使用脉冲能量热处理生物组织的方法技术

一种热处理生物组织的方法，包括在一段时间内对目标组织重复施加脉冲能量，以可控地增加目标组织的温度，从而产生对目标组织的治疗效果而不破坏或永久性地损伤目标组织。第一次处理结束后，停止施加脉冲能量至目标组织一段间隔时间。在单一处理环节中，在间隔时间后，通过下述实施第二次处理：重复地再次施加脉冲能量至目标组织以可控地增加目标组织的温度，从而治疗性地处理目标组织而不破坏或永久性地损伤目标组织。

Method of heat treatment of biological tissue with pulse energy

A method for heat treatment of biological tissue includes repeatedly applying pulse energy to the target tissue for a period of time, so as to increase the temperature of the target tissue in a controllable way, thereby producing a therapeutic effect on the target tissue without damaging or permanently damaging the target tissue. After the first processing, stop applying pulse energy to the target tissue for a period of time. In a single processing step, after the interval time, the second processing is carried out by repeatedly applying the pulse energy to the target tissue to increase the temperature of the target tissue in a controlled way, so as to treat the target tissue therapeutically without damaging or permanently damaging the target tissue.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用脉冲能量热处理生物组织的方法
本专利技术通常针对用于处理生物组织(诸如患病生物组织)的系统和方法。更具体地，本专利技术针对使用脉冲能量对生物组织进行热处理的方法，该方法对目标组织产生治疗性效果而不破坏或永久性地损伤目标组织。
技术介绍
专利技术人已经发现，通过将生物组织，尤其是损伤的或患病的生物组织的温度可控地提升至预定温度范围，同时将该组织在几分钟内的平均温升维持在预定水平或低于预定水平，对目标组织产生治疗性效果而不永久性地损伤目标组织。更具体地，专利技术人已经发现，可将电磁辐射诸如各种波长的激光形式的电磁辐射施加至视网膜组织，施加方式为不破坏或损伤该视网膜组织且通常实现对于眼病的有益效果。专利技术人已经发现，可产生激光光束并施加到视网膜组织细胞，使得其为治疗性的，但尚不致死视网膜组织细胞并因此避免了该视网膜组织内的损伤性光凝固，这提供了对于眼部的视网膜组织的预防性和保护性处理。典型地，该处理必需施加一串激光微脉冲以辐射患病视网膜的一部分，总持续时间为短于一秒。每个微脉冲为几十至几百微秒长度的量级，且这些微脉冲之间由一至几毫秒分隔，其以可控的方式提高组织温度。据信，以此可控的方式提升组织温度选择性地刺激热休克蛋白激活和/或蛋白修复的产生及促进，这用作治疗性地处理组织的机理。据信，这一微脉冲串在热学上激活目标组织中的热休克蛋白(HSP)。在视网膜组织的情况下，该方法在热学上激活位于紧邻视网膜层后方的含有视觉敏感杆细胞和锥细胞的视网膜色素上皮(RPE)层，且这些激活的HSP随后通过移除并修复损伤的蛋白质而令患病视网膜恢复至其健康状态。这随后导致RPE功能的改善，改善了视网膜功能和自身调节、急性炎症的恢复、慢性炎症的减轻和全身性免疫调节。随后，这些激光触发的效果减缓、停止或反转视网膜疾病，改善视觉功能并降低视觉丧失的风险。据信，以此可控的方法提升组织温度以选择性地刺激热休克蛋白的激活在其它组织中也有益。HSP是作为对曝露于应力条件下的应答而由细胞产生的蛋白质家族。高水平的热休克蛋白的产生可通过曝露于不同肿瘤的环境应力条件诸如感染、炎症、运动、将细胞曝露于毒素、氧化剂、重金属、营养物质匮乏、低氧、脱水和组织创伤下而触发。已知热休克蛋白在对身体组织中大量不正常条件的应答中扮演角色，这些不正常条件包括病毒感染、炎症、恶性转化、曝露于氧化剂、细胞毒素及缺氧。几种热休克蛋白作为其它蛋白质的胞内伴侣(chaperone)而起作用，且HSP家族的成员被以低水平至中等水平表达或激活，这是由于它们即使在非应力条件下仍在蛋白质维护和简单监控细胞蛋白中扮演至关重要的角色。这些活性是细胞自我修复系统中的一部分，称为细胞应力应答或热休克应答。热休克蛋白在几乎每个细胞和组织类型的多细胞器官以及移植的组合和培养的细胞内均有发现。HSP典型占细胞蛋白的3％至10％，但当处于应力下时，该百分比可升高至15％。已经发现，哺乳动物细胞的蛋白质密度为(2-4)x1018CM-3范围内。因此，前述百分比意为，HSP的密度正常为(1-4)x1017CM-3，而在应力下，该密度可升高至(3-6)x1017CM-3。典型地，根据热休克蛋白的分子量及其不同作用途径而命名它们。尤其普遍存在的热休克蛋白是Hsp70，它是一种分子量为70千道尔顿的蛋白质。它在保护刚刚形成的蛋白质中以及在挽救被损伤的蛋白质中扮演特别重要的角色。它含有一个具有对中性的疏水性氨基酸残基的亲和性的沟槽，该氨基酸残基与肽长度为最多7个的残基相互作用。Hsp70具有肽结合域和ATPase域，这些域令蛋白质结构稳定在未折叠和能够组装的状态。HSP在防止错误折叠的蛋白质的聚集中扮演角色，多数HSP具有暴露的疏水性部位，且促进蛋白质再次折叠为其适宜构象。Hsp70通过下述实现这一功能：首先结合至错误折叠的或片段化的蛋白质，通过结合ATP并将其水解为ADP的位点，这一结合在能量上是可行的。Hsp70热休克蛋白是细胞外和膜结合热休克蛋白的成员，它们被牵涉入结合抗原并将其呈递至免疫系统。已经发现，Hsp70抑制甲型流感病毒核糖核蛋白的活性并阻断该病毒的复制。源自肿瘤的热休克蛋白引出特异性的保护性免疫。实验和临床观察结果已经显示，热休克蛋白被牵涉入自身免疫性关节炎、1型糖尿病、糖尿病、动脉硬化、多发性硬化和其它自身免疫反应的调节中。据此，据信其优点在于，能在短时间内将目标组织温度选择性且可控地升高至预定温度，同时将该组织在更长时间内的平均温升维持在预定温度。据信，这诱导了热休克应答以增加身体组织中作为对感染或其它异常状态的应答的热休克蛋白的数目或活性。但是，为了不损伤或破坏被处理的组织或身体区域，这必须以可控地方式进行。在单一处理环节中，将目标组织细胞内的热休克蛋白激活量最大化也将是想要的。本专利技术满足这些需求，并提供其它相关优点。
技术实现思路
本专利技术针对通过将脉冲能量施加至目标组织而对生物组织进行热处理以治疗性地处理该目标组织的方法。通过下述实施对目标组织的第一次处理：生成脉冲能量并在一段时间内对目标组织重复施加脉冲能量以可控地增加所述目标组织的温度，从而治疗性地处理目标组织而不破坏或永久性地损伤该目标组织。目标组织可包含视网膜组织。脉冲能量具有能量参数，包括波长或频率、占空比和脉冲串持续时间。选择能量参数以将目标组织温度最多升高11℃以实现治疗性效果，其中该组织在几分钟内的平均温升被保持在预定水平或低于预定水平，从而不永久性地损伤目标组织。可选择脉冲能量参数，使得目标组织温度至少在将该脉冲能量施加至目标组织的过程中被升高6℃至11℃之间。目标组织在几分钟内的平均温升被维持在6℃或更低，诸如在几分钟内大约1℃或更低。脉冲能量可包含光束、微波、射频或超声。为了将脉冲能量施加至组织，可将一装置插入体腔中。可将脉冲能量施加至身体的外部区域，该区域邻近目标组织或具有接近身体的该外部区域的血液供给。脉冲能量可包含大约3至6兆赫(MHz)之间的射频。其可具有大约2.5％至5％之间的占空比。其可具有大约0.2至0.4秒之间的脉冲串持续时间。可使用具有大约2至6mm之间的线圈半径和大约13至57安培匝数之间的装置生成射频。脉冲能量可包含10至20千兆赫(GHz)之间的微波频率。微波可具有大约0.2至0.6秒之间的脉冲串持续时间。微波可具有大约2％至5％之间的占空比。微波可具有大约8至52瓦之间的平均功率。脉冲能量可包含脉冲激光光束，诸如一个或多个激光光束。光束可具有大约530nm至1300nm之间，且更优选800nm至1000nm之间的波长。脉冲光束可具有大约0.5至74瓦之间的功率。脉冲光束具有低于10％，且优选2.5％至5％之间的占空比。脉冲光束可具有大约0.1至0.6秒的脉冲串持续时间。脉冲能量可包含具有大约1至5MHz之间的频率的脉冲超声。超声可具有大约0.1至0.5秒瓦之间的脉冲串持续时间。超声可具有大约2％至10％之间的占空比。超声具有大约0.46至28.6瓦之间的功率。第一次处理包含将脉冲能量施加至目标组织，施加时间为短于10秒，且更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热处理生物组织的方法，包含下列步骤：/n在第一时间段内对目标组织重复施加脉冲能量以可控地增加所述目标组织的温度而处理所述目标组织，从而治疗性地处理所述目标组织而不破坏或永久性地损伤所述目标组织，并且在所述目标组织中产生热休克蛋白激活水平；/n在时长超过所述第一时间段的间隔时间内，停止向所述目标组织施加所述脉冲能量；以及/n在单一处理环节中，在所述间隔时间后，对所述目标组织重复施加脉冲能量而再次处理所述目标组织，以可控地增加所述目标组织的温度，从而治疗性地处理所述目标组织而不破坏或永久性地损伤所述目标组织，并且增加所述目标组织中的所述热休克蛋白激活水平。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170316 US 15/460,821;20170501 US 15/583,096;20171.一种热处理生物组织的方法，包含下列步骤：
在第一时间段内对目标组织重复施加脉冲能量以可控地增加所述目标组织的温度而处理所述目标组织，从而治疗性地处理所述目标组织而不破坏或永久性地损伤所述目标组织，并且在所述目标组织中产生热休克蛋白激活水平；
在时长超过所述第一时间段的间隔时间内，停止向所述目标组织施加所述脉冲能量；以及
在单一处理环节中，在所述间隔时间后，对所述目标组织重复施加脉冲能量而再次处理所述目标组织，以可控地增加所述目标组织的温度，从而治疗性地处理所述目标组织而不破坏或永久性地损伤所述目标组织，并且增加所述目标组织中的所述热休克蛋白激活水平。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时间段短于10秒。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时间段短于1秒。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述间隔时间包含几秒钟至几分钟。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述间隔时间包含3秒钟至3分钟。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述间隔时间包含10秒钟至90秒钟。


7.根据权利要求1所述的方法，包括选择所述脉冲能量的包括波长或频率、占空比和脉冲串持续时间在内的能量参数的步骤，以至少在对所述目标组织施加所述脉冲能量的过程中，将所述目标组织温度最多增加11摄氏度。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，选择所述脉冲能量参数，使得所述目标组织温度至少在对所述目标组织施加所述脉冲能量源的过程中增加6摄氏度至11摄氏度。


9.根据权利要求1所述的方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·K·卢特鲁勒，D·B·昌，B·W·L·马戈利斯，
申请(专利权)人：奥哈伊视网膜技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US