Aparato y método de ultrasonidos para la lisis aumentada de coágulo.

Un aparato para generar campos acústicos en una porción anatómica objetivo de un cuerpo humano o animal,

que comprende:

un generador (11) de señal que genera una pluralidad de señales acústicas, cada una de las cuales se caracteriza por unas frecuencias, fases y amplitudes respectivas; y

al menos tres transductores acústicos (12, 13, 14, 16; 31; 41; 51, 52, 53) conectados operablemente al generador de señal y configurados para inyectar una pluralidad de haces acústicos dentro de la porción anatómica objetivo;

caracterizado por que:

el generador de señal está configurado para cambiar continuamente las frecuencias, fases y amplitudes, y los transductores están configurados para irradiar dicha porción anatómica objetivo de un modo espacialmente disperso y para formar, en la porción anatómica objetivo, un patrón de interferencia acústico que se desplaza a su través.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/028934.

Solicitante: THE BOARD OF TRUSTEES OF THE UNIVERSITY OF ARKANSAS.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2404 N. UNIVERSITY AVENUE LITTLE ROCK, AR 72207-3608 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CULP,WILLIAM C, WILSON,JAMES D.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61B17/22 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › A61B 17/00 Instrumentos, dispositivos o procedimientos quirúrgicos, p. ej. torniquetes (A61B 18/00 tiene prioridad; dispositivos anticonceptivos, pesarios, dispositivos para su introducción A61F 6/00; cirugía ocular A61F 9/007; cirugía otorrina A61F 11/00). › Instrumentos para comprimir úlceras o similares situadas sobre órganos internos del cuerpo; Utensilios para el legrado de las cavidades de los órganos del cuerpo, p. ej. de los huesos; para la eliminación o la destrucción invasiva de cálculos mediante la utilización de vibraciones mecánicas; para la eliminación de obstrucciones en los vasos sanguíneos no prevista en otro lugar.
  • A61B8/00 A61B […] › Diagnóstico utilizando ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas.
  • A61N7/00 A61 […] › A61N ELECTROTERAPIA; MAGNETOTERAPIA; RADIOTERAPIA; TERAPIA POR ULTRASONIDOS (medida de corrientes bioeléctricas A61B; instrumentos quirúrgicos, dispositivos o métodos para transferir formas no mecánicas de energía hacia o desde el cuerpo A61B 18/00; aparatos de anestesia en general A61M; lámparas incandescentes H01K; radiadores de infrarrojos utilizados como calefactores H05B). › Terapia por ultrasonidos (litotricia A61B 17/22, A61B 17/225; masaje utilizando vibración ultrasónica A61H 23/00).
  • A61N7/02 A61N […] › A61N 7/00 Terapia por ultrasonidos (litotricia A61B 17/22, A61B 17/225; masaje utilizando vibración ultrasónica A61H 23/00). › Hipertemia localizada por ultrasonidos.

PDF original: ES-2474160_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aparato y método de ultrasonidos para la lisis aumentada de coágulo Campo técnico La presente invención se refiere a un aparato y a un método para usar ultrasonidos aumentados con microburbujas, fármacos trombolíticos u otros agentes lisantes para la lisis de coágulo y, en particular, a un aparato y un método de esta clase que usan modulación de tiempo, de fase y de frecuencia de múltiples señales acústicas procedentes al menos tres transductores para proporcionar una entrega de potencia uniforme con menos huecos en el campo de ultrasonidos.

Técnica anterior

La trombosis es el desarrollo de un coágulo sanguíneo dentro de un vaso sanguíneo. Una trombosis puede provocar estados serios, incluso de amenaza para la vida, debido al bloqueo parcial o total de un vaso sanguíneo. Se conocen diversas técnicas para lisar o eliminar el coágulo. Estas técnicas incluyen la inyección de diversos agentes disolventes de coágulos.

Se ha hallado que los ultrasonidos son útiles en el lisado de coágulos y en el aumento de la eficacia de un “agente lisante”, tal como un fármaco trombolítico.

Más recientemente, se ha hallado que las microburbujas son efectivas como agente lisante cuando se usan junto con ultrasonidos. Se usan microburbujas con la forma de un líquido que contiene microesferas estables de un gas insoluble, preferiblemente inerte. Sin embargo, las técnicas convencionales están limitadas en el tamaño y la gama del campo ultrasónico y adolecen de huecos en el campo y de deformación de sombra provocados por propagación diferencial del campo de ultrasonidos a través de diversas formas, composiciones y densidades de las estructuras anatómicas.

La patente norteamericana número 6.514.220 describe que se aumenta el efecto de una irradiación de ultrasonidos sobre una porción de un cuerpo humano o animal operando una porción del cuerpo humano o animal como un resonador de modo atrapado.

La técnica anterior enseña a enfocar o concentrar la energía de ultrasonidos. Sin embargo, la energía de ultrasonidos enfocada o concentrada en un solo lugar puede producir calentamiento o cavitación excesivos, particularmente cuando el campo acústico es estático. Los campos acústicos también pueden adolecer de niveles de energía insuficientes o de huecos en porciones del campo.

El documento GB 2.263.406 A describe un aparato terapéutico de ultrasonidos que comprende un cristal piezoeléctrico excitado por una seña alterna que está modulada en frecuencia. El documento JP 2000 254139 A describe un dispositivo terapéutico ultrasónico que tiene diferentes transductores que se excitan a frecuencias diferentes. El documento US 6 419 648 B1 describe un sistema terapéutico de ultrasonidos con una pluralidad de transductores que se excitan selectivamente a una de una pluralidad de frecuencias de RF discretas.

Revelación de la invención La presente invención supera los problemas de la técnica anterior usando al menos tres transductores que generan una pluralidad de señales acústicas a frecuencias similares o diferentes para producir patrones de interferencia viajeros. Asimismo, la frecuencia, la amplitud y la fase de los transductores pueden modularse de modo que cualquier patrón de interferencia esté cambiando constantemente de posición, garantizando así una cobertura uniforme. En una realización, una formación en fase de transductores puede generar un haz que es desplazado sobre el área que se ha de tratar. En otra realización, una formación de transductores puede generar ultrasonidos a una serie de frecuencias que varían ligeramente para producir un patrón de interferencia que barra hacia dentro y hacia fuera a trazos del tejido objetivo. Puede usarse una sola formación para producir ambos efectos simultánea o separadamente.

A alta potencia, los ultrasonidos provocan un aumento de temperatura dentro del tejido objetivo. La amplitud de la tensión de excitación puede manipularse para reducir el efecto de calentamiento. Usando un circuito de control, pueden producirse ráfagas cortas de ultrasonidos de modo que pueda reducirse la potencia media entregada al tejido objetivo, mientras que la intensidad de los ultrasonidos puede mantenerse relativamente alta durante la ráfaga corta de ultrasonidos. Además, cuando se emplean microburbujas como agente lisante, la duración entre las ráfagas de ultrasonidos puede ajustarse para que permita incluso un flujo sanguíneo mínimo que recargue el suministro de microburbujas en la superficie del coágulo que habrá resultado quebrado por la acción ultrasónica. Como se señaló anteriormente, ciertas realizaciones de la invención pueden usar formaciones en fase de transductores para mover un haz de ultrasonidos alrededor del tejido objetivo. Igualmente, uno o más transductores pueden generar una pluralidad de frecuencias variables para producir patrones de interferencia de ondas viajeras de ultrasonidos que barran todo el tejido objetivo. Puede no ser necesario un circuito de control cuando una de estas realizaciones o una combinación de las mismas permita que el nivel de potencia medio se mantenga lo suficientemente bajo en el tejido

objeto para evitar un sobrecalentamiento.

Pueden usarse variaciones en la disposición espacial de los transductores para cambiar la forma del campo. Los transductores pueden moverse para variar continuamente el campo. Asimismo, el haz de los transductores de ultrasonidos puede diseñarse de tal manera que el haz sea dispersado en ángulos grandes, obviando la necesidad de que un transductor de ultrasonidos sea apuntado directamente hacia un coágulo. Los dispositivos de enfoque o la tecnología de formación en fase pueden usarse para dispersar más ampliamente el haz de una manera de “barrido de luz de búsqueda”. En una realización de la presente invención, una formación de un gran número de transductores tendría cada transductor excitado por una frecuencia ligeramente diferente. La forma de onda de presión resultante tendría picos grandes periódicos con menos potencia media y los picos de presión barrerían todo el tejido objetivo hacia dentro y hacia fuera. Asimismo, mediante el faseamiento secuenciado a través de la formación, de tal manera que cada transductor sea excitado a la misma frecuencia, pero en una fase diferente, esta formación en fase podría dirigir el haz a través de un volumen ancho de tejido objetivo sin mover los transductores. Al combinar estas dos realizaciones, los máximos y los mínimos resultantes de la deposición de potencia, que se mueven rápidamente a través de todos los puntos del haz mientras el haz está barriendo el tejido objetivo, darían como resultado una penetración mucho mejor de este haz enfocado que la de un haz difuso.

Breve descripción de los dibujos La figura 1A es una vista superior de la cabeza de un paciente que muestra un generador de señal G que alimenta múltiples transductores.

La figura 1B es una vista lateral de la cabeza del paciente de la figura 1A.

La figura 1C es una vista frontal de la cabeza del paciente de la figura 1A.

La figura 2 es una gráfica de distribución de potencia de ultrasonidos en una sección transversal de un cráneo cómo la distribución de potencia varía dependiendo del número de transductores: un transductor, dos transductores o múltiples transductores.

La figura 3A es un diagrama esquemático del aparato de la presente invención. La figura 3B es un ejemplo de una formación de transductores de ultrasonidos.

Las figuras 4A, 4B y 4C son secciones transversales a través de la espina dorsal y la base del cráneo que ilustran cómo la difusión del haz de ultrasonidos hace innecesaria una puntería precisa. La figura 4A muestra un haz demasiado bajo, la figura 4B muestra un haz demasiado alto; y la figura 4C muestra un haz apropiadamente apuntado. En cada caso, aún se cubre la artería basilar.

La figura 5 es una gráfica que muestra la onda de presión predicha de ultrasonidos entregada en un punto, en donde diez transductores de ultrasonidos están funcionando cada uno a frecuencias ligeramente diferentes.

La figura 6 es una vista axial de una pelvis humana que muestra una disposición de transductores para tratar coágulos en las venas iliacas.

Las figuras 7A, 7B, 7C y 7D son vistas axiales de una cráneo humana que muestran el efecto de la sombra ósea sobre la cobertura de cada una de tres localizaciones de transductor. Las figuras 7A, 7B y 7C ilustran la cobertura de un solo transductor, mientras que la figura 7D ilustra el efecto de transductores múltiples con cobertura de solapamiento de modo que no se dejen sin coberturas las áreas de sombra. Asimismo, se ilustra el rango limitado de ondas acústicas de frecuencias... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para generar campos acústicos en una porción anatómica objetivo de un cuerpo humano o animal, que comprende:

un generador (11) de señal que genera una pluralidad de señales acústicas, cada una de las cuales se caracteriza por unas frecuencias, fases y amplitudes respectivas; y

al menos tres transductores acústicos (12, 13, 14, 16; 31; 41; 51, 52, 53) conectados operablemente al generador de señal y configurados para inyectar una pluralidad de haces acústicos dentro de la porción anatómica objetivo;

caracterizado por que:

el generador de señal está configurado para cambiar continuamente las frecuencias, fases y amplitudes, y los transductores están configurados para irradiar dicha porción anatómica objetivo de un modo espacialmente disperso y para formar, en la porción anatómica objetivo, un patrón de interferencia acústico que se desplaza a su través.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que al menos tres transductores acústicos están configurados además para inyectar una pluralidad de haces acústicos dentro de la porción anatómica objetivo de tal modo que irradien dicha porción anatómica objetivo con dicho patrón de interferencia que varía espacialmente de manera continua en toda dicha porción anatómica objetivo, y en el que las frecuencias respectivas, que caracterizan cada una de la pluralidad de señales acústicas, difieren una de otra en aproximadamente más o menos un diez por ciento respecto de una frecuencia primaria de 40 kHz.

3. El aparato según la reivindicación 1, en el que dichas frecuencias respectivas son seleccionables para evitar la resonancia de dicha pluralidad de señales acústicas en dicha porción anatómica objetivo.

4. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho generador (11) de señal comprende medios para seleccionar dichas frecuencias respectivas de un rango de 500 kHz y más.

5. El aparato según la reivindicación 4, en el que dicho generador (11) de señal comprende medios para seleccionar dichas frecuencias respectivas de un rango de 500 kHz a 2 MHz.

6. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho generador de señal comprende medios para generar aleatoriamente dichas frecuencias, fases y amplitudes respectivas de dicha pluralidad de señales acústicas.

7. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho generador de señal comprende medios para generar dicha pluralidad de señales acústicas a partir de un generador de ruido blanco.

8. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho generador de señal comprende además medios para barrer dichas frecuencias respectivas a lo largo de un rango de frecuencias.

9. El aparato según la reivindicación 1, que además comprende una formación (30) de transductores y en el que dicho generador de señal comprende medios para controlar dichas fases respectivas de dicha pluralidad de señales acústicas, con lo que dicha pluralidad de señales acústicas forman un haz dirigido.

10. El aparato según la reivindicación 1, en el que dichos al menos tres transductores acústicos están configurados además para inyectar una pluralidad de haces acústicos dentro de la porción anatómica objetivo de tal modo que se eviten ondas estacionarias continuas en dicha porción anatómica objetivo, y en el que los parámetros de señal se ajustan aleatoriamente.

11. El aparato según la reivindicación 10, en el que los al menos tres transductores acústicos están configurados para inyectar una pluralidad de ráfagas de ultrasonidos separadas temporalmente una de otra por una duración de tiempo tal que sea suficiente para rellenar una superficie de la porción anatómica objetivo con microburbujas lisantes.


 

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