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CN1511011A - 用于传送烧蚀性激光能及确定受破坏肿瘤体积的装置和方法 - Google Patents

用于传送烧蚀性激光能及确定受破坏肿瘤体积的装置和方法 Download PDF

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CN1511011A
CN1511011A CN 02810549 CN02810549A CN1511011A CN 1511011 A CN1511011 A CN 1511011A CN 02810549 CN02810549 CN 02810549 CN 02810549 A CN02810549 A CN 02810549A CN 1511011 A CN1511011 A CN 1511011A
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坎比泽・道拉特肖
坎比泽·道拉特肖
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Abstract

确定被破坏肿瘤块(40)的体积所用的一种装置和方法,该装置包括一个温度探针(16)和一个激光探针(14),激光探针(14)具有一个温度传感器(15)。激光探针(14)和温度探针(16)被插入以测量肿瘤块(40)的温度和肿瘤块(40)周围的组织块(38)的温度。通过确定被破坏肿瘤块(40)的体积,则可得到对治疗肿瘤进行监控的图示状况。

Description

用于传送烧蚀性激光能及确定受破坏肿瘤体积的装置和方法

在现场或原地经由皮肤对恶性乳腺肿瘤进行激光治疗的方式目前已得到了发展,这种情况部分是由于每年接受乳房X线摄影的妇女数量增多,从而在早期就可检测到乳腺癌。如果乳腺癌及其他癌症或肿瘤能在早期被发现的话,则可利用烧蚀作用如激光能对肿瘤进行有效治疗。

恶性肿瘤如乳腺肿瘤、肝脏肿瘤、脑瘤及颈部肿瘤的图像导引激光治疗技术已发展了十多年了。例如,授予Dowlatshahi的美国专利No.5,169,396(第396号专利)涉及对肿瘤块进行激光治疗的一种间隙式应用,该专利在此作为参考而被结合使用。总体上,第“396”号专利所披露的装置包括一个探针、一个激光器和一根光学纤维。所述探针具有用于插入肿瘤块的一个细金属套管,激光器用于产生具有所选择波长和强度的激光,所述光学纤维用于接收激光光线且将该光线传输至肿瘤块中,此时将光学纤维插入所述套管,这样一种经选择且可接受的生理流体就在套管和光学纤维之间同轴流动。此外,将一个热传感件贴靠着插入肿瘤块中以监控肿瘤的温度。这样,通过身体免疫系统将失去生命力的肿瘤逐渐清除掉且在六个月内由一个疤痕所取代。

但是,通常认为肿瘤的治疗、特别是乳腺肿瘤的特殊治疗是更加困难的,这是由于很难确定肿瘤的三维边界,从而就难于确定全部肿瘤何时被破坏掉。

为解决这个问题,医疗工作者已利用了多种肿瘤块鉴定技术来确定肿瘤块的尺寸和外边界。与激光治疗结合使用的常用鉴定技术的例子为磁共振成像技术、X光线摄影技术和超声诊断技术。在利用一种鉴定技术时,通过使用立体定向技术或类似技术来确定坐标,该坐标就可鉴定肿瘤块的实际尺寸。

为解决这个问题,在进行激光治疗时,将标记置于“正常”组织的一个0.5-1.0cm的区域内以划分出肿瘤扩充的区域。“正常”组织所在的环区等于这样一种组织的环区,即该组织包含有在通常的外科手术(如乳房肿瘤切除术)中所除去的肿瘤。通过经由一个针头而将金属标记插入,从而在3、6、9、12点钟的位置处标识出肿瘤周围的边界。利用已知的立体定向技术并使用商业上应用的立体定向标签来精确确定插入点。

这种标识元件是授予Dowlatshahi的美国专利No.5,853,366所披露的主题,该专利涉及用于间隙式治疗的一种标识元件。总体上来说,第“366”号专利披露了可被整体置于病人身体中的一种标识元件,利用一种具有导引路径的引导部件将该元件定位的病人身体中,从而标识出相应的肿瘤。该标识元件是利用辐射透不过的材料制成的,该材料包括可通过常用的X光线摄影技术、超声诊断技术或电磁技术检测到的任何材料。

医疗工作者还使用了除激光治疗之外的非外科技术来治疗乳腺肿瘤。例如,他们尝试利用了无线电射频方式、微波方式及相关的低温治疗方式。

本发明已认识到上述问题,即提供一种非切除式的癌症治疗方式、特别是乳腺癌的治疗方式,这种方式可可靠地确定整个肿瘤是何时被有效破坏的。因此,目前存在进行非切除式癌症治疗的需要,本发明即可解决这种问题以及由难于确定肿瘤是否被完整消灭而引发的问题。

发明内容

本发明通过提供一种装置和方法来解决上述问题,该装置和方法用于确定病人身体内的组织块(例如乳腺组织)中被破坏的肿瘤块(如乳腺癌)的体积,这样,被破坏的肿瘤块的图形标识就可适当地形成于实际肿瘤块的图像上,因此就可即时可视性地监控对肿瘤块的破坏程度。接合乳腺组织和乳腺癌或肿瘤对本发明进行描述,但应认识到本发明可应用于其他肿瘤或癌症的治疗。本发明还可通过将病人置于一种商用的立体定向台上来实现。如果将组织块如乳腺固定且将目标锁定,则可利用超声和磁共振成像(MRI)技术来实现本发明。

本发明一个实施例中的装置优选包括一个激光枪。激光枪具有一个其上带有温度传感器的激光探针和一个其上带有多个温度探测器的温度探针。激光枪将激光探针插入肿瘤块中以提供足够量的激光辐射且在激光的施加点处测量肿瘤的温度。然后,激光枪将温度探针插入人体中优选与肿瘤块非常靠近的部位。在间隙式激光治疗过程中,温度探针在肿瘤块附近的多个位置处测量身体或组织的温度。激光探针和温度探针最好包括有位置标记以使操作者精确地定位并确定探针之间的相互位置。

该装置优选包括一个计算机控制系统,该计算机控制系统与激光枪及其部件即激光探针、传感器、温度探针和探测器电动连接。计算机控制系统利用操作数据如由控制系统从激光探针和温度探针处接收到的温度数据及温度传感器之间的距离来确定被破坏的肿瘤块的体积。在间隙式激光治疗的过程中,计算机控制系统可根据肿瘤块温度及肿瘤块周围的身体或组织块的温度而在任何时间计算出被破坏的肿瘤块的体积。

在计算机控制系统计算被破坏的肿瘤块体积的同时,计算机控制系统显示出肿瘤块被破坏的量的连续图形标识,这些图形标识可即时附加到实际肿瘤块的图像上。该图形显示使医生在间隙式激光治疗的过程中能够可视觉性地即时监控被破坏的肿瘤块的量,这样,使用者就可确定对肿瘤块的破坏是在何时有效完成的。

因此,本发明的一个优势在于提供了一种用于计算被破坏的肿瘤块体积的装置和方法,从而显示出被破坏的肿瘤块的图形标识。

本发明的另一个优势在于:在激光治疗过程中可对肿瘤块的破坏进行即时的可视性监控。

本发明的另一个优势在于提供了一种用于确定肿瘤块在何时被有效地完全破坏掉的装置和方法。

本发明的另一个优势在于提供了一种装置和方法,在间隙式激光治疗的过程中,该装置和方法用于确定乳腺肿瘤块是在何时被有效完整破坏的。

通过下面的描述内容,并接合附图可明确本发明的其他目的、特征和优点,在附图中相同的参考符号指示同样的备件、部件、过程和步骤。

通过下文中详细描述的发明内容和附图可明确本发明的其他特征和优点。

附图说明

图1A所示为确定被破坏的肿瘤块的体积所用的本发明装置的透视图;图1B所示为本发明装置的一个透视图,图中显示了激光枪;图2A所示为激光探针和温度探针在插入包含有肿瘤块的组织块或身体之前的一个示意图;图2B所示为被插入包含有肿瘤块的组织块中的激光探针和温度探针的一个示意图;图3所示为激光探针和温度探针的示意图,图中显示了被破坏的肿瘤块的体积与激光探针的温度传感器及温度探针的温度探测器之间的相互关系;图4A-4C显示了在激光治疗的初始阶段、随后阶段和最终阶段的肿瘤块破坏区以对肿瘤块的消除情况进行可视性的即时监控;图4D-4H显示了在激光治疗的初始阶段、随后阶段和最终阶段的肿瘤块破坏区的另一个图形标识以对肿瘤块的消除情况进行可视性的即时监控;图4I和4J显示了在肿瘤块的不同破坏阶段而在Tc、T1、T2、T3、T4、T5位置处的另一个柱形温度标识图;图5A、5B和5C显示了在治疗之前和治疗之后由彩色多普勒超声装置检测到的、在肿瘤块周围的肿瘤块和组织块中的血液流动情况。图5A显示了在没有对比剂的辅助下而在治疗之前的血流情况。图5B显示了在有对比剂的辅助下而在治疗之前的血流情况。图5C显示了在治疗之后的血流损失情况;图6所示为一个照片,该照片中显示了通过本发明的激光治疗而破坏的实际肿瘤块。

具体实施方式

现在参考附图,特别参考附图1A、1B、2A和2B,图中总体上显示了用于确定被破坏的肿瘤块体积的装置和方法。本发明通过依据将在下文中描述的肿瘤块温度和肿瘤块周围的组织块温度的相对温度来确定被破坏肿瘤块的体积而对被破坏肿瘤块的体积进行图形显示或标识。该显示图最好提供给医生或其他可对肿瘤块的破坏程度进行即时可视性监控的操作者以确定整个肿瘤块是在何时被有效完整破坏掉的。

本发明利用激光探针的一个温度传感器和具有多个温度传感器或探测器的一个独立的温度探针来监控肿瘤块内及肿瘤块附近区域中的温度。该温度传感器和温度探针提供用以确定被破坏肿瘤块的温度数据,从而提供被破坏肿瘤块的即时图形显示。

为计算被破坏的肿瘤块体积,则须将温度探针相对于温度传感器正确定位,二者之间的相对距离须精确确定。本发明利用布置在温度探针和激光探针上的多个位置标识以决定和确定温度检测器和激光探针之间的相对定位,该内容将在下文中进行描述。

在一个实施例中,本发明优选包括一个激光枪10,该激光枪10包括一个在间隙式激光治疗过程中应用的探针保持件12。该探针保持件12用于接收一个激光探针14和一个温度探针16。激光探针14和温度探针16可移动性地插入探针保持件中且从其中延伸出。激光探针14和温度探针16通过激光枪而保持在相对的固定位置中。根据本发明而可对激光探针14和温度探针16的定位进行人工控制或计算机控制。

激光探针14包括一个温度传感器15。激光探针14用于接收与激光源20相连的一根光学纤维18,该激光源20与一个计算机控制系统22相连。控制系统22优选通过一个温度控制装置24与温度探针16及激光探针14的温度传感器15相连,从而简化与计算机控制系统22的电动连接。但是,激光探针14和温度探针16可具有均与一个中央计算机控制系统(图中未显示)相连的独立控制系统。

更具体地说,激光探针14包括用于插入肿瘤块的一个较细的金属套管和用于接收激光或辐射且将其传输至肿瘤块的一根光学纤维,所述光学纤维被插入套管中,这样,就如在第“396”号专利中所描述的那样,一种已选择的生理流体或麻醉剂可在套管和光学纤维之间流动,如上所述,第“396”号专利在本申请中作为参考而被接合使用。在一个优选的实施例中,较细的金属套管的长度约为18cm且由规格为16-18但优选规格为16的不锈钢制成。此外,所述光学或激光纤维为直径在400nm-600nm范围内的石英纤维且具有一个球形顶端。该光学纤维是商业上应用的光学纤维,如来自Texas州的Woodland的SURGIMED制造的光学纤维。

可运用任何适当的流体泵26来输送液体,这样,肿瘤在激光治疗过程中的中心温度就不会超过100℃或低于60℃。在一个实施例中,液体可以在0.5ml/min-2.0ml/min范围内的一个速度传输。

激光源20产生有效量的激光辐射并将该激光辐射施加到激光探针14中。激光源20最好是二极管激光器。特别地,激光源20是一种商业上常用的半导体805nm的二极管激光器,例如由英格兰剑桥的Diomed生产的激光器。但是,本发明并不仅限于利用二极管激光器,而可使用多种不同的适当激光源。

激光探针14还包括如前所述的一个温度传感器15。在肿瘤块被破坏时,温度传感器15可有效地测量肿瘤块中心的温度。温度传感器15最好通过焊接或其他连接装置直接附加到激光探针14上,从而在激光探针14的远端28处测量肿瘤块的温度,激光探针14的远端28优选位于肿瘤块的中心区域处。

温度探针16的远端30插入身体部位的组织块内的身体之中,该部位与肿瘤块相邻(例如,最好距肿瘤块10cm远)且包围肿瘤块。温度探针16具有多个温度探测器32或传感器,这些探测器或传感器沿着温度探针以不同的距离或间隔(例如,优选为0.5cm)布置。在一个优选实施例中,温度探针16是由规格在16-20内且优选规格为16的不锈钢制作的。就如在图3中进一步显示的那样,温度探针16的温度探测器32布置在T1、T2、T3、T4、T5处。依据这种结构,则可在距肿瘤块表面的不同距离处得到肿瘤块温度测量值。该温度数据与温度传感器的相应的距离相结合来计算被破坏的肿瘤块的体积,因此,所述温度数据被用来确定整个肿瘤块是在何时被有效破坏的,该内容将在下文中描述。

如上所述,温度探针16与激光探针14的相对位置必须确定以精确计算被破坏的肿瘤块的体积。如图1A所示,温度探针16和激光探针14包括多个位置标识34以确定温度探针16和激光探针14的相对位置。位置标识34最好沿着温度探针16的部分长度和激光探针14的部分长度以优选0.5cm的距离均匀间隔布置。但是,本发明并不仅限于该距离而可包括处于不同位置处的相间隔位置标识。操纵者可利用这些位置标识来正确定位激光探针及与激光探针相应的温度探针。

本发明优选包括计算机控制系统22,该控制系统22与激光枪10及其部件即温度探针和具有温度传感器15的激光探针14电动连接。在肿瘤块被加热和破坏时,计算机控制系统22接收来自激光探针14和温度探针16的数据。该数据被用于计算在任何给定时间的被破坏的肿瘤块的体积。所述计算是以来自温度探针16和温度传感器15的温度数据为依据的。计算机控制系统22利用被破坏的肿瘤体积计算值而在与计算机控制系统22相连的一个显示器36上示意性地显示出被破坏的肿瘤块体积(即肿瘤块破坏区)。

在一个实施例中,激光枪10将激光探针14和温度探针16推入乳腺组织38中以破坏躺在检查台42上的病人41的乳腺组织38内的肿瘤块40。激光枪10布置在一个立体定向平台或平桌44上。立体定向平台或平桌44以通常的方式应用而在将温度探针16和激光探针14插入乳腺组织38之前辨识肿瘤块40在乳腺组织38中的实际位置。在一个优选的实施例中,立体定向平台或平桌44是由Danbury,Connecticut的LORAD/Trex MedicalStereoguide DSM制造的商用平台。但是,可利用常用的放射照像辨识技术、超声诊断辨识技术、热成像辨识技术、磁成像辨识技术或其他类似辨识技术来实现上述的辨识。

在辨识出肿瘤块40的位置之后,优选将多个标识元件46插入与乳腺肿瘤40相靠近的乳腺组织38中。标识元件46用于标识出被治疗的肿瘤块40,并随后对治疗区进行辨识和观察,该内容在前面所述且在本申请中作为参考使用的第“366”号专利中做了进一步的描述。

通过明确肿瘤块的真正位置,可利用激光枪10在与乳腺组织38中的肿瘤块40相关的一个最优位置处将激光探针14和温度探针16推入乳腺组织38中。本发明利用了一个探针引导件48以易于将温度探针16和激光探针14插入乳腺组织38中。在显示器36上就可可视性地监控与肿瘤块40及肿瘤块周围的组织块的位置相应的激光探针14、温度探针16和标识元件46的位置。

如上所述,本发明利用一个激光枪10以将激光探针14和温度探针16推入肿瘤块和肿瘤块周围的组织块中。激光枪10可由任何适当的材料制成且可被构造成不同的结构。图1B中显示了这种结构的一个例子。

激光枪10被定位在立体定向平台44的一个导引机构52上,该立体定向平台44可在插入激光探针和温度探针之前将激光枪10定位。激光枪10包括用于容纳激光探针和温度探针及探针保持件12的一个壳体54,每个激光探针和温度探针所用的探针保持件12可从壳体中延伸出来。激光枪10还包括附加在壳体上的一个对准部件56而在插入之前使激光枪对准。激光枪10还包括附加在壳体上的一个插入部件58以自动插入激光探针和温度探针。激光枪10与控制系统59相连,该控制系统59包括一个计算机处理单元60。在激光治疗过程中,控制系统59运行以控制和监控温度探针和激光探针,例如控制激光源和流体泵及监控所述温度。

如图2B所示,优选首先将激光探针14插入肿瘤块的中心。一旦优选性地将激光探针14插入肿瘤块40中,就如在图2A和2B中进一步显示的那样,优选将温度探针16插入且与激光探针14平行定位(例如,最好距激光探针约为1cm)。在治疗过程中,温度探针16和激光探针14的最优位置对于监控从激光探针的顶端产生的热量的中心区是必需的。如下文所述,对激光探针的中心区产热图谱进行监控是必需的,从而对治疗过程中被破坏的肿瘤块体积进行有效检测。

由于相对于肿瘤块40正确且精确布置激光探针14及温度探针16非常重要,因此,本发明优选将立体定向技术与标识元件相结合以对上述部件的布置进行监控。本发明还利用布置在每个温度探针16和激光探针14上的多个位置标识34来监控激光探针14相对于温度探针16的轴向定位。如上所述,位置标识34沿着温度探针16和激光探针14中的每一个以公知的距离优选0.5cm相互间隔。因此,位置标识34就被用于可视性地监控激光探针14和温度探针16的相对位置,这样,除利用计算机自动调整外,还可利用人工来调整激光探针14和温度探针16的相对位置。

如图3所示,温度探针16优选包括一个温度探测器T3,该温度探测器T3与肿瘤块40的外表面相接触以测量该位置处的温度。其他温度探测器即T1、T2、T4和T5沿着温度探针与T3以一定的距离(如上所述)间隔布置。每个温度探测器与温度探针14的温度传感器Tc(即,测量肿瘤块中心的温度)相距不同的径向距离即r1、r2、r3、r4、r5。Tc和T3之间的径向距离(即r3)是已知的,即Tc和T3之间的轴向距离优选为1.0cm。通过明确T3和其他温度探测器(即T1、T2、T4和T5)之间的距离以及T3和Tc之间的径向距离,利用勾股定理则可分别确定Tc与T1、T2、T4、T5之间的径向距离,即对于一个直角三角形来说,其斜边长度H与形成直角的侧边A、B之间存在如下关系,即H2=A2+B2。

例如,(r1)2=(T1-T3)2+(r3)2=(1.0cm)2+(1.0cm)2=2.0cm2,其中T1-T3=1.0cm且r3=1.0cm,因此,r1=r5=(2.0cm2)1/2=1.4cm。基于同样的计算,r4=r2=1.10cm,而T1-T2=0.5cm且R3=1.0cm。因此,肿瘤周围的组织温度相对于激光纤维顶端温度Tc的温度可通过温度探测器如T1、T2、T3、T4、T5来监控,所述监控是通过在距激光纤维顶端不同的已知或相应的径向距离来进行,如上述的r1=1.4cm,r2=1.10cm,r3=1.0cm,r4=1.10cm,r5=1.4cm。

通过确定所述径向距离,则可优选基于球体体积V的已知计算公式即V=4/3∏r3来计算每个温度探测器处的体积值,其中,r为距球体中心的径向距离,而∏为通用的常值22/7即任一圆的周长与其直径的比值。当任一温度探测器处的温度达到可对肿瘤块进行破坏的温度值时,在每个温度探测器处的体积计算值与球形区域中被破坏的肿瘤块的体积有效对应,该球形区域具有与温度探测器相应的径向距离,即为r1、r2、r3、r4和r5。

例如,在开始施加激光辐射时,则在Tc的区域处及在Tc区域的附近对肿瘤块40造成破坏。随着时间的经过,与由T3所测量的温度的增加相对应,被破坏的肿瘤块的体积也增大。因此,被破坏的肿瘤块的体积小于与所具有的径向距离为r3的球形区域相应的体积。

当T3达到或增大至某一温度优选为60℃时,该温度可破坏肿瘤块,即为肿瘤块破坏温度,被破坏的肿瘤块体积与所具有的径向距离为r3的球形区域的体积有效对应。被破坏肿瘤块的球形形状在侵蚀性乳腺肿瘤上得到确证,带有乳腺癌的36个病人的肿瘤经激光治疗而被顺次除去且由病理学者将其解剖并进行报告。

为确保整个肿瘤块被有效破坏掉,激光治疗连续进行直至由另外的或外部温度探测器即T1、T2、T4和T5测量的温度达到或增大至肿瘤块破坏温度优选为60℃。在发生这种情况时,球形区域的体积中的肿瘤块被有效破坏掉,该球形区域小于与外部温度探测器相关的径向距离为r1、r2、r4、r5的球形区域。在最外部温度探测器如T1和T5所测量的温度增大至肿瘤块破坏温度优选为60℃时,激光治疗结束。

应认识到:对于破坏肿瘤块和肿瘤块周围的组织块所需的激光能的能量也是可确定的。根据本发明人以前的研究,每破坏约为1cm3的肿瘤块和/或肿瘤块周围的组织块,则需要大约2500焦耳的激光能。(例如,参见Dowlatshahi等的“超自然乳腺肿瘤的立体定向导引激光治疗(Stereotactically Guided Laser Therapy of Occult BreastTumors)”,ARCH.SURG.,Vol.135,pp.1345-1352,Nov.2000)。通过计算所破坏的肿瘤块的量且假设肿瘤块的破坏量需要约2500J/cm3的激光能,则可计算破坏肿瘤块的体积所必需的激光能(J)。

应认识到:本发明并不仅限于上述温度探测器的数目、类型、定位和位置。例如,根据肿瘤的治疗情况如肿瘤的类型和位置可利用多个位置和多个探测器。在一个优选的实施例中,将温度探测器定位以有效地监控从与外部温度探测器(例如T1和T5)相应的实际肿瘤块至一定径向距离的肿瘤块破坏情况。

还应认识到:本发明并不仅限于所述的肿瘤块破坏温度。根据上述的肿瘤治疗情况可利用多个不同的温度而与肿瘤块破坏温度相对应。在一个优选实施例中,优选的肿瘤块破坏温度至少为60℃。

计算机控制系统利用上述肿瘤块破坏计算公式而将被破坏的肿瘤块的图形标识提供到一个图形显示器62,如图4A所示,所述图形标识最好在治疗之前施加到实际肿瘤块的一个图像上。被破坏肿瘤块的图形显示器62最好以圆形(2-D)或球形(3-D)标记显示。除了显示肿瘤块之外,还示意性地显示标识元件。

在图4B中,显示器62显示了插入肿瘤组织之后的激光探针14和温度探针16。激光探针14的顶端64在肿瘤块40内居中布置,温度探针16依前述而相对于激光探针14布置。随着温度在空间中的升高及集中远离激光探针的顶端,温度探测器在T3处测量肿瘤块的破坏温度(即最好为60℃)。在此温度下,被破坏的肿瘤块标记66就如在图4B的显示器显示的那样。随着T1和T5处的温度达到上述肿瘤块破坏温度,如图4C所示,被破坏的肿瘤块标记67就扩展而包含与T1和T5相关的被破坏肿瘤块区域。

肿瘤块破坏标记从肿瘤块的实际图形处以与温度探针的外部温度探测器(例如,T1,T5)的位置相应的距离向外扩展。如图4C所示,在该距离下则有效完成了肿瘤块的破坏。所述距离在约0.25cm-约0.75cm内变化,优选在约0.4cm-0.5cm范围内变动。与公知的显示情况相反,本发明的图形显示可即时且可视性地监控肿瘤块的破坏情况,公知的显示情况只是通过柱状图表来显示在不同的肿瘤块位置处的温度。

在图4D、4E、4F、4G和4H中显示了对肿瘤块的破坏进行即时可视性监控而在激光治疗的开始阶段、随后阶段及终了阶段的肿瘤块破坏区的图形表征的另一个实施例。图4D所示为没有任何破坏区的肿瘤。图4E、4F和4G和4H显示了破坏区尺寸增大而扩展超过肿瘤区的情况。应认识到:可利用不同的交叉剖面线、阴影线和示意图来示意性地显示肿瘤块和破坏区。还应认识到:可示意性地利用不同的颜色来显示肿瘤块和破坏区。

应认识到:可与上述示意性视图相结合来显示温度的图形标识。图4I和4J所示为一个柱形图,该图最好提供给系统的操作者。该柱形图即时性地显示了不同位置的Tc、T1、T2、T3、T4和T5点处的温度。如图4I所示,在Tc处的温度大于在T3处的温度,而在T3处的温度大于在T2和T4处的温度,在T4处的温度大于在T1和T5处的温度。随着在这些点处的肿瘤块破坏温度的升高,破坏区也增大,柱形图则即时改变为如图4J所示的一个点。在该点处,T1和T5处的区域处于肿瘤块破坏温度优选为60℃之上。因此,操作者除可明确上述图示情况之外,还可明确已被破坏的肿瘤块的情况。

在另一个实施例中,本发明将血液循环测试与即时可视性监控相结合来确定整个肿瘤块是何时被完全有效破坏的。在该实施例中可利用任何适当的血液循环测试。但是,优选利用对比度增强的彩色多普勒超声检测技术,该技术使用了一种适当的对比剂和一种适当的变频超声波,从而当带有颜色的血液在肿瘤块周围的肿瘤块和组织块(即乳腺组织)中循环时,则可对带有颜色的血液进行观察。该血液循环测试在治疗之前和治疗之后进行,且将结果进行对比以确定肿瘤块是否已被有效破坏。

在本实施例中可利用任何适当的变频器和对比剂。在一个优选实施例中,变频超声波是一个7.5MHz的线性阵列变频超声装置,该装置是由华盛顿Bothel的ATL生产的商用变频超声装置。

此外,对比剂优选为一个声波降解的清蛋白制剂,即为具有气泡的一种声波降解的清蛋白制剂。应认识到:声波降解的清蛋白制剂材料中气泡的声波反射对血液流动或血液循环产生彩色反应指示。特别地,该对比剂是由St.Louis,Missouri的Mallinkrodt生产的商用产品即OPTISON牌对比剂。

在治疗之前,优选将有效量的对比剂注入血管中。该对比剂用来改进利用彩色多普勒超声技术产生的血液循环的图示效果。通过将图5A和5B所示的彩色多普勒超声波血液流动图进行对比来显示对比剂的效果。该对比剂用来产生图5B所示而非图5A所示的血液流动图。通过将上述视图进行对比,则可明确:与图5A所示的血流图象相比,图5B中的血液流动图像得到了改进。

转到图5B,利用对比度增强的彩色多普勒超声波检测肿瘤块和肿瘤块周围的组织块中的真实的血流量。在治疗之后,再将对比剂喷入以观察肿瘤块内和肿瘤块周围的血液流动。随着进一步的观察,如图5C所示,利用上述超声波技术所检测的肿瘤块内及其周围区域已没有有效的血液流动。这就显示出:肿瘤块及肿瘤块周围的组织块已被有效破坏掉。如果肿瘤块及其周围组织块已被破坏掉,则通过彩色多普勒超声装置不能有效观察到该被治疗区域内的血液循环。将治疗之前和治疗之后的血液循环测试结果进行比较分析以用于确定整个肿瘤块是否被破坏掉。

在激光治疗过程中,通过将有效量的对比剂喷入血管中也可观察肿瘤块中及肿瘤块周围的血液循环内的变化。这样,在激光治疗过程中可对肿瘤块和肿瘤块周围的组织块中的血液循环进行即时监控。随着越来越多的肿瘤块和肿瘤块周围的组织块被破坏掉,则流过该区域的血液也越少。随着血液循环的降低,则可利用血液循环测试如彩色多普勒超声波测试来有效测量前面所述的血液循环中的减少量。这样,在激光治疗过程中可连续监控彩色多普勒超声波检测结果的图示情况。所示图示情况可在一个独立的显示器上显示出来,或者可在激光治疗过程中添加到肿瘤块的真实图像上。在将病人从平台上移开之前,该图形显示可进一步对治疗的破坏情况进行即时监控。如果目标组织的一部分显示出表征生命力的血液流动,则可进行额外的激光治疗。应认识到:可以任何适当的方式来形成图示性标识,这样就可对血液循环进行监控。

图6中显示了在本发明的激光治疗过程中被破坏的一个实际的肿瘤块。图中的中空区域表示由激光治疗所破坏的肿瘤块和组织块周围的区域。如图6所示,所示中空区域基本为圆形且直径约为2.5cm-3.0cm。图6显示了激光治疗的乳腺肿瘤的一个切面。红色环代表发炎区,该发炎区内的组织被破坏掉。红色环的直径与在图5C中通过彩色多普勒超声装置所看到的无血管区的直径是相对应的。

本发明还提供了一种用于确定被破坏肿瘤块体积的方法。该方法优选包括提供一个激光枪的步骤。激光枪还包括上面详述的一个激光探针和一个温度探针。将激光探针和温度探针插入病人身体中,这样就将激光探针插入肿瘤块中,而将温度探针插入与肿瘤块相邻的组织块中。激光枪产生有效量的激光辐射并通过激光探针送入肿瘤块中。激光探针的温度传感器对肿瘤块中的肿瘤块温度进行测量。温度探针在沿着温度探针的不同位置处测量肿瘤块周围的组织块温度。计算机控制系统优选与激光枪及其部件即激光探针、激光探针的温度传感器、温度探针和一个流体泵电动连接。如上所述,该计算机控制系统接收来自温度探针和激光探针的温度数据和激光数据以确定或计算被破坏肿瘤块的体积。计算机(或操作者)对流体泵输送的液体流进行调节,这样,在激光治疗过程中,肿瘤块的中心温度即Tc就不会超过100℃或低于60℃。

计算机控制系统利用该计算值产生一个显示图而示意性地将被破坏的肿瘤块显示到实际肿瘤块的图像上。通过示意性地显示被破坏的肿瘤块的量,就如前面的内容所述,医生就可即时且可视性地监控肿瘤块所破坏情况,从而确定肿瘤块是何时被有效破坏掉的。

在另一个实施例中,本发明的方法包括在将激光枪插入肿瘤块之前对肿瘤块进行辨识的步骤。利用常用的X光线摄影技术、超声诊断技术或电磁成像技术来进行该辨识步骤。优选利用前述的立体定向技术或类似技术确定用于辨识肿瘤块实际位置的坐标。

在另一个实施例中,本发明在治疗之前及治疗之后利用了一个血液循环测试例如彩色多普勒超声检测装置来进一步证实整个肿瘤块是在何时被有效破坏掉的,该内容已在前面的内容中进行了描述。如上所述,在激光治疗过程中也可利用血液循环测试以对肿瘤块的破坏情况进行即时监控。

应认识到:本发明并不仅限于间隙式激光治疗,特别是对乳腺肿瘤进行破坏的激光治疗。本发明可用于对多种不同肿瘤块进行破坏的不同形式的非外科治疗。

应认识到:在不脱离本发明的范围和新颖内容的情况下可对本发明进行变更和变化,还应认识到本申请只受到附加的权利要求的范围的限制。

应认识到:对本申请所述的优选实施例所作发改变和变更对于本领域的人员来说是很明确的。在不脱离本发明的精神实质和范围的情况下且在不消除本申请的优势的情况下即可作出所述变更和变化。因此,附加的权利要求也覆盖这些变更和变化。

Claims (33)

  1. 本发明的权利要求如下所述:1、用于确定被破坏肿瘤块体积的一种装置,该装置包括:具有温度传感器的一个激光探针,温度传感器用于测量所述肿瘤块的温度;用于对与肿瘤块相邻的组织温度进行测量一个温度探针;与激光探针和温度探针电动连接的一个计算机控制系统,该计算机控制系统根据肿瘤块温度和组织温度来确定被破坏肿瘤块的体积;与计算机控制系统相连的一个显示器,该显示器对被破坏的肿瘤块体积进行图示性显示。
  2. 2.根据权利要求1所述的装置,其中:被破坏肿瘤块的体积的图示性显示包括一个圆形标识。
  3. 3.根据权利要求1所述的装置,其中:所述图示性显示包括一个球形标识。
  4. 4.根据权利要求1所述的装置,其中:所述被破坏肿瘤块的体积的图示性显示被添加到肿瘤块的实际图像上而对被破坏肿瘤块进行即时可视的监控。
  5. 5.根据权利要求4所述的装置,其中:在间隙式激光治疗过程中,对被破坏肿瘤块进行即时的可视性监控。
  6. 6.根据权利要求1所述的装置,其中:图示性显示还包括温度传感器和温度探针的柱形图。
  7. 7.根据权利要求1所述的装置,其中:该装置还包括用于接收激光探针的一个激光枪。
  8. 8.根据权利要求1所述的装置,其中:该装置还包括用于接收激光探针和温度探针的一个激光枪。
  9. 9.根据权利要求1所述的装置,其中:激光探针用于接收一根光学纤维以将有效量的激光辐射导入肿瘤块中。
  10. 10.根据权利要求1所述的装置,其中:激光探针包括用于接收光学纤维的一个金属套管,从而将有效量的激光辐射引入肿瘤块中,而生理液体和麻醉液体之一流入肿瘤块中。
  11. 11.根据权利要求1所述的装置,其中:将温度传感器插入与激光探针相分离的肿瘤块中。
  12. 12.根据权利要求1所述的装置,其中:该装置包括一个流体泵以将一定量的液体输入具有一中心温度的肿瘤块中,从而使该中心温度在60℃-100℃之间变化。
  13. 13.用于确定被破坏肿瘤块体积的一种装置,该装置包括:具有一个温度传感器和多个位置标识的一个激光探针,温度传感器用于测量所述肿瘤块的温度;具有多个位置标识的一个温度探针,该温度探针用于对与肿瘤块相邻的组织温度进行测量,所述激光探针和温度探针的位置标识使操作者易于确定激光探针和温度探针之间的相对距离;与激光探针和温度探针电动连接的一个计算机控制系统,该计算机控制系统根据肿瘤块温度和组织温度来确定被破坏肿瘤块的体积;与计算机控制系统相连的一个显示器,该显示器对被破坏的肿瘤块体积进行图示性显示。
  14. 14.根据权利要求13所述的装置,其中:所述位置标识沿着激光探针和温度探针中的每一个的至少一部分长度以相等的距离相互间隔。
  15. 15.根据权利要求13所述的装置,其中:所述位置标识沿着激光探针和温度探针中的每一个的至少一部分长度以0.5cm的距离相互间隔。
  16. 16.根据权利要求13所述的装置,其中:激光探针和温度探针均具有一个远端。
  17. 17.根据权利要求16所述的装置,其中:激光探针的远端与温度探针的远端在轴向上相距1.0cm。
  18. 18.根据权利要求13所述的装置,其中:温度探针包括5个温度探测器,其中每个探测器位于沿着温度探针的相应位置标识处。
  19. 19.根据权利要求18所述的装置,其中:温度探测器之一位于与激光探针的远端相距1.0cm的位置处。
  20. 20.根据权利要求19所述的装置,其中:激光探针的远端在肿瘤块中居中定位。
  21. 21.用于确定被破坏肿瘤块体积的一种方法,该方法包括如下步骤:提供具有一个温度传感器的一个温度探针和一个激光探针;将激光探针和温度探针插入以测量肿瘤块的温度和肿瘤块周围的组织块的温度;根据肿瘤块温度和组织块温度确定被破坏的肿瘤块的体积;将被破坏肿瘤块的体积的图形标识显示出来。
  22. 22.根据权利要求21所述的方法,其中:被破坏肿瘤块体积的图形标识包括一个圆形标识。
  23. 23.根据权利要求21所述的方法,其中:对被破坏肿瘤块的图形标识进行显示包括显示出一个球形标识。
  24. 24.根据权利要求22所述的方法,其中:对被破坏肿瘤块体积的图形标识进行显示包括将破坏区的图像添加到肿瘤块的图像上。
  25. 25.根据权利要求21所述的方法,其中:该方法包括对被破坏肿瘤块的体积进行即时可视性监控的步骤。
  26. 26.根据权利要求21所述的方法,其中:该方法包括在间隙式激光治疗过程中对被破坏肿瘤块体积的图形标识进行显示。
  27. 27.根据权利要求21所述的方法,其中:该方法包括利用血液循环测试来确认整个肿瘤块被有效破坏掉。
  28. 28.根据权利要求27所述的方法,其中:该方法包括在肿瘤块被破坏之前及破坏之后进行血液循环测试。
  29. 29.根据权利要求21所述的方法,该方法包括:在对肿瘤块进行破坏过程中进行一次血液循环测试,并对血液循环测试进图示性显示以对被破坏的肿瘤块体积进行即时监控。
  30. 30.根据权利要求21所述的方法,该方法包括如下步骤,即对激光探针与温度探针的相对距离进行测量。
  31. 31.根据权利要求30所述的方法,其中:所述测量步骤包括通过利用位于每个激光探针和温度探针上的多个位置标识进行测量。
  32. 32.根据权利要求21所述的方法,该方法包括将肿瘤块的中心温度保持在60℃-100℃范围内的一个步骤。
  33. 33.根据权利要求21所述的方法,该方法包括这样一个步骤:即对与被破坏的肿瘤块体积相应的激光能量进行计算。
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