【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声波诊疗，具体涉及一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统。
技术介绍
1、2021年全球糖尿病患者已经达到5.37亿，大约三分之一的糖尿病患者会发展成为糖尿病肾病，而糖尿病肾病是终末期肾病的主要原因。尽管一些大型临床试验已经验证了在糖尿病早期通过强化血糖控制能够预防糖尿病肾病的效果，实际上临床上大部分患者血糖控制后，是无法完全阻止糖尿病肾病的进展。迄今为止，尚无有效的方法可以阻止糖尿病肾病的发展进程，是困扰科学家的一大难题，急需找到改善治疗糖尿病肾病的有效治疗方法。
2、低强度聚焦超声(low-intensity focus ultrasound，lipus)是一种新型的超声治疗技术，频率恒定、振幅强度通常在0.125-3w/cm2之间，利用超声对生物组织穿透性和能量沉积性，将较低强度的声能量辐照到靶组织或靶细胞，通过超声生物效应，使微气泡振荡、收缩/扩张、液体微粒振荡，促进局部摩擦、产生局部微流、加速声辐照区域的分子扩散和局部物质交换；能通过弥散、触变、聚合与解聚，改变细胞膜的通透性、刺激离子通道和受体，改善细胞代谢、酶活性以及蛋白合成效率，改善组织ph值、促进血液循环、加快组织细胞新陈代谢。
3、研究表明：低强度聚焦超声可以改善微环境，促进缺血部位毛细血管新生，加速疾病恢复，对于肾脏代谢功能和肾脏纤维化有很好的改善效果。低强度聚焦超声治疗后通过改变肾脏相关衰老指标可以逆转糖尿病肾病，这可能是治疗糖尿病肾病一种非常有前途的治疗方法。因此需要进一步对超声治疗通过改变肾脏相关衰老指标改善
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，基于低强度超声相控面阵对目标区域进行治疗，筛选优化后的通过改变肾脏相关指标能有效阻止糖尿病肾病进展的治疗方案。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种利用低强度聚焦超声改变肾脏相关衰老指标改善糖尿病肾病的系统，包括：
3、超声相控面阵单元，包括多组阵列式排列的超声换能器阵元，用以将超声能量传送到目标治疗区域；
4、控制单元，通过不同的声参数控制超声相控面阵单元在目标治疗区域进行不同深度、范围和强度的超声治疗；
5、评估单元，基于高血糖导致的糖尿病肾病模型获取超声治疗前后尿蛋白、肾功能指标与肾脏相关衰老指标，对低强度聚焦超声治疗糖尿病肾病改善程度进行评估，构建超声不同超声参数与尿蛋白、肾功能指标与肾脏相关衰老指标改善程度的关联关系，筛选优化后的能有效阻止糖尿病肾病进展的的治疗方案。
6、进一步的，所述超声相控面阵单元包括多阵型排列的超声换能器阵元，单个阵元探头中心频率为0.1～5mhz、输出声强为0.1-3w/cm^2。
7、进一步的，所述控制单元能按照一定算法控制每个超声阵元的发射次序、时延、电压和时长，通过控制振元的发射电压和相位，实现调控系统的工作模式、频率、声强、调制频率、占空比、刺激间隔治疗时长和靶点位置等声参数。
8、进一步的，所述评估单元获取的肾功能指标包括内生肌酐清除率、肌酐、尿素氮，所述尿蛋白指标包括：尿白蛋白、尿白蛋白/尿肌酐比值，所述肾脏相关衰老标志物是：p21、p53、p16和gdf15。
9、进一步的，所述评估单元获取多组不同超声参数超声治疗后的肾脏相关衰老指标与肾功能、尿蛋白指标，将所述糖尿病肾病超声治疗组和糖尿病肾病组进行比较，选取具有显著性改善的肾功能、尿蛋白指标，将选取改变肾脏相关衰老指标与肾功能、尿蛋白指标关联的超声参数作为数据集。
10、进一步的，所述评估单元将所述数据集划分为训练集和验证集，所述评估单元将所述数据集划分为训练集和验证集，基于训练集训练筛选优化后的改善糖尿病肾脏病治疗方案的模型，并用验证集对模型输出结果进行验证。
11、进一步的，所述模型采用逻辑回归、随机森林、决策树、支持向量机中的一种。
12、进一步的，所述利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的优选方案包括：超声脉冲工作模式，频率为0.1mhz-5mhz，强度为0.1w/cm2-3w/cm2，调制频率为50-5000hz、占空比为1:1-1:10、刺激间隔为0.1-5s，治疗时长5-99min/次。
13、进一步的，超声脉冲工作模式，频率为0.5mhz-2mhz，强度为0.2w/cm2-1w/cm2，调制频率为100-2000hz、占空比为1:1-1:5、刺激间隔为0.5-2s，治疗时长10-60min/次。
14、进一步的，超声脉冲工作模式，1mhz±20％，强度为0.3w/cm2±20％，，调制频率为1000hz、占空比为1:3、刺激间隔为0.5s，治疗时长15min/次。
15、本专利技术提供一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，包括：超声相控面阵单元、控制单元和评估单元，超声相控面阵单元包括多组阵列式排列的超声换能器阵元，用以将超声能量传送到目标治疗区域；控制单元通过不同的声参数控制超声相控面阵单元在目标治疗区域进行不同深度、范围和强度的超声治疗；评估单元基于糖尿病肾病小鼠模型获取超声治疗前后的肾功能、尿蛋白和肾脏相关衰老指标，对糖尿病肾病改善进行评估，构建不同超声参数和糖尿病肾病改善程度的关联关系，筛选优化后的治疗方案，本专利技术研究了低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的作用效果和机制，促进了低强度超声对糖尿病肾病的改善效果。
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1.一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述超声相控面阵单元包括多种阵列排列的超声换能器阵元，单个阵元探头中心频率为0.1～5MHz、输出声腔为0.1～3W/cm2。
3.如权利要求2所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述控制单元能按照一定算法控制每个超声阵元的发射次序、时延、电压和时长，通过控制振元的发射电压和相位，实现调控系统的工作模式、频率、声强、调制频率、占空比、刺激间隔治疗时长和靶点位置等声参数。
4.如权利要求3所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述评估单元肾功能指标包括内生肌酐清除率、肌酐、尿素氮，所述尿蛋白指标包括：尿白蛋白、尿白蛋白/尿肌酐比值；所述肾衰老相关标志物是：P21、P53、P16和GDF15。
5.如权利要求4所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述评估单元获取多组不同声参数超声治疗后的尿蛋白、肾功能指标与肾脏相关衰老
6.如权利要求5所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述评估单元将所述数据集划分为训练集和验证集，基于训练集训练筛选优化后的改善糖尿病肾病治疗方案的模型，并用验证集对模型输出结果进行验证。
7.如权利要求6所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述模型采用逻辑回归、随机森林、决策树、支持向量机中的一种。
8.如权利要求7所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述低强度超声治疗糖尿病肾病的优选方案包括：超声脉冲工作模式，频率为0.1MHz-5MHz，强度为0.1W/cm2-3W/cm2，调制频率为50-5000Hz、占空比为1:1-1:10、刺激间隔为0.1-5S，治疗时长5-99min/次。
9.如权利要求8所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，超声脉冲工作模式，频率为0.5MHz-2MHz，强度为0.2W/cm2-1W/cm2，调制频率为100-2000Hz、占空比为1:1-1:5、刺激间隔为0.5-2S，治疗时长10-60min/次。
10.如权利要求9所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，超声脉冲工作模式，1MHz±20％，强度为0.3W/cm2±20％，，调制频率为1000Hz、占空比为1:3、刺激间隔为0.5S，治疗时长10-30分/次。
...【技术特征摘要】
1.一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述超声相控面阵单元包括多种阵列排列的超声换能器阵元，单个阵元探头中心频率为0.1～5mhz、输出声腔为0.1～3w/cm2。
3.如权利要求2所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述控制单元能按照一定算法控制每个超声阵元的发射次序、时延、电压和时长，通过控制振元的发射电压和相位，实现调控系统的工作模式、频率、声强、调制频率、占空比、刺激间隔治疗时长和靶点位置等声参数。
4.如权利要求3所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述评估单元肾功能指标包括内生肌酐清除率、肌酐、尿素氮，所述尿蛋白指标包括：尿白蛋白、尿白蛋白/尿肌酐比值；所述肾衰老相关标志物是：p21、p53、p16和gdf15。
5.如权利要求4所述的一种利用低强度聚焦超声改善糖尿病肾病的系统，其特征在于，所述评估单元获取多组不同声参数超声治疗后的尿蛋白、肾功能指标与肾脏相关衰老指标的关联关系，将所述与正常健康组、糖尿病肾病对照组和糖尿病肾病超声治疗组进行比较，选取超声治疗后可以明显改善尿蛋白、肾功能指标与肾脏相关衰老指标的声参数作为数据集。
6.如权利要求5所述的一种利用...
【专利技术属性】
技术研发人员：段俊丽，郝长宁，
申请(专利权)人：上海常声医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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