ
は、コントロールグループでは0.45±0.22mm、処置されたグループで
は0.18±0.21mmであった。この差異は、統計学的に有意であった。
All controls and sonicated implants and fistulas remained patent for one month after generation. Measurements of the initial venous thickness of the graft (including initial thickening) result in a continuous decrease in initial thickness distally from the graft (less in the sonicated group). Growth). For the venous side of the fistula, the maximum initial thickness with the organized thrombus added was 0.45 ± 0.22 mm in the control group and 0.18 ± 0.21 mm in the treated group. This difference was statistically significant.

【0107】 より詳細には、1MHz、3.0MI、および1%の装荷率の範囲の超音波で
、経皮的(transcutaneous)、(または経皮的(percuta
neous))の均一な照射に対して新しい内膜の肥厚化の危険性がある血管の
標的箇所を照射することにより、血管壁に影響を与える肥厚化が鈍った。
More specifically, transcutaneous, (or percutaneous) with ultrasound in the range of 1 MHz, 3.0 MI, and 1% loading.
Irradiation of target sites in blood vessels at risk of new intimal thickening for uniform irradiation of neous)) slowed down the thickening affecting the vessel wall.

【0108】 これら4つの実験(3種類の異なる動物モデル)に共通の因子は、組織の大部
分に超音波照射が必要なことであった。共通の結果は、超音波治療の影響が有益
であることであった。
A common factor in these four experiments (three different animal models) was that the majority of the tissue required sonication. A common result was that the effects of ultrasound treatment were beneficial.

【0109】 上記では、本発明の好ましい実施形態について完全に記載されたが、種々の代
替物、変更、均等物を用いてもよい。従って、上記の記載は、添付の特許請求の
範囲によって規定される本発明の発明の範囲を制限するものではないと理解され
るべきである。
Although the above is a complete description of the preferred embodiment of the invention, various alternatives, modifications, and equivalents may be used. Therefore, it is to be understood that the above description is not intended to limit the scope of the invention, which is defined by the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、骨格筋において注入された物質のトランスフェクションを増強する超
音波システムを図示する。
FIG. 1 illustrates an ultrasound system for enhancing transfection of an injected substance in skeletal muscle.

【図2】 図2は、手術後の脈管切開面を処置する超音波システムを図示する。FIG. 2 illustrates an ultrasound system for treating a post-operative vascular incision.

【図3】 図3は、患者の身体における標的領域上に重ね合わせた好ましい横方向のビー
ムの特性図を図示する。
FIG. 3 illustrates a characteristic diagram of a preferred lateral beam superimposed over a target area on a patient's body.

【図4】 図4は、患者の身体における標的領域上に重ね合わせた好ましい横方向のビー
ムの特性図を図示する。
FIG. 4 illustrates a characteristic diagram of a preferred lateral beam superimposed over a target area on a patient's body.

【図5】 図5は、ヒト身体の慣用的な、医学的診断上の超音波の画像化を図示する。FIG. 5 illustrates conventional, medical diagnostic ultrasound imaging of the human body.

【図6A】 図6Aは、医学的診断上の画像化システムからの横方向面内ビーム特性図を図
示する。
FIG. 6A illustrates a lateral in-plane beam profile from a medical diagnostic imaging system.

【図6B】 図6Bは、医学的診断上の画像化システムからの横方向の交面(cross−
plane)のビーム特性図を図示する。
FIG. 6B shows a lateral cross-section from a medical diagnostic imaging system.
FIG. 3 illustrates a beam characteristic diagram of FIG.

【図7】 図7は、医学的診断上の画像化システムからの軸方向のビーム特性図を図示す
る。
FIG. 7 illustrates an axial beam profile from a medical diagnostic imaging system.

【図8】 図8は、ヒト筋肉の「深部の熱」処理のための治療的超音波の適用を図示する
FIG. 8 illustrates the application of therapeutic ultrasound for “deep heat” processing of human muscle.

【図9】 図9は、代表的な身体的治療の超音波システムからの模範的な横方向のビーム
特性図を図示する。
FIG. 9 illustrates an exemplary lateral beam profile from an exemplary physical treatment ultrasound system.

【図10】 図10は、代表的な身体的治療の超音波システムからの模範的な軸方向のビー
ムの特性図を図示する。
FIG. 10 illustrates an exemplary axial beam profile from an exemplary physical treatment ultrasound system.

【図11】 図11は、本発明の広開口のビーム送達システムの第1の実施形態の側断面立
面図である。
FIG. 11 is a side sectional elevation view of a first embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention.

【図12A】 図12Aは、図11の変換器の模範的な横方向のビームの特性図を図示する。FIG. 12A illustrates an exemplary transverse beam characteristic diagram of the transducer of FIG. 11;

【図12B】 図12Bは、図11の変換器の別の模範的な横方向のビームの特性図を図示す
FIG. 12B illustrates another exemplary lateral beam characteristic diagram of the transducer of FIG. 11;

【図13】 図13は、図11の変換器の模範的な軸方向のビームの特性図を図示する。FIG. 13 illustrates an exemplary axial beam profile of the transducer of FIG. 11;

【図14】 図14は、図11の変換器を駆動するための電子装置の簡略化したブロック線
図を示す。
FIG. 14 shows a simplified block diagram of an electronic device for driving the converter of FIG. 11;

【図15】 図15は、湾曲した超音波変換器を備える、本発明の広開口のビーム送達シス
テムの第2の実施形態の側断面立面図である。
FIG. 15 is a side cross-sectional elevation view of a second embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention with a curved ultrasonic transducer.

【図16】 図16は、変換器に取りつけられた音響を反射する材料を備える、本発明の広
開口のビーム送達システムの第3の実施形態の側断面立面図である。
FIG. 16 is a side cross-sectional elevation view of a third embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention comprising an acoustically reflective material attached to a transducer.

【図17】 図17は、環状配列変換器の音響開口の正面図である。FIG. 17 is a front view of the acoustic aperture of the annular array transducer.

【図18】 図18は、図17の電子装置の簡略化ブロック線図を示す。FIG. 18 shows a simplified block diagram of the electronic device of FIG.

【図19】 図19は、図17の変換器の模範的な横方向のビーム特性図を図示する。FIG. 19 illustrates an exemplary lateral beam profile of the transducer of FIG.

【図20】 図20は、図17の変換器の模範的な軸方向のビーム特性図を図示する。FIG. 20 illustrates an exemplary axial beam profile of the transducer of FIG. 17;

【図21A】 図21Aは、図17の変換器の模範的な近位の横方向のビーム特性図を図示す
る。
FIG. 21A illustrates an exemplary proximal lateral beam profile of the transducer of FIG. 17;

【図21B】 図21Bは、図17の変換器の遠位の横方向のビーム特性図を図示する。FIG. 21B illustrates a distal lateral beam profile of the transducer of FIG. 17;

【図22】 図22は、円柱形状の変換器を備える、本発明の広開口のビーム送達システム
の第4の実施形態の側断面立面図である。
FIG. 22 is a side sectional elevation view of a fourth embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention with a cylindrically shaped transducer.

【図23】 図23は、環形状の変換器を備える、本発明の広開口のビーム送達システムの
第5の実施形態の側断面画図である。
FIG. 23 is a side cross-sectional view of a fifth embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention with an annular transducer.

【図24】 図24は、治療的超音波ビームをラスタ走査するように適合される、本発明の
広開口ビーム送達システムの第6の実施形態の側断面立面図である。
FIG. 24 is a side cross-sectional elevation view of a sixth embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention adapted to raster scan a therapeutic ultrasound beam.

【図25】 図25は、図24のシステムによって生成されたラスタ走査の頂平面図である
FIG. 25 is a top plan view of a raster scan generated by the system of FIG. 24;

【図26】 図26は、深さを調節された変換器および回転超音波ミラーを備える、本発明
の広開口のビーム送達システムの第6の実施形態の側断面立面図である。
FIG. 26 is a side cross-sectional elevation view of a sixth embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention with a depth adjusted transducer and a rotating ultrasonic mirror.

【図27】 図27は、複数の個々の変換器を備える、本発明の広開口のビーム送達システ
ムの第7の実施形態の側断面立面図である。
FIG. 27 is a side cross-sectional elevation view of a seventh embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention comprising a plurality of individual transducers.

【図28】 図28は、図27の変換器を駆動するための電子装置の簡略化したブロック線
図を示す。
FIG. 28 shows a simplified block diagram of an electronic device for driving the converter of FIG. 27.

【図29】 図29は、二次元の変換器レイを備える、本発明の広開口ビーム送達システム
の第8の実施形態の正面図である。
FIG. 29 is a front view of an eighth embodiment of the wide aperture beam delivery system of the present invention comprising a two-dimensional transducer ray.

【図30】 図30は、ウサギ虚血性後肢実験についての血圧比データをグラフで提示する
FIG. 30 graphically presents blood pressure ratio data for a rabbit ischemic hind limb experiment.

【図31】 図31は、ウサギ虚血性後肢実験についての血流データをグラフで提示する。FIG. 31 graphically presents blood flow data for a rabbit ischemic hind limb experiment.

【図32】 図32は、ウサギ虚血性後肢実験についての血管造影のスコアデータをグラフ
で提示する。
FIG. 32 graphically presents angiographic score data for a rabbit ischemic hind limb experiment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 マッケンジー, ジョン アール. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94070, サン カルロス, イートン アベニュ ー 1742 (72)発明者 コワン, マーク ダブリュー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94539, フレモント, マンダン プレイス 1766 Fターム(参考) 4C060 KK50 MM01 MM24 4C167 AA71 AA80 BB45 CC01 CC30 EE01 EE03 EE20 GG16 HH08 HH19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID , IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, (72) Invention NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW Mackenzie, John Earl. United States California 94070, San Carlos, Eaton Avenue 1742 (72) Inventor Cowan, Mark W .. United States 94539, Fremont, Mandan Place 1766 F-term (reference) 4C060 KK50 MM01 MM24 4C167 AA71 AA80 BB45 CC01 CC30 EE01 EE03 EE20 GG16 HH08 HH19

Claims (78)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 患者の身体の標的領域に送達される物質の細胞吸収を増大す
る方法であって、以下: 該標的領域に該物質を送達する工程;および 該標的領域の広い範囲を横切って、超音波エネルギーの均一な場を適用する工
程であって、該超音波エネルギーが、該標的領域への該物質の細胞吸収を増大す
るのに十分な型および量である、工程 を包含する、方法。
1. A method for increasing cellular absorption of a substance delivered to a target area of a patient's body, comprising: delivering the substance to the target area; and across a large area of the target area. Applying a uniform field of ultrasonic energy, wherein the ultrasonic energy is of a type and amount sufficient to increase cellular absorption of the substance into the target area. Method.
【請求項2】 前記超音波エネルギーが、細胞吸収を引き起こすのに十分強
いが、細胞の溶解を防ぐのに十分弱い、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the ultrasonic energy is strong enough to cause cell absorption, but weak enough to prevent cell lysis.
【請求項3】 前記物質が、前記標的領域にボーラスとして筋肉内注射され
る、請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the substance is injected intramuscularly as a bolus into the target area.
【請求項4】 前記均一な場が、該場の幅を横切って横方向に、10dB未
満だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity laterally across the width of the field by less than 10 dB.
【請求項5】 前記均一な場が、該場の幅を横切って横方向に、6dB未満
だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity laterally across the width of the field by less than 6 dB.
【請求項6】 前記均一な場が、該場の幅を横切って横方向に、3dB未満
だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity laterally across the width of the field by less than 3 dB.
【請求項7】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に、
10dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
7. The method of claim 1, wherein the uniform field is axially across a depth of the target area,
The method of claim 1, comprising a field whose intensity changes by less than 10 dB.
【請求項8】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に、
6dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
8. The method of claim 1, wherein the uniform field is axially across the depth of the target area,
The method of claim 1, comprising a field whose intensity changes by less than 6 dB.
【請求項9】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に、
6dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the uniform field is axially across the depth of the target area,
The method of claim 1, comprising a field whose intensity changes by less than 6 dB.
【請求項10】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に
、3dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項1に記載の方法。
10. The method of claim 1, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity axially across the depth of the target area by less than 3 dB.
【請求項11】 前記超音波エネルギーが、0.1〜20の力学指数を有す
る、請求項1に記載の方法。
11. The method of claim 1, wherein the ultrasonic energy has a mechanical index between 0.1 and 20.
【請求項12】 前記超音波エネルギーが、0.3〜15の力学指数を有す
る、請求項1に記載の方法。
12. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy has a mechanical index between 0.3 and 15.
【請求項13】 前記超音波エネルギーが、0.5〜10の力学指数を有す
る、請求項1に記載の方法。
13. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy has a mechanical index of 0.5 to 10.
【請求項14】 前記超音波エネルギーが、4未満の過渡的な熱指数を有す
る、請求項1に記載の方法。
14. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy has a transient thermal index of less than 4.
【請求項15】 前記超音波エネルギーが、0.1%〜50%の装荷率で適
用される、請求項1に記載の方法。
15. The method of claim 1, wherein the ultrasonic energy is applied at a loading of 0.1% to 50%.
【請求項16】 前記超音波エネルギーが、0.3%〜20%の装荷率で適
用される、請求項1に記載の方法。
16. The method of claim 1, wherein the ultrasonic energy is applied at a loading of between 0.3% and 20%.
【請求項17】 前記超音波エネルギーが、0.5%〜5%の装荷率で適用
される、請求項1に記載の方法。
17. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy is applied at a loading of 0.5% to 5%.
【請求項18】 前記超音波エネルギーが、20kHz〜5MHzの周波数
で適用される、請求項1に記載の方法。
18. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy is applied at a frequency between 20 kHz and 5 MHz.
【請求項19】 前記超音波エネルギーが、100kHz〜1.5MHzの
周波数で適用される、請求項1に記載の方法。
19. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy is applied at a frequency between 100 kHz and 1.5 MHz.
【請求項20】 前記超音波エネルギー場が、少なくとも0.5cmのビー
ム幅を有する、請求項1に記載の方法。
20. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy field has a beam width of at least 0.5 cm.
【請求項21】 前記超音波エネルギー場が、少なくとも1.2cmのビー
ム幅を有する、請求項1に記載の方法。
21. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy field has a beam width of at least 1.2 cm.
【請求項22】 前記超音波エネルギー場が、少なくとも3.5cmのビー
ム幅を有する、請求項1に記載の方法。
22. The method of claim 1, wherein said ultrasonic energy field has a beam width of at least 3.5 cm.
【請求項23】 前記標的領域が、1cm〜4cmの経皮深さを有する、請
求項1に記載の方法。
23. The method of claim 1, wherein said target area has a percutaneous depth of 1 cm to 4 cm.
【請求項24】 請求項1に記載の方法であって、ここで、超音波エネルギ
ーの前記均一な場が、ワイドビーム超音波送達システムによって前記標的領域の
広い範囲を横切って適用され、該ワイドビーム超音波送達システムが、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器;および 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する音響接触媒
質物質、 を備える、方法。
24. The method of claim 1, wherein the uniform field of ultrasound energy is applied across a wide area of the target area by a wide beam ultrasound delivery system. A beam ultrasound delivery system comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an ultrasound transducer mounted within the housing; and a contacting at least one surface of the transducer. And an acoustic couplant material that contacts the skin contact window.
【請求項25】 超音波エネルギーの前記均一な場が、前記物質を前記標的
領域に送達すると同時に、該標的領域の広い範囲を横切って適用される、請求項
1に記載の方法。
25. The method of claim 1, wherein the uniform field of ultrasonic energy is applied across a wide area of the target area while delivering the substance to the target area.
【請求項26】 超音波エネルギーの前記均一な場が、前記物質を前記標的
領域に送達する前に、該標的領域の広い範囲を横切って適用される、請求項1に
記載の方法。
26. The method of claim 1, wherein the uniform field of ultrasonic energy is applied across a large area of the target area before delivering the substance to the target area.
【請求項27】 超音波エネルギーの前記均一な場が、前記物質を前記標
的領域に送達した直後に、該標的領域の広い範囲を横切って適用される、請求項
1に記載の方法。
27. The method of claim 1, wherein the uniform field of ultrasonic energy is applied across a large area of the target area immediately after delivering the substance to the target area.
【請求項28】 超音波エネルギーの前記均一な場が、前記物質を前記標的
領域に送達した15分〜60分後に、該標的領域の広い範囲を横切って適用され
る、請求項1に記載の方法。
28. The method of claim 1, wherein the uniform field of ultrasonic energy is applied across a large area of the target area 15 to 60 minutes after delivering the substance to the target area. Method.
【請求項29】 患者の身体の標的領域に送達されたDNAのトランスフェ
クションを増大する方法であって、以下: 該標的領域に該DNAを送達する工程;および 該標的領域の広い範囲を横切って超音波エネルギーの均一な場を適用する工程
であって、該超音波エネルギーが、該DNAの該標的領域におけるトランスフェ
クションを増大するのに十分な型および量である、工程 を包含する、方法。
29. A method for increasing transfection of DNA delivered to a target area of a patient's body, comprising: delivering the DNA to the target area; and across a large area of the target area. Applying a uniform field of ultrasonic energy, said ultrasonic energy being of a type and amount sufficient to increase transfection of said DNA in said target region.
【請求項30】 前記DNAが発現ベクターを含有する、請求項29に記載
の方法。
30. The method of claim 29, wherein said DNA comprises an expression vector.
【請求項31】 前記DNAが、VEGF、EPO、第VIII因子、第I
X因子、angiostatinおよびendostatinからなる群から選
択されるタンパク質を発現する、請求項29に記載の方法。
The DNA may be VEGF, EPO, Factor VIII, I
30. The method of claim 29, wherein the method expresses a protein selected from the group consisting of factor X, angiostatin, and endostatin.
【請求項32】 前記超音波エネルギーが、DNAのトランスフェクション
を引き起こすために十分に強いが、DNAの分割を防ぐために十分弱い、請求項
29に記載の方法。
32. The method of claim 29, wherein the ultrasonic energy is strong enough to cause transfection of the DNA, but weak enough to prevent DNA splitting.
【請求項33】 前記DNAが、前記標的領域にボーラスとして筋肉内注射
される、請求項29に記載の方法。
33. The method of claim 29, wherein said DNA is injected intramuscularly as a bolus into said target area.
【請求項34】 前記均一な場が、該場の幅を横切って横方向に、10dB
未満だけ強度が変化する場を含む、請求項29に記載の方法。
34. The method according to claim 26, wherein the uniform field is laterally 10 dB across the width of the field.
30. The method of claim 29, comprising a field whose intensity changes by less than.
【請求項35】 前記均一な場が、該場の幅を横切って横方向に、6dB未
満だけ強度が変化する場を含む、請求項29に記載の方法。
35. The method of claim 29, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity laterally across the width of the field by less than 6 dB.
【請求項36】 前記均一な場が、該場の幅を横切って横方向に、3dB未
満だけ強度が変化する場を含む、請求項29に記載の方法。
36. The method of claim 29, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity laterally across the width of the field by less than 3 dB.
【請求項37】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に
、10dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項29に記載の方法。
37. The method of claim 29, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity axially across the depth of the target area by less than 10 dB.
【請求項38】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に
、6dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項29に記載の方法。
38. The method of claim 29, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity axially across the depth of the target area by less than 6 dB.
【請求項39】 前記均一な場が、前記標的領域の深さを横切って軸方向に
、3dB未満だけ強度が変化する場を含む、請求項29に記載の方法。
39. The method of claim 29, wherein the uniform field comprises a field that varies in intensity axially across the depth of the target area by less than 3 dB.
【請求項40】 前記超音波エネルギーが、0.1〜20の力学指数を有す
る、請求項29に記載の方法。
40. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy has a mechanical index between 0.1 and 20.
【請求項41】 前記超音波エネルギーが、0.3〜15の力学指数を有す
る、請求項29に記載の方法。
41. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy has a mechanical index of 0.3 to 15.
【請求項42】 前記超音波エネルギーが、0.5〜10の力学指数を有す
る、請求項29に記載の方法。
42. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy has a mechanical index of 0.5 to 10.
【請求項43】 前記超音波エネルギーが、0.5〜5の力学指数を有する
、請求項29に記載の方法。
43. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy has a mechanical index of 0.5 to 5.
【請求項44】 前記超音波エネルギーが、4未満の過渡的な熱指数を有す
る、請求項29に記載の方法。
44. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy has a transient thermal index of less than 4.
【請求項45】 前記超音波エネルギーが、0.1%〜50%の装荷率で適
用される、請求項29に記載の方法。
45. The method of claim 29, wherein the ultrasonic energy is applied at a loading of 0.1% to 50%.
【請求項46】 前記超音波エネルギーが、0.3%〜20%の装荷率で適
用される、請求項29に記載の方法。
46. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy is applied at a loading of 0.3% to 20%.
【請求項47】 前記超音波エネルギーが、0.5%〜5%の装荷率で適用
される、請求項29に記載の方法。
47. The method of claim 29, wherein the ultrasonic energy is applied at a loading of 0.5% to 5%.
【請求項48】 前記超音波エネルギーが、20kHz〜5MHzの周波数
で適用される、請求項29に記載の方法。
48. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy is applied at a frequency between 20 kHz and 5 MHz.
【請求項49】 前記超音波エネルギーが、100kHz〜1.5MHzの
周波数で適用される、請求項29に記載の方法。
49. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy is applied at a frequency between 100 kHz and 1.5 MHz.
【請求項50】 前記超音波エネルギー場が、少なくとも0.5cmのビー
ム幅を有する、請求項29に記載の方法。
50. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy field has a beam width of at least 0.5 cm.
【請求項51】 前記超音波エネルギー場が、少なくとも1.2cmのビー
ム幅を有する、請求項29に記載の方法。
51. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy field has a beam width of at least 1.2 cm.
【請求項52】 前記超音波エネルギー場が、少なくとも3.5cmのビー
ム幅を有する、請求項29に記載の方法。
52. The method of claim 29, wherein said ultrasonic energy field has a beam width of at least 3.5 cm.
【請求項53】 前記標的領域が、1cm〜4cmの経皮深さを有する、請
求項29に記載の方法。
53. The method of claim 29, wherein said target area has a percutaneous depth of 1 cm to 4 cm.
【請求項54】 請求項29に記載の方法であって、ここで、超音波エネル
ギーの均一な場を適用する工程が、以下: ハウジングの窓を患者の皮膚に接触させる工程;および 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器を駆動し、該超音波エネルギー
を送達する工程、 を包含する、方法。
54. The method of claim 29, wherein applying a uniform field of ultrasonic energy comprises: contacting a window of the housing with a patient's skin; and within the housing. Driving the ultrasonic transducer provided in and delivering the ultrasonic energy.
【請求項55】 超音波の前記均一な場が、前記DNAを前記標的領域に送
達すると同時に、該標的領域の前記広い範囲を横切って適用される、請求項29
に記載の方法。
55. The uniform field of ultrasound is applied across the wide area of the target area while delivering the DNA to the target area.
The method described in.
【請求項56】 超音波の前記均一な場が、前記DNAを前記標的領域に送
達する前に、該標的領域の前記広い範囲を横切って適用される、請求項29に記
載の方法。
56. The method of claim 29, wherein said uniform field of ultrasound is applied across said large area of said target area before delivering said DNA to said target area.
【請求項57】 超音波の前記均一な場が、前記DNAを前記標的領域に送
達した直後に、該標的領域の前記広い範囲を横切って適用される、請求項29に
記載の方法。
57. The method of claim 29, wherein said uniform field of ultrasound is applied across said wide area of said target area immediately after delivering said DNA to said target area.
【請求項58】 超音波の前記均一な場が、前記DNAを前記標的領域に送
達した15分〜60分後に、該標的領域の前記広い範囲を横切って適用される、
請求項29に記載の方法。
58. The uniform field of ultrasound is applied across the wide area of the target area 15 to 60 minutes after delivering the DNA to the target area.
A method according to claim 29.
【請求項59】 血管内膜の過形成を阻害する方法であって、以下: 患者の血管系の広い範囲を横切って超音波エネルギーの均一な場を適用する工
程であって、該超音波エネルギーが、血管内膜の過形成を阻害するのに十分な型
および量である、工程 を包含する、方法。
59. A method of inhibiting intimal hyperplasia, comprising: applying a uniform field of ultrasonic energy across a large area of a patient's vasculature, the method comprising: Is of a type and amount sufficient to inhibit intimal hyperplasia.
【請求項60】 前記超音波エネルギーが、100kHz〜5MHzの周波
数で適用される、請求項59に記載の方法。
60. The method of claim 59, wherein said ultrasonic energy is applied at a frequency between 100 kHz and 5 MHz.
【請求項61】 前記超音波エネルギーが、0.1〜50の力学指数で適用
される、請求項59に記載の方法。
61. The method of claim 59, wherein said ultrasonic energy is applied with a mechanical index between 0.1 and 50.
【請求項62】 前記超音波エネルギーが、0.1〜100%の装荷率で適
用される、請求項59に記載の方法。
62. The method of claim 59, wherein said ultrasonic energy is applied at a loading of 0.1-100%.
【請求項63】 前記超音波エネルギーが、100kHz〜5MHzの周波
数かつ0.1W/cm2〜100W/cm2の強度で適用される、請求項59に記
載の方法。
63. The ultrasonic energy is applied at a frequency and intensity of 0.1W / cm 2 ~100W / cm 2 of 100KHz~5MHz, The method of claim 59.
【請求項64】 ワイドビーム均一場超音波エネルギー送達システムであっ
て、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた複数の超音波変換器;および 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する音響接触媒
質物質、 を備える、システム。
64. A wide beam uniform field ultrasound energy delivery system, comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; a plurality of ultrasound waves provided within the housing. A transducer; and an acoustic couplant material that contacts at least one surface of the transducer and contacts the skin contact window.
【請求項65】 前記変換器が、1つの要素が別の要素の中に配置された複
数の同心環状要素を備える、請求項64に記載のワイドビーム均一場超音波エネ
ルギー送達システム。
65. The wide beam uniform field ultrasonic energy delivery system of claim 64, wherein the transducer comprises a plurality of concentric annular elements, one element disposed within another element.
【請求項66】 請求項64に記載のワイドビーム均一場超音波エネルギー
送達システムであって、以下: 前記変換器の各々の操作を個々に制御するために適合された、電子駆動回路 をさらに備える、システム。
66. The wide beam uniform field ultrasound energy delivery system of claim 64, further comprising: an electronic drive circuit adapted to individually control operation of each of the transducers. ,system.
【請求項67】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた個々の平板変換器要素の2次元アレイ;およ
び 該個々の変換器の各々の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触す
る、音響接触媒質物質、 を備える、システム。
67. A wide beam uniform field ultrasound delivery system, comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an individual plate transducer mounted within the housing. A two-dimensional array of elements; and an acoustic couplant material that contacts at least one surface of each of the individual transducers and contacts the skin contact window.
【請求項68】 前記個々の平板変換器要素が、広い範囲にわたって前記超
音波場の適用範囲を提供するために互いに角を成す、請求項67に記載のワイド
ビーム均一場超音波送達システム。
68. The wide beam uniform field ultrasound delivery system of claim 67, wherein said individual plate transducer elements are angled with each other to provide coverage of said ultrasound field over a large area.
【請求項69】 請求項67に記載のワイドビーム均一場超音波送達システ
ムであって、以下: 前記変換器の各々の操作を個々に制御するために適合された、電子駆動回路 をさらに備える、システム。
69. The wide beam uniform field ultrasound delivery system of claim 67, further comprising: an electronic drive circuit adapted to individually control operation of each of the transducers. system.
【請求項70】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 中間流体連結なく、患者に直接連結されるように適合される、個々の平板変換
器要素の2次元アレイ を備える、システム。
70. A wide beam uniform field ultrasound delivery system comprising: a two-dimensional array of individual plate transducer elements adapted to be directly connected to a patient without an intermediate fluid connection. .
【請求項71】 患者の身体の標的領域に送達される物質の細胞吸収を増大
するためのキットであって、以下: 超音波エネルギー送達システム;および 請求項1に記載の方法を使用するための使用説明書 を備える、キット。
71. A kit for increasing cellular absorption of a substance delivered to a target area of a patient's body, comprising: an ultrasonic energy delivery system; and a method for using the method of claim 1. Kit with instructions for use.
【請求項72】 患者の身体の標的領域に送達されるDNAのトランスフェ
クションを増大するためのキットであって、以下: 超音波エネルギー送達システム;および 請求項29に記載の方法を使用するための使用説明書 を備える、キット。
72. A kit for increasing transfection of DNA delivered to a target area of a patient's body, comprising: an ultrasonic energy delivery system; and a method for using the method of claim 29. Kit with instructions for use.
【請求項73】 血管内膜の過形成を阻害するためのキットであって、以下
: 超音波エネルギー送達システム;および 請求項59に記載の方法を使用するための使用説明書 を備える、キット。
73. A kit for inhibiting intimal hyperplasia, comprising: an ultrasonic energy delivery system; and instructions for using the method of claim 59.
【請求項74】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器; 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する、音響接触
媒質物質; 該ハウジングの内側に該変換器を連結する第1の調節可能な台であって、該第
1の調節可能な台は、第1方向の超音波エネルギーのビームの前後の移動のため
に該変換器を連結するように適合されている、第1の調節可能な台;および 該ハウジングの内側に該変換器を連結する第2の調節可能な台であって、該第
2の調節可能な台は、第2方向の超音波エネルギーのビームの前後の移動のため
に該変換器を連結するように適合され、該第2方向は該第1方向に垂直である、
第2の調節可能な台 を備える、システム。
74. A wide beam uniform field ultrasound delivery system, comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an ultrasound transducer mounted within the housing; An acoustic couplant material in contact with at least one surface of the transducer and in contact with the skin contact window; a first adjustable pedestal connecting the transducer to the interior of the housing; An adjustable platform adapted to couple the transducer for back and forth movement of the beam of ultrasonic energy in a first direction; a first adjustable platform; and the interior of the housing. A second adjustable platform for coupling the transducer, the second adjustable platform for coupling the transducer for back and forth movement of the beam of ultrasonic energy in a second direction. Adapted, wherein the second direction is the first direction Perpendicular to the
A system comprising a second adjustable platform.
【請求項75】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器;および 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する音響接触媒
質物質、 を備え、ここで、該変換器が該ハウジングの中心に位置し、そして音響反射面が
該ハウジングの内側周辺部の周りに配置されている、システム。
75. A wide beam uniform field ultrasound delivery system, comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an ultrasound transducer mounted within the housing; And an acoustic couplant material in contact with at least one surface of the transducer and in contact with the skin contact window, wherein the transducer is centrally located in the housing and an acoustically reflective surface is provided in the housing. The system, which is located around the inner perimeter.
【請求項76】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器;および 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する音響接触媒
質物質、 を備え、ここで、音響反射面が該ハウジングの中心に位置し、そして該変換器が
該ハウジングの内側周辺部の周りに配置されている、システム。
76. A wide beam uniform field ultrasound delivery system, comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an ultrasound transducer mounted within the housing; And an acoustic couplant material in contact with at least one surface of the transducer and in contact with the skin contact window, wherein an acoustically reflective surface is located at the center of the housing, and wherein the transducer is The system, which is located around the inner perimeter.
【請求項77】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器;および 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する音響接触媒
質物質、 を備え、ここで、該変換器が、該音響接触媒質物質に接触して配置される該変換
器の側面を覆う音響反射物質をさらに備える、システム。
77. A wide beam uniform field ultrasound delivery system comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an ultrasound transducer mounted within the housing; And an acoustic couplant material that contacts at least one surface of the transducer and contacts the skin contact window, wherein the transducer is disposed in contact with the acoustic couplant material. The system further comprising an acoustic reflective material covering a side surface of the system.
【請求項78】 ワイドビーム均一場超音波送達システムであって、以下: 遠位末端に開口部を有するハウジング; 該開口部を覆う皮膚接触窓; 該ハウジング内に備え付けられた超音波変換器;および 該変換器の少なくとも一面に接触し、かつ該皮膚接触窓に接触する音響的接触
媒質物質、 を備え、ここで、該皮膚接触窓が、そこを通過する超音波エネルギーのビームを
狭くするために湾曲した形状を有する、システム。
78. A wide beam uniform field ultrasound delivery system comprising: a housing having an opening at a distal end; a skin contact window covering the opening; an ultrasound transducer mounted within the housing; And an acoustic couplant material that contacts at least one surface of the transducer and contacts the skin contact window, wherein the skin contact window narrows the beam of ultrasonic energy passing therethrough. A system having a curved shape.
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