RU2359701C2

RU2359701C2 - Усиливающий агент для терапии высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком и его применение

Info

Publication number: RU2359701C2
Application number: RU2007127665/14A
Authority: RU
Inventors: Чжибяо ВАН (CN); Чжибяо ВАН; Фаци ЛИ (CN); Фаци ЛИ; Липин ЛЮ (CN); Липин ЛЮ; Яньбин СЯО (CN); Яньбин СЯО; Цзывэнь СЯО (CN); Цзывэнь СЯО; Чжилун ВАН (CN); Чжилун ВАН
Original assignee: Чунцин Хайфу(Хифу) Текнолоджи Ко., Лтд
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2009-06-27
Also published as: KR20070091645A; CN1803197A; AU2005324270B2; CA2593632A1; BRPI0518495A2; EP1847275A1; AU2005324270A1; WO2006072197A1; RU2007127665A; US20080260790A1; JP2008526784A; EP1847275A4; CN100574810C

Abstract

Группа изобретений относится к медицине, а именно к средствам, повышающим действие акустической энергии в целевом месте во время терапии высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком (HIFU). Применение биосовместимого твердого вещества с частицами нанометрового размера, предназначенное для HIFU-терапии, заключается в получении усиливающего агента, содержащего дискретную фазу, состоящую из биосовместимого твердого вещества с частицами нанометрового размера, инкапсулированного внутри мембранообразующего материала; и непрерывную фазу, состоящую из водной среды, при этом дискретная фаза однородно диспергирована в непрерывной фазе. Усиливающий агент, предназначенный для HIFU-терапии, содержит биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера, состоит из указанных дискретной и непрерывной фаз, при этом дискретная фаза однородно диспергирована в непрерывной фазе. Способ увеличения действия акустической энергии в целевом месте во время HIFU-терапии заключается во внутривенном введении указанного усиливающего агента в эффективной дозе посредством непрерывной и быстрой внутривенной инсталляции или болюсного вливания пациенту за 0-168 часов до применения HIFU-терапии. Данная группа изобретений позволяет повысить эффективность HIFU-терапии глубоко расположенных и больших опухолей при определенной акустической мощности без повреждения нормальных тканей вдоль акустического пути. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

ОБЛАСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение касается областей медицины и лечения, в особенности области ультразвуковой терапии, и более конкретно усиливающего агента для HIFU-терапии, который может усиливать действие акустической энергии в определенных местах при HIFU-терапии, и его применения.

ПРЕДПОСЫЛКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (HIFU), как новая методика лечения опухолей и других заболеваний, уже является признанным для клинических применений. HIFU использует сфокусированный ультразвук, который обеспечивает непрерывную, высокоинтенсивную ультразвуковую энергию в фокусе, которая дает немедленные тепловые эффекты (65-100°С), кавитационные эффекты, механические эффекты и сонохимические эффекты, вызывая селективный коагулирующий некроз в очаге и предотвращая пролиферацию, инвазию и метастазирование опухолей.

Показано, что при прохождении ультразвука внутри тела акустическая энергия затухает экспоненциально с увеличением пройденного расстояния (Baoqin Liu et al., Chinese Journal of Ultrasound in Medicine, 2002, 18 (8): 565-568). Кроме того, при прохождении ультразвука в мягких тканях энергия ослабевает в результате поглощения, рассеивания, рефракции, дифракции в тканях и подобного, среди этих факторов за потерю энергии отвечают, главным образом, поглощение и рассеивание в тканях (Ruo Feng и Zhibiao Wang (главные редакторы), Practical Ultrasound Therapeutics, Science and Technology Reference Publisher of China, Beijing, 2002, 14).

Таким образом, если применяют HIFU-терапию для лечения глубоко расположенных и больших опухолей, то доходящая до цели акустическая энергия является относительно низкой. Следовательно, терапевтическая эффективность снижается, и увеличивается время обработки вследствие ослабления акустической энергии.

Конечно, хотя можно повысить мощность передачи терапевтического датчика для повышения терапевтической эффективности, с большей вероятностью будет выжигаться нормальная ткань вдоль пути прохождения ультразвука в окружающей высокоинтенсивный ультразвук среде.

Кроме того, в настоящее время, когда HIFU-методику применяют клинически к печеночной опухоли, где прохождению ультразвука препятствуют ребра, их обычно удаляют, чтобы усилить действие энергии в целевом месте, сократить время обработки и повысить терапевтические эффекты. Таким образом, нельзя гарантировать неинвазивность HIFU-терапии, что нежелательно для пациентов и врачей.

Указанные выше проблемы неблагоприятным образом ограничивают применение HIFU-терапии в качестве методики для клинической практики. Следовательно, необходимо срочно решать технические проблемы в отношении усиления действия энергии в определенном месте, эффективного лечения глубоко расположенных опухолей без поражения окружающей нормальной ткани на акустическом пути и лечения печеночной опухоли, которая блокирована ребрами, без удаления ребер.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной целью настоящего изобретения является обеспечение усиливающего агента для HIFU-терапии, который может увеличивать действие акустической энергии в целевой ткани при HIFU-терапии.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа увеличения действия акустической энергии в определенном месте во время HIFU-терапии, использующего усиливающий агент для лечения высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком (HIFU) по настоящему изобретению.

Следующей целью настоящего изобретение является обеспечение применения усиливающего агента для HIFU-терапии с целью увеличения эффективности HIFU-терапии.

Для достижения указанных выше целей в одном варианте настоящего изобретения получают усиливающий агент для HIFU-терапии. Усиливающий агент по настоящему изобретению представляет собой вещество, которое может повышать поглощение акустической энергии в целевом месте, подлежащем HIFU-терапии, после его введения в биологическое тело, т.е. вещество, которое можно использовать для снижения акустической энергии, необходимой для поражения целевой ткани (опухолевой и неопухолевой ткани) во время HIFU-терапии. В настоящем изобретении типы веществ, используемых в качестве усиливающих агентов для HIFU-терапии, конкретно не ограничены, пока вещества являются биосовместимыми твердыми веществами с частицами поглощение терапевтической акустической энергии и действие в отношении целевой ткани.

Конкретно, усиливающий агент для HIFU-терапии по настоящему изобретению предпочтительно содержит биосовместимые твердые вещества с частицами нанометрового размера выбранные из группы, включающей магнитные биоматериалы, такие как суперпарамагнитный оксид железа (SPIO), гидроксиапатит (НАР) и карбонат кальция, предпочтительно гидроксиапатит. Усиливающий агент имеет размер частиц в диапазоне 1-500 нм, предпочтительно 1-200 нм и более предпочтительно 10-100 нм.

Способ получения усиливающего агента для HIFU-терапии не имеет особых ограничений. Например, указанное выше биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера (такое как магнитные биоматериалы, например, суперпарамагнитный оксид железа (SPIO), гидроксиапатит (НАР) и карбонат кальция), имеющее желательный размер частиц, можно добавить в водную среду с образованием суспензии с концентрацией 0,1-150 г/л. До использования предпочтительно гомогенизировать суспензию при помощи перемешивающего устройства, например устройства для обработки ультразвуком, для того чтобы биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера могло полностью и гомогенно диспергироваться в водной суспендирующей среде.

Используемое здесь выражение "с частицами нанометрового размера" обозначает размер частиц более 1 нм и менее 1000 нм.

Для предотвращения агломерации или осаждения биосовместимых твердых веществ с частицами нанометрового размера в водной среде, в предпочтительном варианте настоящего изобретение получают усиливающий агент для HIFU-терапии, который содержит дискретную фазу, состоящую из ядра, заключенного в капсулу из мембранообразующего материала, и непрерывную фазу, состоящую из водной среды. Дискретная фаза однородно диспергирована в непрерывной фазе и имеет размер частиц в диапазоне 10-1000 нм, предпочтительно 10-500 нм и более предпочтительно 10-200 нм. Количество мембранообразующего материала в усиливающем агенте составляет 0,1-100 г/л, предпочтительно 0,5-20 г/л и более предпочтительно 0,5-10 г/л. В качестве материала ядра используют биосовместимые твердые вещества с частицами нанометрового размера, выбранные из группы, включающей магнитные биоматериалы, такие как суперпарамагнитный оксид железа (SPIO), гидроксиапатит (НАР) и карбонат кальция, предпочтительно гидроксиапатит. Размер частиц биосовместимого твердого вещества с частицами нанометрового размера составляет 1-500 нм, предпочтительно 1-200 нм и более предпочтительно 10-100 нм. Количество материала ядра в усиливающем агенте составляет 0,1-150 г/л, предпочтительно 10-100 г/л и более предпочтительно 20-80 г/л.

В описанном выше варианте настоящего изобретения мембранообразующий материал включает: липиды, например, 3-sn-фосфатидилхолин, натриевую соль 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидилглицерина, 1,2-дистеароил-sn-глицеро-3-фосфатидилхолин, натрий 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидат, 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидилхолин, фосфатидилсерин и гидрированный фрсфатидилсерин, холестерин и гликолипид; сахариды, включающие, например, глюкозу, фруктозу, сахарозу, крахмал и продукты их разложения; белки, например альбумин, глобулин, фибриноген, фибрин, гемоглобин, продукты разложения растительных белков и подобное.

В описанном выше варианте настоящего изобретение водная среда представляет собой дистиллированную воду, физиологический раствор соли или раствор глюкозы. Концентрация раствора глюкозы может составлять до 50% (мас./об.). Однако у диабетических пациентов нельзя использовать раствор глюкозы в качестве водной среды для усиливающего агента для HIFU-терапии.

В предпочтительном варианте усиливающий агент может также содержать натрийкарбоксиметилцеллюлозу (CMC-Na) и/или глицерин. Количество CMC-Na в усиливающем агенте составляет 0,01-10 г/л, предпочтительно 0,05-0,6 г/л и более предпочтительно 0,1-0,3 г/л. Количество глицерина в усиливающем агенте составляет 5-100 г/л. Усиливающий агент может также содержать калийкарбоксиметилцеллюлозу, натрийкарбоксиэтилцеллюлозу, калийкарбоксиэтилцеллюлозу, натрийкарбоксипропилцеллюлозу, калийкарбоксипропилцеллюлозу и подобные.

В более предпочтительном варианте для повышения стабильности усиливающего агента доводят его рН до 3,0-6,5, предпочтительно до 5,0-6,0. Для регулировки значения рН усиливающего агента можно использовать неорганические или органические кислоты. Предпочтительно использовать уксусную кислоту для регулировки рН усиливающего агента.

Кроме того, чтобы получить усиливающий агент для HIFU-терапии согласно настоящему изобретению, особо чувствительный к конкретной опухолевой ткани или очагу, можно добавить в усиливающий агент вещества, обладающие специфическим сродством к опухолевой ткани или очагу, например опухолеспецифическое антитело.

В усиливающем агенте для HIFU-терапии по настоящему изобретению предпочтительно использовать липид (более предпочтительно фосфолипид) для инкапсулирования магнитных биоматериалов с частицами нанометрового размера, гидроксиапатит (НАР) и/или карбонат кальция, чтобы можно было вводить усиливающий агент внутривенно, для спокойной транспортировки посредством кровообращения и затем быстрого фагоцитоза тканями человеческого тела, которые богаты ретикулоэндотелиальными клетками. Таким образом, можно разместить большое количество усиливающего агента в тканях человеческого тела за короткое время, существенно изменяя акустическую среду целевой ткани, тогда можно существенно повысить способность данной ткани поглощать ультразвук, можно увеличить воздействие акустической энергии в целевую ткань во время HIFU-терапии и, в конечном счете, можно значительно повысить эффективность клинической HIFU-терапии по удалению опухолевых клеток.

Используемые в настоящем изобретении биосовместимые твердые вещества с частицами нанометрового размера являются коммерчески доступными. Альтернативно, биосовместимые твердые вещества можно подвергнуть обработке с получением гранул нанометрового размера, применяя способы, известные специалисту в данной области.

Биосовместимые твердые вещества с частицами нанометрового размера, инкапсулированные внутри мембраны, согласно настоящему изобретению можно получить следующим образом:

(1) взвешивая и смешивая мембранообразующий материал и биосовместимые твердые вещества с частицами манометрового размера с получением 0,1-100 г/л мембранообразующего материала и 0,1-150 г/л биосовместимого твердого вещества с частицами нанометрового размера, добавляя к смеси водную среду до предварительно определенного объема и перемешивая с образованием жидкой смеси;

(2) помещая жидкую смесь, полученную на стадии (1), в устройство для обработки ультразвуком и обрабатывая ультразвуком жидкую смесь в течение 2-3 мин при мощности от 400 до 800 Вт с образованием однородно диспергированной стабильной суспензии.

Предпочтительно обрабатывать суспензию ультразвуком дважды с получением более однородно диспергированной стабильной суспензии.

В способе получения усиливающего агента для HIFU-терапии по настоящему изобретению предпочтительно добавляют в смесь натрийкарбоксиметилцеллюлозу и/или глицерин до добавления водной среды на стадии (1). Более предпочтительно после добавления к смеси водной среды и спокойного перемешивания на стадии (1) добавить уксусную кислоту, доводя рН жидкой смеси до 3,0-6,5 и предпочтительно до 5,0-6,0.

В способе получения усиливающего агента для HIFU-терапии по настоящему изобретению необходимо только провести обработку биосовместимых твердых веществ с получением гранул нанометрового размера. Однородной дисперсии дискретной фазы в водной среде можно достичь, просто используя устройство для обработки ультразвуком и предотвращая тем самым конгломерацию гранул нанометрового размера. Таким образом, имеется меньше требований к используемому в способе оборудованию, способ просто применять, он эффективен для получения однородной дисперсии и рентабелен.

Кроме того, настоящее изобретение касается способа увеличения действия энергии в целевом месте при HIFU-терапии; способ включает внутривенное введение эффективной дозы усиливающего агента по настоящему изобретению посредством непрерывной и быстрой внутривенной инстилляции или болюсного вливания пациенту за 0-168 час до применения HIFU-терапии. Указанная выше эффективная доза меняется в зависимости от типа опухоли, массы пациента, расположения опухоли, объема опухоли и подобно. Однако врач или фармацевт может легко определить подходящую дозировку для разных пациентов. Например, можно выбрать дозу из диапазона 0,1-10 мл/кг, предпочтительно 0,1-5 мл/кг и более предпочтительно 0,5-5 мл/кг.

Используемый здесь термин "поражение" касается существенного изменения физиологического состояния опухолевой или нормальной ткани, обычно обозначает коагулирующий некроз опухолевой или нормальной ткани. Для количественного определения акустической энергии, необходимой для поражения целевой ткани в единице объема ткани, можно использовать коэффициент эффективности энергии (EEF). EEF представлен выражением EEF=ηPt/V (единицы: Дж/мм³) и обозначает акустическую энергию, необходимую для поражения опухолевой или нормальной ткани в единице объема ткани, где η обозначает коэффициент фокусировки HIFU-датчика, который отражает способность датчика фокусировать ультразвуковую энергию, здесь h=0,7; Р обозначает общую мощность акустического излучения HIFU-источника (единицы: Вт), t обозначает общее время HIFU-терапии (единицы: сек), и V обозначает объем HIFU-индуцированного поражения (единицы:

мм³). Вещество, которое после введения сильно снижает EEF целевой ткани, является более подходящим для использования в качестве усиливающего агента для HIFU-терапии.

Усиливающий агент для HIFU-терапии после введения значительно снижает EEF целевой ткани. В результате соотношение между EEF целевой ткани, измеренным до введения усиливающего агента (т.е. EEF_исх), и EEF целевой ткани, измеренным после введения усиливающего агента (т.е. ЕЕР_измер), составляет более 1, предпочтительно более 2 и более предпочтительно более 4. Верхний предел соотношения конкретно не ограничен, и.предпочтительным является большее соотношение.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1

Смешивают следующие вещества: 2,5 г НАР с размером частиц от 1 до ГОО нм (приобретаемого у Engineering Research Center for Biomaterials of Sichuan University), 0,3 г лецитина желтка для инъекций (приобретаемого у Shanghai Chemical Reagent Company), 0,3 г СМС-Na (приобретаемой у Shanghai Chemical Reagent Company) и дистиллированную воду до конечного объема 100 мл. После однородного смешивания доводят рН смеси до 5,0 уксусной кислотой. Смесь обрабатывают ультразвуком в течение 2 мин при мощности 400 Вт, причем датчик устройства для обработки ультразвуком располагают ниже поверхности смеси на глубине 1,5 см. После обработки ультразвуком получают молочно-белую однородно диспергированную стабильную суспензию. Размер частиц дискретной фазы получаемого усиливающего агента составляет от 10 до 1000 нм со средним размером от 100 до 500 нм.

Пример 2

Смешивают следующие вещества: 2,5 г НАР с размером частиц от 1 до 100 нм (приобретаемого у the Engineering Research Center for Biomaterials of Sichuan University), 0,3 г лецитина желтка для инъекций (приобретаемого у Shanghai Chemical Reagent Company), 1 мл глицерина для инъекций и дистиллированную воду до конечного объема 100 мл. После однородного перемешивания доводят рН смеси до 5,0 уксусной кислотой. Смесь обрабатывают ультразвуком в течение 2 мин при мощности 400 Вт, причем датчик устройства для обработки ультразвуком располагают ниже поверхности смеси на глубине 1,5 см. После обработки ультразвуком получают молочно-белую однородно диспергированную стабильную суспензию. Размер частиц дискретной фазы получаемого усиливающего агента составляет от 10 до 1000 нм со средним размером от 100 до 500 нм.

Примеры 3-5

Получают усиливающий агент для HIFU-терапии по настоящему изобретению согласно способу и процедурам, описанным в примере 1, материалы и количества указаны в таблице 1. Параметры продуктов также показаны в таблице 1.

Таблица 1
	Пример 3	Пример 4	Пример 5
НАР с частицами нанометрового размера (размер частиц)	25 г/л (1-500 нм)	25 г/л (1-500 нм)	50 г/л (1-500 нм)
Лецитин	0,3 г	0,3 г	0,6 г
CMC-Na	0,3 г	0,6 г	0,3 г
Глицерин для инъекций	1 мл	1 мл	2 мл
Конечный объем после добавления дистиллированной воды	100 мл	100 мл	100 мл
рН (примерно)	5,0	5,0	5,0
Размер частиц дискретной фазы	10-1000 нм	10-1000 нм	10-1000 нм
Осмотическое давление (мосм/кг·Н₂О)	275 (изосмотич)	275 (изосмотич)	275 (изосмотич)

Пример 6

Гидроксиапатит (НАР) с частицами нанометрового размера, приобретаемый у Engineering Research Center for Biomaterials of Sichuan University, представляет собой белый порошок с размером частиц от 10 до 200 нм с нормальным распределением. НАР растворяют в 9% физиологическом растворе, получая две молочно-белых суспензии с концентрациями 25 г/л и 50 г/л, соответственно. До использования суспензии обрабатывают ультразвуком в течение 2 мин в устройстве для обработки ультразвуком при мощности 600 Вт, чтобы получить однородное диспергирование.

Тест на животных 1. Совместное использование усиливающего агента, который получают в примере 1, и HIFU-терапевтических устройств модели JC.

Тридцать шесть новозеландских белых кроликов массой примерно 2 кг, предоставленных Laboratory Animals Center of Chongqing University of Medical Sciences, делят случайным образом на одну контрольную группу и две экспериментальные группы, использующие HIFU-усиливающий агент, по 12 кроликов в каждой группе. Кроликам в контрольной группе вводят физиологический раствор соли (2 мл/кг) посредством быстрого вливания в краевую ушную вену кролика. Кроликам в экспериментальных группах вводят агент, полученный в примере 1 (2 мл/кг), посредством быстрого вливания в краевую ушную вену кролика и затем промывают 1 мл физиологического раствора соли для гарантии, что агент полностью попал в организм. Животных двух экспериментальных групп подвергают воздействию HIFU через 24 час и 48 час после инъекции агента, соответственно. Группу, животных которой подвергают воздействию HJFU через 24 час после инъекции, называют первой экспериментальной группой и группу, животных которой подвергают воздействию HIFU через 48 час после инъекции, называют второй экспериментальной группой. Для облучения печени кроликов в контрольной группе и двух экспериментальных группах используют систему для терапевтического воздействия на опухоли высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком модели JC производства Chongqing Haifu (HIFU) Technology Co. Ltd. при воздействии одиночным импульсом. Система для терапевтического воздействия на опухоли высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком модели JC состоит из переносного генератора мощности, двухмерной ультразвуковой системы контроля, терапевтического: датчика, системы контроля механического движения, терапевтического ложа и устройства акустической связи. Терапевтический датчик системы с рабочей частотой 1 МГц, диаметром 150 мм и фокусным расстоянием 150 мм, использующий стандартную циркулирующую дегазированную воду с содержанием газа 3 млн.д. или менее, может обеспечить фокальную область 2,3×2,4×26 мм и среднюю акустическую интенсивность 5500 Вт/см². В этом исследовании акустическая мощность для воздействия составляет 220 Вт, частота 1,0 МГц, глубина воздействия 20 мм и продолжительность воздействия 15 сек. После HIFU-воздействия животных умерщвляют и препарируют. Определяют размеры коагуляционного некроза в целевом месте. EEF, необходимые для получения определенного коагулирующего некроза в печени кролика в контрольной группе и двух экспериментальных группах, показаны в таблице 2.

Таблица 2
Группа	Количество участков воздействия	V (мм³)	EEF (Дж/мм³)
Контрольная группа	24	582,50±353,93	7,39±4,99
Первая эксперим. группа	45	1281,56±884,56	2,71±1,29
Вторая эксперим. группа	17	1525,63±1007,46	2,25±1,61

Как показано в таблице 2, объемы коагулирующего некроза, индуцируемого в обеих экспериментальных группах во время HIFU-терапии в одинаковых условиях, при проведении обработки через 24 час или 48 час после инъекции и при одинаковой продолжительности воздействия больше, чем объем некроза в контрольной группе, и величины необходимого EEF в экспериментальных группах значительно снижены по сравнению с EEF контрольной группы. Эти данные являются статистически значимыми для различий объемов коагулирующего некроза и EEF между контрольной группой и экспериментальными группами (Р<0,05).

Тест на животных 2. In vivo исследование усиливающего агента для HIFU терапии, полученного в примере 6.

Сорок новозеландских белых кроликов массой в среднем 2,7±0,3 кг без ограничений по полу, предоставленных Laboratory Animals Center of Chongqing University of Medical Sciences, делят случайным образом на три НАР-группы и одну контрольную группу, по 10 кроликов в каждой группе.

За 24 час до HIFU-обработки каждому кролику в НАР-группах вводят суспензии НАР, полученные в примере 6, варьируя концентрации посредством быстрого вливания в краевую ушную вену кролика при дозе 2-3 мл на 1 кг массы тела, и завершают вливание за 5 сек. Затем промывают 1 мл физиологического раствора соли для гарантии, что суспензия полностью попала в организм. Каждому кролику в контрольной группе вводят физиологический раствор соли (2 мл/кг) посредством быстрого вливания в краевую ушную вену кролика. Кроликам оголяют правую сторону груди и живота при помощи 8% сульфида натрия. До HIFU-обработки делают кроликам внутримышечную инъекцию анестетика Sumianxin (0,2 мл/кг) и надрезают брюшную стенку в асептических условиях, полностью раскрывая печень.

Для облучения печени кроликов используют HIFU гинекологический терапевтический прибор CZF-1 производства Chongqing Haifu (HIFU) Technology Co. Ltd. HIFU гинекологический терапевтический прибор CZF-1 состоит из источника питания, облучателя и циркулирующей воды, как раскрыто в китайском патенте № 01144259.X. В этом исследовании устанавливают следующие параметры: частоту 9,85 МГц, мощность 5 Вт, фокусное расстояние 4 мм и метод воздействия одноимпульсный. Устанавливают три участка воздействия для одного цикла и 2 или 3 циклов воздействия для каждой печени. Продолжительность воздействия составляет 10 сек. После HIFU-обработки разрез зашивают. Через 24 час кроликов умерщвляют посредством быстрого введения 10 мл воздуха в краевую ушную вену кролика. Определяют размеры коагуляционного некроза, образовавшегося в целевом месте, и рассчитывают EEF.

Для проведения сравнений между группами используют Т-тест и относительный анализ.

В облученной области сразу после HIFU-обработки появляется круглый серо-белый коагулирующий некроз, и ясно видна граница между пораженной и нормальной тканью. После HIFU-воздействия одинаковой продолжительности на кроликов в этих группах можно обнаружить, что объем образовавшихся фокальных областей (коагулирующего некроза) в НАР-группах с различными дозами НАР больше, чем объем в контрольной группе, где животным вводили физиологический раствор соли; необходимый EEF в НАР-группах значительно уменьшен по сравнению с контрольной группой, и различия между НАР-группами и контрольной группой являются статистически значимыми (Р<0,001). Путем сравнения различных НАР-групп при разных дозах НАР с частицами нанометрового размера показано, что при повышении дозы НАР объем образовавшейся фокальной области (коагулирующего некроза) значительно увеличивается; необходимый EEF в НАР-группах значительно уменьшается, и различия являются статистически значимыми (Р<0,001). В таблице 3 показаны объемы фокальных областей (коагулирующего некроза) и EEF в НАР-группах с разными дозами НАР (х±s).

Таблица 3
Группа	Доза	n	V/мм³	EEF
Контрольная группа	2 мл/кг	30	95,3±21,6	0,39±0,09
НАР-группа 1	50 мг/кг	30	153,1±41,8	0,24±0,05
НАР-группа 2	100 мг/кг	25	223,2±55,1	0,19±0,01
НАР-группа 3	150 мг/кг	21	287,7±47,9	0,13±0,00

Примечание: "n" в таблице обозначает количество участков воздействия.

Из описанного выше исследования можно сделать вывод, что НАР с частицами нанометрового размера может значительно увеличивать терапевтические эффекты HIFU in vivo, и что HIFU-терапия тем эффективнее, чем больше применяемая доза НАР.

Тест на животных 3. 1 л vitro исследование усиливающего агента для HIFU-терапии, полученного в примере 6.

Восемьдесят здоровых новозеландских кроликов массой 2,5±0,3 кг без ограничений пола, предоставленных Laboratory Animals Center of Chongqing University of Medical Sciences, голодают в течение 24 час до HIFU-обработки. Затем каждому кролику вводят молочно-белую суспензию НАР с концентрацией 25 г/л, которую получают в примере 6 (2 мл/кг) посредством быстрого вливания в краевую ушную вену кролика, и промывают 1 мл физиологического раствора соли. Проводят HIFU-сканирование печени кроликов через 24 час после введения НАР (20 кроликов), 48 час (25 кроликов), 72 час (10 кроликов) и 168 час (15 кроликов), соответственно. Десяти кроликам в контрольной группе вводят физиологический раствор соли (2 мл/кг) и проводят HIFU-сканирование печени кроликов через 24 час после введения физиологического раствора соли. Перед HIFU-обработкой этим кроликам оголяют правую сторону груди и живота при помощи 8% сульфида натрия. Кроликам вводят внутримышечно анестетик Sumianxin (0,2 мл/кг) и помещают в терапевтическую систему для обработки опухолей высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком модели JC-A.

Терапевтическую систему для обработки опухолей высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком модели JC-A производит Institute of Ultrasound Engineering in Medicine, Chongqing University of Medical Sciences, и ее производство одобрено государственным исполнительным органом State Food and Drug Administration

Китая с регистрационным решения № 99-301032. Эта система состоит из прибора для ультразвукового мониторинга и определения положения в режиме реального времени и терапевтического прибора. В качестве акустического связывающего агента используют циркулирующую дегазированную воду, которая содержит менее 3×10^-6 газа. Устанавливают следующие терапевтические параметры: мощность 2 г 20 Вт, частоту 1 МГц, фокусное расстояние 150 мм и фокальную область 2,3×2,4×26 мм. Терапевтический облучатель свободно перемещается в направлениях х, у и z.

Грудь и живот каждого кролика погружают в циркулирующую дегазированную воду и получают четкое двухмерное ультразвуковое изображение печени кролика. На каждой печении устанавливают один или два участка воздействия одиночным импульсом. Для каждого участка воздействия устанавливают фиксированный период воздействия 15 сек при глубине воздействия 20 мм. Затем кроликов умерщвляют посредством быстрого введения 10 мл воздуха в краевую ушную вену кролика через 24 час после HIFU-обработки и печень открывают и разрезают вдоль акустического пути, демонстрируя расположение области максимального коагулирующего некроза. Затем определяют форму области коагулирующего некроза и размеры области коагулирующего некроза посредством ТТС-окрашивания. Затем рассчитывают EEF. Для проведения сравнений между группами используют Т-тест и относительный анализ.

При одинаковых условиях обработки образующаяся область коагулирующего некроза в НАР-группах, использующих НАР с частицами нанометрового размера, больше, чем область в контрольной группе (р<0,05); и EEF, необходимый для HIFU-терапии, в НАР-группах значительно уменьшен по сравнению с контрольной группой. Также в НАР-группах наибольшую область коагулирующего некроза получают при HIFU-воздействии через 24 час и 48 час после инъекции НАР и, соответственно, требуется наименьший EEF. Данные показывают, что наиболее эффективным является HIFU-воздействие через 24 час и 48 час после инъекции НАР. Если момент проведения HIFU-обработки после инъекции НАР откладывается, то образуется меньшая область некроза. Тем не менее, показано, что даже через 2 недели после инъекции НАР HIFU-облучение является более эффективным по сравнению с контрольной группой (р<0,05) (смотри таблицу 4).

Таблица 4
Сравнения между НАР-группами, принимающими воздействие HIFU с различными интервалами после инъекции НАР, и контрольной группой
Интервалы после инъекции НАР	n	Средний период воздействия (сек)	Средн. объем фокальной области (мм³)	Средний EEF
Контрол. группа	16	15	546,67	7,39±4,99
24 час	57	15,88	1291,56	2,68±1,29
48 час	17	15,6	1525,63	2,32±1,61
72 час	27	16,15	1153,26	3,28±1,35
168 час	26	15	920	2,51±0,87

Примечание: "n" в таблице обозначает фактическое количество участков воздействия.

Из описанного выше эксперимента обнаружено, что НАР с частицами нанометрового размера может значительно увеличивать терапевтические эффекты HIFU in vitro, и HIFU-обработка является наиболее эффективной, если осуществляют HIFU-воздействие через 48-72 час после инъекции НАР.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Усиливающий агент для HIFU-терапии по настоящему изобретению может значительно изменять акустическое окружение целевого места и, таким образом, может снижать акустическую энергию, необходимую для поражения в целевой ткани (опухолевой/неопухолевой ткани) на единицу объема ткани во время HIFU-терапии. Следовательно, можно более эффективно осуществлять HIFU-терапию глубоко расположенных и больших опухолей при определенной акустической мощности без повреждения нормальных тканей вдоль акустического пути. Усиливающий агент позволяет эффективное применение HIFU-терапии к пациентам с печеночной опухолью, терапевтический акустический путь к которой блокирован ребрами, без удаления ребер.

Хотя настоящее изобретение описано в связи с предпочтительными вариантами, приведенные выше описания вариантов не предназначены для ограничения области настоящего изобретения. Следует понимать, что специалисту в данной области ясны различные модификации и изменения, к которым можно применять настоящее изобретение. Предполагается, что формула изобретения охватывает область настоящего изобретения.

Claims

1. Применение биосовместимого твердого вещества с частицами нанометрового размера для получения усиливающего агента для терапии высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком (HIFU), где усиливающий агент содержит дискретную фазу, состоящую из материала ядра, инкапсулированного внутри мембранообразующего материала ядра, и непрерывной фазы, состоящей из водной среды; дискретная фаза однородно диспергирована в непрерывной фазе и имеет размер частиц 10-1000 нм; количество мембранообразующего материала в усиливающем агенте составляет 0,1-100 г/л; материал ядра содержит биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера и количество материала ядра в усиливающем агенте составляет 0,1-150 г/л.

2. Применение по п.1, где биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера имеет размер частиц от 1 до 500 нм и выбрано из группы, включающей магнитные биоматериалы, гидроксиапатит и карбонат кальция.

3. Применение по п.2, где биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера содержит гидроксиапатит.

4. Применение по п.2, где биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера имеет размер частиц от 1 до 200 нм.

5. Применение по п.4, где биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера имеет размер частиц от 10 до 100 нм.

6. Усиливающий агент для HIFU-терапии, где усиливающий агент содержит дискретную фазу, состоящую из материала ядра, инкапсулированного внутри мембранообразующего материала, и непрерывной фазы, состоящей из водной среды; дискретная фаза однородно диспергирована в непрерывной фазе и имеет размер частиц 10-1000 нм; количество мембранообразующего материала в усиливающем агенте составляет 0,1-100 г/л; материал ядра содержит биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера и количество материала ядра в усиливающем агенте составляет 0,1-150 г/л.

7. Усиливающий агент по п.6, в котором дискретная фаза имеет размер частиц 10-500 нм.

8. Усиливающий агент по п.7, в котором дискретная фаза имеет размер частиц 10-200 нм.

9. Усиливающий агент по п.6, в котором дискретная фаза имеет размер частиц 1-500 нм и выбрана из группы, включающей магнитные биоматериалы, гидроксиапатит и карбонат кальция.

10. Усиливающий агент по п.9, в котором биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера содержит гидроксиапатит.

11. Усиливающий агент по п.9, в котором биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера имеет размер частиц 1-200 нм.

12. Усиливающий агент по п.11, в котором биосовместимое твердое вещество с частицами нанометрового размера имеет размер частиц 10-100 нм.

13. Усиливающий агент по п.6, в котором мембранообразующий материал выбран из группы, включающей одно или более веществ из фосфолипидов, холестеринов и гликолипидов.

14. Усиливающий агент по п.13, в котором мембранообразующий материал содержит фосфолипид, выбранный из группы, включающей 3-sn-фосфатидилхолин, натриевую соль 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидилглицерина, 1,2-дистеароил-sn-глицеро-3-фосфатидилхолин, натрий 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидат, 1,2-дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфатидилхолин, фосфатидилсерин и гидрированный фосфатидилсерин.

15. Усиливающий агент по п.6, где количество мембранообразующего материала в усиливающем агенте составляет 0,5-20 г/л.

16. Усиливающий агент по п.15, где количество мембранообразующего материала в усиливающем агенте составляет 0,5-10 г/л.

17. Усиливающий агент по п.6, где количество материала ядра в усиливающем агенте составляет 10-100 г/л.

18. Усиливающий агент по п.17, где количество материала ядра в усиливающем агенте составляет 20-80 г/л.

19. Усиливающий агент по п.6, в котором водная среда содержит дистиллированную воду, физиологический раствор соли или раствор глюкозы.

20. Усиливающий агент по любому из пп.6-19, в котором усиливающий агент содержит 0,01-10 г/л натрийкарбоксиметилцеллюлозы и/или 5-100 г/л глицерина.

21. Способ увеличения действия акустической энергии в целевом месте во время HIFU-терапии, где способ включает внутривенное введение усиливающего агента по любому из пп.6-20 в эффективной дозе посредством непрерывной и быстрой внутривенной инстилляции или болюсного вливания пациенту за 0-168 ч до применения HIFU-терапии к целевому месту в организме пациента.