聚焦超声装置及使用方法制造方法及图纸

公开了用于诊断病理组织膜的方法以及聚焦超声装置和处理方法，以便利用聚焦超声所生成的气穴或沸腾气泡来可控地腐蚀穿过组织的孔来实施微创输尿管疝穿刺。实施例的超声装置可以包括：(a)具有处理表面的治疗换能器，其中所述治疗换能器包括多个电隔离部，(b)在治疗换能器的处理表面中限定治疗孔径的至少一个凹形声学透镜，(c)由治疗换能器的处理表面或者由至少一个凹形声学透镜限定的成像孔径，以及(d)与治疗孔径的中心轴线轴向地对齐的超声成像探头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求递交于2013年3月28日的美国临时专利申请序号61/806,295的申请日的权益，该申请全文通过引用合并于此。政府利益声明本专利技术是在国家健康机构(NIH)授予的政府支持2T32DK007779-11A1和2R01EB007643-05下做出的。美国政府对本专利技术享有某些权力。
技术介绍
除非在本文中指出，否则在该部分中所描述的材料不是本申请权利要求的现有技术，且不因包含在该部分中而承认是现有技术。输尿管疝是输尿管通往膀胱而超过输尿管膀胱接合处的薄胞囊状外翻，与热性泌尿道感染、尿潴留和肾阻塞或损伤相关。输尿管疝通常是在胎儿生长期间检测出且在出生之后进行治疗。输尿管疝可能在产前或产后超声波检查期间检测出，或者是偶然检测出或者是在与诸如肾盂积水的有关症状的调查期间检测出的。输尿管疝的诊断最常发生在儿科群体，在检查出泌尿道感染(“UTI”)、膀胱出口阻塞或腹部疼痛的病情之后。治疗因输尿管疝的形式和症状严重程度而变化。当前治疗输尿管疝的方法包括开放式手术重构、输尿管疝壁的内窥镜穿刺和观察。如果需要治疗，由于其微创方法，内窥镜穿刺优选于开放式手术重构。具体而言，内窥镜穿刺涉及到将器械通过尿道插入到膀胱且使用电极或激光器来形成一个或多个小的切口从而对输尿管疝进行解压且缓减尿流阻塞。虽然该技术比开放式修复侵入性小，但是器械可能将细菌植入尿中且导致UTI。此外，存在关于在儿童尤其是新生儿身上使用普通麻醉的担忧。另外，该操作通常是在出生后进行的，此时由于慢性尿阻塞导致的肾脏损伤可能已经很明显。子宫治疗的个体情况已经被报告，但是不常见。专利技术概述示例性的实施方案提供了利用聚焦超声生成的气穴或沸腾起泡来可控地腐蚀穿过组织的孔来微创地实施输尿管疝的聚焦超声装置和使用方法。超声能量可以聚焦或经皮输送到目标以使局域化组织分解成亚细胞碎片。因此，所得到的孔不仅仅是输尿管疝的壁中的切口或裂缝，而是去除组织的大致圆形部分的结果。这具有减少未来再障碍发生的优势。本专利技术中通过患者皮肤聚焦优良的能量可以有益地使得组织中形成穿孔，而不会有损周围组织。在一个实施方案中，超声成像可以将反馈提供给操作者以为得到精确的穿刺处理和检测位置。通过本专利技术提供的微创方法可能在子宫中或者在出生后处理输尿管疝，最小化麻醉和感染的风险。聚焦超声装置以及方法还有益地用来为新生婴儿处理先天性心脏异常、后尿道瓣膜或阻塞性尿路病或者为任何患者处理心脏异常、卵巢囊肿或肾囊肿，其他器官或软组织的囊肿、需要穿刺的静脉中的瓣膜(即，静脉剥离)、多囊肾疾病、后尿道瓣膜、阻塞性尿路病、后天性的或先天性的囊肾疾病、肾盏憩室、后天性的或先天性的尿道狭窄疾病或输尿管狭窄疾病、先天性肺囊腺瘤样畸形或其他肺囊性病变、大脑中分流的需要或者大脑中脑脊液或血液的旁通的需要、耳朵的耳咽管阻塞、例如幽门狭窄的食道、气管、肠或胃先天性畸形、面部阻塞窦或者子宫或阴道的先天性或后天性阻塞或者需要进行穿刺的任何其他薄膜组织结构。因此，在一个方面中，提供了超声装置，具有(a)具有处理表面的治疗换能器，其中治疗换能器包括多个电隔离部，(b)至少一个凹形声学透镜，其在治疗换能器的处理表面中限定治疗孔径，(c)由治疗换能器的处理表面或者由至少一个凹形声学透镜限定的成像孔径，以及(d)与治疗孔径的中心轴线轴向地对齐的超声成像探头。在另一方面，提供了处理病理组织膜的方法，包括如下步骤：(a)将超声装置的耦合头布置成与受验者皮肤相接触，其中受验者或受验者子宫中胎儿具有需要进行穿刺的病理组织膜，其中超声装置包括具有处理表面的治疗换能器，(b)经由超声成像透镜来获得组织的图像反馈；(c)至少基于图像反馈而使治疗换能器的焦点与组织对齐，(d)经由治疗换能器将有效量的聚焦超声引导至组织处，以及(e)经由聚焦超声在组织中穿刺出孔。在另一方面中，提供了诊断病理组织膜的方法，包括如下步骤：(a)将超声装置的耦合头布置成与受验者皮肤相接触，其中超声装置包括(i)具有处理表面的治疗换能器，其中治疗换能器包括多个电隔离部，(ii)至少一个凹形声学透镜，其在治疗换能器的处理表面中限定治疗孔径，(iii)成像孔径，其由治疗换能器的处理表面或者由至少一个凹形声学透镜来限定；以及(iv)与治疗换能器的中心轴线轴向地对齐的超声成像探头，(b)经由超声成像探头来获得组织的图像反馈，以及(c)判定受验者或受验者子宫中胎儿是否具有需要进行穿刺的病理组织膜。通过适当地参考附图来理解下面的专利技术详述，这些以及其他的方案、优点和可选方案对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。附图说明图1是根据示例性的实施方案的超声装置的立体图。图2是根据图1的示例性的实施方案的超声装置的侧视图。图3是根据图1的示例性的实施方案的超声装置的侧剖视图。图4是根据图1的示例性的实施方案的超声装置的正视图。图5是根据一个示例性的实施方案的与具有曲率半径的声学透镜的扇区耦合的治疗换能器的电隔离部的侧剖视图。图6A是根据一个示例性的实施方案的单一凹形声学透镜的后立体图。图6B是根据一个示例性的实施方案的治疗换能器的多个电隔离部的后立体图，每个治疗换能器均具有与正面耦合的线。图6C是根据一个示例性实施方案的治疗换能器(图6A所示)的多个电隔离部的后立体图，治疗换能器经由粘合剂来与单一凹形声学透镜(图6B所示)的背面的上半部耦合。图6D是根据一个示例性实施方案的治疗换能器(图6A所示)的多个电隔离部的后立体图，治疗换能器经由粘合剂来与单一凹形声学透镜(图6B所示)的整个背面耦合。图6E是根据一个示例性实施方案的治疗换能器的多个电隔离部的后立体图，治疗换能器经由粘合剂而与单一凹形声学透镜的整个背面耦合，其中线附接到治疗换能器的每个电隔离部的背侧。图6F是根据一个示例性实施方案的治疗换能器的多个电隔离部的后立体图，治疗换能器经由粘合剂而与单一凹形声学透镜的整个背面耦合，其中附接到治疗换能器的每个电隔离部的正侧和背侧的线单独地成束以便连接到放大器和/或控制系统。图6G是根据图6D的示例性实施方案的治疗换能器(图6A所示)的多个电隔离部的正视图，治疗换能器经由粘合剂而与单一凹形声学透镜(图6B中所示)的整个背面耦合。图6H是根据图6A-6G的示例性实施方案的超声设备的正视立体图。图7是根据一个示例性的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
超声装置，包括：具有处理表面的治疗换能器，其中所述治疗换能器包括多个电隔离部；至少一个凹形声学透镜，其在所述治疗换能器的所述处理表面中限定了治疗孔径；成像孔径，其由所述治疗换能器的所述处理表面或者由所述至少一个凹形声学透镜限定；以及超声成像探头，其与所述治疗孔径的中心轴线轴向地对齐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.28 US 61/806,2951.超声装置，包括：
具有处理表面的治疗换能器，其中所述治疗换能器包括多个电隔离
部；
至少一个凹形声学透镜，其在所述治疗换能器的所述处理表面中限定
了治疗孔径；
成像孔径，其由所述治疗换能器的所述处理表面或者由所述至少一个
凹形声学透镜限定；以及
超声成像探头，其与所述治疗孔径的中心轴线轴向地对齐。
2.如权利要求1所述的超声装置，其中所述至少一个凹形声学透镜
是单一凹形声学透镜，其中所述单一声学透镜限定所述成像孔径，其中所
述单一声学透镜包括多个扇区，每个扇区均具有曲率半径，并且其中所述
治疗换能器的所述多个电隔离部中的每一个电隔离部均与所述单一声学
透镜的所述多个扇区中的一个扇区耦合。
3.如权利要求1所述的超声装置，其中所述至少一个凹形声学透镜
是多个凹形声学透镜，其中所述多个治疗换能器的所述多个电隔离部中的
每一个电隔离部与所述多个声学透镜中的一个声学透镜耦合。
4.如权利要求1所述的超声装置，其中所述治疗换能器的所述多个
电隔离部均具有曲率半径且共同限定单一声学透镜。
5.如权利要求2所述的超声装置，其中所述声学透镜的所述多个扇
区在4个扇区至100个扇区之间。
6.如权利要求3所述的超声装置，其中所述多个凹形声学透镜在4
个声学透镜至100个声学透镜之间。
7.如权利要求1-6中任一项所述的超声装置，其中所述治疗换能器的
所述多个电隔离部包括4个部和1000个部之间。
8.如权利要求2、5或7中任一项所述的超声装置，其中所述声学透
镜的所述多个扇区中的每一个扇区的曲率半径小于所述声学透镜的曲率
半径。
9.如权利要求2、5或7-8中任一项所述的超声装置，其中所述声学
透镜的所述多个扇区中的每一个扇区的曲率半径相同。
10.如权利要求1-2、5或7-9中任一项所述的超声装置，其中所述治
疗换能器的所述多个电隔离部包括平坦压电陶瓷材料。
11.如权利要求1、3或6所述的超声装置，其中所述治疗换能器的所
述多个电隔离部包括圆形压电陶瓷材料。
12.如权利要求2、4-5或7-9中任一项所述的超声装置，其中所述治
疗换能器的所述多个电隔离部中的每个电隔离部的曲率半径小于所述单
一声学透镜的曲率半径。
13.如权利要求1-12中任一项所述的超声装置，还包括：
耦合头，其与所述治疗换能器的所述处理表面耦合且从所述治疗换能
器的所述处理表面延伸出。
14.如权利要求13所述的超声装置，其中所述耦合头朝向所述治疗
孔径的所述中心轴线向内成角度。
15.如权利要求13-14中任一项所述的超声装置，其中所述耦合头与
所述至少一个声学透镜外接。
16.如权利要求13-15中任一项所述的超声装置，其中所述耦合头包
括膜，并且其中流体封闭在所述至少一个声学透镜与所述耦合头的所述膜
之间。
17.如权利要求10-12中任一项所述的超声装置，其中所述耦合头包
括实心平面盘。
18.如权利要求13-17中任一项所述的超声装置，其中所述耦合头是
挠性的。
19.如权利要求1-18中任一项所述的超声装置，还包括壳体，所述壳
体至少部分地围绕所述治疗换能器的所述多个电隔离部和所述成像探头。
20.如权利要求1-19中任一项所述的超声装置，还包括：
与所述治疗换能器耦合的放大器。
21.如权利要求20所述的超声装置，还包括：
配置为控制所述放大器的控制系统。
22.如权利要求2、5、7-10或12-21中任一项所述的超声装置，其中
所述多个扇区中的每个扇区构造为将超声引导至焦点，并且其中所述焦点
位于所述治疗孔径的所述中心轴线上且从距所述治疗孔径的中心约1cm变
化至约18cm。
23.处理病理组织膜的方法，包括：
将超声装置的耦合头布置成与受验者皮肤相接触，其中所述受验者或
受验者子宫内胎儿体内有需要穿刺的病理组织膜，其中所述超声装置包括
具有处理表面的治疗换能器；
经由超声成像探头来获得组织的图像反馈；
基于至少所述图像反馈而使所述治疗换能器的焦点与组织对齐；
经由所述治疗换能器将有限量的聚焦超声引导至组织处；以及
经由聚焦超声来在所述组织中穿刺出孔。
24.如权利要求23所述的方法，还包括
利用B模式超声成像或多普勒超声成像中的一种或多种，通过成像探
头来监控所引导的聚焦超声，其中所述超声成像探头与由所述治疗换能器
的所述处理表面或者由在所述治疗换能器的所述处理表面中限定治疗孔
径的凹形声学透镜限定的治疗孔径的中心轴线轴向地对齐；
至少基于所述B模式超声成像或多普勒超声成像来检测来自通过腐蚀
孔的流道中的引导的聚焦超声的气穴泡；以及
停止所述引导的聚焦超声。
25.如权利要求23-24中任一项所述的方法，其中将超声装置的耦合
头布置成与受验者的皮肤相接触包括在受验者的皮肤与耦合头之间提供
流体，其中所述引导的聚焦超声行进通过至少所述流体和受验者的皮肤到
达组织。
26.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中引导聚焦超声发生

\t大约1秒至大约1小时的持续时间。
27.如权利要求23-26中任一项所述的方法，还包括：
经由与放大器耦合的控制系统来设置超声脉冲持续时间、超声脉冲重
复频率、超声脉冲延时和所述治疗换能器的工作频率中的一项或多项。
28.如权利要求27所述的方法，其中对于所述治疗换能器的多个电
隔离部中的每一个，独立地设置所述超声脉冲持续时间、所述超声脉冲重
复频率、所述超声脉冲延时和所述工作频率中的一项或多项。
29.如权利要求23-28中任一项所述的方法，其中所述超声脉冲持续
时间范围从大约1μs至大约100ms。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·马克斯韦尔，R·赫斯，T·莱迪威，P·卡萨勒，M·贝利，
申请(专利权)人：华盛顿大学商业化中心，纽约哥伦比亚大学基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US