超声治疗玻璃体混浊的制作方法

超声治疗玻璃体混浊
1.相关申请的引证
2.本技术要求享有2020年8月21日提交的美国临时申请序列号63/068,643的优先权，其公开内容通过引用并入本文，如同在此完全阐述一样。
技术领域
3.本公开涉及用于治疗玻璃体浑浊(vitreous opacity)的装置、系统和方法。更具体地，本公开涉及使用超声波来治疗玻璃体浑浊的装置、系统和方法


背景技术：

4.玻璃体出血(vitreous hemorrhage)(vh)是常见的眼盲病症。手术治疗患有无法自然解决(naturally resolve)的玻璃体出血的患者。常见的手术方法对患者而言是侵入性的并且不舒适的。此外，它们可能导致感染。手术方法也是侵入性的，因此具有它们固有的风险，包括视网膜脱离和感染，如果它们发生的话，两者都是可能导致永久失明的严重并发症。此外，目前所有的玻璃体手术都在手术室中进行，这增加了治疗的成本。
5.因此，开发新的非侵入性技术和装置来治疗玻璃体出血将是有益的。


技术实现要素：

6.在至少一些实施例中，一种治疗眼睛的方法包括：(i)使用探针对患者的玻璃体进行成像，(ii)在所述玻璃体的期望区域上限定窗口，(iii)对窗口内的期望区域施用超声能量治疗，(iv)经由探针连续监测治疗，(v)基于监测调节超声能量治疗的特征，(vi)在给予该治疗之后对该玻璃体的所希望的区域进行重新成像，并且(vii)评估或观察该所希望的区域以便确定是否已经解决目标百分比的玻璃体浑浊。
附图说明
7.在此参照附图示出了本公开的装置、系统和方法的各种实施例，其中：
8.图1是治疗玻璃体出血的方法的示意性工作流程图；
9.图2a-图2b是示出根据本公开的一个实施例的超声装置的部件的示意图；以及
10.图3是根据本公开的系统的部件的框图。
11.现在将参考附图描述本发明的各种实施例。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的一些实施例并且因此不被认为是对其范围的限制。
具体实施方式
12.尽管已经对治疗玻璃体出血的系统和方法进行了各种改进，但常规技术和装置具有如上所述的一些缺点。
13.因此需要进一步改进治疗玻璃体出血的装置、系统和方法。除其他优点之外，本公开可以解决这些需求中的一个或多个。
14.如在此使用的，术语“近侧”，当与探针组件的部件结合使用时，是指当该探针用于患者上时该部件的最靠近医师的端部，而术语“远侧”，当与探针组件的部件结合使用时，是指当该组件用于患者上时该部件的最远离医师的端部。
15.同样地，术语“后侧(trailing)”和“前侧(leading)”是相对于探针组件的操作者(例如，医师)而采取的。“后侧”应被理解为相对靠近操作者，而“前侧”应被理解为相对远离操作者。
16.据认为通过溶血、纤维蛋白溶解、局部吞噬活性的增加以及玻璃体液化(其涉及玻璃体宏观结构中的胶原纤维的分解)可以加速从眼睛的玻璃体出血清除/再吸收的速率。
17.在至少一些实施例中，超声波可以用于非侵入性技术中以经由热和/或非热机制影响这些因素中的至少一些，潜在地使其成为加速玻璃体出血清除的可行治疗形式。
18.本技术的系统、方法和技术对先前技术和方法进行了改进。具体地，本公开包括用于玻璃体出血的图像引导超声波治疗系统。在一个实例中，该系统包含修改治疗参数的能力，结合同时成像系统，以在治疗时提供可以增强治疗成功的结构和/或功能信息。例如，如图1所示，一种用于治疗玻璃体出血的方法100可以包括对玻璃体成像102、聚焦在玻璃体的所希望的区域上104、非侵入地给予超声106、在治疗之后对玻璃体重新成像108、测量或观察所希望的变化110并且如果没有发生所希望的变化则重复该过程、或者如果该方法已经成功清除玻璃体出血则结束该过程112。在一些实施例中，该步骤包括结构/直接视图，但辅以助功能信息，诸如：
19.1.通过超声图像直接观察血块；
20.2.实时温度的变化测量(functional measure，函数测量，功能测量)；
21.3.弹性的变化测量；和/或
22.4.血红蛋白状态的变化测量。
23.图2a是示例性系统的示意图。超声系统200可以包括双探针202，该双探针202包括用于治疗性超声探针(0.5mhz至10mhz)和诊断超声探针(5mhz至20mhz)的换能器，并且可以包括光学或红外相机。可以手持或固定在手动或自动(motorized)定位装置中的探针202可以应用于眼睛300的非透明部分(例如，巩膜)，以便限制超声波暴露于角膜和晶状体。光学/红外照相机通过透镜使眼睛可视化。在一些实施例中，可以通过角膜和晶状体完成超声成像，并且在一些实施例中，经由光纤完成光学成像以使探针的尺寸最小化。在一些实施例中，探针202将具有用于检测散射的超声信号的一个或多个超声接收器，该散射的超声信号可用于控制暴露和/或监测安全性和/或检测光声信号。在一些实施例中，探针将包括光纤以将激光脉冲递送到眼睛中以用于光声成像。在一些实施例中，治疗性超声换能器是单元件或多元件固定聚焦换能器。通过重叠场、透镜、反射器、可变路径传播装置或使换能器弯曲以实现期望的声学聚焦来实现聚焦。在一些实施例中，治疗性换能器是可执行电子聚焦和波束操纵(beam steering)的相控阵列(phased array)。探针202可以与操作者的观察系统204通信，该观察系统显示眼睛的对应图像。在一些实施例中，探针202连线至观察系统204。在至少一些其他实施例中，双探针202经由wlan、蓝牙或其他合适的通信协议无线连接至观察系统204。一旦在屏幕上识别出对应于眼睛中的玻璃体出血“vh”的目标，操作者就可以开始治疗。重复该过程，直到实现治疗终点，如图1的过程所述。在图2b中，示出了包括成像元件251、超声检测器252和治疗波束253的集成探针的示例性系统。集成探针可以朝向靶
260布置和定向，并且治疗元件和诊断元件可以集中在特定位置265处。
24.超声如何可以用于治疗出血至少有四种方式。首先，应理解的是升高的温度可引起溶血。因此，高度聚焦的超声可以用于引起高于细胞膜破裂阈值的快速局部温度升高。第二，高压振幅超声爆发(burst)可导致焦点处的气泡形成。这被称为空穴化(cavitation)。塌缩(collapse)与能裂解细胞的冲击波(shock wave)有关。第三，具有或没有空穴化(cavitation)的较长的高压振幅爆发可以引起组织温度升高到水沸点以上并且引起蒸发。第四，在介质中的超声吸收导致波束的能量损失，所述能量损失转化成辐射力(radiation force)。这种辐射力可以用于非侵入性地移动流体或细胞。因此，辐射力可以用于分散血块。这些生物效应中的每一种可以单独使用或者与一种或多种其他生物效应组合使用用于治疗玻璃体出血。玻璃体出血以不同方式存在，并且因此不同区域需要定制治疗，甚至在同一只眼睛内。例如，较厚的凝块血可能需要高强度聚焦超声的短脉冲以实现一定温度，并且随后消融至指定的聚焦区域，随后立即进行基于中等强度的脉冲辐射力的治疗以机械地分散血块。相反，在更液化的玻璃体内均匀混合的弥漫性非凝块的红血细胞可以在更长时期内在更宽的体积内以中等强度进行治疗，以有效地升高更宽体积的玻璃体的温度以允许溶血，同时依赖于更温和的非热机制(如辐射力诱导的蒸汽化)来诱导所希望的变化。
25.为了增加用于治疗的递送超声能量的特异性，装置可以配置成操纵上述参数中的任一个、两个、三个或四个(即，局部温度升高、空穴化、汽化、辐射和力)。这些参数的任何组合可用于直接响应于实时监测数据反馈而调节超声波探针的性能。在一些实例中，聚焦超声装置可选择四个参数中的任一者或其组合(例如，基于参数的强度或量值(magnitude))且相应地调整治疗探针的性能。治疗装置也可以通过利用加权平均值或其他合适的加权方法基于所有四个参数或四个参数的任何组合对性能进行调节。另外，为了允许这些定制治疗，当前系统可以允许根据治疗的目标在声学输出、波束聚焦水平、和/或脉冲或连续治疗中进行实时调整。
26.在低于玻璃体和血细胞的空穴化阈值的超声强度下(例如，在0.1w/cm2至3.5w/cm2之间)，相对高温可以诱导导致溶血以及液化玻璃体的温度升高，这两者都可以加速清除。在高强度(即，》800w/cm2)下，当温度达到》100摄氏度时，目标区域可被蒸发。在高于空穴化强度的强度下，短的超声爆发(burst)可以导致血块的机械碎裂。在至少一些实施例中，本发明的系统、装置和方法将允许所有这些模式的治疗。
27.此外，动态电子或机械波束聚焦允许精确靶向感兴趣的区域。不受限于任何特定理论，据相信超声换能器的进步允许可改变焦点的动态转向(steering)，且因此允许聚焦的稳健且有效的改变。这可以是有利的，因为然后可以快速并且实时地靶向玻璃体腔中的不同区域。作为添加的特征，计算机/处理器可以“锁定”到诊断性超声上的这个区域以帮助使用者。该区域可以是焦点和/或体积。关于体积治疗，聚焦区域可以足够散焦(defocused)，以便将聚焦区域扩展到某个体积。
28.在一些实施例中，“体积(volume)”治疗可以通过以下方式进行：将计算机锁定到一个区域中，并且然后在该体积内快速连续地进行后续聚焦和聚焦治疗，其间的脉冲是如此短以致于其看起来是同时的，或者可以将超声治疗以时间间隔分开以允许组织冷却然后进行下一次超声治疗。这个范围可以包括可以包围整个玻璃体的聚焦治疗区域或体积。
29.使用所公开的方法和技术，这些效果可以包含在感兴趣区域中，并且不对非靶向
的相邻组织引起任何显著的生物效应。在一些实施例中，使用者可以手动避开非靶向组织。此外，因为玻璃体具有与周围特征非常不同的成像特性，所以计算机算法可以充当自动区分器作为附加的故障安全。
30.在一些实施例中，连续治疗将允许声音穿透能量吸收的积累，升高靶组织的温度。相反，脉冲治疗可以限制温度累积，并且因此可能更适合于引起非热效应。再次，将能够根据目标区域的特性来实时操纵该设置。
31.为了促进这种定制治疗，同等高级的诊断超声部件可以伴随该治疗单元。该实时成像单元可允许治疗计划、治疗期间的实时图像指导和/或控制、以及对声音穿透区域影响的可视化。
32.除了在治疗过程中看到的结构变化(包括对玻璃体的运动的可视化)以及作为治疗的结果的任何低回声或高回声区域(这表示生物机械效果或空穴化)之外，三个附加功能参数可以进一步在治疗过程中辅助操作者并且用于随后监测进展。
33.第一功能参数可以包括热成像，其包括提供声音穿透区域的空间温度分布的估计。这可以通过超声热像法来测量。为此目的，可以对依赖温度的超声散射和/或声速或组织硬度进行校准以用于温度估计。
34.第二功能参数是血红蛋白水平和状态的量度。光声成像，其中以血红蛋白吸收特定的频率发射激光，引起局部温度升高和热膨胀，这引起可由探针中的接收器检测的超声信号。这些信号可以被定位并且可以用于量化玻璃体腔中的血红蛋白。血红蛋白具有可经由光声成像识别的特定电磁辐射吸收特征。此外，血红蛋白变体(氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白)也具有独特的电磁吸收特性，并且它的量化还可以告知玻璃体出血的阶段。除了实时显示该信息之外，该测量可提供监测和/或控制顺序治疗的效果的手段。
35.第三功能参数是弹性成像，该弹性成像是对玻璃体内的刚度的测量。玻璃体(特别是具有出血的玻璃体)是异质空间(heterogenous space)，并且推测玻璃体浑浊度的变化的弹性可保证特定的治疗要求。刚度变化可例如通过使用局部谐波运动方法来监测，其中治疗束被脉冲并且辐射力诱导的组织位移通过短(例如50ms)爆发(burst)之间的超声来跟踪。
36.为了允许临床医生执行这些功能，系统300可以包括附加部件，如鼠标321、键盘322和显示屏324。应当理解的是，除了鼠标321之外或者代替鼠标321，可以使用其他定向编程设备，诸如操纵杆、触摸屏或者作为与键盘322相关联的键的一部分被包括的定向键。如图3所示，该系统一般包括与超声探针202通信的处理器328(例如，中央处理器单元(cpu))以及存储编程包332的存储器330，该编程包332可由处理器328执行以允许临床医生对探针进行编程。系统300可以进一步包括遥测电路334，用于将治疗参数下载到探针并且将治疗数据或信息上传到另一个计算机或网络。遥测电路334还可以配置用于传输控制数据和接收状态信息。
37.因此，所描述的系统可以提供具有加速玻璃体出血清除目的的非侵入性医疗装置。它由用于治疗性超声的可定制平台结合提供结构和功能反馈以优化和/或控制治疗的基于实时超声的诊断系统组成。此外，相同或相似的系统、方法或设备可用于诊断、检测和/或治疗非出血性浑浊或其他玻璃体浑浊。尽管以上描述主要针对清除眼睛中的血液，但这仅是示例性的并且还考虑了眼睛的其他治疗方法。例如，某些玻璃体“漂浮物(floater)”是
悬浮在玻璃体内的玻璃体大分子的聚集，这可以导致视觉上失能症状。也可以使用这些技术解决这些玻璃体混浊。因此，本技术的装置和方法可以用于不仅治疗玻璃体出血，而且还治疗其他干扰视力的玻璃体浑浊。
38.尽管在此已经参考特定实施例描述了本发明，但应理解的是，这些实施例仅是对本发明的原理和应用的说明。因此，应当理解的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对示例性实施例做出多种修改，并且可以设计其他布置。
39.应理解的是，多个从属权利要求以及在其中阐述的特征可以按与在初始权利要求中呈现的不同方式进行组合。还将理解的是，结合个别实施例描述的特征可与所描述的实施例中的其他特征共享。

技术特征：
1.一种治疗眼睛的方法，包括：(i)使用探针对患者的玻璃体成像；(ii)在所述玻璃体的所希望的区域上限定窗口；(iii)对所述窗口内的所希望的区域给予超声能量治疗；(iv)通过所述探针连续地监测所述治疗；(v)基于所述监测调整所述超声能量治疗的特征；(vi)在给予所述治疗之后，对所述玻璃体的所希望的区域重新成像；以及(vii)评估或观察所希望的区域以便确定是否解决目标百分比的玻璃体浑浊。2.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，所述成像包括超声成像、光声成像和光学成像中的至少一种。3.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，所述超声能量治疗包括聚焦超声能量。4.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，所述超声能量治疗引起组织的温度升高，并且其中，连续监测所述治疗包括定位所述组织的加热。5.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，所述超声能量治疗引起组织的温度升高，并且其中，连续监测所述治疗包括确定在所述组织中是否达到目标温度。6.根据权利要求4所述的治疗眼睛的方法，进一步包括基于引起的温度升高的程度控制超声处理。7.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，超声能量引起温度升高，并且其中，连续监测所述治疗包括使用由超声诱导的辐射力诱导的组织运动检测组织硬度变化。8.根据权利要求7所述的治疗眼睛的方法，其中，使用所述组织硬度变化来确定是否达到适当的温度。9.根据权利要求8所述的治疗眼睛的方法，进一步包括基于所述组织硬度变化来控制超声处理。10.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，超声能量引起惯性空穴化和沸腾中的至少一种，并且其中，连续监测所述治疗包括确定何时引起所述惯性空穴化和沸腾中的至少一种。11.根据权利要求10所述的治疗眼睛的方法，进一步包括基于惯性空穴化和沸腾中的至少一种来控制超声处理。12.根据权利要求11所述的治疗眼睛的方法，进一步包括经由一个或多个接收器检测由气泡散射的超声信号。13.根据权利要求12所述的治疗眼睛的方法，进一步包括确定何时通过所述一个或多个接收器引起空穴化和沸腾中的至少一种。14.根据权利要求12所述的治疗眼睛的方法，进一步包括通过来自所述一个或多个接收器的反馈来控制所述超声处理。15.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中所述超声能量治疗引起溶血，并且其中使用所述成像来确定何时引起溶血。16.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，给予超声能量治疗包括给予由具有单个换能器、透镜、反射器、传播线、超透镜和聚焦换能器的装置生成的超声能量治疗。
17.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，给予超声能量治疗包括多个重叠的波束或一个或多个相控阵列。18.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，进一步包括配置和设置成移动所述探针的机械定位和瞄准装置。19.根据权利要求1所述的治疗眼睛的方法，其中，经由单个集成探针进行患者的玻璃体成像并给予超声能量治疗，所述单个集成探针固定在预定位置。20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括通过相控阵列电子地移动焦点位置。

技术总结
在至少一些实施例中，治疗眼睛的方法包括(i)使用探针对患者的玻璃体成像，(ii)在玻璃体的希望区域上限定窗口，(iii)对窗口内的希望区域施用超声能量治疗，(iv)经由探针连续监测该治疗，(v)基于该监测调节超声能量治疗的特征，(vi)在施用该治疗之后对该玻璃体的所希望的区域重新成像，以及(vii)评估或观察该所希望的区域以便确定是否已经解决目标百分比的玻璃体浑浊。的玻璃体浑浊。的玻璃体浑浊。


技术研发人员：加里
受保护的技术使用者：桑尼布鲁克研究所
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2023/9/23