CN102335441A - 防高强度聚集超声在界面处反射的方法和凝胶组合物 - Google Patents

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Abstract

为减少高强度聚集超声射束在组织的被给予高强度聚集超声射束的感兴趣区域的反射和发热，至少两层耦合凝胶被施加于沿感兴趣区域的组织/空气界面处和高强度聚集超声射束的传播方向的聚焦部。两个超声耦合凝胶层中的第一层是大体无泡的超声耦合凝胶层，并且所述两层中的第二层是发泡的超声耦合凝胶。大体无泡的超声耦合凝胶层被置于直接邻近所述组织/空气界面，并且发泡的超声耦合凝胶层被置于所述大体无泡的超声耦合凝胶层的在远离所述组织/空气界面的一侧的上方。

Description

防高强度聚集超声在界面处反射的方法和凝胶组合物
技术领域
本发明涉及针对高强度聚集超声(HIFU)反射和远场发热的保护。
背景技术
磁共振导航高强度聚焦超声(MRg HIFU)是一种混合技术，该混合技术提供了对于靶标组织或者其它病理组织的有效且安全的热烧蚀，同时保留健康的周围结构。理论上，MRgHIFU对于能够被治疗的肿瘤的大小没有限制。主要挑战在于要避免感兴趣区域开始治疗之后由于HIFU连续通过组织而发生的近场发热和远场发热。特别在HIFU射束射出患者身体的患者身体部位处，由于在该部位处的组织/空气界面的原因而能够发生反射和发热。该部位典型地与HIFU进入患者身体的进入点相对，其中感兴趣区域介于进入部位和射出部位之间。
发明内容
本发明的目的在于减小HIFU过程中发生的反射和远场发热。
该目的根据本发明通过下面的方法实现，该方法包括：将多层超声耦合凝胶施加到患者的HIFU的射出部位处，其中已经利用HIFU照射了患者的感兴趣区域。该多层超声耦合凝胶由至少两层构成。第一层布置成直接紧邻患者的皮肤，且由可买到的未处理形式即均质的超声耦合凝胶构成，其中大体上没有气泡。第二超声耦合凝胶层直接邻近所述不包含气泡的凝胶层的离开患者的一侧，且由可买到的超声耦合凝胶构成，该超声耦合凝胶已经被搅拌或搅打以将气泡引入其中，使得气泡随机地分散和悬浮在所述超声耦合凝胶内。
该多层凝胶能够表面地施加，其中无泡凝胶层被直接施加到患者的皮肤，之后将发泡凝胶层施加到无泡凝胶上。
本发明另外包括一种由发泡超声耦合凝胶和直接紧邻的无泡超声耦合凝胶构成的预成形的凝胶产品，比如片材。该片材能够是矩形的，并且能够接着被切割至任意所期望的形状以与特定的身体区域的轮廓一致，或者能够以多种不同的形状预成形。
附图说明
图1是根据本发明的多层超声耦合凝胶组合物的一部分的侧视图。
图2示意性地示出了图1中示出的多层凝胶组合物在HIFU过程中的使用。
图3是根据本发明的多层凝胶产品的实施例的透视图。
图4是示出用以说明本发明的方法及凝胶组合物的有效性的温度测量曲线。
具体实施方式
图1是根据本发明的凝胶组合物的实施方式的侧视图。在本实施方式中，凝胶组合物1由可购买到的基本上未处理形式的超声耦合凝胶层2和已经被搅打或搅拌以引入气泡的发泡超声耦合凝胶层3构成。气泡在层3中随机地分散并且在该层中悬浮在超声耦合凝胶中。相反，在层2中的超声耦合凝胶尽可能地没有气泡。
层3中的发泡超声耦合凝胶能够通过任意适当的方式生产，比如通过使用搅打器以搅拌或搅打一定量的可购买到的超声耦合凝胶生产出。
气泡大致均一地分布在层3中。
适用于用作层2且适用以生产层3的可购买到的超声耦合凝胶的一个示例是
Figure BDA0000075123530000021
100。
图2示意性地示出了凝胶组合物1在HIFU过程中的使用。组合物1或者通过涂抹在患者的皮肤上而被表面地施加，或者如图3所示地以成品9的形式施加。无泡超声耦合凝胶层2(即，无泡凝胶)直接紧邻患者的皮肤，如图2所示。
在HIFU过程中，HIFU源5被操作以产生聚焦到HIFU聚焦部的HIFU射束6。HIFU源5比如通过使用磁共振导航来布置和定向，使得HIFU聚焦部大体上与患者的组织内的待由HIFU治疗的感兴趣区域一致。HIFU射束6在组织中朝向焦点(感兴趣区域7)传播。在沿传播方向的感兴趣区域之后，HIFU将作为辐射8继续传播通过组织，辐射8不必要保持如在感兴趣区域7之前那样精确地聚焦。因为辐射8在组织/空气(皮肤/空气)界面处射出患者身体，发生反射和对组织的局部发热，这对于患者是不舒适的，并且如果严重的话能够造成损伤。通过将凝胶组合物1置于患者的皮肤上以大体上覆盖射出区域，射束将不射出患者身体或者组织并且在无泡层2中传播，最终进入层3，在层3中，泡沫中的多次反射将使残留的射束消散，起到吸收器的作用。相关机理在于，当HIFU射束遇到无泡层2时，其继续穿过无泡层2并且大体上没有反射或者吸收发生，然后射束遇到发泡层。在发泡层3中，剩余的HIFU射束(射束能量)大体上消失，推断是由于泡沫中的气泡产生多次反射的原因。推断气泡网格通过多次反射/偏转随机地分割HIFU射束，以使HIFU射束的剩余能量分布在层3中的凝胶中。
图4示出了布置在层3中的感兴趣区域中(通过圆标识的曲线)、在层2中(通过三角形标识的曲线)、和在组织中(连续曲线)获得的磁共振层析X射线照相法时间曲线。如能够从图4观察到的，正由HIFU治疗的组织在聚焦部达到了23.5℃的温度水平，而在层2中产生的最大温度为3℃及在发泡层3中产生的最大温度为4.5℃。
尽管本领域技术人员可以提出修改和改变，本发明人的意图在于，全部的改变和修改应根据专利许可合理地并且适当地在它们对于现有技术的贡献的范围内实现。

Claims (11)

1.用于减小高强度聚集超声处理中的反射和组织发热的方法，所述方法包括如下步骤：
标识患者的在高强度聚集超声聚焦处作用的高强度聚集超声在传播方向上在经过所述高强度聚集超声聚焦之后遇到组织/空气界面的部位；
用第一超声耦合凝胶层紧邻所述组织/空气界面覆盖所述部位，所述第一层由大体无泡的超声耦合凝胶构成；
用第二超声耦合凝胶层覆盖所述部件，且在所述第一超声耦合凝胶层的与所述组织/空气界面相反的一侧处重叠于所述第一超声耦合凝胶层，所述第二超声耦合凝胶层由发泡的超声耦合凝胶构成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，包括在所述组织/空气界面处表面地施加作为可流动超声耦合凝胶的所述第一层，和在表面地施加的所述第一层上施加作为可流动超声耦合凝胶的所述第二层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，包括同步地施加作为包括所述第一层和所述第二层的预成形片的所述第一层和所述第二层。
4.一种凝胶组合物，其包括：
第一凝胶层，所述第一凝胶层大体上由无泡的超声耦合凝胶构成；和
第二凝胶层，所述第二凝胶层邻近于并结合于所述第一凝胶层，并且由发泡的超声耦合凝胶构成。
5.根据权利要求4所述的凝胶组合物，其中，所述第一凝胶层和所述第二凝胶层中的每一个由可涂抹凝胶构成。
6.根据权利要求4所述的凝胶组合物，其中，所述第一凝胶层和所述第二凝胶层中的每一个由大体上不流动凝胶构成。
7.一种制造凝胶组合物的方法，所述方法包括如下步骤：
将气泡引入超声耦合凝胶以产生发泡的超声耦合凝胶层；和
将大体无泡的超声耦合凝胶层施加到所述发泡的超声耦合凝胶层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，包括通过搅拌或搅打大体无泡的超声耦合凝胶而将所述气泡引入所述超声耦合凝胶。
9.一种用于进行高强度聚集超声过程的方法，所述方法包括如下步骤：
通过将高强度聚集超声射束引入到组织而对受试者的组织中的感兴趣区域作用高强度聚集超声，所述射束具有大体上与组织中的感兴趣区域一致的射束聚焦部；
在所述射束的在所述感兴趣区域和所述射束聚焦部之后在传播方向上的组织/空气界面处，紧邻所述组织/空气界面施加大体无泡的超声耦合凝胶层，并且在所述大体无泡的超声耦合凝胶层的远离所述组织/空气界面的一侧处，在整个所述大体无泡的超声耦合凝胶层上施加发泡的超声耦合凝胶层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，包括在所述组织/空气界面处表面地施加作为可流动凝胶的所述第一层，和在表面地施加的所述第一层上施加作为可流动超声耦合凝胶的所述第二层。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，包括同步地施加作为包括所述第一凝胶层和所述第二凝胶层的预成形片的所述第一凝胶层和所述第二凝胶层。
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