CN105749427A - 一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统 - Google Patents

一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统，其特征是：主要由柱状光纤(或点状LED灯)、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成；所述的温控套管由两个互通的上下循环的圆柱形腔体组成；所述的光敏剂输送套管由一个中空的圆柱形腔体构成；所述的氧气输送套管由一个中空的圆柱形腔体构成。本发明的光动力治疗导光系统作为医疗器械，在临床内腔肿瘤、炎症治疗领域具有重大的潜在价值。本发明的光动力治疗导光系统从根本上解决了光动力治疗的三要素(激光、光敏剂和氧气)与人体内腔的生物相容性问题，延长了治疗时间，提高了治疗效果。

Description

一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及用于人体内腔的光动力治疗导光系统，特别是涉及将光动力反应与体内温控技术、低流速供氧技术、内腔给药技术相结合，用于人体内腔疾病的治疗，例如：鼻咽癌、喉癌、胃癌、肺癌、直肠癌、结肠癌、膀胱癌、鼻炎、咽炎、扁桃体炎、胃炎、肺炎、口腔溃疡、直肠炎、结肠炎、膀胱炎等。
背景技术
光动力疗法(PhotodynamicTherapy,PDT)是继手术、放疗和化疗之后兴起的一项微创肿瘤治疗技术。它利用病变细胞对光敏剂的选择性摄入和潴留作用，使之在一定时间内较多的存留于病变组织中，此时以特定波长的激光照射病灶部位，在生物组织中分子氧的参与下，可诱发强烈的光化学反应，产生非常活泼的单线态氧和自由基等ROS(reactiveoxygenspecies)成分，氧化氨基酸、不饱和脂肪酸、腺苷等多种生物大分子，生成大量具有化学活性的光氧化次级中间产物，从而破坏蛋白、脂质、核酸等重要的细胞组分，以达到治疗目的。PDT具有组织选择性好、毒副作用低、治疗时间短、能保护容貌和重要器官功能等特点，近年来随着其在技术上的日趋成熟，已广泛应用于肿瘤、皮肤病、炎症、眼科疾病和感染类疾病等[1-2]。
光敏剂、激光系统和分子氧是光动力疗法必备的三个基本要素。在光动力治疗过程中，激光系统可以视为特殊的“手术刀”，用以实现“光到病除”的治疗效果，它由激光器和光传输系统两部分组成。目前临床上均采用激光作为光动力疗法的激发光源，优点是光强度高、单色性好、光导纤维耦合效率高等。光传输系统，又称导光系统，是在光源和靶组织之间对光进行受控传输的装置[3]。最早出现的导光系统是导光关节臂，几年之后随着纤维光学技术的飞速发展，人们开发出许多新型的导光系统。特别是光导纤维传输方式的实现，使得激光治疗内腔疾患成为现实。
但是在PDT治疗过程中，现有的导光系统无法对照射部位的温度、氧浓度和光敏剂浓度进行有效监测，导致在激光输出过程中光学器件和人体内腔组织器官均存在一定的安全风险，主要表现为：①灼伤的风险在PDT治疗过程中，光能部分转化为热能，长期照射会导致被照射部位灼伤，如何实时有效的监控照射部位的温度是一个问题。②照射部位光敏剂的消耗在PDT治疗过程中，光敏剂由稳定的基态变为不稳定的激发态，与周围的介质不断进行光反应和热反应，导致其含量不断减少而PDT效果逐渐削弱，如何及时补充光敏剂成为另一个亟待解决的问题。③氧气的消耗在PDT治疗过程中，3O2转化为1O2，伴随1O2的消耗，PDT治疗效果逐渐减弱，且病变部位是乏氧组织，因而如何在照射部位及时补充氧气是又一个问题。
针对目前PDT治疗过程中存在的上述问题，我们认为理想的人体内腔导光系统应具备以下特点：①被照部位的光辐照能量呈均匀的圆柱状辐射分布；②对形状不规则的腔体，散射体的外形应具有一定的弹性和可塑性；③长时间使用时应避免激光照射部位温度过高造成灼伤；④可以随时添加光敏剂到病灶部位，克服光漂白作用导致的光敏剂减少；⑤可以随时补充氧气到病灶部位，克服组织中氧分布的不均匀和PDT对氧的消耗。
如何解决光动力疗法在人体内腔组织器官治疗过程中存在的盲目性和安全问题是光动力疗法能否突破激光对人体组织穿透深度限制的关键。本发明提供一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统，其采用体内温控技术解决光纤输出端和人体内腔组织器官的生物相容性问题，可有效减少激光输出产生的热能，维持体内正常温度，避免激光照射部位温度过高造成灼伤；采用低流速供氧技术解决组织中氧分布的不均匀和PDT对氧的消耗问题，保证病灶部位氧气供应的充足，使靶组织维持较高的氧含量，可持续开展光动力治疗；采用内腔给药技术解决光漂白作用导致的光敏剂减少问题，将光敏剂直接给予到病灶部位，保证光敏剂浓度维持在正常的治疗水平。实验证明，本发明可用于人体内腔的光动力治疗导光系统既可有效解决治疗过程中光电器件和人体内腔组织器官的隔离保护安全问题，又能克服体内光动力治疗过程中存在的局限性和盲目性，极大的拓宽了光动力疗法的临床应用范围，使鼻咽癌、喉癌、胃癌、肺癌、直肠癌、结肠癌、膀胱癌、鼻炎、咽炎、扁桃体炎、胃炎、肺炎、口腔溃疡、直肠炎、结肠炎、膀胱炎等内腔疾病的光动力治疗变为现实，因此本发明的可用于人体内腔的光动力治疗导光系统作为医疗器械，在临床内腔肿瘤、炎症治疗领域具有重大的潜在价值。
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发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统。
本发明的第二个目的是提供一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统作为医疗器械的用途。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：
一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统其特征是：主要由柱状光纤(或点状LED灯)、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成；所述的温控套管由两个互通的上下循环的圆柱形腔体组成，包括冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔四个部分，均采用柔性的高透光性防水材料制作，如：透明硅酮橡胶、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲脂等；所述的光敏剂输送套管由一个中空的圆柱形腔体构成，包括光敏剂入口、光敏剂出口两部分，光敏剂出口安装微型雾化器，采用医用防水材料制作，如：医用透明硅胶等；所述的氧气输送套管由一个中空的圆柱形腔体构成，包括氧气入口、氧气出口两部分，采用医用气体导管材料制作，如：医用透明硅胶等。
所述的柱状光纤可以外接医用半导体激光器；所述的温控套管可以外接循环水泵、温控传感器、制冷剂和热交换器；所述的光敏剂输送套管可以外接注射器；所述的氧气输送套管可以外接氧气压力计和氧气袋。
所述的冷却液为生理盐水溶液。所述的光敏剂为已上市的临床用光敏剂，如：艾拉、维替泊芬、替莫泊芬、喜泊芬、海姆泊芬、血卟啉单甲醚、他拉泊芬等。所述的氧气为医用氧气。
与现有技术相比，本发明的可用于人体内腔的光动力治疗导光系统的优势是：
①本发明的光动力治疗导光系统可以有效的降低激光照射产生的热能，将与人体内腔直接接触的套管温度控制在人体正常体温水平，可有效延长光动力治疗的时间，提高治疗效果；
②本发明的光动力治疗导光系统可以随时主动添加光敏剂，使光敏剂浓度维持在治疗浓度，在雾化器的辅助下，可使光敏剂在人体内腔分布均匀；
③本发明的光动力治疗导光系统可以持续稳定的供应氧气，使病灶部位氧气充足。
④本发明的光动力治疗导光系统可根据临床适应症需要制成不同口径和不同长度以满足人体内腔不同部位的治疗需求从而广泛的应用于鼻咽癌、喉癌、胃癌、肺癌、直肠癌、结肠癌、膀胱癌、鼻炎、咽炎、扁桃体炎、胃炎、肺炎、口腔溃疡、直肠炎、结肠炎、膀胱炎等内腔疾病的光动力治疗。
⑤本发明的光动力治疗导光系统从根本上解决了光动力治疗的三要素(激光、光敏剂和氧气)与人体内腔的生物相容性问题，可以提供安全的充足的激光、光敏剂和氧气满足临床光动力治疗的需求，延长了治疗时间，提高了治疗效果。
附图说明
图1为本发明可用于人体内腔的光动力治疗导光系统的Z轴切面效果图。
图2为本发明可用于人体内腔的光动力治疗导光系统的X轴切面效果图。
图3为本发明可用于人体内腔的光动力治疗导光系统的Y轴切面效果图。
图4为本发明可用于人体内腔的光动力治疗导光系统的连接效果图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好的理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围：
实施例1
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由柱状光纤、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为650nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度5cm，光纤的直径为2mm，散射体长度为3cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由透明硅酮橡胶制成，腔体直径为8mm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为2mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为艾拉。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗直肠癌、结肠癌、直肠炎、结肠炎取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。
实施例2
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由点状LED灯、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的点状LED灯主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为630nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度8cm，光纤的直径为1mm，散射体长度为5cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由聚碳酸酯制成，腔体直径为1cm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为1mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为维替泊芬。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为0.5mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗胃癌、肺癌、胃炎、肺炎取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。
实施例3
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由柱状光纤、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤等主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为532nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度3cm，光纤的直径为1mm，散射体长度为2cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由聚甲基丙烯酸甲脂制成，腔体直径为6mm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为1mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为2mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为替莫泊芬。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗鼻咽癌、喉癌、鼻炎、咽炎、扁桃体炎、口腔溃疡取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。
实施例4
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由柱状光纤、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤等主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为670nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度2cm，光纤的直径为1mm，散射体长度为1cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由透明硅酮橡胶制成，腔体直径为8mm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为1mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为2mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为喜泊芬。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗膀胱癌、膀胱炎取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。
实施例5
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由柱状光纤、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为700nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度5cm，光纤的直径为2mm，散射体长度为3cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由透明硅酮橡胶制成，腔体直径为8mm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为2mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为海姆泊芬。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗直肠癌、结肠癌、直肠炎、结肠炎取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。
实施例6
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由点状LED灯、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的点状LED灯主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为800nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度8cm，光纤的直径为1mm，散射体长度为5cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由聚碳酸酯制成，腔体直径为1cm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为1mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为血卟啉单甲醚。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为0.5mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗胃癌、肺癌、胃炎、肺炎取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。
实施例7
详见附图，一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统主要由柱状光纤、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成。所述的柱状光纤等主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成，光纤接口为可拆卸接口，连接激光器的波长为1080nm，传导部分为光导纤维，光导纤维的长度3cm，光纤的直径为1mm，散射体长度为2cm。所述的温控套管主要由冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔组成，温控套管由聚甲基丙烯酸甲脂制成，腔体直径为6mm，冷却液入口和冷却液出口外接循环水泵、温控传感器、制冷剂(生理盐水)和热交换器，水孔直径为1mm的圆形孔。所述的光敏剂输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为2mm，光敏剂入口外接注射器，光敏剂出口外接雾化器，所用光敏剂为他拉泊芬。所述的氧气输送套管由医用透明硅胶制成，腔体直径为1mm，氧气入口外接氧气表和氧气袋，氧气袋充医用氧气。
上述光动力治疗导光系统用于治疗鼻咽癌、喉癌、鼻炎、咽炎、扁桃体炎、口腔溃疡取得很好的疗效，效果优于普通导光系统。

Claims (3)

1.一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统其特征是：主要由柱状光纤(或点状LED灯)、温控套管、光敏剂输送套管和氧气输送套管构成，所述的柱状光纤主要由光纤接口、光纤传导部分和散射体组成；所述的温控套管由两个互通的上下循环的圆柱形腔体组成，包括冷却液入口、冷却液出口、隔板、水孔四个部分，均采用柔性的高透光性防水材料制作，如：透明硅酮橡胶、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲脂等；所述的光敏剂输送套管由一个中空的圆柱形腔体构成，包括光敏剂入口、光敏剂出口两部分，光敏剂出口安装微型雾化器，采用医用防水材料制作，如：医用透明硅胶等；所述的氧气输送套管由一个中空的圆柱形腔体构成，包括氧气入口、氧气出口两部分，采用医用气体导管材料制作，如：医用透明硅胶等。
2.根据权利要求1所述的一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统，其特征是：所述的柱状光纤可以外接医用半导体激光器；所述的温控套管可以外接循环水泵、温控传感器、制冷剂和热交换器；所述的光敏剂输送套管可以外接注射器；所述的氧气输送套管可以外接氧气压力计和氧气袋。
3.根据权利要求1所述的一种可用于人体内腔的光动力治疗导光系统，其特征是：所述的冷却液为生理盐水溶液；所述的光敏剂为已上市的临床用光敏剂，如：艾拉、维替泊芬、替莫泊芬、喜泊芬、海姆泊芬、血卟啉单甲醚、他拉泊芬等。所述的氧气为医用氧气。
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