CN104321014A - 用于肺组织的鉴定及治疗的装置、方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例包括用于在像肺部这样的患者身体区域(尤其是使用传统方式可能难以定位的肺部结节)中植入和定位可追踪标记的设备、系统及方法。进一步的实施例描述可用于利用包括加热、微波照射、化学治疗在内的各种治疗方式治疗肺部中像肺部结节这样的区域的设备、系统和方法,并且该设备、系统和方法可与本文描述的可追踪标记的实施例配合使用。
Description
相关申请
本申请要求2012年3月29日提交的、标题为“APPARATUSES,METHODS,ANDSYSTEMS FOR THE IDENTIFICATION AND TREATMENT OF PULMONARYTISSUE(用于肺组织的鉴定及治疗的装置、方法和系统)”的U.S.临时申请No.61/617,590的权益,该申请全部内容通过引用特此并入本文。根据37CFR 1.57,在该申请数据页中确定的任意及全部优先权的权利要求或对其的任意改正通过引用特此并入。
技术领域
本公开的实施例大体地涉及医疗设备的领域,具体涉及用于鉴定及治疗身体部分的装置、方法和设备。特别地,本公开的特定实施例涉及肺部病变和/或癌变区域(尤其是肺部结节)的鉴定及治疗。
背景技术
在患者中,肺癌具有高发病率和死亡率。目前有大量努力来开发用于肺部区域(例如,肺结节,其可能是癌症前兆)早期鉴定的诊断方法。肺结节或肺部结节是肺部中的小块组织,其大小范围可能在0.5-30mm之间。肺结节通常需要医学专业人员的仔细评估,尤其对于具有像烟草使用或癌症家族史这样的风险因素的患者。成像方法正发展成产生更精确的肺结节鉴定,以确定这些是否可能为癌变或者其它病变。
肺结节的管理已从简单观察发展到以给定时间间隔进行跟踪以立即活检及手术。穿刺活检通常是肺结节以及更大肿瘤和/或肺部肿块的管理中的重要步骤。癌症的阳性鉴定通常是肺手术(即,叶切除术)的指示。不幸的是,阴性活检不完全消除特定位置处的癌症的风险,且可能需要进一步的跟踪和手术活检。
尽管诊断方法的进步在一些情况下改善肺结节的早期鉴定及跟踪,但用于其移除的方法发展滞后。活检手术通常由小开胸术或胸腔镜或内窥镜方法的使用组成,以进入胸腔和肺部组织。有时需要支气管阻塞,以对将进行活检的肺段或肺叶进行隔绝并放气。通过肺部放气,肺部的解剖结构变得扭曲,使得定位合适肺部区域所需的成像和解剖关联不准确、模糊且在一些情况下没用。
一旦外科医生进入被认为包含结节的经放气的肺部部分,通常使用视觉鉴定来找出该结节。如果该肺部区域是浅表的且可进入的,则此工作更容易。在隔绝的肺部区域的情况下,如结节小且位于软组织内深处,视觉鉴定会困难或不可能,且外科医生会被迫例如使用他/她的手指触诊可疑区域。触诊过程因此可能需要实施小开胸术(或扩展已有切口),以允许外科医生的手指到达目标肺部区域。即便通过触诊,鉴定结节也可能困难。
在已定位和鉴定肺部区域或结节之后,通常随后进行受影响区域的手术移除。移除可至少包括受影响区域的楔形切除。如果肺部结节、肿瘤或肿块是癌变的,则当前的知识和建议包括执行叶切除。
发明内容
因此,本文描述的实施例的目标是提供用于鉴定和治疗组织(尤其是肺部组织和肺部结节)的新设备、系统及方法。
一种用于定位组织的区域的系统可包括:可追踪标记,配置为被植入并被保留在组织的所述区域中,其中所述可追踪标记包括一个或多个定位属性;以及传感器,配置为检测一个或多个定位属性。在一些实施例中,所述系统进一步包括插入仪器,所述插入仪器配置为将所述可追踪标记植入组织的所述区域中。根据一些配置,所述定位属性是磁性的、放射性的和/或不透射线的。所述传感器可进一步包括巡弋辅助器。在一些实施例中,所述巡弋辅助器包括量规和/或图形读出器。所述传感器可配置为通过患者的胸腔插入和/或插入患者的气道中。在一些实施例中,所述系统进一步包括切除设备。根据一些配置,所述传感器被集成到所述切除设备中。所述切除设备可包括容器,所述容器配置为吸入并容纳组织的一部分。在一些实施例中,所述切除设备包括细长的空心圆柱体,所述空心圆柱体具有位于所述空心圆柱体的远端的孔和与所述空心圆柱体的近端连接的管道,所述管道配置为连接至真空源。根据一些变形,所述系统进一步包括治疗设备。在一些实施例中,所述可追踪标记包括辅助电源线。所述辅助电源线可配置为选择性地连接至导管。在一些实施例中,所述辅助电源线配置为连接至次级模块。所述次级模块可包括储电模块。在一些实施例中,所述储电模块配置为以无线方式被充电。所述治疗设备可配置为以电的方式加热所述可追踪标记。在一些实施例中,所述治疗设备配置为引起所述可追踪标记从所述可追踪标记释放药剂。在一些实施例中,所述治疗设备配置为利用磁性耦合加热所述可追踪标记。根据一些变形,所述治疗设备包括磁性探针。所述磁性探针可附接至被插入患者的气道中的导管。在一些实施例中,所述治疗设备为MRI设备。根据一些变形,所述可追踪标记包括电源。所述电源可包括电池和/或电容器。在一些实施例中,所述系统进一步包括第二可追踪标记。
根据一些变形,一种用于治疗组织的区域的系统可包括:导管,配置为被插入患者的气道中,其中所述导管包括位于所述导管的远端的天线;微波发生器,配置为连接至所述导管,以便从所述天线发射微波辐射。在一些实施例中,所述系统可进一步包括气管镜,其中所述导管配置为插入所述气管镜的工作通道中。天线末端可配置为划定肺部结节的外周界。在一些实施例中,天线末端配置为被插入肺部结节中。根据一些变形,所述系统进一步包括位于所述导管的所述远端的第二天线末端。
一种反复地定位肺部中的位置的方法可包括:巡弋至所述肺部中的所述位置;将可追踪标记植入所述位置中,其中所述可追踪标记包括至少一个定位属性;基于所述至少一个定位属性,定位所述可追踪标记。在一些实施例中,所述方法进一步包括将第二可追踪标记植入所述肺部中的所述位置附近。根据一些变形,巡弋的步骤包括使用气管镜。在一些实施例中,经由被插入所述气管镜中的工作通道内的导管或针植入所述可追踪标记。所述方法可进一步包括对所述肺部中的所述位置处或所述肺部中的所述位置附近的组织样本进行活检。在一些实施例中,所述至少一个定位属性选自由不透射线定位、磁性定位、放射定位以及视觉定位组成的组。定位所述可追踪标记的步骤包括使用定位设备。根据一些变形,所述定位设备包括磁性传感器。在一些实施例中,所述方法进一步包括对所述肺部中的所述位置施加治疗。在一些实施例中,所述治疗是通过反复地定位所述可追踪标记而对所述肺部中的所述位置反复地施加的。所述治疗可包括切除所述肺部中的所述位置附近或所述肺部中的所述位置处的肺部组织。根据一些变形,切除肺部组织的步骤包括:在所述肺部中的所述位置附近放置与真空源流体连通的容器,激活所述真空源,将肺部组织吸到所述容器中,并且将所述容器内的组织与肺部的余下部分切断。所述治疗可包括施加微波辐射。在一些实施例中,所述微波辐射是通过连接至微波辐射源的天线末端施加的,所述天线末端被插入导管中。根据一些变形,所述治疗包括施加热量。可以利用作用在所述可追踪标记上的磁场加热。在一些实施例中,所述磁场是经由在所述可追踪标记附近放置的探针施加的。所述磁场可以是利用MRI设备施加的。根据一些变形,所述治疗包括施加电疗。在一些实施例中,所述可追踪标记包括治疗方式。所述可追踪标记可以配置为释放一种或多种治疗药剂。在一些实施例中,所述可追踪标记包括电源。所述电源可以是附接至所述可追踪标记的电池。在一些实施例中,所述电源经由导线附接至所述可追踪标记。
根据一些变形,一种可追踪标记配置为被植入肺部中的位置,所述标记可包括至少一个定位属性。所述标记可包括电池。在一些实施例中,所述标记包括辅助电源线。所述辅助电源线可附接至电源。在一些实施例中,所述辅助电源线用作无线充电线。根据一些变形,所述标记包括放射性材料。所述标记可至少部分地由磁致激活的材料构成。
附图说明
为了说明目的,在多个附图中描绘各种实施例,且附图决不应被解释为限制实施例的范围。此外,可结合一个或多个所公开的实施例的各特征以形成更多实施例,这样的实施例是本公开的一部分。
图1A-图1C图示具有结节的肺部一部分以及可用于植入和定位可追踪标记的设备的实施例。
图2图示可用于定位可追踪标记的基于导管的传感器的实施例。
图3A-图3E图示可用于定位和切除肺部结节的设备的实施例。
图4图示可用于利用辐射(如微波辐射)治疗肺部结节的系统的实施例。
图4A-图4B图示可用于利用多个标记治疗肺部结节的系统的实施例。
图5A-图5C图示可用于利用辐射(如微波辐射)治疗肺部结节的天线末端的实施例。
图6图示利用磁性耦合加热肺部结节的利用可追踪标记的系统的实施例。
图7A-图7B图示包括尾部的可追踪标记的实施例。
图8图示包括次级模块的可追踪标记的实施例。
图9图示包括与无线系统协作的次级模块的可追踪标记的实施例。
具体实施方式
将参照一个或多个实施例的附图描述用于肺部区域(尤其是肺结节、肿瘤和/或病变)的鉴定及治疗的装置、系统和方法的实施例。本文提供的描述中使用的专有名词不旨在以任何限制或约束的方式进行解释。相反,该专有名词简单地结合系统、方法及相关组件的实施例的详细描述而使用。此外,实施例可包括数个新特征,这些新特征中没有一个单独地负责其期望属性,或被认为是实施本文描述的发明所必需的。
本文所用的术语“肺部范围”、“肺部区域”、“组织”、“肿瘤”、“肿块”以及“结节”为广义可互换的术语,且除非另外指出,否则这些术语可在它们的意思内且没有限制地包括人类或动物身体中其它器官或组织区域,这些器官或组织区域包括身体内病变的、癌变的和/或癌变前的组织、损伤、肿瘤、肿块或其它关注区域。通常,结节可分为三种或更多种。例如,肺部软组织中位于气道外且不侵入或挤压气道的结节(例如,见图4A的结节402),一些在软组织中且还挤压和/或侵入气道(例如,见图4B的结节402),并且其它主要位于气道内。尽管本文描述的一些实施例涉及鉴定和治疗肺部内的区域,但是本公开不是这样被限制的,并且本文描述的实施例可以例如在人类和动物的其它血管、管道、体腔以及器官中使用。
图1A-图1C图示可用于将可追踪标记植入肺部组织(如肺部结节)中并定位该可追踪标记的实施例。图1A示意性地图示之前已经被鉴定并随后可由医生检查、活检和治疗的可疑组织的结节102的肺叶100一部分。结节102之前可能已通过任意诊断方式鉴定,诊断方式包括但不限于x射线、磁共振成像(MRI)、超声或通过被插入气道中的导管的可视化。
图1B图示正被用于经由孔109活检结节102的区域中的组织的活检针106。孔109可为例如在胸廓切开术期间做出的开口。这里,活检针106被示为正穿过患者的胸壁108中的孔109,但应理解,可使用包括经由被插入气道内的导管巡弋至结节102的活检针在内的任意活检方法。在一些实施例中,活检针可包括2013年2月26日提交的、标题为“LUNG BIOPSY NEEDLE(肺部活检针)”的U.S.专利申请No.13/777,854中描述的实施例,该申请全部内容通过引用特此并入本文。在活检针106用于采样结节102的区域中的组织之前、期间或之后,还可将可追踪标记104插入结节102中或结节102附近。可追踪标记104优选地配置为经由活检针106插入,但其也可利用其它插入仪器单独插入,例如经由可通过孔109插入的第二导管或针。可追踪标记104可具有大体球形形状。优选地,标记104具有被配置为减少或消除标记104从标记104所部署的位置移除或以其它方式移动的可能性的表面特征(例如,粗糙度、锚固物、生物相容材料或其任意组合)。在一些实施例中,标记104具有非球面形状。
可追踪标记104优选地包括至少一个定位属性,该至少一个定位属性允许利用定位设备检测到可追踪标记。定位属性指允许(例如,植入之后)识别可追踪标记104的任意属性,且可包括可分辨的视觉、不透射线、磁性和/或放射性标记或属性或它们的任何组合。在优选的实施例中,可追踪标记104至少部分地由金属构成,金属例如但不限于铁的氧化物或不锈钢,且可追踪标记104可至少通过视觉、触觉、射线照相、及磁性方式进行定位。还可至少部分地用生物相容性涂层覆盖或涂覆可追踪标记104,或可追踪标记104可由使免疫反应或其它不良反应最小化或基本上消除的固有生物相容性材料(例如,抛光的不锈钢、钛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯)构成。这对于被配置用于长期植入的可追踪标记可能是特别有利的。
本文描述的各种可追踪标记(例如,可追踪标记104)可以设置有药剂,这些药剂例如作为可追踪标记的涂层或一部分可以在身体中引起有益的治疗或诊断效果(尤其在其被植入到肺部结节中或附近时)。各种药物可包含在可追踪标记中。特定化学药品还可用于提供例如加热效果。这里,可通过使用通常在暖手宝中使用的空气活化铁基放热反应(air-activated iron-based exothermic reaction)来提供加热效果。本文提及的药剂可包括引起对于结节102和/或结节102周围组织的有益治疗或诊断效果的单独或组合化学药品、药物或其它药剂,且可包括抗癌药剂(包括化疗药剂)、抗炎药剂、抗菌药剂、抗病毒药剂、对比度增强剂(包括MRI造影剂)、组织生长促进剂(包括干细胞)、组织生长抑制剂、辐射防护药剂、放射性物质和药剂以及其它类似药剂。
图1C图示随后可以如何定位之前已经在结节102中或结节102附近植入的标记104。在此实施例中,对可追踪标记104上的多个定位属性中至少之一有响应的传感器110可在结节102附近巡弋。通过穿过孔109向肺胸膜腔中的插入,可以将传感器110靠近结节102,但是可使用其它方式。例如,另一实施例可使用在被插入患者气道中的导管内插入或形成的传感器110,如图2中图示。由于在一些实施例中传感器110优选地配置为不影响定位属性或标记104,所以这样的实施例可允许反复地巡弋至标记104并定位标记104。
在使用中,操作者可通过巡弋辅助器112在结节102附近巡弋传感器110。例如,传感器110可配置为通过磁性方式识别标记104,且传感器110可包括磁感应线圈或其它这样的磁定位功能,且巡弋辅助器112于是可包括量规,量规以图形方式示出磁场如何随着传感器110相对于标记104的接近度及方向增加。在优选实施例中,巡弋辅助器112指示标记104相对于传感器110的位置的方向。当然,传感器110可配置为检测任意其它定位属性,且在标记104至少部分地由放射性材料构成的情况下,传感器110能够包含盖革计数器或其它对放射有响应的传感器。巡弋辅助器112不一定是量规,且例如可包括(例如计算机屏幕上的)图形或数字读出器,或可包括对定位属性有响应的视觉、听觉或触觉(例如,振动)反馈中的任意一个或多个。
图2图示基于导管的装置的实施例,该基于导管的装置可与本文描述的其它实施例结合以鉴定和治疗包括例如肺部结节在内的肺部组织。这里,导管201可插入到气管镜203中,气管镜203随后插入到患者的气道200中。导管201的远端207可设置有上面与图1A-图1C关联描述的那类传感器210,该类传感器210配置为对存在于在结节202附近植入的已植入可追踪标记204上的一个或多个定位属性做出响应。为了帮助将导管201巡弋到标记204的位置,传感器210还可使用巡弋辅助器212。这里,巡弋辅助器212为手持设备,例如便携式计算机,且可以图形方式表示传感器210距标记204有多近。因此,巡弋辅助器212将帮助巡弋到标记204和定位标记204。在一个实施例中,巡弋辅助器212可描绘一张图,该图显示与导管201(尤其是导管的远端207和/或传感器210)有关的患者气道200的全部或至少部分。
图3A-图3E图示包括传感器310的结节鉴定和切除设备301的实施例。如图3A中图示的,设备301包括与真空源(如真空泵)314流体连通的容器306。容器306配置为将组织的一部分吸入并容纳在其内,且在优选的配置中,容器306为在远端307处具有孔309的细长空心圆柱体308。近端305优选地经由管道315连接至真空源314,但是此连接可沿着该细长体308的任一部分做成。优选地,传感器310位于体308的远端307或位于体308的远端307附近,且在一些实施例中,传感器310可位于孔309处或位于孔309附近。传感器310可为上面参照图1A-1C描述的类型,且优选地,配置为识别已植入组织中且具有一个或多个定位属性的可追踪标记304。在优选实施例中,传感器310被调整进在U.S.专利No.6,328,689、No.6,485,407、No.6,491,706、No.6,860,847和No.7,731,651中说明的实施例中,这些专利的全部内容通过引用特此并入本文。然而,在一些实施例中,传感器310可与容器306分开,且可例如为第二探针或导管的一部分。
图3B图示组织位置,这里该组织位置被示为充气的肺部300的一部分,可追踪标记304已经邻近结节302被植入该部分中。可追踪标记304优选地类似于上面与图1A-图1C关联讨论的实施例。
图3C图示处于(对开胸手术典型的)放气构造的图3B的肺部部分300,该肺部部分300脱离患者胸壁的内壁316。在一些结节活检或治疗过程中,在进行治疗之前可能需要对肺部进行放气,且这会使结节302的鉴定困难,尤其在结节302位于肺部内深处的情况下。优选地,在肺部或肺部部分放气之前已植入可追踪标记304。在一些实施例中,执行定位和/或治疗,而不对肺部部分300或肺部进行放气。
图3D图示在可追踪标记304的帮助下切除结节302的手术一部分中使用的设备301的实施例。例如,可经由在患者的胸壁316上做出的切口320引入设备301。设备301还可用作腹腔镜手术的一部分并经由不同路线引入,或在一些其它实施例中可从被插入患者气道内的导管内引入。
这里,在传感器310的帮助下在标记304附近巡弋容器306。如上面所描述的,标记304可以具有允许传感器310定位到它的一个或多个定位属性。如上面在图1A-图1C中讨论的,巡弋辅助器312可用于帮助标记304的定位,且在一些实施例中,巡弋辅助器312可以是量规,由于存在于标记304上的一个或多个定位属性,量规的信号随着与标记304的接近度而变化。
一旦已经定位到标记304,就在紧邻标记304设置孔309,且将真空源314激活或与容器306流体连通地设置,以便将标记304和标记304周围的组织(应包括结节302)吸到容器306中。然后,可通过例如与孔309齐平地切割组织来切除容器306内的组织的该部分。在一些实施例中,可设置与设备301集成的切割装置(未图示),以切除容器306内的组织。
图3E图示在用设备301切除组织之后的肺部部分300。已从患者胸腔中取回的设备301现在包含包括肺部结节302和标记304的组织部分。在切除位置322,优选地进行密封以大大减少或消除空气从余下的肺部组织泄露的可能性。在一些实施例中,U型钉(staple)或缝线用于密封切除位置322。还可设置其它设备以密封通向切除位置322的气道,包括如在U.S.专利No.6,293,951、No.7,757,692和No.8,021,385以及2012年1月17日提交的U.S.临时申请No.61/587,621中描述的那些类型的阀门设备或阻隔设备,这些申请的全部内容通过引用并入于此。
图4图示可用于利用能量(如微波辐射、射频电流或其它类似治疗方式)治疗像肺部结节402这样的组织的系统401的实施例。优选地,系统401包括可插入气管镜405或其它内窥镜的工作通道中的输送导管403,然后将气管镜405插入患者气道400中并巡弋至结节402。为了将系统401巡弋至结节402的大致位置,可使用系统401并可将系统401与本文描述的其它实施例结合,如图1A-图1C中图示的那些实施例,如果可追踪标记用于标记结节402的位置。当然,可使用像利用气管镜或荧光镜法的可视化这样的传统方式进行巡弋。
输送导管403的近端410可附接能量源412,且导管403的远末端408包括天线或其它发射器。下面与图5A-图5C关联描述适合于对系统401使用的天线末端的示例。在优选实施例中,能量源412生成微波。从能量源412发射的能量穿过输送导管403并传送至远末端408上的天线,从这里能量自天线发射到周围组织。至少导管403和天线优选地为空心的、同轴的和/或由对在能量源412中生成的波长透明的材料构成。在一些实施例中,将输送导管403、远末端408和/或远端408上的天线构造为形成波导,该波导被配置为将能量从能量源412输送至天线末端。当使用微波作为能量源时,波导可包括空心的导电的金属管道。天线优选地具有一个或多个开口,该一个或多个开口允许从能量源412传送的能量从天线离开。在一些实施例中,该一个或多个开口可包括绝缘材料未覆盖该天线的天线部分,或已移除绝缘材料的天线部分。
远末端408紧邻结节402放置,使得从天线发射的能量(例如,微波)可用于照射、加热或以其它方式治疗结节402。在一些情况下,微波在肺部结节的治疗中可能是有优势的,因为其能够优选地加热较致密的结节组织,同时最低程度地加热不太致密的周围组织。因此,治疗的一种优选方法可包括巡弋输送导管403,使得远末端408紧邻结节402。然后,这里被配置为生成微波的能量源412的激活允许天线用微波照射结节402。在一些实施例中,远末端408(特别是天线)可包括保护套或包覆层。在一些实施例中,在天线的至少一部分上可设置开口,可配置这些开口,使得由天线发射的能量可以以网状线图案进入结节402内。
特定实施例可将可追踪标记(例如与上面关于图1A-图1C描述的那些)与本文描述的系统401的实施例结合使用。这样的结合可以证明是有好处的,因为利用标记的存在有助于从远末端408的天线发射的能量传输到结节402中。因此且不希望受理论限制,据信与不使用标记的系统401相比,该标记可使用较少能量且较少需要此能量(例如,微波)的汇聚,因为该标记吸收该能量并以比未使用标记的情况更有效的方式将该能量作为热量辐射给周围组织。
结节402或癌变或病变组织的其它区域的治疗会要求将治疗范围扩展至癌变或病变组织的当前范围以外,使得在该区域周围提供足够的周界,以包含可能不一定正显示疾病或癌症迹象的组织。这样的周界可包含例如可能显示发炎迹象而未必坏死或癌变的组织。在一些实施例中,如图4A中图示的,多个标记404a、404b、404c(下文中统称为标记404)的实现方式可以使得能够更好地治疗围绕结节402或组织的其它区域周围的周界。
标记404可植入结节402中(例如,结节内标记404a),植入到气道400中(例如,气道内标记404b),和/或植入到气道400外以及结节402外的组织中(例如,中间结节404c)。在一些实施例中,标记404中的每个可位于结节402外。在一些实施例中,将所有标记404置于结节402外允许在不与结节402直接物理接触(例如,穿刺)相互作用的情况下治疗结节402。在一些实施例中,在不与结节直接物理接触的情况下的结节402治疗能够减少或消除将结节402的含有物(例如,癌变细胞、感染)释放给结节402周围组织的可能性。标记404中的每个可具有在各标记404周围的有效区域。有效区域414通常可以限定各标记404影响对标记404周围的组织的治疗(例如,加热、能量应用)的范围。有效区域414可具有大致球形形状(例如,对于大致球形的标记404来说)。在一些实施例中,有效区域414具有长方形或其它形状。根据一些变形,特定标记404的有效区域414通常遵照该标记404的形状。特定标记404的有效区域414的大小可以根据一个或多个参数改变。例如,在一些实施例中,有效区域414a的大小可以部分地取决于关联标记404的大小。在一些实施例中,有效区域414a的大小可取决于由关联标记404发射或发射到关联标记404中的功率量。在一些实施例中,有效区域414a的大小可取决于将标记404部署在其中的组织的性质(例如,有效区域414a可根据标记404被部署在其中的组织的密度和/或电阻率而变化)。
在一些实施例中,有效区域414内的每个标记404在区域414中的点处的治疗效果(例如,该标记加热或以其它方式治疗周围组织的范围)可能在离标记404更远的距离处(例如,在球形区域414的情况下有效区域414中径向向外的点)减小。标记404可以被分布,使得其各自的有效区域414在所治疗的组织中的重叠区域414a中重叠。在一些实施例中,重叠区域414a可实现比不重叠的治疗区域中等同的点所能实现的更高的疗效(例如,更多加热、更高的能量应用)。
在一些实施例中,每个单独标记404的疗效可足够低,使得单独标记404中一个或多个本身不会影响标记404周围的组织的治疗。例如,单独标记404中的一个或多个可配置为以每个单独标记404不会破坏周围组织或以其它方式使周围组织变化的程度,向周围组织发射热量或其它能量。在一些这样的实施例中,重叠区域414a可实现累积疗效,这样的累积疗效足够高至对重叠区域414a内的组织产生治疗。例如,如图4B中图示,两个或更多个标记404可放置在结节402中或结节402附近,使得由这两个或更多个标记404产生的重叠区域414a完全包住结节402。
在一些实施例中,像例如微波或射频能量这样的能量的施加可选择性地加热或热切除治疗区域,该治疗区域等于或大于结节402周围包含病变的或癌变的组织或可能变成病变的或癌变的组织的周界。在一些实施例中,多个标记404的使用可有助于产生定制的治疗区域,这样的定制的治疗区域更接近地映射至包含需要治疗的组织的结节402周围的周界。
图5A-图5C图示可用于例如利用能量(如微波辐射或其它类似治疗方式)治疗肺部结节或其它部位的天线末端的实施例。例如,这些天线末端可用在像上面在图4中描绘的那些实施例中。图5A图示在导管505的远末端506上的天线末端508的实施例。如图4中描绘的,在一些实施例中,导管505可插入到气管镜或其它内窥镜(未示出)中。这里,部署导管506的远端,以便划定或环绕像肺部结节502这样的组织的所有区域或部分区域。在一些实施例中,导管506的远端可插入到结节502中,以划定其内部。天线508和/或所用的能量优选地被设计,以便朝所划定的组织的区域向内发射或引导能量,且天线508可包含像优选地汇聚辐射的洞或波导这样的适应性变化。
图5B图示具有两个或多个天线末端508、509的另一实施例。这里,天线末端508、509插入所关注的部位(如结节502)附近。如这里说明的,天线末端508、509可经由一个导管505巡弋至结节502。多个导管、针或其它内窥镜装置还可单独使用或结合使用,以将天线末端508、509置于结节502附近。在两个或多个天线末端的结构中,各天线末端508、509优选地被设置,以便向内引导它们的能量。因此,当将这些末端508、509置于结节502附近时,可以朝向结节502发射或引导像微波辐射或射频电流这样的能量,以加热或照射结节502。
在使用双极高频(例如,射频)电流的一些实施例中,可以使用包括起电极作用的至少两个天线末端508、509的系统来治疗结节502。这里,将天线末端508、509置于结节502的相对侧允许电场在两个天线末端508、509之间流动,因此引起结节502以及中间组织的加热和/或热切除。如果例如结节502位于气道的两个分支之间,则这样的治疗方式会是有优势的。在这样的情形下,天线末端508可以沿一个气道前进并放置在结节502的一侧附近,并且天线末端509可以沿另一气道前进并类似地沿结节502的另一侧放置。在激活时,天线末端508、509于是将引发结节502的加热。
图5C图示精准天线末端508的实施例。与之前的图类似,导管505的远末端506包括天线末端508。尽管此实施例可以以与图4和图5A-图5B中说明的其它实施例类似的方式起作用,以用辐射(例如,微波辐射)照射或加热组织,但是这里将天线末端508配置为用作精准辐射源。因此,将天线末端508优选地插入组织(如结节502)内,且当激活能量源(如微波发生器)时,例如,辐射从天线末端508向外发出,以加热或照射周围组织。
图6图示可追踪标记604与磁性耦合结合使用以加热像结节602这样的组织的区域的实施例。标记604(可为上面在图1A-图1C中描述的可追踪标记)优选地植入结节602中或附近。然后,可将导管605导入气道600中,以将导管605的远端607置于结节602附近。远端607包括磁性探针608,磁性探针608在一些实施例中包括导线回路。电流流过探针608,且当在标记604附近时,这两个不同部分感应性地或磁性地耦合,由此引起标记604变热并向结节602和/或周围组织输送像热疗法或热切除这样的治疗方式。在这样的实施例中,标记604由可利用磁性或感应性耦合加热的材料制成,且可包括金属,特别是铁磁金属,如不锈钢或铁。在一些实施例中,标记604包括充满铁颗粒(如微粒或锉屑)的贮存器,这些铁颗粒悬浮或混合在液体介质(例如盐溶液)中。
尽管图6图示将导管605引入气道600中以将探针608带到标记604附近,但是还可通过其它方式引入探针608,其它方式包括腹腔镜探针或任意其它合适的方式。此外,可根据数个因素调整标记604的磁性加热,这些因素包括穿过探针608的电流量和电流频率以及探针608和标记604之间的距离。在一些实施例中,可能不需要将探针608引入患者的气道或组织中且探针608可放在患者的皮肤上。
在一些实施例中,不一定使用探针608来引起标记604的磁性加热。例如,可经由磁共振成像(“MRI”)设备利用磁性耦合激活或加热标记604,由于这样的设备在许多医院及其它患者护理机构中已有,所以这会是有利的。在这样的实施例中,对由MRI设备和/或标记604施加的磁场和/或场频进行配置,使得标记604在受磁场影响时没有明显移动地激活或加热。在不希望受理论限制的情况下,据信所施加的磁场和标记604的生成加热之间存在线性关系,因此可以(单独或与其它变量结合)调整该场以实现标记604的适当加热。在一些实施例中,已发现施加1.5-3T(特别地1.5T)范围内的磁场足够引起加热。
在一些实施例中,通过使标记604基本上仅对比由MRI设备生成的那些磁场更强的磁场有反应,可以使标记604为MRI兼容的。例如,大多数MRI设备在1.5T-3T范围内工作,且标记604可被设计为基本上对比4T更强的磁场有反应。于是,标记604可以与能够生成用于结节602的磁性加热的这种磁场的设备一起使用,同时仍是MRI兼容的。
图7A-图7B图示包括尾部706的可追踪标记704的实施例,其中尾部706在其远端附接至标记704。在图7A中图示的优选实施例中,尾部706是导电的并与标记704电连通,且可用作对标记704的辅助电源线。对于访问难以访问的像结节702这样的组织的区域的实施例,这会是有利的。例如,尽管可经由气管镜植入标记704,但是在后面的时间(例如,在活检后结节702表明可能存在癌变组织)巡弋到标记704的位置可能是有挑战性的,尤其在视觉巡弋可能受限或是不可能的更小直径周界肺部通道中。因此,优选地执行将标记704植入结节702中,使得尾部706沿近端方向延伸(例如,朝向通往气管的更大气道)。在2013年2月26日提交的标题为“PULMONARYNODULE ACCESS DEVICES AND METHODS OF USING THE SAME(肺结节访问设备及其使用方法)”的U.S.专利申请No.13/778,008中描述了类似实施例,该申请全部内容通过引用特此并入本文,且该申请可与本文描述的实施例结合使用。
一些实施例还可使用沿尾部706(尤其在尾部706的远端)设置的锚定机构。此锚定机构可用于将尾部706固定至组织(例如,气道的一部分)。在一些实施例中,尾部706的全部或部分是不透射线的,这在与荧光镜检查技术结合使用时会是有好处的。与像图4中说明的那些实施例结合,尾部706可连接至像微波发生器那样的能量源。因此,尾部706可用于将能量汇聚至已插入标记704的结节702的核心。
图7B图示尾部706的近端可怎样连接至导管708或可用于向标记704供电的其它设备。优选地,可经由气管镜710或其它内窥镜的工作通道712将导管708引入患者的气道中。导管708优选地包括连接元件,连接元件连接至尾部706且与电源电连通,以向标记704供电。这样的连接元件的示例包括插头和插座连接器、插座、夹等等。在一些实施例中,向标记704供应的电力可用于为标记704中的加热元件供电或以其它方式启动加热疗法、热切除或一些其它治疗方式。例如,可使用包含在标记704中并经由尾部706供电的电阻加热元件。
其它实施例可将向标记704供应的电力用于电疗法。该电力还可用于向集成到标记704中的传感器或其它设备供电。例如,该电力可用于向包括压电材料的标记704施加电场。在一些实施例中,向包括压电材料的标记704施加电场可引起标记704向标记704周围的组织发射超声波。该超声波可用于治疗(例如,加热)标记704周围的组织。在其它实施例中,向标记704提供的该电力可用于触发像标记704上或内的释放药剂这样的治疗方式。所供应的电力还可用于引发结节702中的细胞的电穿孔,以增加其对化学药品或其它治疗药剂的可透过性。因此,可实现结节702的选择性治疗。在一些实施例中,除其它治疗方式以外或结合其它治疗方式或作为其它治疗方式的可选方式,可使用源自向标记704供应的电力的电疗法。
在一些实施例中,可以将标记704配置为通过珀耳帖效应的使用而冷却和/或加热标记704周围的组织。例如,标记704可由至少两种不同材料(例如,两种金属)构成,这两种不同材料具有电流通过的接合部。在一些实施例中,热量在该接合部的一侧吸收,在该接合部的另一侧生成热量。散热器(例如,导线或其它结构)可耦接至该接合部的热生成侧,以消散所生成的热。在一些实施例中,从该接合部的热生成侧消散热以及从该接合部的相对侧吸收热可冷却标记704周围的组织。在一些实施例中,从标记704的热生成侧生成的热可用于加热和/或热切除标记704周围的部分组织。
一些实施例还可提供用于在标记704周围的组织和空间中注入或释放增强物质,例如导电或导热的流体或凝胶。这样的增强物质可例如从标记704释放,或(例如,通过使用导管或针)在标记704周围注入。增强物质的使用可允许与标记704协作使用的治疗方式影响标记704附近的更大片组织(尤其是结节702)。这样的效果可增强结节702周围的组织周界的治疗,该组织周界可为癌变的或癌变前的,但严格意义上仍不可鉴定。
图8图示包括次级模块808的标记804的实施例。在此实施例中,优选地植入像肺部结节这样的组织中的标记804经由辅助电源线或尾部806连接至次级模块808。在优选实施例中,次级模块808包括电池、电容器或其它电存储或发生模块,且还可包括控制器。除了由于次级模块808可替代经由导管的连接或除经由导管的连接之外用于供电,所以经由例如导管访问标记804可能不一定供电以外,次级模块808可用于以与图7A-图7B中描述的实施例类似的方式向标记804供电。在一些实施例中,可不使用导管或次级模块808对标记804进行供电或以其它方式致动标记804。例如,标记804本身可包括电源(例如,在标记804内部和/或与其耦接的电池、电容器或其它储电设备或组件)。除了控制向标记804输送的电力(包括电压和电流)之外,控制器还可包括控制单元,该控制单元可运行程序和/或经由标记804上加热或其它动作选择疗法或治疗方案。在一些实施例中,控制器还可包括无线接收器,该无线接收器可从外部激活或可从次级模块808和/或标记804接收指令或向次级模块808和/或标记804发送信息。优选地,次级模块804是微型化的,且可皮下植入或植入空气通道内。
图9图示标记904的实施例,该实施例包括由棒910激活和/或控制的次级模块908的。这里,标记904和次级模块908可类似于图8中说明的实施例,至少次级模块908优选地植入皮下。标记904经由尾部或辅助电源线906连接至次级模块908。棒910可被带到与次级模块908的大致位置紧邻或在次级模块908的大致位置上方挥动,因此可用于以无线方式对次级模块908进行激活或充电。在一些实施例中,如上面所描述的,次级模块908可包括控制器和电源。优选地,棒910连接至主控制单元912。
次级模块908可包括无线充电模块。在一个实施例中,无线充电模块可包括无源线圈,该无源线圈在棒910从其上方通过时被激活。棒910可连接至在主控制单元912中存在的充电机构,且该充电机构可包括RF或高频发生器,该RF或高频发生器能够经由棒910对在次级模块908中存在的电池或其它储电模块进行充电。在一些实施例中,棒910还可用于激活和/或控制次级模块908和/或标记904,以激活治疗(例如,加热)、传送数据等等。
尽管已在特定实施例和示例的背景下公开了本发明,但是本领域技术人员应理解本发明超过所具体公开的实施例以外,扩展至本发明的其它可选实施例和/或使用及其显而易见修改和等同。此外,尽管已经示出和详细描述了本发明的数个变形,但是基于本公开,在本发明的范围内的其它修改对本领域技术人员来说将是显而易见的。也可设想,可进行实施例的具体特征和方面的各种结合和附属结合,且各种结合和附属结合仍落入本发明的范围内。应理解,所公开的实施例的各种特征和方面可彼此结合或彼此取代,以便形成所公开的本发明的不同模式或实施例。因此,目的在于本文公开的本发明的范围不应被上面描述的特定公开实施例限制。
Claims (66)
1.一种用于定位组织的区域的系统,所述系统包括:
可追踪标记,配置为被植入并被保留在组织的所述区域中,其中所述可追踪标记包括一个或多个定位属性;以及
传感器,配置为检测一个或多个定位属性。
2.根据权利要求1所述的系统,进一步包括:
插入仪器,配置为将所述可追踪标记植入组织的所述区域中。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统,其中所述定位属性是磁性的。
4.根据前述任一项权利要求所述的系统,其中所述定位属性是放射性的。
5.根据前述任一项权利要求所述的系统,其中所述定位属性是不透射线的。
6.根据前述任一项权利要求所述的系统,其中所述传感器进一步包括巡弋辅助器。
7.根据权利要求6所述的系统,其中所述巡弋辅助器包括量规。
8.根据权利要求6所述的系统,其中所述巡弋辅助器包括图形读出器。
9.根据前述任一项权利要求所述的系统,其中所述传感器配置为通过患者的胸腔插入。
10.根据前述任一项权利要求所述的系统,其中所述传感器配置为插入患者的气道中。
11.根据前述任一项权利要求所述的系统,进一步包括切除设备。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述传感器被集成到所述切除设备中。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的系统,其中所述切除设备包括容器,所述容器配置为吸入并容纳组织的一部分。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统,其中所述切除设备包括细长的空心圆柱体,所述空心圆柱体具有位于所述空心圆柱体的远端的孔和与所述空心圆柱体的近端连接的管道,所述管道配置为连接至真空源。
15.根据前述任一项权利要求所述的系统,进一步包括治疗设备。
16.根据权利要求15所述的系统,其中所述可追踪标记包括辅助电源线。
17.根据权利要求16所述的系统,其中所述辅助电源线配置为选择性地连接至导管。
18.根据权利要求16所述的系统,其中所述辅助电源线配置为连接至次级模块。
19.根据权利要求16所述的系统,其中所述次级模块包括储电模块。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述储电模块配置为以无线方式被充电。
21.根据权利要求15所述的系统,其中所述治疗设备配置为以电的方式加热所述可追踪标记。
22.根据权利要求15所述的系统,其中所述治疗设备配置为引起所述可追踪标记从所述可追踪标记释放药剂。
23.根据权利要求15所述的系统,其中所述治疗设备配置为利用磁性耦合加热所述可追踪标记。
24.根据权利要求23所述的系统,其中所述治疗设备包括磁性探针。
25.根据权利要求24所述的系统,其中所述磁性探针附接至被插入患者的气道中的导管。
26.根据权利要求23所述的系统,其中所述治疗设备为MRI设备。
27.根据前述任一项权利要求所述的系统,其中所述可追踪标记包括电源。
28.根据权利要求27所述的系统,其中所述电源包括电池。
29.根据权利要求27或28所述的系统,其中所述电源包括电容器。
30.根据前述任一项权利要求所述的系统,进一步包括第二可追踪标记。
31.一种用于治疗组织的区域的系统,所述系统包括:
导管,配置为被插入患者的气道中,其中所述导管包括位于所述导管的远端的天线;
微波发生器,配置为连接至所述导管,以便从所述天线发射微波辐射。
32.根据权利要求31所述的系统,进一步包括气管镜,其中所述导管配置为插入所述气管镜的工作通道中。
33.根据权利要求31或32中任一项所述的系统,其中天线末端配置为划定肺部结节的外周界。
34.根据权利要求31或32中任一项所述的系统,其中天线末端配置为被插入肺部结节中。
35.根据权利要求31至34中任一项所述的系统,进一步包括位于所述导管的所述远端的第二天线末端。
36.一种反复地定位肺部中的位置的方法,所述方法包括:
巡弋至所述肺部中的所述位置;
将可追踪标记植入所述位置中,其中所述可追踪标记包括至少一个定位属性;
基于所述至少一个定位属性,定位所述可追踪标记。
37.根据权利要求36所述的方法,进一步包括将第二可追踪标记植入所述肺部中的所述位置附近。
38.根据权利要求36所述的方法,其中巡弋的步骤包括使用气管镜。
39.根据权利要求36至38中任一项所述的方法,其中经由被插入所述气管镜中的工作通道内的导管或针植入所述可追踪标记。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的方法,进一步包括对所述肺部中的所述位置处或所述肺部中的所述位置附近的组织样本进行活检。
41.根据权利要求36至40中任一项所述的方法,其中所述至少一个定位属性选自由不透射线定位、磁性定位、放射定位以及视觉定位组成的组。
42.根据权利要求36至41中任一项所述的方法,其中定位所述可追踪标记的步骤包括使用定位设备。
43.根据权利要求42所述的方法,其中所述定位设备包括磁性传感器。
44.根据权利要求36至43中任一项所述的方法,进一步包括对所述肺部中的所述位置施加治疗。
45.根据权利要求44所述的方法,其中所述治疗是通过反复地定位所述可追踪标记而对所述肺部中的所述位置反复地施加的。
46.根据权利要求44所述的方法,其中所述治疗包括切除所述肺部中的所述位置附近或所述肺部中的所述位置处的肺部组织。
47.根据权利要求46所述的方法,其中切除肺部组织的步骤包括:在所述肺部中的所述位置附近放置与真空源流体连通的容器,激活所述真空源,将肺部组织吸到所述容器中,并且将所述容器内的组织与肺部的余下部分切断。
48.根据权利要求44所述的方法,其中所述治疗包括施加微波辐射。
49.根据权利要求48所述的方法,其中所述微波辐射是通过连接至微波辐射源的天线末端施加的,所述天线末端被插入导管中。
50.根据权利要求44至49中任一项所述的方法,其中所述治疗包括施加热量。
51.根据权利要求50所述的方法,其中利用作用在所述可追踪标记上的磁场加热。
52.根据权利要求51所述的方法,其中所述磁场是经由在所述可追踪标记附近放置的探针施加的。
53.根据权利要求51所述的方法,其中所述磁场是利用MRI设备施加的。
54.根据权利要求44至53中任一项所述的方法,其中所述治疗包括施加电疗。
55.根据权利要求44至54中任一项所述的方法,其中所述可追踪标记包括治疗方式。
56.根据权利要求55所述的方法,其中所述可追踪标记配置为释放一种或多种治疗药剂。
57.根据权利要求44至56中任一项所述的方法,其中所述可追踪标记包括电源。
58.根据权利要求57所述的方法,其中所述电源是附接至所述可追踪标记的电池。
59.根据权利要求57或58所述的方法,其中所述电源经由导线附接至所述可追踪标记。
60.一种可追踪标记,所述标记配置为被植入肺部中的位置,所述标记包括:
至少一个定位属性。
61.根据权利要求60所述的标记,其中所述标记包括电池。
62.根据权利要求60或61所述的标记,其中所述标记包括辅助电源线。
63.根据权利要求62所述的标记,其中所述辅助电源线能附接至电源。
64.根据权利要求62所述的标记,其中所述辅助电源线用作无线充电线。
65.根据权利要求60至64中任一项所述的标记,其中所述标记包括放射性材料。
66.根据权利要求60至65中任一项所述的标记,其中所述标记至少部分地由磁致激活的材料构成。
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