使用超声增强医学治疗的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种使用超声增强医学治疗的系统，其包括超声成像显示器、治疗监测显示器、机械臂、换能器模块、药物递送单元和超声引擎控制系统。使用时，超声引擎控制系统的计算单元实时控制器控制机械臂带动换能器模块移动到目标位置处，药物递送单元递送药物到目标处和换能器模块输送治疗超声能量到目标处同步进行，换能器模块能够将获得的目标超声成像信息和监测到的每个目标的空化状态传送给超声引擎控制系统，超声引擎控制系统根据这些信息可以随时调整治疗位置。本发明专利技术通过超声引擎控制系统控制换能器模块递送治疗超声能量到目标处，并同步控制药物递送单元递送需要的药物量到目标处，治疗超声能量增强了送至病灶处的药物吸收效果。

【技术实现步骤摘要】
使用超声增强医学治疗的系统本申请要求于2019年05月13日提交美国专利局、申请号为62/847253、专利技术名称为“使用超声增强医学治疗的系统与方法”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及通过基于空化监测的实时超声成像引导、机械臂和能量反馈控制回路，应用超声波能量用于治疗的无创系统，尤其涉及一种使用超声增强医学治疗的系统。
技术介绍
多项国际科研成果显示癌症免疫疗法、化疗法与聚焦超声疗法联合使用大大提高癌症患者提高生活质量和降低护理成本，减低化疗带来的系统毒性答复，提高药物的有效摄取，延长生命。但目前用于药物输送的技术和装置仅仅是向目标病灶组织递送药物，药物并不能很好的被病灶吸收。因此，如何增强递送至病灶处的药物效果是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种使用超声增强医学治疗的系统，以增强递送至病灶处的药物效果。本专利技术提供一种使用超声增强医学治疗的系统，其包括：超声成像显示器，能够显示目标的解剖超声成像；治疗监测显示器，能够实时显示所述目标的解剖超声成像、所述目标的空化状态和所述目标的位置信息；机械臂，所述机械臂能够在空间自由移动；换能器模块，换能器模块配置在所述机械臂的末端以沿着所述目标移动，其中，所述换能器模块能够将治疗超声能量输送到所述目标的位置处，检测所述目标的位置，获得所述目标的超声成像信息，并监测每个所述目标的空化状态；药物递送单元，能够向所述目标递送治疗剂和/或超声造影剂，其中，所述药物递送单元与来自所述换能器模块的治疗超声能量同步递送；和超声引擎控制系统，包括计算单元实时控制器，其中，所述计算单元实时控制器控制所述机械臂的运动，控制来自所述换能器模块的治疗超声能量输送，并处理所述解剖超声成像从所述换能器模块接收的空化状态和所述换能器模块的空间位置，用于所述目标的解剖超声成像实时显示、目标位置跟踪运动补偿、空化监测、超声能量输出控制以及药物剂量的输送和所述药物递送单元的输送控制。在一个具体实施方案中，所述换能器模块包括用于每个功能的单独的换能器元件，包括治疗换能器、成像换能器和一个或多个宽带接收传感器。在另一个具体实施方案中，所述换能器模块包括单个多功能换能器阵列，单个所述多功能换能器阵列与发送治疗超声能量、检测目标位置和从相应换能器元件监测空化状态的功能集成在一起。在另一个具体实施方案中，所述换能器模块还包括围绕所述换能器元件的框架。在另一个具体实施方案中，所述换能器模块可拆卸安装在机械臂上。在另一个具体实施方案中，所述机械臂具有六个运动自由度。在另一个具体实施方案中，所述换能器模块经由电缆线路或以无线方式给超声引擎控制系统发送信号。在另一个具体实施方案中，所述机械臂的个数为2个，一个所述机械臂上安装有所述治疗换能器，另一个所述机械臂上安装有所述成像传感器和1个或者多个所述宽带接收换能器。在另一个具体实施方案中，所述机械臂的个数为3个，一个所述机械臂上安装有所述治疗换能器，一个所述机械臂上安装有所述成像换能器，另一个所述机械臂上安装有1个或者多个宽带接收换能器。在另一个具体实施方案中，所述系统还包括接口，通过所述接口控制所述机械臂的移动以实现对所述系统的远程控制，所述接口能够向远程控制的位置提供图像数据。在另一个具体实施方案中，所述解剖超声成像来自B模式图像或多个超声图像的3D重建图像。在另一个具体实施方案中，来自所述治疗监测显示器的成像是显示空化状态随时间变化的1D图，和/或覆盖在所述解剖超声成像上的空化状态的2D图。在另一个具体实施方案中，所述治疗换能器能够产生脉冲，用于在有或没有所述超声造影剂的情况下诱导稳态或惯性空化。在另一个具体实施方案中，所述成像换能器接收用于所述解剖超声成像的脉冲。在另一个具体实施方案中，所述宽带接收传感器接收用于空化监测或空化成像的脉冲。在另一个具体实施方案中，所述超声引擎控制系统还包括在剂量计划计算时序控制模块控制下的机械臂空间位置控制子系统，来控制机械臂的空间运动，所述剂量计划计算递送时序控制模块包含于所述计算单元实时控制器内。在另一个具体实施方案中，所述超声引擎控制系统还包括超声成像目标跟踪子系统，其中，所述超声成像目标跟踪子系统从每个目标位置的所述换能器模块接收所述解剖超声成像，并传输到所述计算单元实时控制器。在另一个具体实施方案中，所述计算单元实时控制器包括3D图像配准重建模块以及所述剂量计划计算递送时序控制模块。在另一个具体实施方案中，所述3D图像配准重建模块利用每个目标位置和相应的所述换能器模块空间位置的超声成像来重建所述目标的3D体积图像。在另一个具体实施方案中，所述剂量计划计算递送时序控制模块处理所述目标的目标位置和3D体积图像，并将运动补偿信号发送给所述机械臂空间位置控制子系统，以在每个所述目标位置进行运动补偿。在另一个具体实施方案中，所述超声引擎控制系统还包括空化治疗监测子系统，以提供对空化状态的实时监测，作为所述剂量计划计算输送时间序列的输入，控制模块产生剂量补偿计划和输送时间序列，其中，所述空化治疗监测子系统在每个所述目标位置接收来自所述换能器模块的空化状态信号。在另一个具体实施方案中，所述剂量补偿计划输送时间序列通过将每个目标位置的空化状态输入重叠到每个所述目标位置的超声成像上而生成。在另一个具体实施方案中，所述超声引擎控制系统还包括超声治疗子系统，其中，所述超声治疗子系统控制所述换能器模块输送治疗超声能量。在另一个具体实施方案中，所述超声引擎控制系统包括药物递送控制子系统，其中，所述药物递送控制子系统控制所述药物递送单元递送所述治疗剂和/或所述超声造影剂。在另一个具体实施方案中，从所述剂量计划计算递送时序控制模块生成的剂量补偿计划和递送时间序列指示所述超声治疗子系统调整治疗超声的剂量和递送时间，并且指示所述药物递送控制子系统调节所述治疗剂和/或所述超声造影剂的剂量和递送时间。根据本专利技术的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本专利技术范围内，是本专利技术具体实施方式的一部分。本专利技术提供了一种优越且易于使用的无创的利用超声增强药物递送至病灶的系统，使用时，超声引擎控制系统的计算单元实时控制器控制机械臂带动换能器模块移动到目标位置处，药物递送单元递送药物到目标处和换能器模块输送治疗超声能量到目标处同步进行，换能器模块能够将获得的目标超声成像信息和监测到的每个目标的空化状态传送给超声引擎控制系统，超声引擎控制系统根据这些信息可以随时调整治疗位置。本专利技术通过超声引擎控制系统控制换能器模块递送治疗超声能量到目标处，并同步控制药物递送单元递送需要的药物量到目标处，治疗超声能量增强了送至病灶处的药物吸收效果。该系统在机械臂辅助下的3D空间中的治疗位置处(例如，癌症组织)无创地传递限定量的超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用超声增强医学治疗的系统，其特征在于，包括：/n超声成像显示器，能够显示目标的解剖超声成像；/n治疗监测显示器，能够实时显示所述目标的解剖超声成像、所述目标的空化状态和所述目标的位置信息；/n机械臂，所述机械臂能够在空间自由移动；/n换能器模块，所述换能器模块配置在所述机械臂的末端以沿着所述目标移动，其中，所述换能器模块能够将治疗超声能量输送到所述目标的位置处，检测所述目标的位置，获得所述目标的超声成像信息，并监测每个所述目标的空化状态；/n药物递送单元，能够向所述目标递送治疗剂和/或超声造影剂，其中，所述药物递送单元与来自所述换能器模块的治疗超声能量同步递送；和/n超声引擎控制系统，包括计算单元实时控制器，其中，所述计算单元实时控制器控制所述机械臂的运动，控制来自所述换能器模块的治疗超声能量输送，并处理所述解剖超声成像从所述换能器模块接收的空化状态和所述换能器模块的空间位置，用于所述目标的解剖超声成像实时显示、目标位置跟踪运动补偿、空化监测、超声能量输出控制以及药物剂量的输送和所述药物递送单元的输送控制。/n

【技术特征摘要】
20190513 US 62/8472531.一种使用超声增强医学治疗的系统，其特征在于，包括：
超声成像显示器，能够显示目标的解剖超声成像；
治疗监测显示器，能够实时显示所述目标的解剖超声成像、所述目标的空化状态和所述目标的位置信息；
机械臂，所述机械臂能够在空间自由移动；
换能器模块，所述换能器模块配置在所述机械臂的末端以沿着所述目标移动，其中，所述换能器模块能够将治疗超声能量输送到所述目标的位置处，检测所述目标的位置，获得所述目标的超声成像信息，并监测每个所述目标的空化状态；
药物递送单元，能够向所述目标递送治疗剂和/或超声造影剂，其中，所述药物递送单元与来自所述换能器模块的治疗超声能量同步递送；和
超声引擎控制系统，包括计算单元实时控制器，其中，所述计算单元实时控制器控制所述机械臂的运动，控制来自所述换能器模块的治疗超声能量输送，并处理所述解剖超声成像从所述换能器模块接收的空化状态和所述换能器模块的空间位置，用于所述目标的解剖超声成像实时显示、目标位置跟踪运动补偿、空化监测、超声能量输出控制以及药物剂量的输送和所述药物递送单元的输送控制。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换能器模块包括用于每个功能的单独的换能器元件，包括治疗换能器、成像换能器和一个或多个宽带接收传感器。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换能器模块包括单个多功能换能器阵列，单个所述多功能换能器阵列与发送治疗超声能量、检测目标位置和从相应换能器元件监测空化状态的功能集成在一起。


4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述换能器模块还包括围绕换能器元件的框架。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换能器模块可拆卸安装在所述机械臂上。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂具有六个运动自由度。


7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换能器模块经由电缆线路或以无线方式给超声引擎控制系统发送信号。


8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂的个数为2个，一个所述机械臂上安装有所述治疗换能器，另一个所述机械臂上安装有所述成像传感器和1个或者多个所述宽带接收换能器。


9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂的个数为3个，一个所述机械臂上安装有所述治疗换能器，一个所述机械臂上安装有所述成像换能器，另一个所述机械臂上安装有1个或者多个宽带接收换能器。


10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括接口，通过所述接口控制所述机械臂的移动以实现对所述系统的远程控制，所述接口能够向远程控制的位置提供图像数据。


11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述解剖超声成像来自B模式图像或多个超声图像的3D重建图像。


12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，来自所述治疗监测显示器的成像是显示空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉民，李彤，
申请(专利权)人：张吉民，李彤，
类型：发明
国别省市：美国;US