施加电磁能量以从而振荡气泡，然后声穿透该气泡以产生用于接收和分析的回波(260)以提供气泡区域的成像。为了产生气泡，可以将能量施加于造影剂的纳米微粒(232)，其所得的内部纳米或微米气泡在新颖的脉冲技术下提供了更高的灵敏度，并且该纳米微粒可以在被激励之前渗透到脉管系统(216)外部，从而提供脉管渗透性的量化和靶分子的递送。该微粒可以包括吸收和蒸发部分，如通过近红外激光器的照射(204)使得气泡发生相变。可以响应于被激活造影剂的超声询问(220)而发生回波，并伴随着具有持续性处理的脉冲反转、功率调制或造影脉冲序列成像。可以将造影剂与基于微泡的超声造影剂混合以便于气泡激活的定时。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及施加电磁能量以用于成像，并且更具体而言，涉及激励用作超声造影剂的物质。
技术介绍
光声(PA)成像是可以在医学环境中使用例如尤其用于探测脉管疾病、皮肤异常和一些类型的癌症的非侵入性成像技术。PA成像通常涉及将具有近红外波长的低能量的激光闪射到目标范围或区域上。红外光相对深地穿透到身体中。这产生了用于更详细图像的大的照射范围。激光能量的快速吸收使组织(由微小吸收体组成的)由于瞬时热弹性膨胀而膨胀。脉动的膨胀产生能够被具有适当灵敏度的超声探测器(例如超声换能器)探测到 的超声波。可以使用不同的数学方程/算法来处理和解译换能器读数以生成目标范围的二维或三维图像，经由微小吸收体的空间分布或者承载该吸收体的血流的流动来示出组织结构。基于其独特的造影机制，PA成像在解剖应用中是很有效的。通常，每个组织或目标区域吸收不同量的激光能量，使得每个不同目标区域或组织从PA成像的角度而言是潜在唯一的。出于血管相关成像的目的，当应用近红外波长时血色素通常呈现高的光学对比度。这有助于利用PA技术的血管成像的灵敏度，使得医生/健康护理提供者能够看到皮肤中的异常、脉管疾病和癌症，然后能够直接处置这些异常、脉管疾病和癌症。可以将PA图像与来自其他模态(例如，超声)的那些图像相组合以生成目标范围的具有补充对比度的十分详细的描绘。例如，所生成的图像可以便于有价值的诊断，例如，允许临床医师识别使用其他技术/科技难以发现的小病灶。最近，已经开发出了 PA造影剂，其组成微粒的尺寸小至纳米水平并且远远小于在超声成像中所使用的微泡。已经将基于纳米比例的微粒的能够穿过血管扩散的PA造影剂用于脉管系统外部的吞噬细胞。参见Oraevsky等人的公开号为2008/0160090 (在下文中称为“ ’ 090公开”)的题为“Laser-Activated Nanothermolysis of Cells”的美国专利,通过引用将其全部公开内容并入本文。然而，当前可获得的以及正在开发的这种PA造影剂和基于纳米尺寸的微粒的其他PA造影剂受限于低的灵敏度，这是由于归因于它们的小微粒尺寸的低的声发射。此外，入射的光脉冲通常在超声仪器的接收带宽之外，并且因此，光能量不足以被转变为超声信号。“’090公开”中的足够能量的激光照射，纳米微粒足够大，或者接合成足够大的簇，能够产生将增强声发射的围绕微泡，但是根据该技术的肿瘤消融功能，微泡的出现需要激励至热机械对局部组织造成损伤的水平。基于微泡的超声造影剂在增强规律的背散射信号以及在超声接收通带之内生成不同的背散射信号(例如，入射超声波的超谐波和次谐波)中提供了某些公认的优点(参见，例如，Shi WT>Forsberg F、Liu JB、Merritt CRB、Goldberg BB:' New US media boostsimaging quality , Diagnostic Imaging Global Special Supplement, Nov. 2000,第8-12 页)。然而，微泡的相对大的尺寸使得已知的基于微泡的造影剂不可用于测量脉管参数，诸如渗透性。纳米气泡(nano-bubble)-其将潜在地克服与已知的基于微泡的造影剂相关的限制-在超声背散射成像中的使用出于若干原因尚未实现。例如，纳米气泡的寿命太短而不能用于静脉内注射和随后的人体循环，主要是因为在这一尺寸范围中有对壳体材料的巨大表面张力。此外，这种纳米气泡的背散射横截面非常小。由于背散射横截面是散射体尺寸的6次幂，因此气泡直径减小10倍可能导致背散射功率IO6倍(60dB)的减小，这是收益递减(diminishing return)
技术实现思路
首先，本专利技术人注意到现有的PA造影剂最初是针对光学目的而开发的，并且仅依赖于增加的光学吸收来实施和操作。迄今为止，没有足够重视改善了被吸收光学能量到带内超声信号的转换的PA造影剂。对有效转换功能的这种缺乏是PA造影剂和PA成像技术的全面有效和适用性的阻碍。在本专利技术人的题为“Photoacoustic Imaging Contrast Agent and System forConverting Optical Energy to In-Band Acoustic Emission,，，的共同受让国际专利公开No. 2009/057021(在下文中称为“’ 021公开”)中解决了以上关心问题和现有技术缺点中的一个或多个，通过引用将其全部公开内容并入本文。“’ 021公开”揭示了将PA造影剂最佳地调整至PA换能器的超声接收通带以提供更有效的成像系统。另外，本文所公开的造影剂组成足够小以渗透毛细血管壁和类似的解剖结构。这允许PA成像/测量应用例如扩展至诸如渗透性的脉管参数。这些造影剂足够稳定以有利地用于临床使用，例如，通过静脉内注射和循环转移至预期的位置/区域。本文提出利用在“’021公开”中公开的PA造影剂，并且描述对系统和方法的改进。本专利技术人已经认识到，在超声无源接收之外，可以提供更大的灵敏度并且因此提供更精确的成像。可以利用来自超声发射的回波，例如，以更好地区分血流信息和关于诸如脉管壁的周边组织的信息。还可以将其用于更可靠地识别诸如器官的归因于心跳或呼吸的运动。本文所提出的超声脉冲方法有利地迎合根据当前公开内容而产生的纳米气泡和微泡的相对小的声返回。在本专利技术的一个方面中，施加电磁能量以从而振荡区域中的气泡。该振荡气泡被声穿透以产生用于接收和分析的回波以提供该区域的成像。在另一方面中，该施加引起微粒的相变以从而从其微粒产生气泡。在不同的方面中，该微粒包括弹性覆层(coating)。在进一步的方面中，该相变响应于微粒对能量的吸收而发生。在又一方面中，该施加包括将能量施加至基于足够小以穿过脉管壁的纳米微粒的超声造影介质，从而在各个纳米微粒中产生气泡。在相关方案中，该施加需要施加能量以振荡包括该气泡的多个气泡。以低机械指数来执行声穿透。在又一方面中，在进入脉管系统的气泡的流入的一部分已经渗透到脉管系统的外部的时刻启动该施加，并执行成像。在一些子方案中，利用持续性处理来执行在那一时刻的成像。在一些子方案中，根据脉冲反转成像来执行声穿透。在一些子方案中，根据功率调制成像来执行声穿透。在一些子方案中，根据造影脉冲序列成像来执行声穿透。在具体方面中，调整造影剂的参数以允许气泡振荡的功率谱与超声换能器的接收谱灵敏度曲线相一致。 在另一相关方面中，探测进入到脉管系统中的微泡的流入，并响应于该探测来启动该施加。在具体实施例中，该方法还包括接收回波，并分析所接收的回波以提供成像。在一些实施例中，该声穿透包括在共同的方向上发射多个超声脉冲，并且该分析需要将从该脉冲回波返回的数据相干地组合。在其他实施例中，该声穿透产生被接收的多个回波，并且该分析包括将基于该回波的信号组合并分析经组合的信号。在另一备选方面中，一种超声设备的特征在于(包括)发射激活器，所述发射激活器被配置成递送电磁能量以激发区域中的物质，从而增强该物质作为超声造影剂的效用，并且所述发射激活器被配置成向该被激发的物质递送超声以提供该区域的成像。在相关的备选方面中，电磁能量的递送包括发出传播至该区域的分隔的电磁脉冲猝发，以及，根据该物质的可调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.16 US 61/252,2141.一种成像方法，包括 施加电磁能量(204)以从而振荡区域中的气泡；以及 声穿透振荡气泡(240)以产生用于接收和分析的回波以提供所述区域的成像。2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述施加引起微粒(232)的相变以从而从其微粒产生所述气泡。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述微粒包括弹性覆层(830)。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述相变(232、240)响应于由所述微粒对所述能量的吸收而发生。5.根据权利要求I所述的方法，其中，所述施加包括施加所述能量至基于足够小以穿过脉管壁的纳米微粒的超声造影介质(224)，从而在各个所述纳米微粒中产生所述气泡。6.根据权利要求I所述的方法,其中，所述施加包括施加所述能量(204)以振荡多个气泡，所述多个气泡包括所述气泡，以低机械指数来执行所述声穿透。7.根据权利要求6所述的方法，在进入到脉管系统(216)中的所述多个气泡的流入(208)的一部分已经渗透到所述脉管系统外部的时刻，启动所述施加，并执行所述成像。8.根据权利要求7所述的方法，利用持续性处理(144)来执行在所述时刻的所述成像。9.根据权利要求I所述的方法，根据脉冲反转成像(132)来执行所述声穿透。10.根据权利要求I所述的方法，根据功率调制成像(136)来执行所述声穿透。11.根据权利要求I所述的方法，根据造影脉冲序列成像(140)来执行所述声穿透。12.根据权利要求I所述的方法，还包括调整造影剂的参数以允许气泡振荡的功率谱(710)与超声换能器的接收谱灵敏度曲线(720)相一致。13.根据权利要求I所述的方法，还包括 探测进入到脉管系统中的微泡的流入，响应于所述探测来启动所述施加(S1260)。14.根据权利要求I所述的方法，还包括 接收所述回波，以及 分析(130)所接收的回波以提供所述成像。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述声穿透包括在共同的方向上发射多个超声...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·王，W·T·史，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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