專利名稱：用于治療腦部疾患的設(shè)備及其實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于治療像腦瘤這樣的腦部疾患以及腦部疾病和像阿爾茨海默氏癥或帕金森癥這樣的腦功能障礙的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的數(shù)十年中，對(duì)腦處理和腦部疾病的學(xué)術(shù)和臨床認(rèn)識(shí)與理解已經(jīng)極大地改進(jìn)，所以對(duì)這些病的內(nèi)科和外科治療也已得到極大改進(jìn)。神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域是特別發(fā)達(dá)的一個(gè)腦內(nèi)科領(lǐng)域，該技術(shù)在于使腦部區(qū)域受到類似于電流或磁場(chǎng)這樣的物理刺激以治療神經(jīng)障礙。在神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)中，公知的并在文獻(xiàn)中作為例證的有借助電探針的DBS (其代表 “腦深部刺激”)、TES (其代表“經(jīng)顱電刺激”)和TMS (代表“經(jīng)顱磁刺激”)。
近來(lái)，WO 2006/092061A1已經(jīng)提出多種可植入裝置，其用以通過(guò)幾種物理刺激(皮層上機(jī)械沖擊、腦深部電刺激、藥物灌注、神經(jīng)功能缺損的康復(fù))對(duì)神經(jīng)功能造成持久改變。 WO 2009/067323A1還建議了用于生成顱/腦界面的裝置，該裝置(可植入到顱骨內(nèi))是完全無(wú)源的窗口或通道，可供外部物質(zhì)手段(電離子流、射頻…)透過(guò)以便神經(jīng)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)障礙或癲癇病的腦部活動(dòng)。
在腦癌治療領(lǐng)域，這種神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)無(wú)效。對(duì)這種病理而言，所應(yīng)用的治療仍然與其他種類的癌癥所應(yīng)用的治療相同，即在不會(huì)造成腦部的不可逆的或致命的損傷的可行條件下進(jìn)行化療和/或外科手術(shù)切除腫瘤。
腦外科手術(shù)治療要求對(duì)患者的頡骨進(jìn)行開放性外科操作(open surgical procedure)ο這種開放性外科操作包括開頡術(shù)(craniotomy),其包括執(zhí)行骨窗開頡(bone flap)。
為了這么做，外科醫(yī)生首先通過(guò)穿出幾個(gè)鉆孔(burr hole)在顱骨中執(zhí)行環(huán)鋸術(shù)， 其次分開下面的硬腦膜。此后，外科醫(yī)生就從一個(gè)鉆孔到另一個(gè)地使用鋸來(lái)執(zhí)行開顱術(shù)。每個(gè)鉆孔的直徑通常為IOmm到12_。每個(gè)鉆孔的碎裂的骨頭碎片被保留，并在手術(shù)結(jié)束時(shí)被 用來(lái)填充骨缺損處，這些骨缺損會(huì)經(jīng)歷不良的長(zhǎng)期的骨化過(guò)程。在手術(shù)過(guò)程結(jié)束時(shí)，骨窗或是通過(guò)經(jīng)顱縫合或是通過(guò)微型鈦板而被重新定位或固定。骨缺損區(qū)域用合成共聚物或用手術(shù)前期鉆鉆孔獲得的骨粉來(lái)填充。
這些開顱術(shù)過(guò)程對(duì)患者而言是沉重的負(fù)擔(dān)，并會(huì)在顱骨中留下不可逆的傷口。
超級(jí)鎖孔手術(shù)(ultra keyhole surgical)不需要執(zhí)行骨窗開頡,而僅僅是執(zhí)行鉆孔。在立體定向活組織檢查的情況下，這種鉆孔可以非常小(直徑4_)，但為了進(jìn)行局部腫瘤切除，可能需要較大(直徑在8mm到12mm)的鉆孔以進(jìn)行內(nèi)窺鏡手術(shù)。
至于化療，這類治療包括使患者服用非常活性的藥物。不幸的是，這些藥物對(duì)腫瘤并不是特別有效，而且它們還對(duì)患者的整個(gè)身體有相當(dāng)大的副作用，伴有類似于惡心、頭發(fā)脫落等非常難受的副作用。
如今一些年來(lái)，高強(qiáng)超聲波已經(jīng)通過(guò)其熱凝固組織的能力(高強(qiáng)超聲波)而顯示出是一種治療腫瘤的相關(guān)物理手段。然而，在腦部中，這種超聲波治療到目前為止因顱骨的吸收和衍射超聲波的屏障功能而無(wú)效。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于腦瘤和其他腦功能障礙的新治療方式。
本發(fā)明具體的目的在于，提供一種用于治療腦瘤和/或功能障礙的較少損傷的方法。
本發(fā)明的另一目的是，還致力于提供一種用于腦瘤和腦功能障礙的治療方式，其能夠精確地在腦內(nèi)的腫瘤位置生效，而對(duì)剩余的腦部或患者的身體沒有副作用或僅有有限的副作用。
根據(jù)第一方案，本發(fā)明提供一種用于治療腦部疾患、具體地用于治療腦瘤的設(shè)備， 其特征在于，該設(shè)備包括至少一個(gè)MRI相容的且由非鐵磁性材料制成的可植入發(fā)生器，該可植入發(fā)生器用于植入到患者的顱骨中鉆出的鉆孔內(nèi)，所述可植入發(fā)生器包括
殼體，其至少具有通過(guò)周邊壁連接在一起的上壁和下壁；
超聲波發(fā)生治療裝置，其位于所述殼體內(nèi)，用以通過(guò)經(jīng)由殼體的下
壁進(jìn)入腦部?jī)?nèi)的超聲波的發(fā)射來(lái)誘導(dǎo)腦部疾患的治療，以及
用于將可植入殼體緊固到顱骨內(nèi)的裝置。
所述設(shè)備還包括
功率控制器，用以向可植入發(fā)生器的治療裝置供電，并設(shè)定和控制該治療裝置的工作參數(shù)；
連接裝置，用以將功率控制器與可植入發(fā)生器的治療裝置連接。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備致力于通過(guò)以本發(fā)明的設(shè)備的治療裝置直接向腦部?jī)?nèi)發(fā)射超聲波來(lái)治療腦部疾病和腦功能障礙。以治療裝置發(fā)射的超聲波處于選定頻率，并能夠集中在腦部的特定區(qū)域，以有針對(duì)性地并局部地治療該區(qū)域。
有利地，可植入發(fā)射器被設(shè)計(jì)成MRI相容的，即由非鐵磁性材料制成，以保證MRI 的相容性并防止MRI信號(hào)的假象(artefact)和衍射。優(yōu)選地，所述可植入發(fā)射器由隔離聚合物材料制成。
根據(jù)本發(fā)明，功率控制器為治療裝置適用于發(fā)射超聲波，其中，發(fā)射頻率介于 200kHz與IOMHz之間，優(yōu)選為IMHz。
為了將超聲波發(fā)射到腦部之內(nèi)，治療裝置包括至少一個(gè)超聲波換能器。優(yōu)選地，治療裝置包括至少一個(gè)高效超聲波換能器，例如高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)超聲波換能器。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的其他特征，至少一個(gè)超聲波換能器包括在壓電復(fù)合元件、壓電瓷元件、電容超聲波元件(C-MUT元件)或者聚偏氟乙烯元件組成的組中選擇的元件。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備還包括用以在腦部中將超聲波的傳播引導(dǎo)到目標(biāo)區(qū)域或位置的波束操縱元件。對(duì)于本發(fā)明的設(shè)備的可植入發(fā)生器而言，被發(fā)射的超聲波的這種波束操縱證明特別有利于從單一一個(gè)鉆孔位置瞄準(zhǔn)不同的腦部區(qū)域。
優(yōu)選地，波束操縱元件包括在功率控制器和/或治療裝置中實(shí)施的相位差引發(fā)電子部件，這些相位差引發(fā)電子部件優(yōu)選集成到或合并到治療裝置的超聲波換能器。這種相位差引發(fā)部件可例如包括濾波器、電容器和它們的組合。
在本發(fā)明的設(shè)備的可選實(shí)施例中，優(yōu)選除了所述換能器之外，治療裝置還包括至少一個(gè)發(fā)光體，例如至少一個(gè)電致發(fā)光二極管。
本發(fā)明的設(shè)備被設(shè)計(jì)為借助將超聲波和/或光發(fā)射到需要治療的腦部區(qū)域內(nèi)來(lái)治療腦部疾患。為了使超聲波和/或光易于發(fā)射并擴(kuò)散到腦部之內(nèi)，設(shè)備的可植入殼體的下壁有利地是超聲波和光能夠穿透的。
優(yōu)選地，可植入殼體的下壁還包括或限定有至少一個(gè)用于使被發(fā)射到腦部?jī)?nèi)的超聲波聚焦或散焦的透鏡組件。
同樣優(yōu)選地，至少一個(gè)透鏡組件有利地可繞殼體的縱軸移位，以允許超聲波和/ 或光波的焦距調(diào)整到腦部?jī)?nèi)。
在本發(fā)明的設(shè)備的另一實(shí)施例中，殼體的下壁包括外表面，該外表面覆蓋有可變厚度的軟材料，用以提供與腦部或顱骨的腦硬膜連續(xù)的接觸界面以使超聲波傳播到腦部之內(nèi)。
在一個(gè)有利實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備還包括用于接收并分析被腦部反射、或者更明確地被腦部血液中擴(kuò)散的造影劑反射的超聲波(也被稱為反向散射波)的檢測(cè)元件。這種檢測(cè)元件優(yōu)選包括超聲波換能器，該超聲波換能·器明確地專用于接收并處理反射波，或者治療裝置的發(fā)射超聲波換能器被設(shè)定在接收模式下。在兩種情況下，超聲波元件均直接連接到功率控制器，以處理源自反射波的電信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的其他特性，所述可植入發(fā)生器包括連接插頭；連接插頭用以容置連接裝置，并確保功率控制器與治療裝置之間的連接。
在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，連接插頭是被保持在可植入發(fā)生器的殼體的上壁內(nèi)的經(jīng)皮插頭(transdermic plug),并包括防止與患者的皮膚接觸的隔離涂層。
優(yōu)選地，連接裝置包括適合用于穿過(guò)患者皮膚插入連接插頭內(nèi)的經(jīng)皮針 (transdermic needle);所述經(jīng)皮針除了其用于通過(guò)連接插頭接觸治療裝置連接器的尖端之外，涂有隔離材料。
使用經(jīng)皮針作為功率控制器與可植入發(fā)生器之間的電連接件，避免了本發(fā)明的設(shè)備的MRI不相各問(wèn)題。被植入的患者在治療期間或治療之后，能夠各易地?cái)嚅_與功率控制器的連接，以接著進(jìn)行MRI試驗(yàn)。
根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，所述功率控制器和所述連接裝置實(shí)施到所述殼體內(nèi)， 所述功率控制器包括無(wú)線可編程裝置，例如射頻通信裝置，或優(yōu)選包括超聲波通信裝置。
在MRI采集期間，使用超聲波通信裝置證明特別有利于設(shè)定并監(jiān)控治療裝置。
因此，所述設(shè)備還有利地包括用于編程并設(shè)定所述無(wú)線可編程裝置的經(jīng)皮膚的 (transcutaneous)無(wú)線遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)臒o(wú)線可編程裝置，例如射頻(RF)裝置或優(yōu)選的超聲波裝置。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述設(shè)備包括用于控制并設(shè)定治療裝置的多路裝置。 所述多路裝置包括至少第一多路計(jì)算器，其嵌入所述功率控制器內(nèi)；至少一個(gè)通信總線， 其用于所述功率控制器與治療裝置之間的數(shù)字信號(hào)傳輸；以及至少第二多路計(jì)算器，其嵌入所述治療裝置內(nèi)，用以從功率控制器接收數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可由治療裝置使用的模擬信號(hào)。
在本發(fā)明的設(shè)備的又一變型實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)備被小型化，而且功率控制器優(yōu)選實(shí)施于電子卡(electronic card)或集成電路上。在該小型化實(shí)施例中，功率控制器插入容置治療裝置的殼體內(nèi)，并連接到該治療裝置以命令該治療裝置。
因此，功率控制器和治療裝置的供電或者由連接到連接插頭的體外的發(fā)電機(jī)來(lái)提供，或者可選地由植入胸廓區(qū)域中的皮下電池來(lái)提供(類似于在心臟手術(shù)中通常實(shí)行的那樣)。這個(gè)電池可有利地由超聲波通信裝置(超聲波通信裝置可被用作無(wú)線通信裝置)來(lái)充電。
在這種小型化的實(shí)施例中，也可利用適當(dāng)?shù)睦缜度虢蛹{功率控制器的電子卡上的小型化數(shù)字計(jì)算器和通信總線，來(lái)為功率控制器和治療裝置設(shè)置多路通信。因此能夠利用外部的發(fā)射器、計(jì)算機(jī)或類似裝置，通過(guò)射頻調(diào)制來(lái)執(zhí)行多路控制。
作為本發(fā)明的補(bǔ)充特征，殼體的緊固裝置優(yōu)選包括在所述殼體的上壁的邊緣形成的薄片，這些薄片包括用于接納固定螺釘?shù)穆菁y孔。
在可選實(shí)施例中，所述緊固裝置優(yōu)選包括殼體的周邊壁的外表面上的螺旋螺紋， 以使所述殼體能夠被手動(dòng)擰入顱骨中的鉆孔內(nèi)。
根據(jù)第二方案，本發(fā)明還涉及一種用于治療腦部疾患的方法，其特征在于，包括以下步驟
在患者的顱骨內(nèi)鉆出至少一個(gè)鉆孔；
將上述設(shè)備的可植入發(fā)生器植入所述至少一個(gè)鉆孔內(nèi)；
手術(shù)封閉皮膚并使其愈合；
當(dāng)需要治療操作時(shí)，啟動(dòng)被植入設(shè)備的可植入發(fā)生器和功率控制器；
向所述發(fā)生器供電，以啟動(dòng)所述發(fā)生器的治療裝置并引起超聲波發(fā)射到腦部?jī)?nèi)；
在預(yù)定時(shí)間段期間，通過(guò)使超聲波發(fā)射到腦部?jī)?nèi)，來(lái)治療位于可植入發(fā)生器之下的腦部區(qū)域；以及
當(dāng)完成治療時(shí)停止治療裝置。
本發(fā)明的方法可在傳統(tǒng)神經(jīng)外科手術(shù)結(jié)束時(shí)進(jìn)行。可植入發(fā)射器被引入患者的顱骨中鉆出的鉆孔內(nèi)，或者在需要時(shí)，被引入正好在患者的皮膚封閉前為開顱術(shù)操作而鉆出的孔內(nèi)。這種發(fā)射器發(fā)射例如超聲波之類的物理波來(lái)治療腦部，且特別是治療之前被外科醫(yī)生操作的腦部區(qū)域，以治療腦病例如腦瘤。
然而，腫瘤的治療不是本發(fā)明的設(shè)備和方法的僅有的應(yīng)用。實(shí)際上，超聲波技術(shù)提供了頻譜非常寬的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，這些醫(yī)學(xué)應(yīng)用可與本發(fā)明的方法一起執(zhí)行或交替地執(zhí)行。這些補(bǔ)充應(yīng)用包含
測(cè)量顱內(nèi)生理參數(shù)，例如顱內(nèi)血壓、溫度、組織彈性……；
回波描記成像(標(biāo)準(zhǔn)方式成像、多普勒成像、切變模式成像);
電生理性的激活或抑制；
用于增強(qiáng)血液血管化(vascularization)的高溫和增強(qiáng)的滲透保持效果；
通過(guò)超聲波敏感造影劑的超聲波激活打開血腦屏障(haematoencephalic barrier)；
通過(guò)強(qiáng)烈和集中的高溫實(shí)現(xiàn)的細(xì)胞的熱壞死；
通過(guò)低頻超聲波發(fā)射實(shí)現(xiàn)的腫瘤破碎；以及
利用本發(fā)明的方法同時(shí)注射造影劑的任何上述應(yīng)用的組合。
本發(fā)明可按照熱破壞的方式使用，特別是用于腫瘤治療，但也在較低能量下使用，以在腦功能障礙病的情況下用以調(diào)節(jié)大腦活動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在腦部中發(fā)射的超聲波可是發(fā)射到腦部的聚焦或非聚焦超聲波，用以治療腦部疾患。
在本發(fā)明的方法中，超聲波的發(fā)射證明對(duì)治療腫瘤特別有效，這構(gòu)成所述方法的第一重要應(yīng)用。所述發(fā)生器及其治療裝置被植入患者的顱骨內(nèi)，在腦部中發(fā)射的超聲波既不被顱骨壁吸收，也不被或衍射顱骨壁。當(dāng)本發(fā)明的設(shè)備的發(fā)生器插入顱骨中之后，容置治療裝置的下壁直接面對(duì)腦部。因此，由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明方法的所述治療裝置所發(fā)射的超聲波直接通過(guò)腦部被引導(dǎo)并擴(kuò)散，從而進(jìn)行直接治療。
關(guān)于本發(fā)明的方法之前提出的本發(fā)明的第一實(shí)施例，還包括在超聲波發(fā)射之前或發(fā)射期間，在患者的血液中注射至少一種造影劑，以觸發(fā)和/或加強(qiáng)被治療腦部的血腦屏障的打開。
根據(jù)本發(fā)明的另一有利特性，該方法還包括在腦部中發(fā)射超聲波之前或期間，在患者的血液中靜脈注射(intravenously inject)藥物的步驟,所述藥物包括涂有超聲波敏感釋放劑或運(yùn)載劑的治療劑；并且隨后一旦藥物治療在患者的血液中擴(kuò)散，就在腦部?jī)?nèi)發(fā)射由可植入發(fā)生器傳輸?shù)某暡?，從而將治療劑僅僅釋放到待治療的腦部區(qū)域內(nèi)。
在腫瘤破損的情況下，通常在手術(shù)后以例如Temodal (注冊(cè)商標(biāo))或Avastin (注冊(cè)商標(biāo))的藥物進(jìn)行靜脈內(nèi)全身性化療(intravenous systemic chemotherapy)。這些藥物具有全身不良結(jié)果。
代替在整個(gè)機(jī)體中靜脈注射地使用那些藥物，本發(fā)明的方法提出以超聲波 敏感釋放劑來(lái)涂覆這種藥物，使得藥物能夠僅在進(jìn)入超聲波場(chǎng)發(fā)射時(shí)釋放。這意味著，活性藥物僅在待治療的腦部區(qū)域釋放，并且不影響剩余機(jī)體。
所注射的藥物優(yōu)選是MRI可見的，使得藥物在根據(jù)本發(fā)明的方法執(zhí)行的超聲波發(fā)射治療期間或之后在腦部?jī)?nèi)的釋放能夠通過(guò)MRI而被監(jiān)控。
本發(fā)明的方法將超聲波發(fā)射與超聲波敏感藥物釋放劑或運(yùn)載劑(即納米顆粒)結(jié)合使用，這可預(yù)見是在腦部疾患治療領(lǐng)域中的一次真正突破，因?yàn)槠涫状卧试S減少通常藥物化療治療的不足和副作用。實(shí)際上，超聲波發(fā)射會(huì)引起涂覆有或添加有超聲波敏感釋放劑(例如像納米顆?；蛑|(zhì)體之類)的藥物的局部釋放(loco regional release)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，超聲波的發(fā)射和造影劑和/或藥物的注射還可有利地借助本發(fā)明的設(shè)備的功率控制器而被監(jiān)控和同步。由于這種監(jiān)控和同步，例如在MRI采集條件下， 能夠有效地控制一種或多種藥物和超聲波二者向腦部?jī)?nèi)待治療的區(qū)域的傳遞，以便在最短的可能時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)正確的腦部區(qū)域，由此確保治療的效率并且保護(hù)外周組織。
此外，根據(jù)本發(fā)明在腦部?jī)?nèi)直接實(shí)施超聲波，可使下面的大腦組織產(chǎn)生確定的或可逆的聲孔效應(yīng)(sonoporation),以增大藥物輸入量。
本發(fā)明的方法的另一優(yōu)點(diǎn)與通過(guò)機(jī)械剪應(yīng)力可改變電生理性腦部活動(dòng) (electrophysiological brain activity)有關(guān)，由此可通過(guò)發(fā)射超聲波來(lái)治療特殊的腦功能障礙或疾病。例如，可通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法的超聲波發(fā)射來(lái)實(shí)現(xiàn)病理性反常分子沉積(pathological abnormal molecular deposit)的局部聲波破壞(sono destruction)或分解，以治療阿爾茨海默氏癥患者。
作為本發(fā)明的方法的補(bǔ)充手段，可植入發(fā)生器可包括發(fā)光裝置，而且聚焦和非聚焦的光波可在腦部中與超聲波一起被傳輸，用于治療腦部疾患。使用光作為治療刺激以解決一些特別的不能排他性地通過(guò)超聲波來(lái)治療的腦部疾病或創(chuàng)傷可以是有利的。
在本發(fā)明的方法的實(shí)際方式上，患者的顱骨中鉆出的鉆孔的軸線優(yōu)選地指向腦部中待治療的區(qū)域。
本發(fā)明的方法還設(shè)想在患者的顱骨中鉆出多個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆孔容置一個(gè)可植入發(fā)生器，所述孔和發(fā)生器以相對(duì)于待治療的腦部區(qū)域的特定方式、例如同心方式被定位。這因此有助于圍繞待治療區(qū)域集中所有的治療效應(yīng)，從而使治療的效率更好而且更迅速。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法中，例如在常規(guī)腫瘤活組織檢查過(guò)程結(jié)束時(shí)，利用現(xiàn)有的開盧頁(yè)鉆孔，鉆孔和可植入發(fā)生器的定位通過(guò)立體定向手術(shù)(stereotaxy)來(lái)執(zhí)行。


以下將參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的設(shè)備和方法，附圖示出本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。
在圖中·
圖1示出本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例
圖2示出本發(fā)明的設(shè)備的第二實(shí)施例
圖3示出本發(fā)明的設(shè)備的第三實(shí)施例
圖4示出本發(fā)明的設(shè)備的第四實(shí)施例
圖5示出本發(fā)明的設(shè)備的第五實(shí)施例
圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的方法的患者的被監(jiān)控且被同步的腦部區(qū)域的治療順序；
圖7示出利用圖1的設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的方法治療后的兔子的腦部。
具體實(shí)施方式
附圖1是人的顱骨I的截面圖，顱骨I覆蓋腦2，并且鉆孔3已經(jīng)鉆入顱骨以進(jìn)行常規(guī)的開顱術(shù)。
鉆孔3接納可植入發(fā)生器4，可植入發(fā)生器4借助骨螺釘5被緊固到顱骨I?？芍踩氚l(fā)生器4是用于治療腦部疾患的設(shè)備的一部分，該設(shè)備還包括外部的功率控制器PwC， 用以向可植入發(fā)生器4供電和提供指令信號(hào)并設(shè)定可植入發(fā)生器的工作參數(shù)；以及連接裝置6，用以將功率控制器PwC與可植入發(fā)生器4連接。
可植入發(fā)生器4形成有殼體7，殼體7由例如塑料之類的MRI相容非鐵磁性材料和生物相容性材料制成，優(yōu)選呈圓柱形。所述殼體7包括上壁8和下壁9，上壁8和下壁9由圓形的周邊壁10連接。
圓柱形的殼體7容置治療裝置11，治療裝置11被設(shè)計(jì)用于通過(guò)殼體7的下壁9將物理波直接發(fā)射至腦2內(nèi)，以誘導(dǎo)腦部疾患的治療。殼體7有利地包括用于可植入發(fā)生器 4的緊固裝置。
在圖1所示的實(shí)施例中，緊固裝置可由周邊的薄片12構(gòu)成；這些薄片具有用于接納骨螺釘5的孔，以將可植入發(fā)生器4固定到顱骨I。
在圖2所示的變型實(shí)施例中，緊固裝置可由周邊的螺旋外螺紋12’構(gòu)成，該螺旋外螺紋形成于殼體7的周邊壁10的外表面上。在該實(shí)施例中，可植入發(fā)生器4能夠有利地由外科醫(yī)生手動(dòng)擰入鉆孔3內(nèi)。
雖然圖2示出本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例的緊固裝置由螺旋外螺紋12’構(gòu)成，但是應(yīng)理解這種緊固裝置不限于圖2所示的實(shí)施例，而是也可與圖1和圖3至圖5所示的設(shè)備I 的實(shí)施例完全一樣地實(shí)施，圖1和圖3至圖5均示出接納螺釘5的周邊薄片12形式的緊固>J-U ρ α裝直。
本發(fā)明一個(gè)非常重要的特性是，所述可植入發(fā)生器4全部由非鐵磁性材料制成， 以確保MRI相容性并防止MRI信號(hào)的假象和衍射。
位于殼體7中的治療裝置11包括用于在可植入發(fā)生器4已經(jīng)被置于顱骨I中的鉆孔3內(nèi)時(shí)，發(fā)射穿過(guò)殼體的下壁9進(jìn)入腦內(nèi)的高強(qiáng)物理波的裝置。
如圖1至圖5所示，治療裝置11優(yōu)選由超聲波發(fā)生器構(gòu)成；該超聲波發(fā)生器包括至少一個(gè)、且優(yōu)選包括多個(gè)治療超聲波換能器13，治療超聲波換能器13應(yīng)用到可植入發(fā)生器4的殼體的下壁9的內(nèi)面上，所述治療超聲波換能器13通過(guò)電線14連接到連接插頭15， 連接插頭15固定到殼體7的上壁8，并且功率控制器PwC的供電連接器16能夠裝配到連接插頭15內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，治療超聲波換能器13優(yōu)選在由壓電復(fù)合元件、壓電陶瓷元件、C-MUT 元件、或PVDF元件構(gòu)成的組中選擇。這些壓電部件在醫(yī)療領(lǐng)域中被普遍用于實(shí)現(xiàn)超聲波換能器。
治療超聲波換能器13和功率控制器PwC被構(gòu)造成，允許HIFU (高強(qiáng)聚焦超聲波) 技術(shù)用于治療腦部疾患，且例如用于治療腦瘤。這種HIFU技術(shù)為治療腦部疾患提供了如同治療位于身體內(nèi)的其他腫瘤那樣的相同的優(yōu)點(diǎn)，即借助超聲波的焦點(diǎn)周圍有限的熱擴(kuò)散， 對(duì)腫瘤組織進(jìn)行快速且精確的熱治療和/或去除。
根據(jù)本發(fā)明，功率控制器PwC適用于設(shè)定治療超聲波換能器13的發(fā)射頻率/發(fā)射波長(zhǎng)并操縱這種發(fā)射。發(fā)射頻率例如可設(shè)定為從IkHz到ΙΤΗζ。優(yōu)選地，功率控制器PwC設(shè)定成使治療裝置的治療換能器13得以發(fā)射介于200kHz與IOMHz之間頻率的超聲波，并優(yōu)選發(fā)射約IMHz頻率的超聲波，這對(duì)應(yīng)于包括7. 5 μ m與150nm之間波長(zhǎng)的發(fā)射波長(zhǎng)。
優(yōu)選地，本發(fā)明的設(shè)備I還包括波束操縱元件，用以在腦部2內(nèi)將由治療超聲波換能器13發(fā)射的超聲波的傳播引導(dǎo)到目標(biāo)區(qū)域或位置。
這種波束操縱元件包括相位差引發(fā)電子部件，所述相位差引發(fā)電子部件在功率控制器PwC和/或治療裝置11中實(shí)施。為使設(shè)備I且尤其是使其治療裝置11具有更好的緊湊性，相位差引發(fā)部件集成或合并到治療超聲波換能器13，并因此未在附圖中示出。這種相位差引發(fā)部件例如可包括濾波器、電容器和它們的組合。
除治療超聲波換能器13之外，超聲波發(fā)生器可有利地包括至少一個(gè)成像超聲波換能器17，該成像超聲波換能器被設(shè)計(jì)用于腦3的回聲成像；所述成像換能器17連接到功率控制器PwC，并在與治療超聲波換能器13不同的頻率工作，以在功率控制器PwC中實(shí)施的或連接到功率控制器PwC的監(jiān)控器上產(chǎn)生回聲成像。
本發(fā)明的可植入發(fā)生器4的治療超聲波換能器13和成像超聲波換能器17并非一定是平面的，而是它們能夠被彎曲，以便容易地將它們所發(fā)射的超聲波聚焦到待治療或待成像的腦部區(qū)域上。優(yōu)選地，治療換能器13被定位成，使得這些治療換能器的焦軸全部交匯到一個(gè)相同的焦點(diǎn)，該焦點(diǎn)位于成像換能器17的成像平面內(nèi)。
因此，借助本發(fā)明的設(shè)備能夠通過(guò)發(fā)射超聲波來(lái)治療腦部疾患，而在同時(shí)對(duì)正在在被治療的腦部區(qū)域形成回聲成像，例如用以監(jiān)控由治療超聲波換能器13發(fā)射的治療超聲波的正確聚焦。
在圖2所示的本發(fā)明的設(shè)備I的實(shí)施例中，可植入殼體的下壁包括或限定有至少一個(gè)透鏡組件23，透鏡組件23用于聚焦或散焦被發(fā)射到腦部?jī)?nèi)的超聲波。
所述透鏡組件有利地安裝到容置治療裝置的殼體的周邊壁的內(nèi)表面上，并能夠繞殼體的縱軸X-X’移位。在該構(gòu)造中，治療超聲波換能器13的超聲波的焦距可變化，以精確地瞄準(zhǔn)患者的腦部的特定區(qū)域進(jìn)行聚焦，并通過(guò)發(fā)射超聲波進(jìn)行治療。
殼體的下壁的外表面也可進(jìn)一步覆蓋有可變厚度的軟材料24，用以提供與腦部2 或腦硬膜的連續(xù)界面以使超聲波傳播到腦內(nèi)。這種軟材料24有利地防止由治療裝置的治療超聲波換能器13和成像超聲波換能器17所發(fā)射和/或接收的被發(fā)射和/或被反射的超聲波的衍射或耗散。
超聲波換能器13、17通過(guò)電線14連接到超聲波發(fā)生器的連接插頭15。這些連接插頭15位于可植入殼體7內(nèi)，并適用于容置來(lái)自功率控制器PwC的連接桿16以向超聲波換能器13、17供電。
根據(jù)本發(fā)明，連接插頭15優(yōu)選為被保持于可植入發(fā)生器4的殼體7的上壁8內(nèi)的經(jīng)皮插頭，并包括防止與患者皮膚接觸的隔離涂層18。另外，連接桿16是經(jīng)皮針19。這些針適合在使連接插頭15插入可植入發(fā)生器4內(nèi)之前，穿透患者的皮膚和可植入殼體的上壁 8。殼體7的上壁8優(yōu)選由可隱藏隔離材料20制成,例如由娃制造商Dow Corning (道康寧)以商標(biāo)Si丨astic 銷售的材料。這種材料能夠在從可植入發(fā)生器4收回針時(shí)容易地而且自動(dòng)地重新密封。因此，上壁8在殼體7的治療裝置11與患者頭部的生物液和組織之間形成密封墊。
有利地，經(jīng)皮針19涂有隔離材料，例如除了其尖端22之外的整個(gè)長(zhǎng)度上的蠟或塑料，使得其處于連接插 頭15內(nèi)的尖端能夠建立電接觸，以便向可植入發(fā)生器4供電而不會(huì)電傷患者的皮膚。如附圖所示，連接插頭15被保持在可植入發(fā)生器4的殼體7內(nèi)，恰好在殼體的上壁8之下，上壁8由密封材料18的厚板或自密封薄膜構(gòu)成。
圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例描繪了功率控制器PwC與可植入發(fā)生器4之間通過(guò)兩個(gè)經(jīng)皮針19的雙極連接。然而，借助單個(gè)經(jīng)皮針與次級(jí)接地的單極連接也是可能的。
在圖3所示的本發(fā)明的又一有利實(shí)施例中，治療裝置也可通過(guò)包括多路組件25的功率控制器PwC而被連接和命令。在該實(shí)施例中，所述多路組件因此優(yōu)選包括至少第一多路計(jì)算器；第一多路計(jì)算器嵌入所述功率控制器PwC內(nèi)，并通過(guò)至少一個(gè)通信總線26連接， 以將命令信號(hào)的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)娇芍踩氚l(fā)生器4的治療裝置，該治療裝置包括第二多路計(jì)算器27 ;第二多路計(jì)算器用以接收來(lái)自功率控制器PwC的數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為能夠被所述治療裝置使用的模擬信號(hào)以驅(qū)動(dòng)超聲波換能器。
可選地，本發(fā)明還設(shè)想了圖4所示的變型實(shí)施例，其中，功率控制器PwC和連接裝置6不與可植入發(fā)生器4分離，而是直接實(shí)施于接納所述發(fā)生器的殼體7內(nèi)。為實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)，功率控制器PwC因此有利地包括無(wú)線可編程裝置28，并且還優(yōu)選地實(shí)施到電子卡29上、 或以包括所述無(wú)線通信裝置在內(nèi)的集成電路上的形式實(shí)施，所述無(wú)線通信裝置由例如操作員、外科醫(yī)生、醫(yī)生或護(hù)士來(lái)遠(yuǎn)程控制；操作員、外科醫(yī)生、醫(yī)生或護(hù)士利用外部遠(yuǎn)程控制器 30或計(jì)算機(jī)來(lái)設(shè)定可植入發(fā)生器的工作參數(shù)，以例如基于射頻或者優(yōu)選地通過(guò)超聲波通信裝置，借助經(jīng)皮膚的遠(yuǎn)程控制器來(lái)執(zhí)行對(duì)患者腦部的治療。
實(shí)際上，用于設(shè)定并操縱本發(fā)明的設(shè)備的功率控制器和治療裝置的超聲波通信裝置應(yīng)優(yōu)選為，超聲波通信裝置完全地與MRI相容。由此可以設(shè)計(jì)嵌入功率控制器PwC和治療裝置二者的可植入發(fā)生器在MRI采集條件下的無(wú)線設(shè)定和編程，由此在實(shí)施常規(guī)基礎(chǔ)上的治療之前，在治療裝置的工作參數(shù)即超聲波發(fā)射頻率、功率、發(fā)射持續(xù)時(shí)間……等等的調(diào)整之后，直接評(píng)估本發(fā)明的設(shè)備對(duì)患者的腦部的作用和效果。
因此在這種本發(fā)明的設(shè)備I的小型化實(shí)施例中，可通過(guò)連接到如圖4所示的可植入發(fā)生器4的連接插頭的體外的發(fā)電機(jī)31，或者可選地，通過(guò)植入胸廓區(qū)中的類似于心臟手術(shù)中通常攜帶的皮下電池(圖中未示)，來(lái)為功率控制器PwC和治療裝置供電。在使用電池的情況下，所述電池可有利地由超聲波通信裝置(超聲波通信裝置能夠被用作無(wú)線通信裝置)充電。
此外，如圖5所示，也可利用適合的小型化數(shù)字計(jì)算器32、33和例如嵌入接納功率控制器PwC的電子卡上的通信總線34，為功率控制器PwC和治療裝置設(shè)置多路通信。多路的控制因此可利用外部的發(fā)射器35、計(jì)算機(jī)或類似裝置，通過(guò)射頻調(diào)制來(lái)進(jìn)行。
應(yīng)注意，在本詳細(xì)描述中，根據(jù)包括位于可植入殼體中的治療裝置、并且包括用以將超聲波發(fā)射到腦部?jī)?nèi)以執(zhí)行腦部疾患治療的超聲波換能器的優(yōu)選實(shí)施例，來(lái)描述本發(fā)明的設(shè)備。然而，所述設(shè)備也可包括與超聲波換能器結(jié)合進(jìn)行工作的其他有源元件，并且具體地包括例如借助位于可植入發(fā)生器內(nèi)的電致發(fā)光激光二極管來(lái)發(fā)光的應(yīng)用。
此外，還應(yīng)注意，本發(fā)明的設(shè)備的治療裝置也可不植入顱骨中，而是僅以植入皮下的方式來(lái)實(shí)施。然而，超聲波的發(fā)射頻率應(yīng)因此被設(shè)定成低于200kHz，以允許穿透顱骨的屏障。
如前所述的本發(fā)明的設(shè)備I的目的在于，提供一種補(bǔ)充常規(guī)的開顱術(shù)的用于治療腦部疾患(特別是腦瘤)的方案。本發(fā)明的設(shè)備I供發(fā)射超聲波之用，并可與光波發(fā)射結(jié)合， 直接發(fā)射到患病的腦部區(qū)域中。
因此，本發(fā)明提出了一種治療這類腦部疾患的補(bǔ)充方法。
本發(fā)明的方法主要在于正好在患者的皮膚閉合之前，在傳統(tǒng)神經(jīng)外科手術(shù)(開顱術(shù)去除主體或鎖孔活組織檢查)的后期，在患者的顱骨I中鉆出的鉆孔3內(nèi)定位前述設(shè)備的至少一個(gè)可植入發(fā)生器?？蛇x地，這也可在沒有前述神經(jīng)外科手術(shù)的情況下進(jìn)行。在此情況下，在患者的顱骨I中直接鉆出鉆孔3，以有助于植入本發(fā)明的設(shè)備的發(fā)生器4。因此優(yōu)選在通過(guò)腦立體定位術(shù)開鉆之前，確定要在顱骨中鉆出的鉆孔3的精確位置。
一旦可植入發(fā)生器4已被植入鉆孔3中，就可通過(guò)骨螺釘5將可植入發(fā)生器在邊緣處固定到顱骨1，其中，骨螺釘5被引入包括可植入發(fā)生器4的殼體7的周邊薄片12中。
然后，將腦顱的處于在鉆孔3中被固定的可植入發(fā)生器4之上的皮膚縫合，并在任何進(jìn)一步動(dòng)作之前使其愈合。
當(dāng)患者頭部的皮膚已經(jīng)愈合時(shí)，可隨后進(jìn)行腦部疾患的治療。為此目的，可植入發(fā)生器4借助經(jīng)皮針19連接到功率控制器PwC，經(jīng)皮針19穿過(guò)頭部的皮膚被植入可植入發(fā)生器4的上壁8中和連接插頭15中，可植入發(fā)生器以這種方式被供電?？芍踩氚l(fā)生器4中的治療裝置11隨后通過(guò)設(shè)備的功率控制器PwC而被啟動(dòng)，進(jìn)行治療的醫(yī)生或行醫(yī)者之前已經(jīng)將功率控制器設(shè)定到特定治療參數(shù)。一旦治療裝置11被啟動(dòng)，隨后就會(huì)在患者的腦2內(nèi)發(fā)射物理波，以治療正位于患者的顱骨內(nèi)的可植入發(fā)生器4之下的腦部區(qū)域。
腦內(nèi)物理波的發(fā)射持續(xù)預(yù)定的時(shí)間以完成治療。一旦完成治療，行醫(yī)者只是從可植入發(fā)生器4和患者的頭部拔出經(jīng)皮針19。
本發(fā)明的治療方法優(yōu)選使用超聲波作為在患者的腦內(nèi)發(fā)射的物理波。因此，可植入發(fā)生器的治療裝置11優(yōu)選包括能夠在功率控制器的命令下發(fā)射聚焦或非聚焦超聲波的超聲波換能器。
腦中發(fā)射的這種超聲波，且特別是在腦中的患有例如腫瘤之類病理的已經(jīng)由外科醫(yī)生做過(guò)手術(shù)的區(qū)域中的發(fā)射的這種超聲波，因?yàn)槌暡ㄌ幱陲B骨I自身的厚度范圍內(nèi)， 所以既不會(huì)被顱骨吸收，也不會(huì)被顱骨衍射。因此超聲波的作用不受顱骨影響，患病腦部的被聚焦區(qū)域能夠得到治療，特別是在腦瘤的情況下，就像目前通過(guò)超聲波治療已經(jīng)解決的任何其他器官病理一樣，超聲波具有相應(yīng)的效果。
因此本發(fā)明的方法允許局部去除組織，例如去除腦2中的腫瘤組織。本發(fā)明的方法還能夠通過(guò)由超聲波發(fā)射造成的機(jī)械剪應(yīng)力、聲孔效應(yīng)、或高溫來(lái)引起電生理性腦部活動(dòng)的改變，或病理性反常分子沉積的局部聲波破壞/分解。
為了增強(qiáng)超聲波治療的穿透性和效率，根據(jù)本發(fā)明同樣優(yōu)選的是，在利用所述設(shè)備的治療裝置發(fā)射超聲波之前或期間，在患者的血液中注射至少一種造影劑。這種造影劑的注射出乎意料地且有利地幫助和促進(jìn)腦的血腦屏障打開，這增強(qiáng)超聲波在腦部組織內(nèi)的擴(kuò)散。
造影劑的注射還可與其他活性產(chǎn)品、例如納米顆粒和/或?qū)χ委熌X部有效的藥物的注射結(jié)合。
在腫瘤損傷的情況下，常常在手術(shù)后進(jìn)行靜脈內(nèi)全身性化療。這種藥物對(duì)患者有全身性的不良后果，并且因血腦屏障而具有不良的腦內(nèi)生物處理能力(intracerebral biodisponibi IityX
為了減少這些不良效果，本發(fā)明的方法還包括在腦內(nèi)發(fā)射超聲波之前或期間，在患者的血液中進(jìn)行藥物的靜脈注射的步驟，所述藥物包括涂覆有超聲波敏感釋放劑/運(yùn)載劑的治療劑。通過(guò)這種方式，當(dāng)借助可植入發(fā)生器4發(fā)出的超聲波進(jìn)入腦內(nèi)而遇到已經(jīng)在患者的血液中擴(kuò)散的被涂覆治療劑時(shí)，活性藥物僅在有機(jī)體中釋放，并且精確地僅在待治療的腦部疾患所處的位置釋放。這就是說(shuō)，活性藥物僅在腫瘤區(qū)中釋放，而并不影響剩余的有機(jī)體。
本發(fā)明的設(shè)備和方法有利地允許例如借助設(shè)備I的功率控制器PwC來(lái)監(jiān)控并同步超聲波的發(fā)射(還可監(jiān)控并同步光波的發(fā)射)與進(jìn)入患者血液內(nèi)的造影劑和/藥物的注射。 一種組合治療順序的示例包括造影劑A和化療藥物B的注射，連同用以打開血腦屏障并增強(qiáng)藥物在待治療的腦部區(qū)域中的擴(kuò)散的非聚焦的超聲波發(fā)射，這種組合治療順序可根據(jù)圖 6示意性地示出的本發(fā)明的方法而被監(jiān)控和同步。
如圖6所示，本發(fā)明的設(shè)備I的功率控制器PwC驅(qū)動(dòng)用于在預(yù)設(shè)定頻率(曲線I) 產(chǎn)生回聲成像的短超聲波發(fā)射E1。然后在時(shí)刻tl通過(guò)功率控制器PwC (曲線2)觸發(fā)造影劑A的注射。造影劑A的注射引起造影劑A擴(kuò)散到被治療患者的腦部血液內(nèi)；在時(shí)刻t2，由功率控制器PwC通過(guò)接收在腦內(nèi)反射的超聲波因造影劑A的起泡或組分而產(chǎn)生的回波描記信號(hào)(echography signal,曲線3)來(lái)檢測(cè)造影劑A。在發(fā)射時(shí)間段TE (曲線I)期間,這種回波描記信號(hào)的檢測(cè)隨后自動(dòng)觸發(fā)超聲波的連續(xù)發(fā)射，以引起腦的血腦屏障打開并使超聲波發(fā)射到治療區(qū)域。在整個(gè)超聲波發(fā)射時(shí)間段TE (曲線2)期間，造影劑A的注射被維持。 因此，一旦在時(shí)刻t3終止超聲波發(fā)射和造影劑A的注射，就由PwC (曲線4)命令進(jìn)行化療藥物B的注射。這種監(jiān)控和同步進(jìn)一步增強(qiáng)了所治療的腦部區(qū)域的超聲波刺激與化療藥物組合的益處。
此外，本發(fā)明的設(shè)備和方法在于，超聲波發(fā)射還可應(yīng)用于除腫瘤和癌癥治療之外的其他醫(yī)療用途，其還可應(yīng)用于引發(fā)例如像納米顆粒或脂質(zhì)體之類的超聲波敏感釋放劑和運(yùn)載劑的局部釋放。仍然優(yōu)選地，如果患者體內(nèi)注射的藥物是MRI可見的，則在本發(fā)明的設(shè)備的可植入發(fā)生器4連接到其功率控制器PwC之后，在根據(jù)本發(fā)明的方法的超聲波發(fā)射治療期間或之后，該藥物在腦部?jī)?nèi)的釋放可有利地通過(guò)MRI而被監(jiān)控。借助本發(fā)明的設(shè)備和方法，可進(jìn)行這種MRI監(jiān)控，這是因?yàn)榭芍踩氚l(fā)生器4不含任何鐵磁性材料，而且被主要用作連接件的經(jīng)皮針19涂有隔離材料。
本發(fā)明的設(shè)備I和方法已經(jīng)如下所述和參照?qǐng)D7所述，以動(dòng)物對(duì)象進(jìn)行了完全試驗(yàn)，從而證明了本發(fā)明的設(shè)備I和方法的可行性和效率。
試驗(yàn)在利用K^tamine Imalgdne 、Merial 1000mg/10ml 和 Xylazine Rompuii 執(zhí)行全身麻醉的條件下，在10只4kg的健康的新西蘭兔身上進(jìn)行。
執(zhí)行直徑IOmm鉆孔的開顱術(shù)。在該鉆孔中，包括單個(gè)元件(1. 05MHz壓電復(fù)合治療裝置原型)的可植入發(fā)生器被置于兔腦的腦硬膜上。
然后，靜脈注射(0. 3cc)超聲波造影劑(意大利博萊科(Bracco)公司生產(chǎn)的 Sonovue )。利用治療裝置以脈沖的方式進(jìn)行超聲波處理(sonication),其中，脈沖持續(xù)時(shí)間為25毫秒，90mV電壓導(dǎo)致距可植入發(fā)生器15mm處的0. 55MPa的組織聲壓。超聲波處理持續(xù)時(shí)間為120秒，在注射超聲波造影劑結(jié)束時(shí)開始，并在超聲波處理之后靜脈注射伊文思藍(lán)(Evans bleu) (6. 5cc,400mg) 30 分鐘。
在注射伊文思藍(lán)之后280分鐘使兔子死亡(54. 7mg/100CC戊巴比妥20cc)，然后提取腦部。
進(jìn)行肉眼切片，并在圖7示出一個(gè)切片，圖7中經(jīng)過(guò)超聲波處理的區(qū)域以平行線表/Jn ο
注意到伊文思藍(lán)在間質(zhì)腦組織(interstitial brain tissue)中、精確地在已經(jīng)經(jīng)過(guò)超聲波處理處的清晰擴(kuò)散，這意味著在這個(gè)區(qū)域(圖7上位于兩條示出超聲波發(fā)射帶的附加線之間的暗灰組織色區(qū)域)中的血腦屏障已經(jīng)被成功地打開。在腦部中沒有接收到超聲波發(fā)射的部分則沒有伊文思藍(lán)擴(kuò)散。沒有發(fā)生出血性充血(haemorrhagic suffusion)。
這組試驗(yàn)清楚地證實(shí)了試驗(yàn)的原型即使借助小功率和非聚焦的超聲波發(fā)射也能夠在大區(qū)域上有效地打開血腦屏障。
在骨厚度內(nèi)植入原型(原型插入開顱術(shù)形成的鉆孔中)是這種結(jié)果的關(guān)鍵條件，因?yàn)檫@解決了骨的超聲波吸收的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.用于治療腦部疾患的設(shè)備，具體地用于治療腦瘤，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一個(gè)MRI相容的可植入發(fā)生器(2);所述至少一個(gè)MRI相容的可植入發(fā)生器由非鐵磁性材料制成，用于植入患者的顱骨(I)中鉆出的鉆孔(3)內(nèi)，所述可植入發(fā)生器(4)包括 殼體(7)，至少具有由周邊壁(10)連接在一起的上壁(8)和下壁(9)； 超聲波發(fā)生治療裝置(11)，位于所述殼體(7 )內(nèi)，用以通過(guò)經(jīng)由所述下壁(9 )進(jìn)入腦部(2)內(nèi)的超聲波的發(fā)射來(lái)誘導(dǎo)腦部疾患的治療；以及 用于將所述可植入殼體緊固到顱骨內(nèi)的裝置(5、12、12’ )； 所述設(shè)備還包括 功率控制器(PwC)，用以向所述可植入發(fā)生器(4)的治療裝置(11)供電，并設(shè)定和控制所述治療裝置的工作參數(shù)；以及 連接裝置(6)，用以將所述功率控制器與所述可植入發(fā)生器的治療裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述功率控制器(PwC)適用于使所述治療裝置(11)發(fā)射超聲波，其中，發(fā)射頻率介于200kHz與IOMHz之間，優(yōu)選為IMHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述治療裝置(11)包括至少一個(gè)超聲波換能器(13、17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)超聲波換能器(13、17)包括在壓電復(fù)合元件、壓電陶瓷元件、C-MUT元件或者聚偏氟乙烯(PVDF )元件構(gòu)成的組中選擇的元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括波束操縱元件，用以在腦部中將超聲波的傳播引導(dǎo)到目標(biāo)區(qū)域或位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述波束操縱元件包括在所述功率控制器(PwC)和/或所述治療裝置(11)中實(shí)施的相位差引發(fā)電子部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述波束操縱元件集成到或合并到所述治療裝置(11)的所述超聲波換能器(13、17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述治療裝置(11)包括至少一個(gè)發(fā)光體，例如至少一個(gè)激光電致發(fā)光二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述殼體(7)的下壁(9)是超聲波和/或光波能夠穿透的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述可植入殼體的下壁(9)包括或限定有用于被發(fā)射到腦部?jī)?nèi)的超聲波的至少一個(gè)透鏡組件(23)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)透鏡組件(23)有利地能夠繞所述殼體的縱軸(X-X’)移位，以允許超聲波和/或光波的焦距調(diào)整到腦部(2)內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述殼體的下壁(9)包括覆蓋有可變厚度的軟材料(24)的外表面，用以提供與腦部(2)或顱骨中的腦硬膜連續(xù)的接觸界面以使超聲波傳播到腦部?jī)?nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括用于接收和分析被腦部(2)反射的超聲波的檢測(cè)元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述檢測(cè)元件包括連接到所述功率控制器(PwC)、用于處理源自被反射超聲波的電信號(hào)的超聲波換能器(17)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述可植入發(fā)生器(4)包括連接插頭(15);所述連接插頭用以容置所述連接裝置(6)，并確保所述功率控制器(PwC)與所述治療裝置(11)之間的連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述連接插頭(15)是被保持在所述可植入發(fā)生器(4)的殼體(7)的上壁(8)內(nèi)的經(jīng)皮插頭，并包括防止與患者的皮膚接觸的隔離涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述連接裝置(6)包括適合用于穿過(guò)患者皮膚插入所述連接插頭(15)內(nèi)的經(jīng)皮針(19);所述經(jīng)皮針除了其用于通過(guò)所述連接插頭接觸所述治療裝置連接器的尖端(22)之外，涂有隔離材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述功率控制器(PwC)和所述連接裝置實(shí)施于所述殼體(7)內(nèi)，而且所述功率控制器包括無(wú)線可編程裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述無(wú)線可編程裝置包括超聲波通信裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括用于編程并設(shè)定所述無(wú)線可編程裝置的經(jīng)皮膚的無(wú)線遠(yuǎn)程控制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，其還包括控制并設(shè)定所述治療裝置(11)的多路裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述功率控制器(PwC)被實(shí)施于電子卡或集成電路上。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述殼體(7)由隔離材料制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述緊固裝置包括在所述殼體的上壁的邊緣形成的薄片(12)，所述薄片包括用于接納固定螺釘(5)的螺紋孔。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至24之一所述的用于治療腦部疾患的設(shè)備，其特征在于，所述緊固裝置包括所述殼體的周邊壁的外表面上的螺旋螺紋(12’)，所述螺旋螺紋用于使所述殼體被手動(dòng)擰入顱骨中的鉆孔內(nèi)。
26.一種用于治療腦部疾患的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 在患者的顱骨(I)內(nèi)鉆出至少一個(gè)鉆孔(3)； 將根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的治療腦部疾患的設(shè)備的可植入發(fā)生器(4)植入所述至少一個(gè)鉆孔內(nèi)； 手術(shù)封閉皮膚并使其愈合； 當(dāng)需要治療操作時(shí)，啟動(dòng)所述設(shè)備的所述可植入發(fā)生器(4)和所述功率控制器(PwC); 向所述發(fā)生器供電，以啟動(dòng)所述發(fā)生器的治療裝置(11)并引起超聲波發(fā)射到腦部(2)內(nèi)；在預(yù)定時(shí)間段期間，通過(guò)使超聲波發(fā)射到腦部?jī)?nèi)，來(lái)治療位于所述可植入發(fā)生器之下的腦部區(qū)域；以及 當(dāng)完成治療時(shí)停止所述治療裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，在超聲波發(fā)射到腦部?jī)?nèi)之前和/或期間，至少一種造影劑被注射到患者的血液內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其特征在于，所述可植入發(fā)生器的治療裝置包括發(fā)光裝置，而且聚焦或非聚焦的光波與超聲波一起被發(fā)射到腦部中以治療腦部疾患。
29.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其還包括在腦部中發(fā)射超聲波之前或期間，將藥物靜脈注射到患者的血液中的步驟，所述藥物包括涂有超聲波敏感釋放劑/運(yùn)載劑的治療劑，并且隨后一旦藥物治療已在患者的血液中擴(kuò)散，在腦部中將由所述可植入發(fā)生器傳輸?shù)某暡òl(fā)射到腦部?jī)?nèi)，以將治療劑僅僅釋放到待治療的腦部區(qū)域內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27或29中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助用于治療腦部疾患的所述設(shè)備的功率控制器，超聲波的發(fā)射和造影劑和/或藥物的注射被監(jiān)控并同步。
31.根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，超聲波發(fā)射引起例如像納米顆?；蛑|(zhì)體之類的超聲波敏感釋放劑/運(yùn)載劑的局部釋放。
32.根據(jù)權(quán)利要求27至31中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，患者體內(nèi)注射的所述造影劑和/或藥物是MRI可見的，并且在超聲波發(fā)射治療期間，所述造影劑和/或藥物在腦部?jī)?nèi)的釋放通過(guò)MRI而被監(jiān)控。
33.根據(jù)權(quán)利要求29至32中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)超聲波發(fā)射來(lái)實(shí)現(xiàn)下面的大腦組織的確定的或可逆的聲孔效應(yīng)，以增大藥物輸入量。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，通過(guò)由超聲波發(fā)射實(shí)現(xiàn)的機(jī)械剪應(yīng)力、聲孔效應(yīng)或高溫改變電生理性腦部活動(dòng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，病理性反常分子沉積的局部聲波破壞或分解通過(guò)超聲波發(fā)射來(lái)實(shí)現(xiàn)。
36.根據(jù)權(quán)利要求26至35中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，患者的顱骨中穿透的所述鉆孔的軸線指向腦部中待治療的腫瘤。
37.根據(jù)權(quán)利要求26至36中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在患者的顱骨中鉆出幾個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆孔容置一可植入發(fā)生器，所述孔和所述發(fā)生器以相對(duì)于待治療的腦部區(qū)域的特定方式被定位。
38.根據(jù)權(quán)利要求26至37中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述鉆孔和所述可植入發(fā)生器的定位是通過(guò)立體定向手術(shù)進(jìn)行的。
39.根據(jù)權(quán)利要求26至38中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)使用現(xiàn)有的開顱術(shù)鉆孔，在常規(guī)腫瘤減積開顱神經(jīng)外科手術(shù)的后期進(jìn)行所述可植入發(fā)生器的定位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于治療腦部疾患的設(shè)備，其包括至少一個(gè)由非鐵磁性材料制成的可植入發(fā)生器(4)，可植入發(fā)生器包括殼體(7)、位于所述殼體內(nèi)通過(guò)發(fā)射超聲波誘導(dǎo)腦部疾患治療的超聲波發(fā)生治療裝置(11)以及將可植入殼體緊固到顱骨的裝置。該設(shè)備還包括向可植入發(fā)生器的治療裝置供電并設(shè)定和控制其工作參數(shù)的功率控制器(PwC)，和用以將功率控制器與可植入發(fā)生器的治療裝置連接的連接裝置(6)。本發(fā)明還公開了利用這種設(shè)備治療腦部疾患的方法。
文檔編號(hào)A61N7/02GK103002950SQ201180010409
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者亞歷山大·卡龐捷, 希里爾·拉豐, 讓-伊夫·沙普隆, 邁克爾·肖恩·坎尼, 凱文·貝卡里亞 申請(qǐng)人:皮埃爾與瑪麗·居里-巴黎第六大學(xué), 公共救濟(jì)事業(yè)局-巴黎醫(yī)院, 卡瑟羅醫(yī)院