Fast volumetric treatment using multi-focus insonation and thermal amplification

使用多焦点声波和热放大进行快速体积处理

基本信息

  • 批准号:
    9111381
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-08-22 至 2018-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound (MRgFUS) has shown promise as an alternative to invasive surgery for a growing number of clinical applications, including treatment of uterine fibroids, palliation of pain from bone metastases, and treatment of neurological disorders. Although the procedure is superior to traditional invasive surgery, the duration of this treatment incurs significant cost and discomfort for patients, reducing practical implementation and impact in many cases. In this application, we propose a dual approach using multi-focus insonation in conjunction with phase change nanodroplets to dramatically improve treatment times. Multi-focus insonation is the process of using an array transducer to create a focal pattern with multiple high intensity locations that can heat tissue more efficiently than is possible with a single focus. We seek to combine this insonation method with nanodroplets that selectively amplify the thermal effects of ultrasound when activated. These particles are in a liquid state when injected but undergo phase change to microbubbles when subjected to a high-pressure acoustic pulse. Therefore, only nanodroplets in the tissue surrounding the multiple foci will undergo phase change, resulting in substantial thermal and mechanical energy amplification at this large multi-focus volume. At the same time, nanodroplets outside of the focal zone will not experience their acoustic activation threshold and will remain in the acoustically dormant liquid state, thereby avoiding thermal amplification in tissues outside of the acoustic focus, sparing healthy tissue. We hypothesize that the combination of multi-focus ultrasound and phase change nanodroplets will enable the use of MRgFUS to treat a clinically relevant volume three times faster than currently available methods while maintaining precise control over the margins of the treated region. Such an improvement would significantly reduce the time required for current clinical applications of MRgFUS and expand its role into applications where treatment of large volumes is desired but not feasible.
 描述(由申请人提供):磁共振成像引导聚焦超声 (MRgFUS) 已显示出作为侵入性手术替代方案的前景,用于越来越多的外科临床应用,包括子宫肌瘤的治疗、骨转移疼痛的缓解以及骨转移的治疗。尽管该手术优于传统的侵入性手术,但这种治疗的持续时间会带来巨大的费用和不适。 在许多情况下,我们提出了一种将多焦点声波与相变纳米液滴结合使用的双重方法,以显着缩短治疗时间。多焦点声波是使用阵列换能器的过程。创建具有多个高强度位置的焦点图案,可以 我们寻求将这种声波方法与纳米液滴结合起来,在激活时选择性地放大超声波的热效应。这些颗粒在注射时处于液态,但在受到影响时会发生相变。因此,只有多个焦点周围的组织中的纳米液滴才会发生相变,从而在这个大的多焦点体积处产生大量的热能和机械能放大。焦点区域不会经历其声激活阈值,并将保持在声学休眠液态,从而避免声焦点之外的组织中的热放大,从而保护健康组织。我们追求多焦点超声和相变纳米液滴的结合。使使用 MRgFUS 能够以比现有方法快三倍的速度治疗临床相关体积,同时保持对治疗区域边缘的精确控制,这种改进将显着减少 MRgFUS 当前临床应用所需的时间,并将其作用扩展到其他领域。需要大量处理但不可行的应用。

项目成果

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