CN104414745A - 导航引导下的光动力治疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有的光动力介入手术中，缺乏治疗计划的指导以及对于人体内部实体性器官肿瘤无法准确定位，无法实时跟踪的缺陷，提供一种导航仪和三维治疗计划软件。由导航仪、计算机、三维治疗计划软件、光动力治疗机及附属手术器械构成的导航引导下的光动力介入手术治疗设备。基于设备与患者器官病灶的结合，操作者实现导航引导下实时监控手术器械行走的路径与计划路径的误差修正，全程按治疗计划可视化地经由皮肤穿刺把光纤送到患者肿瘤靶区。

Description

导航引导下的光动力治疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械中的治疗设备，更具体地说，涉及一种导航引导下的光动力介入手术治疗设备。

背景技术

光动力疗法是一种冷光化学反应，其基本要素是氧、光敏剂和可见光(常用激光)。肿瘤组织选择性摄取光敏剂，并储于其内，随后在适当波长的激光局部照射下，光敏剂被激活，从而产生光敏效应，杀灭肿瘤细胞。近年来由于光敏物质、光激活装置和导光系统的发展和进步，该疗法已成为肿瘤治疗的基本手段之一。

目前，光动力治疗法被用于人体的腔体器官肿瘤的治疗居多，包括食管癌、胃癌、直肠癌、子宫癌、膀胱癌、胸壁肿瘤等。医生借助窥镜将光导纤维深入到肿瘤靶区实施治疗。

对于实体性器官肿瘤，如肝癌、胰腺癌、肾癌、肺癌、脑瘤、头颈部癌症、前列腺癌等，由于肿瘤潜伏在器官的内部，窥镜则无法观察到肿瘤实体和全部。现在有些医院通过B超或CT引导介入或直视手术条件下治疗上述实体性器官肿瘤。

在光动力介入治疗实体性器官肿瘤方面，由于手术过程中器官受生理运动的影响以及器官的弹性形变，造成偏差。在分次治疗中的重复定位误差，都使得光动力介入治疗无法准确定位。

由于绝大多数的B超图像模糊，而高清晰度的3维B超，价格昂贵，另方面B超探头严重干涉介入治疗中的介入位置。在CT下的光动力介入治疗手术过程，不是实时跟踪定位，而是介入手术过程中每次位置的校准。CT是诊断设备，价格几百万元，手术时间需2～3小时，增加患者的痛苦和费用。

现有的光动力治疗技术，在治疗机理、疗效上已被专家、学者和患者获得共识、公认。但是，尚有许多不足和隐患，光动力治疗缺乏治疗计划和精确定位。因此，建立光动力治疗的三维治疗计划将使现有的光动力治疗技术发生根本性变革。在三维治疗计划建立的基础上再引入手术导航仪将使光动力介入治疗技术在定位精度上大幅提高，并且克服了医生和操作者的随意性和盲目性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有的光动力介入手术中，缺乏治疗计划的指导，对于实体性器官肿瘤无法准确定位，无法实时跟踪的缺陷，提供一种导航引导下的光动力介入治疗设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：是提供一种导航仪和三维治疗计划软件。由导航仪、计算机、三维治疗计划软件、光动力治疗机及附属手术器械构成的导航引导下的光动力介入手术治疗设备。

所述导航仪，包括电磁导航仪和光学导航仪。进一步所述导航仪的作用是实时跟踪手术器械前端的位置坐标信息。

所述计算机是性能较高的微机，用以处理和显示导航仪信息及三维治疗计划软件信息及信息的融合。

所述三维治疗计划软件，是以患者的CT、MRI等二维医学影像信息为基础，通过三维重建，建立的患者所要治疗部位的器官及肿瘤靶区的三维形态及坐标值，同时提示靶区周围和进入靶区路径中的重要器官(如动静脉血管、脑垂体、视神经等)。依据肿瘤靶区的形态和光导纤维前端照射范围的形状和作用半径，确定光导纤维径向分布的数量、间距以及光导纤维轴向深度分布。由此制定手术方案，确定介入手术实施路经。

所述光动力治疗机，光源是一个多路输出用于治疗的630纳米激光或单色可见光，进一步所述光动力治疗机的光源，是选用能发出630纳米波长的半导体激光器(LD)或能发出630纳米波长半导体发光二极管(LED)。激光或单色可见光，是通过光导纤维借助于穿刺针将激光或单色可见光送达肿瘤靶区内。

所述附属手术器械是医生在介入手术治疗中的普通穿刺针等。

本发明所述导航引导下的光动力介入治疗的最终目的是使医生或操作者按照手术前制定治疗计划实施介入手术，在手术过程中实时监控穿刺针行走的路径与计划路径的误差修正，将光导纤维按照治疗计划准确地深入肿瘤靶区。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明导航引导下的光动力介入治疗设备的示意图。

图2是本发明的具体实施方式的示意图。

图3是电磁导航仪的示意图

具体实施方式

在具体实施方案中，导航仪(1)选用电磁导航仪，光动力治疗机(4)的光源选用能发出630纳米波长的半导体激光器(LD)。由此本设计的导航引导下的光动力介入治疗设备，包括电磁导航仪(1)计算机(2)三维治疗计划软件(3)激光光动力治疗机(4)。如图2所示。

所述电磁导航仪(1)进一步包括带有微线圈的探针(5)，多路信号处理器(6)和磁场发生器(7)。如图3所示意。

带有微线圈的探针(5)的微型线圈直径小于0.8mm，长度约4mm，置于探针的前端，有输出软线连接多路信号处理器(6)由磁场发生器(7)产生一个专用磁场，微型线圈产生感应电流，经多路信号处理器处理后输入计算机，此时计算机的屏幕显示出每个微型线圈的位置坐标。

电磁导航引导下的激光光动力介入治疗过程是：医生依据三维治疗计划软件的治疗计划，将带有微线圈的探针，插入穿刺针实施穿刺手术，显示器上会显现出穿刺针前端动态坐标，跟踪操作者的入针方向、路径，目标位置、偏差，用以矫正操作者的操作，使之完全符合治疗计划软件设计的穿刺针入射的方向、目标位置、路径以及光导纤维前端头径向几何分布和轴向深度的几何分布。操作者的操作过程全程可视化地将多个光导纤维准确送达肿瘤靶区内。这是计算机影像的虚拟技术与患者肿瘤靶区真实的结合，它是基于视觉、运动等物理感知的跟踪定位新技术的应用，治疗过程，全程可视化。

Claims (8)

1.导航引导下的光动力介入手术治疗设备，其特征在于，包括导航仪(1)、计算机(2)、三维治疗计划软件(3)、光动力治疗机(4)。基于设备与患者器官病灶的结合，实现导航引导下实时监控手术器械行走的路径与计划路径的误差修正，全程按治疗计划可视化地将光导纤维准确送达肿瘤靶区内。

2.依据权利要求1所述导航仪(1)，进一步包括电磁导航仪或光学导航仪。

3.依据权利要求2所述导航仪(1)，进一步所述电磁导航仪，其特征在于，包括N个带有微线圈的探针(5)、多路信号处理器(6)和磁场发生器(7)。

4.依据权利要求1所述计算机(2)，其特征在于，是一台性能较高的微机，用以处理和显示导航仪信息及三维治疗计划软件信息及信息的融合。

5.依据权利要求l所述三维治疗计划软件(3)，其特征在于，是以患者的CT、MRI等二维医学影像信息为基础，通过三维重建，建立的患者所要治疗部位的器官及肿瘤靶区的三维形态及坐标值，同时提示靶区周围和进入靶区路径中的重要器官(如动静脉血管、脑垂体、视神经等)。依据肿瘤靶区的形态和光导纤维前端照射范围的形状和作用半径，确定光导纤维径向分布的数量、间距以及光导纤维轴向深度分布。由此制定地手术方案，确定的介入手术实施路经。

6.依据权利要求l所述光动力治疗机(4)其特征在于，光源是一个多路输出能产生用于治疗的630纳米激光或单色可见光。

7.依据权利要求6所述光动力治疗机的光源，其特征在于，是能发出630纳米波长的半导体激光器(LD)或能发出630纳米波长半导体发光二极管(LED)。

8.依据权利要求7所述光动力治疗机的光源的输出，其特征在于，是通过光导纤维借助于穿刺针将激光或单色可见光送达肿瘤靶区内。