CN103153382B - 具有光纤探针的可分离的针 - Google Patents

Abstract

一种针包括具有C型横截面的细长的第一轴元件和具有C型横截面的细长的第二轴元件。所述第一轴元件和所述第二轴元件适于可分离地彼此连接。这是通过第一和第二轴元件的相应端部的交叠而实现的。在由所述轴元件形成的通道内可以容纳光探针，通过将所述两个轴元件彼此分离，所述轴元件可以与所述光探针分离。

Description

具有光纤探针的可分离的针

发明领域

本发明总体涉及可分离的针。具体地，本发明涉及具有基于例如光谱法的用于组织检查的光纤探针的可分离的针。

背景技术

在肿瘤学领域，在大多数情况下使用化疗以治疗癌症。存在不同的化疗药物并且它们的效果主要取决于肿瘤的类型。肿瘤通常是潜伏着的并且因此，难以预测化疗药物的效果。目前，只有在数周后，才能利用例如PET-CT确定该效果。为了不在治疗肿瘤上浪费时间，并且减少化疗的花费，及时确定该效果是重要的。

为了在膀胱中引入耻骨上导管（suprapub catheter），在泌尿领域中使用了可分离的针。一个示例是B.Braun公司的Cystofix。他们具有包括被缠绕的撕裂线（rolled tear line）的针，所述撕裂线使得针分离为两部分。该构造具有两个缺点。一方面，被缠绕的撕裂线并不是沿着整个针。这使得很难在撕裂线停止的地方进行针的分离。进而，这意味着只能在针完全在体外时进行针的分离。在分离针后，边缘非常锋利并且将具有给患者或者医护人员带来伤害的风险。当然，针不能部分地分离以产生侧面的临时开口以进行测量或者进行治疗。

从GB2278060A已知用于引入导管的针，该针是可分离的，使得可以在已经插入导管后被移除。该针在所述针的相对侧上具有两个纵向延伸的槽口，该槽口使得所述针被分离成相等两部分。将已经事先被分离的针的端部插入到套管中，所述套管也能通过凹槽被分离成两个纵向的相等部分。通过移动从套管的每半部分朝向彼此突出的两个翼片来开启该分离过程。在沿着凹槽部分地分离该套管后，在翼片上的一个或多个突起相遇，并且翼片朝向彼此的继续运动使得套管沿着该凹槽分离。在这种结构中不可能实现针的部分开口。

US2004/0064147A1描述了一种用于执行引线替换并且包括可重封闭的分裂护套引入器的引入器系统。所述护套优选地可以是围绕植入的引线本体组装并进入植入引线上的已有的Venus进入点的两部件护套。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针，其可以沿着针的轴容易地分离，并且适于容纳探针。这可以通过根据独立权利要求中的每一个的主题来实现。在相应的从属权利要求中描述了本发明的进一步的实施例。

大体上，根据本发明的针包括具有C型横截面的细长的第一轴元件，所述第一轴元件包括在圆周方向在两个第一端部之间的第一中间部；以及具有C型横截面的细长的第二轴元件，所述第二轴元件包括在圆周方向在两个第二端部之间的第二中间部。所述第一轴元件和第二轴元件适于可分离地彼此连接。这是通过第一轴元件和第二轴元件的相应端部的交叠来实现的。

所述第一轴元件和所述第二轴元件的端部可以被弯曲到特定程度以确保所述交叠的端部将所述两个轴元件可靠地彼此连接。

为了获得所述第一轴元件相对于所述第二轴元件的预定位置，所述第一轴元件还可以包括在所述中间部和所述端部中的每一个之间的向内的突起，使得，当所述第一和第二轴元件彼此连接时，所述第一轴元件和所述第二轴元件的所述端部的所述交叠由两个向内的突起限制。

另一方面，所述第二轴元件还包括在所述中间部和所述端部中的每一个之间的向外的突起，使得，当所述第一和第二轴元件彼此连接时，所述第一轴元件和所述第二轴元件的所述端部的所述交叠由所述两个向外的突起限制。

应当注意，也可以提供所述向内的突起和所述向外的突起的组合，以便当组装这些元件时，实现所述第一轴元件相对于所述第二轴元件的良好限定的定位。

由于第一和第二轴元件都是C型元件，并且由于这些元件部分地交叠，所以在轴元件内形成中空通道，其中探针体可以可移动地容纳在该通道内。

根据本发明在两个轴元件之间的连接允许第一轴元件在所述针的轴向方向相对于所述第二轴元件运动，或者反之亦然。这样，使得至少部分内部空间能够暴露到侧面，并且因此，能够暴露所述探针体的部分侧表面用于进一步的功能。

根据本发明的另一个实施例，所述探针体包括光纤，所述光纤的第一端可以位于所述探针体的尖部，以用于检查在所述探针体的尖部周围的组织。所述光纤的另一端可以通过连接器连接到包括光源和光检测器的控制台，所述光检测器用于检测在探针的远端的组织特性。

根据发明的进一步的实施例，所述探针体包括用于固定线的通道，所述固定线用于将所述探针体的尖部锚固在组织内。所述线可以可移动地布置在探针体中的通道内并且可以由像弹簧钢的一种形状记忆材料制成。因此，每个线可以被预压成弯曲的配置，使得当所述线伸出远尖端，即在探针体的远尖端伸出通道中的一个的开口端时，所述线返回其弯曲的配置并且因此形成钩状元件以用于探针尖部的固定。

根据本发明的另一个实施例，提供一种系统，所述系统包括如上所描述的可分离的针和可以包括用于光谱法的控制台的组织检查装置，其中位于探针体内的光纤可以与该控制台相连。

根据本发明的另一个实施例，一种使用根据本发明的可分离的针的方法通常包括如下步骤：将包括所述探针体的针的尖部定位在组织内的期望位置处，通过所述线将所述探针体锚固在组织内，将彼此连接着的所述轴元件拉回到所述组织外，并且通过分离所述元件来移除所述针的轴元件。这样引入的探针体将不会伤害或损伤周围的组织，并且因此很舒服用于长期治疗，而刚性（stiff）的针则可能会伤害或损伤周围组织。

必须注意，参照不同的主题描述了本发明的实施例。具体地，参照方法步骤描述了一些实施例，而参照装置描述了其它的实施例。但是，本领域技术人员将从上文和下文的描述得出，除非特别提及，除了属于一个主题类型的特征的任意组合之外，与不同主题相关的特征之间的任意组合都被认为被本发明公开。

本发明的上面限定的方面以及进一步的方面、特征和优点还能够从下面将描述的实施例的示例得出，并且参照实施例的示例来解释。将更为详细地描述本发明，并且本发明将不限于下面实施例的示例。

附图说明

图1图示了根据本发明的可分离的针的侧视图，以及针的抓取部的放大的顶视图；

图2示出了根据本发明的具有探针体的可分离的针的尖部；

图3示出了根据本发明的可分离的针的尖部，其中一个轴元件被相对于另一个轴元件拉回；

图4示出了根据本发明的可分离的针的尖部，其中两个轴元件被拉回使得探针体的端部突出轴元件；

图5示出了在图4中的可分离的针的尖部，其中固定线从探针体的端部突出；

图6是与连接至控制台用于组织检查的探针一起的可分离的针的视图；

图7是使用根据本发明可分离的针的方法的流程图；

图8示出了发色团随着波长变化的吸收系数。

视图和插图是示例性的而不是按比例的。注意，在不同的附图中，类似的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的可分离的针的附图。该针包括两部分，即第一轴元件110和第二轴元件120。第一轴元件部分地包围第二轴元件。在可分离的针的近端设置有抓取部。第一保持器部分112附接于第一轴元件110，而第二保持器部分122附接于第二轴部分120。通过彼此远离地拉动所抓取的保持器部分，可以使轴元件彼此容易地分离。

通过第一轴元件110的端部114与第二轴元件120的端部124的交叠实现第一和第二轴元件之间的可靠的连接。此外，在第一轴元件的第一端部114中的每一个和中间部118之间具有向内的突起116。此外，第二轴元件120包括在两个端部124和中间部128之间的隆起或者突起126，以便使它更加牢固并且提供稳定性，使得两个轴元件不能相对彼此旋转。

此外，由于本发明的构造，两个轴元件110、120能够被撕裂开或者能够在纵向方向相对彼此滑动。这使得该针能够被分离成两部分，该针部能够相对于彼此部分地移位以产生开口至侧面的开口，或者如果需要，两个分开的轴元件能够被重新组装。针的保持器部分112、122可以包括除了能够容易地分开可分离的针的两部分的另外的功能。

如在图2中所看到的，使两个轴元件110、120以及探针体210的远侧尖部倾斜以形成能够容易地引入到组织中的针尖。在探针体210中，第一光纤220定位成邻近于探针体的倾斜前表面的远端，而第二光纤220定位成邻近于探针体的倾斜表面的近端。因此，在倾斜表面上尽可能彼此远离地放置两根光纤。一根光纤可以将光输送到探针体的远端，而另一根光纤可以收集所散射的光并将该光朝用于光谱法的控制台中的检测器引导。

注意，在上面所描述的位置处，光纤220可以直接嵌入在探针体210中，或者被放置在探针体中形成的通道中。替代地，光纤220中的每一个可以位于形成在第二轴元件120的向外的突起126和探针体210的外表面之间的管道235中，而不是在探针体内。

注意，额外的光纤或者如消融或抽吸的其它功能可以容易地集成在管道235内。此外，可以利用管道235来提取流体、细胞或组织或者注入类似药物的物质。

在图3中，示出了可分离的针的示例性图示，其中第二轴元件120可相对于第一轴元件110滑动地拉回，使得可分离的针内部的探针体210的侧表面的一部分暴露于围绕探针的组织。这允许对组织的侧路检查。当组织对流血很敏感时，例如在肺内，这是特别受关注的。在这种情况下，在针前面的空隙将很容易被血液所充满使得组织的光学检查受到该流血的影响。当从侧面看时，这种效果将没那么显著，因为通常组织被牢固地按压到针的侧面，从而避免了血液充满空隙。

在图4中，可分离的针的两个轴元件110、120都被拉回使得暴露出在探针体210的周向表面中的通道230的开口。具有在探针体210的周向表面中的开口的这样的通道230可以被用于锚固线240。线240的一端可以被移出这样的开口以形成用于将探针体210固定在组织内的固定装置。

图5示出了固定线240从探针体210伸出的可分离的针的尖部。每个固定线包括弯曲的金属部，当相对探针体移动弯曲的金属部时，弯曲的金属部将会挤压出探针体的侧面而远离光纤端。由于该金属部的曲率，该线将会弯曲到组织中，从而引起探针的牢固固定。注意，固定线也可以是螺丝锥的形状。在这种情况下，固定线旋转使得螺丝锥部分被旋入到组织中，从而再次提供牢固的固定。

在图6中，示出了根据本发明的系统，其包括可分离的针100和用于组织检查的装置300。在两个轴元件110、120内设置有光探针200，其中探针体210可以是弹性的或者挠性的。在探针体210的近端，设置有连接器250，以用于连接特别是设置在探针体内的光纤的端部。此外，例如在连接器250的侧面，可以布置致动元件242以用于固定线沿纵向方向在探针体内的致动，即移位，使得如图5中所示的，固定线的远端可以伸出探针体的远端。

光探针200通过在探针体210处的连接器250连接到组织检查装置300，该连接器250与在光缆320的端部处的连接器310相连，该光缆320通向包括光源和光检测器的控制台330。控制台330的光源使得光能够经由光纤中的一条提供到光探针200的远端。被组织所散射的光被另一光纤所收集并被朝着所述光检测器引导。

使用专用的算法处理数据。例如，通过作为光源的至少一根光纤将光耦合到远尖端外，并且波长例如是从500nm到1600nm。通过与光源相隔例如1-2mm的至少一根另一光纤测量相应的与波长相关的反射。“检测”光纤所测量到的反射光的量由插入有探针的结构（例如，组织）的吸收和反射特性决定。通过空间和时间（与波长相关）的复用，能够在电极尖端的多个部位测量反射。

虽然上面描述了用漫反射光谱法提取组织特性，但是也能设想其它光学方法，像荧光光谱法测量、通过利用多根光纤的散射光学层析成像、差分路径长度光谱法、或者拉曼光谱法。

图7是示出了根据本发明与光探针一起使用的可分离的针的使用方法的步骤的流程图。应当理解，相对于方法所描述的步骤是主要步骤，其中这些主要步骤可以被区分为或者被划分为多个子步骤。此外，在这些主步骤之间也可能有子步骤。因此，只有在子步骤对于理解根据本发明的方法的原理很重要时，才提及该子步骤。

在步骤S1中，将内侧具有光探针的可分离的针穿皮通过组织引入到在所述组织内的期望位置。

在步骤S2中，使用来自光探针的信号来确认探针尖端在例如肿瘤组织内。

在步骤S3中，使用至少一个固定线将探针尖端牢固固定在组织中。

在步骤S4中，使可分离的针返回到所述组织外部。

在步骤S5中，将可分离的针分离成两个轴元件并移除该可分离的针，其中所述探针保留在人体中。

在步骤S6中，使用探针来测量当进行例如化疗时组织随着时间变化的组织特性。

在步骤S7中，当治疗显示积极响应时，通过首先使固定线返回然后使光探针本身返回来移除所述光探针。

下面，对算法进行描述，通过所述算法，可以得到例如不同组织发色团的散射系数和吸收系数的光学组织特性，所述组织发色团例如是血红蛋白、氧合血红蛋白、水、脂肪等。这些特性对于与例如肿瘤组织的患病组织相比健康的组织可以是不同的，并且能够被用于从患病组织中区分出健康的组织。这对于在正确的位置处定位光学插入件是非常有用的。例如，光学插入件尖端在肿瘤中的正确放置，以用于在化疗时的肿瘤响应测量。

另一个应用可以是通过例如消融来治疗肿瘤时。在这种情况下，能够通过光探头跟踪组织消融的进展。

更为具体地，能够将算法描述如下。通过使用用于反射光谱法的解析导出公式来执行光谱拟合。（参见参考文献[T.Farrell et al.'A diffusion theorymodel of spatially resolved steady-state diffuse reflectance for non-invasivedetermination of tissue optical properties in vivo',Med.Phys.19（1992）,第879-888页]）。在R.Nachabe等在Journal of Biomedical Optics第15（3）卷,2010,第037015页中的论文“Estimation of lipid and water concentrationsin scattering media with diffuse optical spectroscopy from900to1600nm”中能够发现该算法的具体的描述，在此通过引用加入。该反射分布R这样给定：

$R\left(\mathrm{\ρ}\right)=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}R(\mathrm{\ρ},z_0)\mathrm{\δ}(z_0-1/{{\mathrm{\μ}}_t}^{\′})d{z}_0$

$=\frac{a^{\′}}{4\mathrm{\π}}[\frac{1}{{{\mathrm{\μ}}_t}^{\′}}({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}+\frac{1}{{\tilde{r}}_1})\frac{e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}{\tilde{r}}_1}}{{\stackrel{~2}{r}}_1}+(\frac{1}{{{\mathrm{\μ}}_t}^{\′}}+2z_b)({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}+\frac{1}{{\tilde{r}}_2})\frac{e^{-{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}{\tilde{r}}_2}}{{\stackrel{~2}{r}}_2}]---\left(1\right)$

其中

${\tilde{r}}_1={[x^2+y^2+{(1/{{\mathrm{\μ}}_t}^{\′})}^2]}^{1/2}$

${\tilde{r}}_2={[x^2+y^2+{((1/{{\mathrm{\μ}}_t}^{\′})+2z_b)}^2]}^{1/2}$

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}=\sqrt{3{\mathrm{\μ}}_a[{\mathrm{\μ}}_a+{\mathrm{\μ}}_s(1-g)]}$

在该公式中，描述与组织相互作用的概率的宏观参数是：均以cm^-1计的吸收系数μ_a和散射系数μ_s，以及散射角的平均余弦g。此外，我们还有给出用于与组织相互作用的总的机会的总减少衰减系数μ_t'

μ_t'=μ_a+μ_s(1-g)  （2）

反射率a’是相对于相互作用的总概率的散射概率

a'=μ_s/μ_t'  （3）

假设在深度z₀=1/μ_t'的点源和因此的无边界失配z_b=2/(3μ_t')。进而，假设散射系数能够被写为

μ_s'(λ)=aλ^-b  （4）

在正常组织中支配在可见和近红外范围吸收的主要吸收成分是血液（即血红蛋白)、水和脂肪。在图8中，表示了这些发色团随着波长变化的吸收系数。注意，血液支配在可见光领域的吸收，而水和脂肪支配在近红外领域的吸收。

总的吸收系数是例如血液、水和脂肪的吸收系数的线性组合（因此对于每种成分在图8中示出的值乘以它的体积分数）。通过拟合上述公式同时使用用于散射的幂律（power law），我们能够确定血液、水和脂肪的体积分数和散射系数。用这种方法，我们现在能够转换以生理参数测量出的光谱，以用来区分出不同的组织。

在光谱中区分出差异的另一种方法是通过使用诸如主成分分析的多元统计分析方法，其提出了光谱差异分类并且因此能够允许在组织间进行区分。

虽然在附图和前述的说明书中已经详细地说明和描述了本发明，但如此的说明和描述被认为是说明性或者示范性而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过对附图、公开内容以及所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他的变化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件和步骤，且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制其范围。

附图标记：

100  可分离的针

110  第一轴元件

112  第一保持器部分

114  第一端部

116  向内的突起

118  第一中间部

120  第二轴元件

122  第二保持器部分

124  第二端部

126  向外的突起

128  第二中间部

200  光探针

210  探针体

220  光纤

230  通道

235  管道

240  固定线

242  致动装置

250  连接器

300  组织检查装置

310  连接器

320  电缆

330  控制台

Claims (6)

1.一种针(100)，包括：具有C型横截面的细长的第一轴元件(110)，所述第一轴元件包括沿圆周方向在两个第一端部(114)之间的第一中间部(118)；以及具有C型横截面的细长的第二轴元件(120)，所述第二轴元件包括沿圆周方向在两个第二端部(124)之间的第二中间部(128)；其中，所述第一轴元件和所述第二轴元件适于彼此以可分离方式连接，使得所述第一端部(114)与相应的所述第二端部(124)交叠，

细长的探针体(210)，所述探针体以可移动方式容纳在当所述第一轴元件(110)和所述第二轴元件(120)彼此连接时由所述第一轴元件和所述第二轴元件形成的内部空间中，

其中所述第二轴元件(120)还包括在所述第二端部(124)中的每一个和所述第二中间部(128)之间沿着所述第二轴元件(120)纵向延伸的向外的突起(126)，其中所述向外的突起中的每一个都形成纵向延伸的管道(235)，并且其中，当所述第一轴元件(110)和所述第二轴元件(120)彼此连接时，所述第一轴元件的第一端部和所述第二轴元件的第二端部的交叠由所述向外的突起限制。

2.根据权利要求1所述的针(100)，其特征在于，所述第一轴元件(110)还包括在所述第一端部(114)中的每一个和所述第一中间部(118)之间的向内的突起(116)，并且其中，当所述第一轴元件(110)和所述第二轴元件(120)彼此连接时，所述第一轴元件的第一端部和所述第二轴元件的第二端部的交叠由所述向内的突起限制。

3.根据权利要求1所述的针(100)，其特征在于，所述针(100)还包括用于在纵向方向上沿着所述探针体(210)传输光的光纤(220)。

4.根据权利要求1所述的针(100)，其特征在于，所述针(100)包括用于将所述针的探针体锚固在组织内的固定线(240)。

5.一种系统，包括：

根据权利要求1-4中任一项所述的针(100)，以及

组织检查装置(300)。

6.根据权利要求5的所述系统，其特征在于，所述组织检查装置(300)包括用于光谱法的控制台(330)。