TWI432182B

TWI432182B - 將大分子物質導入活體標靶細胞之系統

Info

Publication number: TWI432182B
Application number: TW99133656A
Authority: TW
Inventors: Der Yang Tien
Original assignee: Der Yang Tien
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2014-04-01
Also published as: TW201212892A; CN102406979A

Description

將大分子物質導入活體標靶細胞之系統

[相關申請之交叉引用]

本申請係將2008年8月19日提出申請且發明名稱為「將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統」(METHOD AND SYSTEM FOR LEADING MACROMOLECULE SUBSTANCE INTO LIVING TARGET CELLS)之美國專利申請案第12/194,497號、2008年5月15日提出申請且發明名稱為「將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統」之美國專利申請案第12/121,712號、2008年8月19日獲准專利且發明名稱為「將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統」之美國專利第7,415,302號、以及2003年10月15日提出申請之台灣專利申請案第092128522號，上述全部專利申請案及專利藉由引用併入本文。

本發明通常係關於將大分子物質導入標靶細胞之方法及系統，更特別地，係關於應用超音波以調節標靶細胞細胞膜之穿透性，藉以有效地將低劑量之大分子物質導入標靶細胞的方法及系統。

人體之組織細胞有時受內部或外部有害因子刺激而致使其染病，其結果為染病細胞之數目迅速增加，且染病細胞轉移至健康組織，因而形成腫瘤。腫瘤包括良性腫瘤及惡性腫瘤。與良性腫瘤相比，惡性腫瘤難以治愈，且對人體危害更大。

目前，每年有5,000,000人死於腫瘤，而惡性腫瘤為主要殺手。隨著醫療科學之發展，已提供有多種先進之腫瘤診斷方法及治療方法。腫瘤治療方法主要包括外科手術、化學療法及放射療法。於化學療法之治療中，以低用藥精確性向人體散佈藥物所產生之毒性，此仍待解決之局限性及缺陷，往往吞噬著腫瘤患者的健康。因此，如何以最小藥物劑量達成最大治療效果，以及如何提升用藥精確性，為人們亟待克服之問題。

近期之研究發現，體外震波碎石術(shock wave lithotripsy,SWL)可於細胞周圍產生微泡。此等微泡於細胞膜中形成非永久性孔，因此，可提升細胞膜之穿透性，並達成更好之藥物吸收性。美國專利第6,298,264號揭露一種提升細胞膜穿透性的方法。該方法應用第一脈衝波(pulsed wave,PW)及第二脈衝波以產生環繞細胞之微泡。此等微泡於細胞膜中形成非永久性孔，以提升細胞膜之穿透性。該方法可將細胞膜之穿透性增加至90%，因此，僅需要低的藥物劑量。然而，該方法並未揭露如何精確定位標靶細胞以及如何提升用藥精確度。因此，仍亟待需要精確地定位標靶細胞並提升用藥精確度的方法。

本發明之主要目的在於提供將大分子物質有效地導入標靶細胞之方法及系統。

本發明之另一目的在於提供應用於基因輸送中之方法及系統，以增加基因輸送之效率。

本發明之再一目的在於提供應用於基因輸送中之方法及系統，以提升基因療法之效率。

本發明之又一目的在於提供提升用藥精確度之方法及系統。

本發明之再另一目的在於提供降低藥物劑量並有效地將藥物導入腫瘤細胞的方法及系統。

依照上述及其他目的，本發明提供將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統。該將大分子物質導入活體標靶細胞之系統包含：影像擷取單元，該影像擷取單元係用於擷取標靶細胞所處之組織或器官的三維(3D)結構影像及標靶細胞所處之組織或器官的3D血管攝影影像；影像合成單元，該影像合成單元係用以將3D結構影像合併入3D血管攝影影像，藉以選擇完全涵蓋傳輸大分子物質之標靶細胞的血管通道；注射單元，該注射單元係用於注射液體並傳輸大分子物質至該標靶細胞；能量轉換模組，該能量轉換模組係用於施加能量，以活化該液體並產生生物效應；其中，該能量轉換模組係包含包括超音波轉換器或高頻擴音器(tweeter)之超音波轉換模組，藉以於該標靶細胞之細胞膜中形成非永久性孔洞；其中，大分子物質通過標靶細胞細胞膜中的非永久性孔進入標靶細胞中。

該將大分子物質導入活體標靶細胞之方法包含：首先，擷取標靶細胞所處之組織或器官的三維(3D)結構影像及標靶細胞所處之組織或器官的3D血管攝影影像；第二，將3D結構影像合併入3D血管攝影影像，選擇完全涵蓋傳輸大分子物質之標靶細胞的血管通道；第三，使用導管沿著所選擇之血管通道注射微泡液體(超音波或人造血液)，該微泡環繞著標靶細胞排列；第四，施加能量以活化該微泡液體，以產生生物效應，藉以於該標靶細胞之細胞膜內形成非永久性孔洞；以及最後，經由細胞膜內之非永久性孔洞，沿著所選擇之血管通道，將大分子物質注射進入標靶細胞中。

與傳統醫療方法及系統相比，本發明之將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統擷取標靶細胞所處之組織或器官的三維(3D)結構影像及標靶細胞所處之組織或器官的3D血管攝影影像；將3D結構影像合併入3D血管攝影影像，藉以精確定位該標靶細胞，以選擇完全涵蓋標靶細胞的最有效血管通道；以及沿著所選擇之血管通道將大分子物質注射進入標靶細胞中。隨後，該方法及系統施加能量以活化環繞標靶細胞排列之微泡，以產生生物效應，藉以於標靶細胞之細胞膜中形成非永久性孔洞。大分子物質係通過標靶細胞細胞膜中之非永久性孔洞進入標靶細胞中。因此，本發明之將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統具有諸多優點，如低藥物劑量、低成本、精確用藥及有效治愈等效果。

為提供本發明之進一步理解，下述之詳細說明書例示性說明本發明之具體實施態樣及實施例。應了解的是，此詳細說明書僅提供本發明之例示性說明，而非作為本發明範圍的限制。

本發明通常係關於將大分子物質引入標靶細胞之方法及系統；更特別是關於應用超音波以調節標靶細胞之細胞膜之穿透性，藉以有效地將低劑量之大分子物質導入標靶細胞的方法及系統。下列敘述之呈現使具本技術領域中具通常知識者可以完成及使用本發明，並提供於專利申請案及其必要文件之內文中。熟悉本技藝之人士很容易對本文揭示之較佳具體實施態樣、通常原理及特徵作出各種修飾。因此，本發明並非欲限制為所顯示之該等具體實施態樣，而係與本文所揭示之該等原理及特徵之最大範疇一致。

本發明之將大分子物質導入活體標靶細胞之方法及系統可應用於多種不同領域，如基因輸送、基因療法、藥物傳輸、部份用藥及腫瘤治療。本發明尤其適用於腫瘤治療，更特別是實體瘤之治療。舉例而言，於實體瘤之治療中，一般係將電腦斷層掃描(CT)或磁共振成像(MRI)作為預備步驟。藉由該預備步驟取得腫瘤細胞所處之組織或器官的三維(3D)結構影像，以作為後續治療(如外科手術、化學療法及放射療法)之基礎。

請參閱第1A圖，依照本發明之較佳具體實施例之將大分子物質導入活體標靶細胞之系統的基本結構係於第1A圖中例示性說明，包括第2圖，僅係將大分子物質導入活體標靶細胞之系統1之主要元件的簡明例示性說明。實際使用之系統1可更為複雜。

將大分子物質導入活體標靶細胞之系統1包含影像擷取單元100、影像合成單元110、注射單元120及能量轉換模組130。於本具體實施例中，影像擷取單元100、影像合成單元110、注射單元120及能量轉換模組130受微處理單元140所控制。

影像擷取單元100用於擷取標靶細胞所處之組織或器官的三維(3D)結構影像及擷取標靶細胞所處之血管的3D攝影影像。於本具體實施例中，影像擷取單元100為下列之其中一者：CT裝置、MRI裝置及血管攝影裝置。標靶細胞至少為一種腫瘤細胞。

通常，CT裝置利用扇形X射線從軸向掃描人體之斷層，並利用一列檢測器接收穿透人體之訊號。當X射線發射器固定在特定位置時，該等檢測器會從對應之特定層中接收訊號。當X射線發射器環繞一斷層轉動時，定位於X射線發射器反向之檢測器會接收來自同一層但不同方向之訊號。電腦分析該等訊號並計算出組成該層組成點的密度分佈，隨後顯示具有不同灰階(gray level)之點圖形的影像，用以增強該層之解析度。就掃描大腦而言，約15張1公分厚的層面即可以完全涵蓋整個大腦及小腦，且可顯示大腦之微細結構。因此，可檢測大腦中是否有水腦或血塊。目前，快速全身型掃描儀可於患者屏住呼吸，以大幅降低呼吸及腸移動干擾的境況下，於30秒內掃描肝臟。亦可使用掃描儀快速檢測並清晰顯示其他疾病，如小肝癌、腎上腺腫瘤或胰腺疾病。

MRI裝置係用於提供清晰之多層照片。MRI裝置利用電磁波刺激患者，並利用檢測器接收自患者釋出之回波。在多次複雜之刺激-回波過程之後，可根據龐大的回波資料達成高解析度影像。不同組織受刺激之後釋出不同的回波，從而於所得之影像中產生截然不同之比較。相較於通常從軸向(最多於大腦中加入一冠狀平面)掃描斷層之CT裝置，MRI裝置可自不同角度掃描人體之部份，如類似腦垂體或腦幹之特定部份，其結構可清晰顯示。於另一態樣中，MRI裝置不利用X射線，可於15分鐘內完成掃描檢查，因此，大幅降低對人體的輻射。再者，神經系統中很多疾病，如腦幹之輕微中風、鄰近顱骨底部之小腫瘤或骨髓疾病(如骨髓之急性創傷或椎間盤突出(lumbar disc herniation，LDH))，一般為CT裝置所忽略，卻可藉由MRI裝置輕易地檢出。於骨骼及肌肉系統中，MRI裝置尤其適於檢查影響關節及薄臂組織之疾病，如運動傷害。MRI裝置也可用以檢查膽管。於使用MRI裝置之膽管檢查中，可於屏住呼吸之情況下於20秒內獲得該膽管之影像，從而可免受內視鏡逆行胰膽管攝影(endoscopic retrograde cholangio pancreatography，ERCP)之苦。

儘管MRI裝置具有上述諸多優點，其用於檢查之成本過高，使得MRI檢查無法廣泛使用。再者，若患者佩戴心律調整器或其他生理監視器，將限制使用MRI裝置之檢查效率。因此，擷取組織或器官之3D結構影像的適當方法應根據腫瘤所處位置，以及患者個人情況而選擇。儘管CT裝置及MRI裝置可有效地擷取組織或器官之3D結構影像，但使用注射方法之用藥中，一般無法控制藥物之輸送通道，且使用導管注射之藥物是否有效地傳輸至全部腫瘤細胞亦不確定，因此治愈的效果極差。為了克服此等問題，依照本發明之將大分子物質導入活體標靶細胞之系統1的影像擷取單元100，進一步包含血管攝影裝置。

該血管攝影裝置將特定顯影劑注射入血管中，以生成一系列血管影像。舉例而言，於心臟血管系統之檢查中，先從腹股溝對股骨穿孔，隨後放入導管，再反向傳輸進入特定血管中。隨後，通過導管將顯影劑快速注入，同時進行連續圖像擷取。因此，可獲得血管流入之器官，如大腦、心臟、肝臟或腎臟的血液流動情況。再者，可使用3D重建血管照相術，如使用通用電氣公司(General Electric，GE)所製造之診斷性及介入性血管攝影術系統(Advantx LCA+)、心血管及血管攝影術成像系統(Advantx LCV+)及雙平面神經血管攝影術系統(Advantx LCN+)，以取得腫瘤細胞所處之組織或器官的3D血管攝影影像。

影像合成單元110將藉由影像擷取單元100擷取之3D結構影像合併於3D血管攝影影像中，以精確地定位腫瘤細胞，以及選擇完全涵蓋腫瘤細胞之適當血管通道。如上所述，於CT裝置及3D血管攝影裝置、及/或MRI裝置或3D血管攝影裝置分別擷取腫瘤細胞之3D結構影像及3D血管攝影影像之後，影像合成單元110執行影像合成操作(亦稱為組織製圖)。經合成之影像用於精確地定位腫瘤細胞，以及用於選擇最有效之血管通道。經由導管，沿著所選擇之血管通道注射藥物，藉以確保將藥物有效地傳輸至腫瘤細胞，並達成徹底治療及低的復發機會。

此外，影像合成之後，精確地顯示腫瘤及環繞腫瘤之血管的相對位置。除了可精確地定位腫瘤細胞以外，還可以選擇最有效之血管通道。因此，可通過導管將藥物沿著最有效之血管通道傳輸至全部腫瘤細胞。

注射單元120利用導管將微泡液體及大分子物質注射入標靶細胞中。大分子物質通過微泡於標靶細胞之細胞膜中形成之非永久性孔洞並進入標靶細胞中。於本具體實施例中，經由注射單元120之導管，沿著所選擇之血管通道，注射微泡液體並環繞著腫瘤細胞分佈。為了平順地通過血管，氣泡之尺寸較佳為小於10微米。經由導管注射藥物之步驟可於在細胞膜中形成非永久性孔洞之前或者之後進行。由於藥物通過於細胞膜中所形成的孔洞進入腫瘤細胞，因此藥物之劑量可減少至普通劑量之1%，且達成更加有效之治癒效果，以避免由於藥物毒性對其他細胞的損害，並節省大量成本。

能量轉換模組130用於施加能量以活化微泡液體，並產生生物效應，藉以於標靶細胞之細胞膜中形成非永久性孔洞。於本具體實施例中，能量轉換模組130可為超音波轉換模組。具有超音波轉換器或擴音器之超音波轉換模組施加20至50千赫(KHz)頻率之超音波，並於細胞膜中形成非永久性孔洞，以幫助藥物進入腫瘤細胞中。

第1B圖至第1D圖分別為能量轉換之超音波能量轉換模組130的透視圖、正視圖及側視圖。超音波能量轉換模組130包括基底部份131及成像導引機器臂132。模組130包括超音波傳播單元134，其係包含具有轉換器及擴音器且用於輻射超音能量之圓盤。成像導引機器臂132控制低超音波能量傳播單元134(用於超音波活化之分子輸送)。於一具體實施例中，圓盤136之中心為超音波(B模式)診斷轉換器(未顯示)，以檢驗標靶位置。

第1E圖係標示圓盤周圍具有數個低能量超音波轉換器或擴音器150(頻率範圍為20至50KHz)，且能量合併區域可調節之強度範圍為約0.2至0.3瓦(W)/平方公分(cm² )(距圓盤約20cm)。

第1F圖係標示在圓盤周圍對稱設置之低能量超音波轉換器或擴音器(頻率範圍為20至50KHz)，處於如距圓盤20cm遠的合併區域之內，合併區域之超音波強度係約0.2至0.3W/cm² 之範圍內。藉由使用能量轉換模組130，可對腫瘤等提供能量之有效輸送。

第1G圖左側繪示了腫瘤實體及其血管之3D影像合成；右側繪示將人造血液全氟碳奈米乳劑(微小白點)注射入腫瘤血管中，以填充腫瘤細胞間隙。

第1H圖左側係顯示超音波機器臂之設計。超音波機器臂之頭盤係具有8個對稱設置之低能量轉換器或擴音器(頻率範圍為20至50KHz)；此等轉換器或擴音器之尺寸約為2cm之直徑。此等轉換器或擴音器之聚焦區域係自該盤之表面約20cm。頭盤之直徑約為15至20cm。盤中有一個設置於其中之B模式診斷性換能器(頻率3至8兆赫(MHz)，直徑為3至5cm，最大穿透深度為20至30cm)。

第1H圖右側說明周圍轉換器之聚焦區域(合併區域)係定位於距頭盤約20cm處。應注意的是，聚焦區域之超音波能量水準為約每平方公分0.2至0.3W，其對於低頻超音波空化(聲孔效應)效果係最佳，但於FDA超音波安全性指南中為良好。該8個獨立之超音波波束之路徑具有非常低之超音波能量，其既不能產生聲孔效應，亦無法獲得任何非所欲之生理性效果。換句話說，僅聚焦區域可具有治療性聲孔效應，且累積於該聚焦區域內之能量對於患者是安全的。

第1I圖係顯示經由電腦成像導引，藉由機器臂的輔助，低能量超音波之聚焦區域被精確地定位在腫瘤實體內之預定治療區域。

第1J圖係治療之前及之後之腫瘤的示意圖。腫瘤之實體於治療之後大幅縮小。

第1K圖係顯示超音波機器臂可為獨立個體或其可連接至或附裝於或安裝至成像裝置(如CT、MR、PET掃描儀)上。例如，具有超聲臂之CT掃描儀(於同一位點成像並治療)。

請參閱第2圖，繪示了使用上述之系統1將大分子物質導入活體標靶細胞的步驟。

於步驟S201中，影像擷取單元100擷取腫瘤細胞所處之組織或器官的3D結構影像，以及腫瘤細胞所處之組織或器官的3D血管攝影影像。隨後進行步驟S202。

於步驟S202中，影像合成單元110將3D結構影像合併入3D血管攝影影像，以精確地定位腫瘤細胞並選擇完全涵蓋用於傳輸該大分子物質之標靶細胞的血管通道。隨後進行步驟S203。

於步驟S203中，注射單元120經由所選擇之血管通道，注射微泡液體以環繞腫瘤細胞。隨後進行步驟S204。

於步驟S204中，能量轉換模組130使用轉換器或擴音器，施加用於活化微泡液體之超音波，以產生生物效應，藉以於腫瘤細胞之細胞膜中形成非永久性孔洞。隨後進行步驟S205。

於步驟S205中，注射單元120經由腫瘤細胞之細胞膜中的非永久性孔洞，將大分子物質注射入腫瘤細胞中。

於本發明之另一具體實例中，係將人造血液作為微泡液體注射並環繞腫瘤細胞。人造血液所意指者係其滿足生物學血液之某些功能，尤其是在人體中。因為人類血液除了執行載氧功能之外，亦執行其他功能，所以稱為氧療法更為精確。舉例而言，白血球防禦感染性疾病，以及血小板參與血液凝結。人造血液之一實例為全氟碳(PFC)奈米乳劑。該人造血液係具有約150奈米之非常小的體積，因此不會堵塞毛細血管，且該人造血液不會進入血管間之裂隙。因此，可改善使用導管時由於低血流所造成的缺氧。

亦可利用超音波顯影劑取得該3D血管攝影影像。該超音波顯影劑係由包裹於特定保護殼體中的微泡組成。第一代顯影劑由其內部包裹空氣之氣泡製成，例如具有4微米(μm)之平均體積並由超音波振動之白蛋白製成的albunex(mallinckrodt)。其他超音波顯影劑包括echovist、echogen、levovist、aerosomes等。新一代超音波顯影劑係由難溶於水的氣體如氟碳或四氟化硫製成。將磷脂類、白蛋白、聚合物、表面活性劑和其他物質加入該氣體中。新一代超音波顯影劑可延長其於血液中之壽命，並強化超音波傳播效果。該超音波顯影劑之尺寸較佳係不超過10微米，因此該超音波顯影劑可平滑地通過該微血管，並可藉由靜脈注射或使用導管注射本發明之方法及系統中使用之超音波顯影劑。

當施加1兆帕(Mpa)強度之超音波時，顯影劑之氣泡會產生非線性振動，並發射調諧訊號。因為氣泡之調諧訊號較組織之調諧訊號強很多，顯影劑之訊號截然不同於組織之訊號，因此可清晰地顯示包括心肌及腎臟之血流情況的組織情況以及腫瘤之血管分佈。如上所述，將3D結構影像合併入3D血管攝影影像之後，選擇最有效之血管通道。經由所選擇之通道，注射腫瘤治療之藥物以環繞腫瘤細胞。

將藥物注射為環繞腫瘤細胞之後，施加使用轉換器或擴音器之至少1 Mpa強度之超音波或適當強度之震盪波，以活化微泡或超音波顯影劑，並進行強烈之氣泡移動，藉以於細胞膜中形成非永久性孔洞，藉以增加細胞膜之穿透性，立即大幅地降低用藥劑量，並維持有效之治癒效果。或者，可在腫瘤細胞之細胞膜中形成非永久性孔洞之前注射藥物，藉以達成與上述相同之精確用藥效果。

此外，本發明之將大分子物質導入活體標靶細胞之系統1係進一步包含資料處理電子裝置或與資料處理電子裝置一起運作，用於處理在系統1工作進程中產生之資料。資料處理電子裝置可為個人電腦(PC)、筆記型電腦(NB)、伺服器、工作站、個人數位助理(PDA)、液晶顯示器(LCD)電腦或平板電腦等。資料處理電子裝置包含顯示單元及輸入單元。顯示單元係用於顯示藉由影像合成單元110執行之影像合成處理，藉由注射單元120執行之藥物注射過程，以及藉由能量轉換模組130執行之能量傳輸情況。輸入單元係用於輸入本發明之將大分子物質導入活體標靶細胞之系統1的指令及/或參數，至該資料處理電子裝置中。

顯然地，對於熟識該技藝之人士，上述說明書僅為本發明之特定具體實施態樣及實施例之例示性說明。本發明應因此涵蓋對本文揭示之本發明結構及操作所做的各種修飾及變更，其落入於申請專利範圍所定義之本發明範圍內。

儘管業經根據所顯示之具體實施態樣揭示本發明，熟識該技藝之人士將很容易認知，可對該等具體實施態樣進行變更，且該變更將係處於本發明之精神及範圍內。藉此，具有該技藝通常知識之人士可對本發明作出諸多修飾，而不悖離後附申請專利範圍之精神及範圍。

1‧‧‧將大分子物質導入活體標靶細胞之系統

100‧‧‧影像擷取單元

110‧‧‧影像合成單元

120‧‧‧注射單元

130‧‧‧能量轉換模組

131‧‧‧基底部份

132‧‧‧成像導引機器臂

134‧‧‧超音波傳播單元

136‧‧‧圓盤

140‧‧‧微處理單元

150‧‧‧低能量超音波轉換器或擴音器

A‧‧‧聲孔效應轉換器或擴音器

B‧‧‧成像轉換器

第1A圖為根據本發明之較佳具體實施例之將大分子物質導入活體標靶細胞之系統之基本結構所繪示的方塊示意圖。

第1B圖至第1D圖分別為用於能量轉換之超音波模組之透視圖、正視圖及側視圖。

第1E圖繪示了圓盤周圍具有數個低能量超音波轉換器或擴音器。轉換器或擴音器之尺寸約為2cm之直徑，頻率範圍為20至50KHz。於自該盤20cm處，每一個之超音波強度約為0.0375W/cm² ，於該合併區域8×0.0375W/cm² =0.3W/cm² 。聚焦(如虛線所示)區域之體積範圍為1至8cm³ ，聲音強度為0.3W/cm² 。

第1F圖上圖指出在圓盤周圍對稱設置之低能量超音波轉換器處於合併區域之內；D：外直徑，15至20cm；E：B模式影像；C：經脫氣之水球或超聲凝膠墊；B：直徑2至5cm的成像轉換器，頻率範圍=3至8MHz，最大深度=20至30cm；A：聲孔效應轉換器或擴音器，直徑2至5cm；成像導引機器臂控制低超音波能量傳播單元(用於超音分子輸送)；該盤之中心係超音(B模式)診斷性轉換器以證實標靶位置。下圖為前視圖。

第1G圖左側繪示了腫瘤實體及其血管之3D影像合成；右側繪示了注射人造血液全氟碳奈米乳劑(微小白點)進入腫瘤血管中，以填充腫瘤細胞間隙空間。

第1H圖左側係顯示超音波機器臂之設計；右側係說明周圍轉換器之聚焦區域(合併區域)定位在離頭盤約20cm遠之處。

第1J圖係治療之前及之後之腫瘤的示意圖。

第1K圖係顯示超音波機器臂可為獨立個體或其可連接至或附裝或安裝至成像裝置上。

第2圖為使用第1圖之系統將大分子物質導入活體標靶細胞之步驟所繪示的流程圖。

1．．．將大分子物質導入活體標靶細胞之系統

100．．．影像擷取單元

110．．．影像合成單元

120．．．注射單元

130．．．能量轉換模組

140．．．微處理單元

Claims

一種將大分子物質導入活體標靶細胞之系統，係包含：影像擷取單元，該影像擷取單元係用於擷取該標靶細胞所處之組織或器官的三維(3D)結構影像及該標靶細胞所處之該組織或器官的3D血管攝影影像；影像合成單元，該影像合成單元係用以將該3D結構影像合併至該3D血管攝影影像，藉以選擇完全涵蓋傳輸該大分子物質之標靶細胞的血管通道；注射單元，該注射單元係用於注射液體並傳輸該大分子物質至該標靶細胞；能量轉換模組，該能量轉換模組係用於施加能量，以活化該液體並產生生物效應，藉以於該標靶細胞之細胞膜中形成非永久性孔洞，其中，該能量轉換模組係包含包括超音波轉換器或擴音器之超音波轉換模組，且該大分子物質係通過該標靶細胞之細胞膜中之非永久性孔進入該標靶細胞中，其中，該超音波轉換模組包括基底部份、影像導向機器臂及超音波傳播單元。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該超音波傳播單元包括該超音波轉換器或擴音器。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該影像擷取單元係下列其中之一者：電腦斷層攝影(CT)裝置、磁共振成像(MRI)裝置及血管攝影裝置。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該3D血管攝影影像係藉由使用3D重建血管照相術獲得。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該液體係下列其中之一者：微泡液體、人造血液及超音波顯影液。
如申請專利範圍第5項所述之系統，其中，該液體的體積係小於10微米。
如申請專利範圍第6項所述之系統，其中，該包括超音波轉換器或擴音器之超音波轉換模組發出20KHz至50KHz之超音波。
如申請專利範圍第1項所述之系統，係用於下列其中之一者：基因輸送、基因療法、藥物傳輸、部份用藥及實體瘤治療。
如申請專利範圍第1項所述之系統，復包括資料處理電子裝置。
如申請專利範圍第1項所述之系統，係與資料處理電子裝置一起運作。
如申請專利範圍第9項所述之系統，其中，該資料處理電子裝置包含：顯示單元，該顯示單元係用於顯示該影像合成單元執行之影像合成過程、該注射單元執行之藥物注射過程、以及該包括超音波轉換器或擴音器之該能量轉換模組之能量傳輸情況；以及輸入單元，該輸入單元係用於輸入將大分子物質導入活體標靶細胞之系統的指令及/或參數至該資料處理電子裝置中。
如申請專利範圍第9項所述之系統，其中，該資料處理電子裝置係下列其中之一者：個人電腦(PC)、筆記型電腦(NB)、伺服器、工作站、個人數位助理(PDA)、液晶顯示器(LCD)電腦及平板電腦。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該超音波轉換模組係設置成獨立個體。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該包括超音波轉換器或擴音器之超音波轉換模組係位於該影像合成單元之內。