CN114173893A - 用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置。更详细地，在用于光动力治疗的探头的端部中心配置有内窥镜，沿着边缘配置多个光纤维以向病变部位照射多个光，其中，上述探头的多个光纤维分别从独立的光源接收光以独立地进行光照射。本发明是通过调节光照射区域来使不必要正常组织的损伤最小化的装置，即每个独立光源在由配置于探头的端部的内窥镜实时提供的影像中确定包括病变部位的光照射区域，仅使照射已确定光照射区域的独立光源发光，从而实现局部光照射等。本发明的局部靶向用光动力治疗装置能够实现对包含宫颈癌、女性癌症(子宫内膜癌、卵巢癌、乳腺癌)、皮肤癌及脑癌等的病变部位小而能够进行局部治疗的多种癌症或肿瘤的治疗。

Description

用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置及其控制方法。更详细地，在用于光动力治疗的探头的端部中心配置有内窥镜，沿着边缘配置多个光纤维以向病变部位照射多个光，上述探头的多个光纤维分别从独立的光源接收光以独立地进行光照射。并且，涉及如下的通过调节光照射区域来使不必要正常组织的损伤最小化的装置及其控制方法：每个独立光源在由配置于探头的端部的内窥镜实时提供的影像中确定包括病变部位的光照射区域，仅使照射已确定光照射区域的独立光源发光，由此实现局部光照射等。因此，本发明的局部靶向用光动力治疗装置及其控制方法能够实现对包含宫颈癌、女性癌症(子宫内膜癌、卵巢癌、乳腺癌)、皮肤癌及脑癌等的病变部位小而能够局部治疗的多种癌症或肿瘤的治疗。
背景技术
宫颈癌是世界上第四大常见女性癌症。根据2012年世界卫生组织的癌症统计，全世界已诊断出50万例以上的癌症，其中，约50％的患者死亡。
与其他癌症相比，由于这种宫颈癌历经更长癌前病变(Precancerous change)步骤，因此其为只要能早期发现就能够治愈的疾病，并且，鉴于宫颈癌可通过比胃癌、肺癌、大肠癌、甲状腺癌的诊断检查更简单的检查就能鉴别出是否异常，因此，早期发现宫颈癌前病变和积极治疗就尤为重要。
目前，尚无针对宫颈癌前病变的治疗药物，唯一的治疗方法是手术切除，手术切除方法包括宫颈环形电切术(Loop electrosurgical excision procedure，LEEP)、宫颈锥切术(cervical conization)、激光切割术(laser excision)及子宫切除术(hysterectomy)。
然而，这种手术疗法引起早产、流产、不孕及由此导致的生育率下降等的社会问题，且在手术不完全的情况下，存在复发危险。并且，尽管可能性不高，但存在发生因早产而引起的脑瘫、视网膜疾病、肺成熟低下的生育的危险。
如上所述，考虑到由于宫颈癌前病变在年轻人的发生率的迅速增加以及现有锥切术可导致妊娠相关严重的并发症，由此引起的低出生率的社会状况，迫切需要开发安全有效的新型治疗方法。
近年来，新提出了利用激光进行施术的光动力治疗(Photodynamic Therapy，PDT)，其选择性地仅对必要部位反应，破坏包括癌细胞或癌前病变的病变部位来实现治疗。即光动力治疗是通过由体内丰富的氧、外界提供的光(激光)以及作为对光产生敏感反应的物质的光敏剂(Photo-sensitizer)的综合化学反应产生的单线态氧(Singlet Oxygen)或自由基(free radical)治疗各种病变部位的炎症或破坏癌细胞的治疗方法，目前作为可解决现有广泛切除引起的怀孕相关问题的治疗方法而备受瞩目。
国际公开号WO 2009/095912 A1(2009年08月06日公开)中公开了如下的通常的光动力治疗方法：利用内窥镜导管注入光敏剂以使其选择性地仅在癌细胞或肿瘤中蓄积，通过照射光来破坏子宫颈的病变部位。
韩国公开专利特2002-0060020号(2002年07月16日公开)中公开了具有两个以上激光二极管作为光源的光动力治疗及诊断方法。该发明也是将从多个激光二极管发射的光会聚到一处后进行输出，通过光缆向目标组织发射光，从而实现治疗。
包括上述现有文献的大多数光动力治疗(PDT)用装置提供如下的方法：使多个光源会聚至一处，并通过一个出口实现光照射，或从多个光源直接进行照射。
其中，通过一个出口发射会聚的光的光照射方式可增加光强度以提高治疗效果，但是因其还照射到病变部位附近的组织而可导致皮肤损伤的问题。并且，可以应用将接收到的光源分成多个进行照射(韩国授权专利第10-1500620号)的方式、或通过从内窥镜突出多个光照射部来在突出的光照射部面设置多个光源以从各光源实现独立的光照射的方式(韩国授权专利第10-1670401号)，但其同样也会照射到包括病变部位的广泛的范围。
因此，目前急需如下的装置：当肿瘤局部地位于子宫颈上皮内时(例如，早期宫颈癌治疗)，使临近的正常组织的损伤最小化的同时，利用光集中照射病变部位，从而能够实现局部治疗。
发明内容
发明要解决的问题
用于解决上述现有技术的问题的本发明的用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置的目的在于，提供如下的光动力治疗装置：在通过内窥镜实时提供的影像中选择包括病变部位的光照射区域，仅对已选择的光照射区域进行照射来最小化与病变部位邻近的正常组织的损伤，从而可以实现局部治疗。
用于解决问题的手段
用于解决上述问题的本发明的用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置包括：光供应装置，由光源体、聚光部以及光纤维组成，上述聚光部以与上述光源体相对应的方式设置并用于会聚(聚光)从光源体照射的光，上述光纤维与上述聚光部相连接以接收会聚的光并由另一端部发射该光；光缆，将上述光纤维延伸到光供应装置的外部；探头，与上述光缆相连接以发射会聚的光，并用于接收人体内部影像；影像供应装置，包括通过光杆接收从上述探头输入的影像并进行图像化的图像传感器部；显示器，用于接收在上述影像供应装置中图像化的图像数据并进行显示；输入装置，用于接收输入的选择信息；以及控制装置，处理影像供应装置的图像数据，使所述图像数据包括输入装置的输入值，且进行光供应装置的控制和对各装置的信号传输及电源供应的控制。
并且，上述光供应装置由光源体、多个聚光部以及光纤维组成。上述光源体具有能够独立地开关光和调节光的强度的多个独立光源；上述多个聚光部以分别与上述光源体的多个独立光源相对应的方式设置，用于分别会聚从各独立光源照射的光；上述光纤维分别与上述多个聚光部独立连接以接收会聚的光并由另一端部发射光；上述光缆是通过将多个光纤维聚集成一个捆束来延伸至光供应装置的外部。上述探头可由本体部、插入管部以及镜头部组成，上述本体部与光缆相连接并由外部设备或手术人员固定，上述插入管部具有向上述本体部的前端突出而能向内插入到人体的杆状，且在端部具有分别发射通过多个光纤维会聚的光的出光面，上述镜头部设置于上述插入管部的出光面以接收前方影像。
并且，上述光供应装置的另一实施方式的特征在于，由光源体、一个或多个聚光部、入光光纤维、光开关以及多个出光光纤维组成，上述光源体能够开关光和调节强度，上述一个或多个聚光部以与上述光源体相对应的方式设置，用于分别会聚从光源体照射的光，上述入光光纤维与上述各聚光部独立连接以接收会聚的光并由另一端部发射光，上述光开关从上述入光光纤维接收光并将其分光为多个，并分别独立调节分光的光，上述多个出光光纤维接收从上述光开关发射的光并由另一端部发射；上述光缆通过将多个光纤维聚集成一个捆束来延伸至光供应装置的外部。
上述光供应装置的光源体中，多个独立光源等间距地设置于支撑体，上述独立光源可以格子或三角形排列的方式设置、或以多个圆以同心排列的同心圆排列方式设置。
并且，上述独立光源可以是选自激光二极管(laser diode，LD)、注入式激光二极管(injection laser diode，ILD)以及发光二极管(light-emitting diode，LED)中的任意一种或两种。
并且，在上述光供应装置的聚光部中，以使内部面形成为反射面的方式在光纤维端部实现聚光，或借助聚光透镜在光纤维端部实现聚光。
并且，上述探头的镜头(Lens)部可以是内窥镜。
并且，本发明的待治疗的癌症是由于病变部位小而能够局部治疗的癌症或肿瘤。
接下来，上述控制装置包括：图像化模块，在亮灯状态下接收影像，并在图像传感器部进行图像化；关注区域选择模块，将对亮灯状态的影像进行图像化的图像数据输出到显示器，通过输入装置选择可疑的关注区域并将其适用于图像数据；目标区域设置模块，将上述关注区域设为将进行光照射的目标区域；光照射区域设定模块，通过探头的出光面确认独立光源的光照射区域；局部光照射模块，筛选对设置的目标区域进行光照射的独立光源并供应电源以发光。
上述图像化模块还进行在暗灯状态下接收荧光影像并在图像传感器部进行图像化的过程。还包括荧光区域设置模块，通过上述荧光区域设置模块在对暗灯状态的影像进行图像化的图像数据中，自动设置设定亮度以上的荧光区域。目标区域设置模块可使应用了上述关注区域和荧光区域的图像交叉并将交叉区域设置为目标区域。
并且，在上述局部光照射模块可设置有独立光源，上述独立光源以独立光源的光照射区域的中心是否包括在目标区域内作为基准来供应电源。
并且，在上述局部光照射模块计算出包括整个目标区域且最小化的光照射面积，且以是否照射计算出的光照射面积作为基准来向独立光源供应电源。
并且，上述控制装置可还包括用于调节已确定开启/关闭的独立光源的输出强度的光输出调节模块。
并且，上述光输出调节模块用于在筛选的独立光源中，提高50～100％的光照射区域包括在目标区域的独立光源的输出强度，降低50％以下的光照射区域包括在目标区域的独立光源的输出强度，由此可根据独立光源的光照射区域与目标区域的重叠程度来应用差异性的光输出强度。
发明的效果
基于上述解决方案的本发明的用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置通过设置于探头的内窥镜实时提供的影像，在获得的影像中选择包括病变部位的光照射区域，并仅对已选择的区域进行照射，以使正常组织的损伤最小化的方式实现光动力治疗。
尤其，以能够进行局部光照射的方式在上述探头配置多个光纤维，所配置的每个光纤维通过接收可分别独立控制的独立光源来进行光照射，并且可通过关闭照射除了选择区域以外的正常组织的独立光源来缩小光照射区域。
因此，可以提供可实现针对性局部治疗的装置，其不仅针对早期宫颈癌，还针对代表性的女性癌症(子宫内膜癌、卵巢癌、乳腺癌)、皮肤癌及脑癌等的病变部位小而能够进行局部治疗的多种癌症或肿瘤。
附图说明
图1是示出根据本发明的优选实施例的局部靶向用光动力治疗装置的简要结构图。
图2是示出根据本发明的实施例的光供应装置的概略图。
图3a至图3c是示出根据本发明的具有独立光源的多种排列方式的光源体的俯视图。
图4a和图4b是示出根据本发明的实施例的聚光部的作用的作用状态图。
图4c至图4e是示出根据本发明的光供应装置的另一实施例的俯视图。
图5a和图5b是示出将内窥镜用作镜头部的探头的出光面的俯视图。
图6a和图6b是示出根据本发明的控制装置的结构的框图。
图7a及图7b是示出子宫颈图像数据画面中的病变部位及选择的关注区域的概略图。
图8是示出子宫颈的荧光图像数据画面及选择的荧光区域的概略图。
图9a和图9b是示出关注区域和荧光区域的两个图像数据及结合其设置的目标区域的概略图。
图10a是示出根据本发明的实施例的使各独立光源的光照射区域与目标区域匹配的图。
图10b是示出根据本发明的实施例的仅使照射目标区域的独立光源发光的图像。
图10c是用于说明根据本发明的实施例以独立光源的光照射区域中心位置为基准形成选择性发光的概略图。
图11a是示出根据本发明的实施例的包括光输出调节模块的控制装置的结构的框图。
图11b是示出根据本发明的实施例的基于独立光源和目标区域关系的独立光源的输出强度的设置状态的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。本发明可以以多种方式修改并且可以具有各种形式，多个特定实施例将通过附图示出，并在本文中用于详细说明本发明。然而，这并不旨在将本发明限制为特定的公开形式，应当理解为涵盖包括本发明的主旨和技术范围内的所有更改，等同形式至替代形式。在说明各附图时，类似的结构要素使用类似的附图标记。在附图中，为了清楚起见，示出的结构的尺寸相对于实际尺寸被放大或缩小。
在本申请中使用的术语仅用于说明特定的实施例，而并非用于限制本发明。除非文脉中另外明确指出，否则单数形式的表达包括复数形式的表达。应当理解在本发明中的“包括”、“具备”或“具有”等术语旨在表示说明书中所描述的特征、数字、步骤、动作、结构要素或其组合的存在，而不预先排除一个或一个以上特征或数字、步骤、动作、结构要素或其组合的存在或附加可能性。
除非另有定义，包含技术性或科学性术语在内的本说明书中所使用的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。如通常所使用的、事先由词典所定义的术语，应当被解释为具有与相关技术文脉上所具有的含义相同的含义，除非在本申请中明确作出定义，则不能解释成理想或过于形式性的含义。
图1是示出根据本发明的优选实施例的局部靶向用光动力治疗装置的简要结构图。
如上所述，根据本发明的局部靶向用光动力治疗装置10包括光供应装置20、用于传输所产生的光的光缆30、用于照射所传输的光及接收前方影像的探头40、对从上述探头接收到的影像进行图像化的影像供应装置50、显示图像化的影像的显示器60、用于接收选择信息的输入装置70以及用于控制各种信号的控制装置80。
如图所示，上述局部靶向用光动力治疗装置10可以以分离的方式配置各装置并通过连接插孔相互连接，或者以部分结构结合成一体的方式提供，并且可以安装到移动台以便于移动。
参照图2，上述光供应装置20包括排列有多个独立光源22的光源体21、接收并会聚从上述光源体照射的光的聚光部23、用于传输在上述聚光部会聚的光的光纤维24，与光缆30或探头40相连接。
首先，上述光源体21是在基板安装有多个独立光源22，并使其分别通过独立控制来供应光的装置。上述光源体可以以在一个基板安装有多个独立光源的方式或将安装有多个独立光源的两个以上基板组装的方式提供。
上述光源体21是通过将多个独立光源以隔开规定间隔的方式排列在基板上而形成。上述独立光源22的排列可通过如下方式排列来实现光照射：如图3a所示，以格子形态排列在圆形基板；或者如图3b所示，以三角形形态连续排列在圆形基板；或者如图3c所示，以不同直径的多个圆以同心排列的同心圆排列方式设置。
上述独立光源22的数量与暴露于后述的探头端部的出光面的光纤维的数量相对应，若通过增加出光面421的面积来增加光纤维24的配置数量，则也可以通过增加排列与之相对应的独立光源22来实现独立的光照射。
作为上述独立光源22可使用激光二极管(laser diode，LD)、注入式激光二极管(injection laser diode，ILD)及发光二极管(light-emitting diode，LED)中的任一种或两种以上的混合。
并且，独立光源22以分别独立地接收电源的方式连接，各电源供应线设置有由控制装置80控制的控制单元，从而可以使每个独立光源独立地实现开启/关闭控制，且还可通过控制装置独立地控制独立光源的强度。
并且，多个独立光源22中的一个可以照射可见光以获得人体内部的影像，此外，多个独立光源22中的一个可以以扩散的方式照射光，以便确认人体内部皮肤的光敏剂浓缩位置。此时，可以通过降低光的输出来使皮肤刺激最小化的同时，易于实现上述皮肤的荧光可视化。其中，提供上述功能性的独立光源可配置于光源体的中心部分，或以偏向于一侧的方式配置，由此提供上述功能性。
并且，功能性的独立光源中，照射可见光的独立光源可用作内窥镜光源。即可从光源体接收光，且分离所输入的人体内部影像并传输到影像供应装置。当然，可通过使内窥镜线(line)单独分离来使照射可见光的光源由内窥镜线本身提供而非光源体。
接下来，在上述光源体21的附近设置有多个聚光部23。上述聚光部23接收从独立光源22照射的大面积光，将其会聚到一个点后进行发光，各独立光源22对应设置一个聚光部23，使得在探头40的出光面421实现通过光纤维24的独立地光照射。
上述聚光部23可以分为基于聚光透镜232的会聚方式及基于反射面231的会聚方式。图4a是示出基于聚光透镜232的会聚形态的聚光部结构图。如图所示，在独立光源22的方向上形成聚光透镜232，使得从独立光源水平输入的光通过聚光透镜232折射而会聚在一个点，在所会聚的点配置光纤维24的端部，在将独立光源的大面积光会聚成点形态后，使其进入到光纤维剖面，从而使光沿着光纤维移动。
并且，在图4b中，逐渐缩小聚光部23的内部面的直径并形成为反射面231，从独立光源22水平输入的光沿着聚光部内侧的反射面231向中心折射并会聚到一个点，会聚到一个点的光进入到光纤维24的一侧端部，从而使光沿着光纤维移动。
因此，在上述聚光部23中，一侧端部靠近独立光源22配置，另一端部以与光纤维24的端部相结合的形态提供，从而使从独立光源22以大面积发射的光集中到一个点并传输到光纤维24，通过独立控制独立光源，从而以光纤维单位来控制从探头照射至皮肤部位的光，由此可以使照射到正常组织的面积最小化。
最后，在上述光纤维24中，后方端部与聚光部23的前端部相结合，以接收集中的光，并通过前方端部向前方发射光。
如上所述，包括光源体21、聚光部23以及光纤维24的光供应装置20通过光缆30延伸到外部。
上述光缆30通过将与聚光部相连接的多个光纤维聚集成一个捆束来延伸到光纤维装置外部。上述多个光纤维在光供应装置20的内部聚集成束，通过光缆30暴露于光供应装置的外部以实现延伸。
这种光缆可以根据需求在一个点通过部分分支或汇合另一电缆来连接，以传输各种信号或影像数据，还可通过连接器安装延长电缆来延长长度。
上述汇合或分支的电缆可以是与影像供应装置相连接的电缆，代表性地，可以是内窥镜。
在本发明的光供应装置的另一实施例中，可通过在用于传输由聚光部会聚的光的光缆设置光开关，来将一个入射光分光为多个出射光。
如图4c所示，根据本发明的另一实施例的光供应装置20a由光源体21、多个聚光部23、入光光纤维24a、光开关25以及多个出光光纤维24b组成。其中，上述光源体21能够实现开关光和强度调节；上述多个聚光部23以分别与上述光源体相对应的方式设置，用于分别会聚从各光源体照射的光；上述入光光纤维24a与上述聚光部连接以接收会聚的光，并由另一端部发射光；上述光开关25通过从上述入光光纤维接收光并以使其分光为多个的方式发射光，且光开关25能够分别独立地控制分光的光；上述多个出光光纤维24b接收从上述光开关发射的光并由另一端部发射光。其中，多个出光光纤维以聚集成束的方式形成光缆，并由此延伸到外部，与探头相连接。
上述光开关可以起到与之前实施例中的独立光源相同的作用，即可以通过光开关控制任一分光的光来实现与独立光源的独立发光控制相同的效果。并且，从上述光开关分光的数量除了所示的4个之外，可以根据需求分光为多种数量。
此外，如图4d所示，在光供应装置20b中，在由一个光源形成的光源体21配置多个聚光部23，并且，在与各聚光部相连接的光纤维24a设置光开关25，借助多个光纤维24b来实现分光。
并且，如图4f所示，在光供应装置20c中，可设置多个独立光源22以用作光源体21，在各独立光源配置多个聚光部23，与各聚光部相连接的光纤维24a与光开关25相连接，通过光开关分光的光通过多个光纤维24b实现光传输。
以下，本发明的实施例虽然以通过独立光源的控制来分别控制光纤维的情况为例，但是安装有光开关并通过光开关提供独立光源的控制功能的形态也属于本发明的权利范围。
另一方面，上述光缆可分为作为入光侧的后端和作为出光侧的前端部，在作为出光侧的前方端部设置有探头40。上述探头40由本体部41、向上述本体部的前端突出以向内插入到人体的插入管部42以及设置于上述插入管部的前端以接收人体内部影像的镜头部43组成。
上述本体部41以在内部包括光缆且固定光缆的方式提供通过扩大剖面来使用户可抓握的部分，或者通过形成固定单元来与另外的支撑件或装置相结合。
上述插入管部42是从本体部的前端向前方突出的部分，其以插入到人体内部后能靠近检查或待治疗的皮肤的方式配置。因此，优选地，插入管部由与内窥镜管体相同的、可固定位置的形态或材质形成。
并且，在上述插入管部42的端部形成有出光面421。上述出光面421配置有由光缆提供的多个光纤维24。其中，上述出光面421可以以光缆端部直接暴露而发射光的方式配置，或者以通过另外的支撑件以使光纤维隔开规定间隔的方式配置。为了防止异物进入，上述出光面可以是由透明盖密封的结构，在包括内窥镜的情况下，可以仅开放与内窥镜相对应的部分，由此能伸出内部内窥镜设备。
其中，若将插入管部端部形成为具有支撑件的出光面，则可以以与图3a和图3b的光源体相同的形态排列光纤维来形成上述出光面的光照射部分。当然，可以使上述光源体的独立光源以多种形态配置，从而实现基于独立控制的聚光，而用于对插入管部的出光面的光进行照射的光纤维可以以隔开规定间隔的方式配置于圆形出光面内部，从而可根据作为需要治疗的区域的目标区域的形状来照射光。
在上述插入管部42的中央或任一侧还设置有镜头部43，用于接收作为人体内部的反射的光的影像。并且，上述镜头部附近还设置有用于发射可见光(并非治疗波长)的光照射部，以实现向镜头部提供反射光的光照射。上述光照射部可由多个光纤维中的任意一个提供，与该光纤维相对应的独立光源可以被配置成照射可见光线。
并且，上述镜头部43可以是内窥镜。上述内窥镜可以是仅具有镜头部的形态、或在一侧具有可伸出额外的手术工具的伸出口的形态、或还具有气体出口的形态等多种形态。其中，用于操作上述内窥镜的驱动单元向内插入到探头本体部，由此能够实现内窥镜的精密操作。
并且，上述探头40内部的光纤维是直接向内插入光缆的配线形态；或在探头内部预先配置与光缆相对应的多个光纤维，而光缆在探头后端相连接，由此使得光缆的光纤维与探头内部光纤维对应连接。
图5a及图5b示出镜头部将内窥镜43a用作镜头部的探头的出光面421。如图5a所示，可将内窥镜43a配置于探头出光面的中央，以获取影像。然而，若将内窥镜配置于中央，则独立的光纤维24无法配置在相当于内窥镜配置区域的部分，因此难以在光照射区域的中央部分进行独立地光照射控制。因此，优选地，如图5b所示，将内窥镜43a偏向设置于探头出光面421的任一侧，以确保大范围的光照射(可独立控制光照射)区域。
输入到上述探头的镜头部43的影像被传输到影像供应装置50并实现图像化。上述影像供应装置50包括图像传感器部，以通过程序对从镜头部接收到的反射光形态的影像进行图像数据化。
上述影像供应装置50与显示器60相连接，以显示图像化的图像数据。上述显示器包括通常可输出影像的所有影像输出设备。
另外，还设置有与上述显示器60相连接的输入装置70。上述输入装置用作放大输出的图像中的一部分或在图像中标示的某一部分的装置。通常，这种输入装置包括键盘、鼠标，并且，包括与显示器相结合的触摸屏形态或可通信连接的通信设备(智能电话、笔记本电脑)。
上述控制装置80对影像供应装置的图像数据进行加工，以使其包括输入装置的输入值，并且，进行光供应装置的独立光源的控制和对各装置的信号传输及电源供应的控制。因此，控制装置与光供应装置、探头、影像供应装置、显示器及输入装置均相互连接，分析分别由这些结构接收到的信号，由此实现适当的设备的运行。
图6a是示出上述控制装置的代表结构的框图。
如上所述，本发明的控制装置80由图像化模块81、关注区域选择模块82、目标区域设置模块84、光照射区域设定模块85以及局部光照射模块86组成。
对于上述控制装置内的代表结构将以执行过程为中心进行说明，并且，将子宫颈部作为待治疗部位。
首先，执行如下过程：即在亮及暗的状态下，通过图像化模块81接收影像或荧光影像，并在图像传感器部进行图像化后进行提供。
上述图像化模块81将探头插入到体内并向内插入到作为待治疗部位的子宫颈部附近，在向内插入过程中，向任一独立光源，优选向照射可见光的独立光源供应电源以从探头前端的光发射面照射光，通过镜头部接收到的基于光照射的内部影像在图像传感器部进行图像化并生成图像数据，且将图像数据传输到显示器以进行输出。
并且，在用光敏剂进行给药一定时间后，光敏剂集中在癌症或肿瘤，因此可在暗灯状态下对其进行确认。
因此，图像化模块利用可见光获取内部影像后，制造暗灯状态来另外接收荧光影像。上述荧光影像也可以通过镜头部接收，在图像传感器部进行图像化并生成荧光图像数据，之后，将荧光图像数据传输到显示器以进行输出。
上述关注区域选择模块将由可见光获取到的光学图像数据输出到显示器，通过连接的输入装置选择疑似癌症或肿瘤的关注区域。
关注区域选择模块可以根据通过输入装置输入的信号选择显示器画面中的部分区域，放大选择区域并进行输出。放大输出的画面图像可通过已知的图像编辑程序加工，以保证画面不会损坏。
在图7a中，可在子宫颈部91的图像画面90确认病变部位92。如图7b所示，手术人员使用鼠标、直接触摸或其他选择手段来选择关注区域93。此时，可进一步放大局部来使关注区域选择更容易。选择的信息不仅显示在显示器，选择的关注区域93还与图像数据组合并存储。
此时，如图6b所示，还可执行基于荧光区域设置模块83的步骤。即当通过图像化模块81进一步接收荧光影像的情况下，利用图像编辑程序对在暗灯状态下获取的荧光图像数据，执行自动设置作为显示出荧光的部分的荧光区域的过程。
作为对上述荧光区域的选择方法的示例，可选择设定亮度以上的荧光区域。上述荧光图像数据也输出到显示器以进行确认，通过输入装置能在低亮度与高亮度之间逐渐改变亮度设定，并可以确认根据亮度设定的自动选择的荧光区域的变化，最终可以在变化的荧光区域中选择任意一个荧光区域。当显示自动选择的荧光区域时，上述选择通过输入装置，利用鼠标、直接触摸或其他选择选择手段来将相应区域选择为荧光区域，选择的信息不仅显示在显示器，选择的荧光区域还会以与图像数据结合的方式存储。
图8为暗灯状态的荧光图像数据。在大多数情况下，经过一定时间后，光敏剂仅集中在病变部位92，而在其他部位大多数会被去除，但是如图所示，偶尔也会在除病变部位之外残留少量的光敏剂。其中，施术者可通过比较利用可见光的图像数据来进一步判断是否是病变部位。通过判断认为，上述荧光图像数据的错误是由于当将三维显示为平面时，因向镜头部方向突出或凹陷的侧面而暂时出现的光敏剂集中现象。显示了将包括上述错误显示的荧光部位的显示荧光的所有部分选为荧光区域94的图像数据。
在通过关注区域选择模块仅选择关注区域的情况下，上述目标区域设置模块84将关注区域93本身设置为目标区域。
并且，当通过荧光区域设置模块83额外设置荧光区域时，目标区域设置模块84使应用了关注区域93和荧光区域94的两个图像数据交叉，并将交叉区域设置为执行光照射的目标区域95。
其中，由于上述亮灯状态和暗灯状态下的影像输入是在大致相同时间获取，可以判断其比率和子宫颈部的位置大致相同。然而，在关注区域及荧光区域的选择过程中，针对比率因图像放大而改变，优选通过已知的图形程序将其转换为相同比率后，设置基于两个图像数据的交叉的目标区域。
图9a示出选择了关注区域93的图像数据和设置荧光区域94的图像数据，图9b示出将两个图像数据转换为相同比率后使其重叠，通过显示关注区域93与荧光区域94交叉的区域来设置目标区域95的图像。
上述光照射区域设定模块85通过探头的出光面确认每个独立光源的光照射区域96。即在设置的配置结构中，依次使独立光源发光，以确认从各独立光源照射的光照射子宫颈部的哪个区域，从而以匹配独立光源和照射区域的方式进行存储。
当完成光照射区域96的设定时，上述局部光照射模块86仅向对设置的目标区域95进行光照射的独立光源供应电源，从而实现部分发光，以通过部分发光来最小化对正常组织的光照射的方式进行治疗。
图10a是示出使目标区域95与独立光源的光照射区域96匹配的图。在图10b中，仅向具有与目标区域95重叠(哪怕仅重叠一部分)的部分的光照射区域96的独立光源供应电源，而其余光源关闭以最小化对正常组织的损伤。
作为控制上述多个独立光源的方法，可采用以独立光源的光照射区域96中心是否包括在目标区域95内作为基准来向独立光源选择性地供应电源。如图10c所示，一部分光照射目标区域95，但是关闭(off)与中心脱离目标区域的光照射区域96相对应的独立光源的电源，仅在光照射区域96的中心包括在目标区域95的情况下，才向独立光源供应电源并使其开启(on)，可以以这种方法使独立光源选择性地进行发光。对于这种基于光照射区域的中心来判断是否使独立光源运行的方法而言，在各独立光源的光照射区域部分重叠时采用，优选地，与相邻的光照射区域的直径重叠40％以上时采用，此时，即便是以独立光源的光照射区域中心为基准，也可以在运行的整个光照射区域中包括整个目标区域。
控制多个独立光源的另一种方法如下：利用程序计算出包括整个目标区域且使多个光照射区域的面积最小化的独立光源，选择性地仅向与计算出的光照射面积相对应的独立光源供应电源，以使其发光。即选择向目标区域照射光的所有独立光源的光照射区域(一次选择)，通过筛选来寻找在选择的独立光源的光照射区域中即使去除也可通过其他光照射区域照射光的独立光源的光照射区域并进行去除(二次筛选)，由此最终选择出照射目标区域的光照射区域，并且，以仅使得与选择的光照射区域相对应的独立光源运行的方式进行发光。
除了在固定探头的状态下，选择多个与上述目标区域相对应的独立光源的方法以外，上述局部光照射模块86还可以根据目标区域的大小，前后移动定位器以设置光照射区域后，筛选独立光源并使其运行。此时，通过上述定位器的前后移动能够一次性向目标区域照射多个光来进行治疗，或将目标区域划分为多个后，将定位器移动到划分的目标区域并进行光照射。
另一方面，如图11a所示，上述控制装置80还可以包括光输出调节模块87。上述光输出调节模块87可以设为从属于局部光照射模块的下位模块。
上述光输出调节模块87通过调节已确定开启/关闭的各个独立光源的输出强度来以不同强度照射正常组织和形成目标区域的组织，从而最小化靠近目标区域的正常组织的损伤，而向目标区域内的癌症或肿瘤进行强的光照射。可以预先设置上述输出强度，根据设置值进行分级别的光照射。
上述输出强度的划分是根据独立光源的光照射区域与目标区域的重叠程度来划分光输出强度。例如，50～100％的独立光源的光照射区域包括在目标区域的情况下，将该独立光源的输出强度设置为高，50％以下的独立光源的光照射区域包括在目标区域的情况下，将该独立光源的输出强度设置为低，并由此进行光照射。
参照图11b，使全部包括在目标区域95的独立光源的光照射区域96(强-开(st-on))的输出强度增加，只包括一部分目标区域，但是所包括的区域可由其他光照射区域代替情况下，阻断该独立光源的电源，去除光照射区域96(关(off))，在包括一部分目标区域，所包括的区域无法由其他光照射区域代替的情况下，通过向该独立光源供应电源来维持光照射区域96(开(on))，并将其输出强度调节为中等或低。
虽然，本发明的实施例以宫颈癌为对象进行了说明，但除此之外，还可用于针对包括其他女性癌症(子宫内膜癌、卵巢癌、乳腺癌)、皮肤癌及脑癌等的病变部位小而能够进行局部治疗的多种癌症或肿瘤的光动力治疗。
另一方面，根据本发明的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法通过组织表面的影像分析来控制分别传输到多个独立光源的电源，从而确定作为待治疗组织的目标区域，并对其进行治疗。
具体地，包括：图像化步骤，在亮灯状态(亮灯状态)下接收影像，并在图像传感器部中进行图像化；关注区域选择步骤，将亮灯状态的影像进行图像化的图像数据输出到显示器，通过输入装置选择可疑的关注区域93并将其应用于图像数据；目标区域设置步骤，将上述关注区域设为进行光照射的目标区域95；光照射区域设定步骤，通过探头的出光面确认独立光源的光照射区域96；局部光照射步骤，筛选在设置的目标区域形成光照射的独立光源并通过供应电源来使其发光。
在上述图像化步骤中，还进行在暗灯状态下接收荧光影像并在图像传感器部进行图像化的过程。并且，在图像化步骤中，通过荧光区域设置步骤在将暗灯状态的影像进行图像化的图像数据中，自动设置设定亮度以上的荧光区域94。
并且，在目标区域设置步骤中，使应用了上述关注区域93和荧光区域94的图像交叉，并将交叉区域设置为目标区域95。
在上述局部光照射步骤中，以独立光源的光照射区域96的中心是否包括在目标区域95内为基准来设置将供应电源的独立光源。
在上述局部光照射步骤中，计算出包括整个目标区域95且最小化的光照射面积，以是否照射计算出的光照射面积作为基准来向独立光源供应电源。
还包括用于调节已确定开启/关闭的独立光源的输出强度的光输出调节步骤。
对于上述光输出调节步骤而言，在筛选的独立光源中，提高50～100％的光照射区域96包括在目标区域95中的独立光源的输出强度，降低50％以下的光照射区域96包括在目标区域95中的独立光源的输出强度，根据独立光源的光照射区域96与目标区域95的重叠程度来差异性地应用光输出强度。

Claims (22)

1.一种用于治疗癌症的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，包括：
光供应装置(20)，其由光源体(21)、聚光部(23)以及光纤维(24)组成，所述聚光部(23)以与所述光源体相对应的方式设置并用于会聚从光源体照射的光，所述光纤维(24)与所述聚光部相连接以接收会聚的光并由另一端部发射光，
光缆(30)，将所述光纤维延伸至光供应装置的外部，
探头(40)，与所述光缆相连接以发射会聚的光，所述探头(40)用于接收人体内部影像，
影像供应装置(50)，包括图像传感器部，所述图像传感器部通过光缆接收从所述探头输入的影像并进行图像化，
显示器(60)，用于接收在所述影像供应装置图像化的图像数据并进行显示，
输入装置(70)，用于接收输入的选择信息，以及
控制装置(80)，处理影像供应装置的图像数据，以使所述图像数据包括输入装置的输入值，且所述控制装置(80)进行光供应装置的控制和对各装置的信号传输及电源供应的控制。
2.根据权利要求1所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述光供应装置(20)由光源体(21)、多个聚光部(23)以及光纤维(24)组成，所述光源体(21)具有能够独立地实现光的开启/关闭和强度调节的多个独立光源(22)，所述多个聚光部(23)以分别与所述光源体的多个独立光源(22)相对应的方式设置，用于分别会聚从各独立光源照射的光，所述光纤维(24)分别与所述多个聚光部独立连接以接收会聚的光并由另一端部发射光，
所述光缆(30)通过将多个光纤维聚集成一个捆束来延伸至光供应装置的外部。
3.根据权利要求1所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述光供应装置(20)由光源体(21)、一个或多个聚光部(23)、入光光纤维(24a)、光开关(25)以及多个出光光纤维(24b)组成，所述光源体(21)能够实现光的开关和强度调节，所述一个或多个聚光部(23)以与所述光源体相对应的方式设置，用于分别会聚从光源体照射的光，所述入光光纤维(24a)与所述各聚光部独立连接以接收会聚的光并由另一端部发射光，所述光开关(25)从所述入光光纤维接收光并将其分光为多个光，且所述光开关(25)分别独立地控制实现分光的多个光，所述多个出光光纤维(24b)接收从所述光开关发射的光并由另一端部发射，
所述光缆(30)通过将多个光纤维聚集成一个捆束来延伸至光供应装置的外部。
4.根据权利要求1所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
在所述光供应装置(20)的聚光部(23)中，以使内部面形成为反射面(231)的方式在光纤维端部实现聚光，或借助聚光透镜(232)在光纤维(24)端部实现聚光。
5.根据权利要求1所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
待治疗的癌症是由于病变部位小而能够局部治疗的癌症或肿瘤。
6.根据权利要求2所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
在所述光供应装置(20)的光源体(21)中，多个独立光源(22)等间距地设置于支撑体，所述独立光源(22)以格子或三角形排列的方式设置、或以多个圆以同心排列的同心圆排列方式设置。
7.根据权利要求6所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述独立光源(22)是选自激光二极管、注入式激光二极管以及发光二极管中的任意一种或两种。
8.根据权利要求2所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述探头(40)由本体部(41)、插入管部(42)以及镜头部(43)组成，所述本体部(41)与光缆相连接并由外部设备或手术人员固定，所述插入管部(42)具有向所述本体部的前端突出而能向内插入至人体的杆状，且在所述插入管部(42)端部具有分别发射通过多个光纤维会聚的光的出光面(421)，所述镜头部(43)设置于所述插入管部的出光面以接收前方影像。
9.根据权利要求8所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述探头(40)的镜头部(43)为内窥镜。
10.根据权利要求2所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述控制装置(80)包括：
图像化模块(81)，在亮灯状态下接收影像，并在图像传感器部进行图像化，
关注区域选择模块(82)，将对亮灯状态的影像进行图像化的图像数据输出到显示器，通过输入装置选择可疑的关注区域(93)并将其适用于图像数据，
目标区域设置模块(84)，将所述关注区域设置为将进行光照射的目标区域(95)，
光照射区域设定模块(85)，通过探头的出光面确认独立光源的光照射区域(96)，
局部光照射模块(86)，筛选对设置的目标区域进行光照射的独立光源并供应电源，以使筛选出的独立光源发光。
11.根据权利要求10所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述图像化模块(81)还进行在暗灯状态下接收荧光影像并在图像传感器部进行图像化的过程，
通过荧光区域设置模块(83)在对暗灯状态的影像进行图像化的图像数据中，自动设置设定亮度以上的荧光区域(94)，
目标区域设置模块(84)使适用了所述关注区域(93)和荧光区域(94)的图像交叉并将交叉区域设置为目标区域(95)。
12.根据权利要求10所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述局部光照射模块(86)以独立光源的光照射区域(96)的中心是否包括在目标区域(95)内作为基准来向独立光源供应电源。
13.根据权利要求10所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述局部光照射模块(86)计算出包括整个目标区域(95)且最小化的光照射面积，且所述局部光照射模块(86)以是否照射计算出的光照射面积作为基准来向独立光源供应电源。
14.根据权利要求10所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述控制装置(80)还包括：光输出调节模块(87)，用于调节已确定开启/关闭的独立光源的输出强度。
15.根据权利要求14所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
所述光输出调节模块(87)在筛选出的独立光源中，提高50～100％的光照射区域(96)包括在目标区域(95)的独立光源的输出强度，降低50％以下的光照射区域(96)包括在目标区域(95)的独立光源的输出强度，由此根据独立光源的光照射区域(96)与目标区域(95)的重叠程度来适用不同的光输出强度。
16.一种局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其利用权利要求1至15中任一项所述的局部靶向用光动力治疗装置，其特征在于，
通过组织表面的影像分析调节分别传递到多个独立光源的电源，由此确定作为待治疗组织的目标区域并进行治疗。
17.根据权利要求16所述的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其特征在于，包括：
图像化步骤，在亮灯状态下接收影像，并在图像传感器部进行图像化，
关注区域选择步骤，将对亮灯状态的影像进行图像化的图像数据输出到显示器，并通过输入装置选择可疑的关注区域(93)并将其适用于图像数据，
目标区域设置步骤，将所述关注区域设为将进行光照射的目标区域(95)，
光照射区域设定步骤，通过探头的出光面确认独立光源的光照射区域(96)，
局部光照射步骤，筛选对设置的目标区域进行光照射的独立光源并供应电源，以使筛选出的独立光源发光。
18.根据权利要求17所述的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其特征在于，
在所述图像化步骤，还进行在暗灯状态下接收荧光影像并在图像传感器部进行图像化的过程，
通过荧光区域设置步骤在对暗灯状态的影像进行图像化的图像数据中，自动设置设定亮度以上的荧光区域(94)，
在目标区域设置步骤，使适用了所述关注区域(93)和荧光区域(94)的图像交叉并将交叉区域设置为目标区域(95)。
19.根据权利要求17所述的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其特征在于，
在所述局部光照射步骤，以独立光源的光照射区域(96)的中心是否包括在目标区域(95)内作为基准来向独立光源供应电源。
20.根据权利要求17所述的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其特征在于，
在所述局部光照射步骤，计算出包括整个目标区域(95)且最小化的光照射面积，且以是否照射计算出的光照射面积作为基准来向独立光源供应电源。
21.根据权利要求17所述的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其特征在于，
还包括：光输出调节步骤，用于调节已确定开启/关闭的独立光源的输出强度。
22.根据权利要求21所述的局部靶向用光动力治疗装置的控制方法，其特征在于，
在所述光输出调节步骤，在筛选的独立光源中，提高50～100％的光照射区域(96)包括在目标区域(95)的独立光源的输出强度，降低50％以下的光照射区域(96)包括在目标区域(95)的独立光源的输出强度，由此根据独立光源的光照射区域(96)与目标区域(95)的重叠程度来适用不同的光输出强度。
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