本發(fā)明公開了一種低強(qiáng)度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細(xì)高效溶栓系統(tǒng)：包括一個(gè)高強(qiáng)度聚焦超聲換能器和一個(gè)與該超聲換能器的聲場焦域互相重疊的低強(qiáng)度聚焦超聲渦旋換能器，相對現(xiàn)有的高強(qiáng)度聚焦超聲溶栓系統(tǒng)，本發(fā)明通過低強(qiáng)度聚焦渦旋聲場輔助，將溶栓過程中空化微泡和血栓碎片捕捉、聚集于聲場焦域來增強(qiáng)空化微泡與血栓及其碎片間的相互作用，不僅降低血栓碎片尺寸，而且可以提高溶栓效率，從而提供了一種更加安全高效的超聲溶栓方式。本發(fā)明由可位于治療區(qū)域一側(cè)的低強(qiáng)度聚焦超聲渦旋換能器產(chǎn)生所需的聲勢阱，聲操控區(qū)域僅局限于渦旋聲場焦域，相對于高強(qiáng)度聚焦超聲駐波溶栓技術(shù)，本發(fā)明具有更好的靈活性和安全性，更適用于活體條件下的超聲溶栓治療。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲物理、控制與治療領(lǐng)域，具體涉及一種低強(qiáng)度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細(xì)高效溶栓系統(tǒng)。

背景技術(shù)

2010年世界衛(wèi)生組織報(bào)告顯示，心血管疾病死亡占全球死亡原因的首位，其中眾多心、腦及外周血管疾病的發(fā)生都與血栓的形成有關(guān)，因而安全、高效溶栓意義重大。目前，血栓的臨床治療主要包括藥物溶栓、血管內(nèi)導(dǎo)管介入取栓或二者結(jié)合等方式，然而，藥物溶栓具有治療效率低、適用患者有限以及易引起大出血等問題，而血管內(nèi)導(dǎo)管的引入則存在有創(chuàng)、易感染、僅適用于大尺寸血管(直徑大于2mm)等弊端。

研究表明，藥物溶栓治療時(shí)低強(qiáng)度聚焦超聲的引入可以有效促進(jìn)溶栓藥物向血栓內(nèi)部的滲透、提高溶栓效率，但仍存在藥物引發(fā)出血并發(fā)癥的可能。超聲與造影微泡的結(jié)合也被證明是一種高效、非藥物的溶栓方式，但卻因超聲作用下微泡的不可控破裂存在損傷血管壁的風(fēng)險(xiǎn)。此外，大量的離體和活體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高強(qiáng)度聚焦超聲提供了一種靶向、高效、非藥物的溶栓方式，可以實(shí)現(xiàn)血栓的快速溶解，并且可以方便地利用超聲設(shè)備對治療過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，因而具有極大的臨床應(yīng)用潛力。然而，目前臨床醫(yī)生對高強(qiáng)度聚集超聲溶栓技術(shù)的安全性仍存在擔(dān)憂，因?yàn)槠淙芩ㄟ^程中會產(chǎn)生大量(百萬級)直徑在10μm以上的血栓碎片，而人體微血管直徑小于10μm，因而存在大尺寸血栓碎片堵塞下游血管、造成二次栓塞的風(fēng)險(xiǎn)。此外，如何進(jìn)一步提升高強(qiáng)度聚焦超聲溶栓的效率也是臨床需要解決的問題。

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，相對于常規(guī)的超聲行波溶栓模式，利用高強(qiáng)度聚焦超聲駐波場進(jìn)行溶栓時(shí)可以明顯降低溶栓過程中產(chǎn)生的大尺寸血栓碎片的比例，血栓碎片的平均尺寸也明顯下降，并進(jìn)一步指出這是因?yàn)轳v波場中存在的聲勢阱可以將血栓碎片局限在聲場焦域，從而促進(jìn)血栓的充分破碎。然而，超聲駐波場的產(chǎn)生需要兩個(gè)超聲換能器或一個(gè)超聲換能器和一個(gè)聲反射板相對放置，并且要求靶向區(qū)域位于二者之間，從而極大地限制了超聲駐波場在活體條件下的應(yīng)用空間。此外，駐波場中多個(gè)波節(jié)、波腹的存在也使得高強(qiáng)度聚焦超聲駐波溶栓時(shí)存在損傷靶向區(qū)域外健康組織和器官的風(fēng)險(xiǎn)。

渦旋聲場提供了另一種產(chǎn)生聲勢阱的方式，其可以由位于靶向區(qū)域一側(cè)的單個(gè)超聲換能器或換能器陣列產(chǎn)生，因此相對于傳統(tǒng)的超聲駐波場具有更加靈活的空間可操作性，更適用于活體條件下的應(yīng)用。目前，基于渦旋聲勢阱的微粒聲操控技術(shù)已經(jīng)吸引了眾多研究學(xué)者的注意，中國專利CN109261472A公開了一種空間聚焦渦旋聲場的產(chǎn)生裝置及方法，其將聚焦渦旋聲場應(yīng)用在了對造影微泡進(jìn)行空間聚集中，但目前尚缺乏渦旋聲場在生物醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域具體應(yīng)用的研究。

綜上所述，現(xiàn)有高強(qiáng)度聚焦超聲溶栓技術(shù)存在血栓碎片尺寸過大的弊端，而基于駐波場的超聲精細(xì)溶栓技術(shù)也具有一定的局限性和隱患，此外，超聲溶栓技術(shù)還存在提高溶栓效率的必要性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低強(qiáng)度聚焦渦旋聲場輔助的超聲精細(xì)高效溶栓系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對活體條件下血栓的超聲精細(xì)、快速溶解。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：