CN218739076U - 介入诊疗系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及介入诊疗系统。一种介入诊疗系统包括：包括介入针的介入针模块，该介入针包括被配置为能经皮介入活体的针体和多个导航光纤束，导航光纤束布置在针体中并且沿针体的中心轴线纵向地延伸，导航光纤束的前光纤端面位于针体的前端面处，其中，导航光纤束被配置为朝向活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自目标部位的导航响应光；光源模块，被配置为向导航光纤束提供导航探测光；检测模块，被配置为检测来自导航光纤束的导航响应光；分析模块，被配置为基于导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束当中的分布情况确定针体的进针方向相对于目标部位的中心方向的偏离情况。

Description

介入诊疗系统

技术领域

本公开涉及医疗器械领域，并且更具体地，涉及一种介入诊疗系统。

背景技术

介入医疗是在影像学的引导下利用自然或人工通道将介入针或其组件(诸如但不限于经皮穿刺针套件)等介入器械送至病变部位以对其进行诊断和/或治疗的技术，并且目前在临床上已被广泛应用于组织活检、肿瘤消融、血管栓塞、瘘道封堵等领域。介入针通常进入到病患体内较深的位置，因此操作介入针的医生往往无法直接看见体内的情形，更无法及时准确地掌握病患体内瞬息万变的状况，导致难以即时做出可靠的判断与决策，进而无法高效地进行介入手术期间的诊断与治疗。

实用新型内容

在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的一些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图用来确定本公开的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本公开的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。

根据本公开的一方面，提供了一种介入诊疗系统，包括：介入针模块，包括介入针，所述介入针包括被配置为能经皮介入活体的针体以及多个导航光纤束，所述多个导航光纤束布置在所述针体中并且沿所述针体的中心轴线纵向地延伸，所述多个导航光纤束的前光纤端面位于所述针体的前端面处，其中，所述多个导航光纤束被配置为朝向所述活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自所述目标部位的导航响应光；光源模块，被配置为向所述介入针的所述多个导航光纤束提供所述导航探测光；检测模块，被配置为检测来自所述多个导航光纤束的所述导航响应光；以及分析模块，被配置为基于由所述检测模块检测到的所述导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束当中的分布情况确定所述针体的进针方向相对于所述目标部位的中心方向的偏离情况。

在一些实施例中，所述多个导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线对称地布置在所述针体中，并且其中：来自所述目标部位的所述导航响应光是所述目标部位对所述导航探测光的反射光；或者来自所述目标部位的所述导航响应光是所述目标部位响应于吸收所述导航探测光而发射的发射光。

在一些实施例中，所述多个导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地布置在所述针体中，所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束被配置为单独地朝向所述活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自所述目标部位的导航响应光，所述光源模块被配置为向所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束提供导航探测光，并且所述检测模块被配置为检测来自所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束的导航响应光，并且其中，所述介入针模块还被配置为满足以下各项中的至少一项：所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束在其前光纤端面处附接有与该导航光纤束尺寸相当的物镜；所述针体的前端面被成形为使得所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于所述针体的所述中心轴线的相应方位角范围内向所述活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自所述目标部位的导航响应光。

在一些实施例中，所述多个导航光纤束包括用于朝向所述活体内的目标部位发射导航探测光的第一组导航光纤束以及用于接收来自所述目标部位的导航响应光的第二组导航光纤束，所述光源模块被配置为向所述第一组导航光纤束中的每个导航光纤束提供导航探测光，所述检测模块被配置为检测来自所述第二组导航光纤束中的每个导航光纤束的导航响应光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的所述导航响应光的信号强度在所述第二组导航光纤束当中的分布情况确定所述针体的进针方向相对于所述目标部位的中心方向的偏离情况，所述第二组导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地布置在所述针体中，所述第二组导航光纤束包括至少两个导航光纤束，并且其中，所述介入针模块还被配置为满足以下各项中的至少一项：所述第二组导航光纤束中的每个导航光纤束在其前光纤端面处附接有与该导航光纤束尺寸相当的物镜；所述第一组导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地分布于第一圆上，所述第二组导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地分布于与所述第一圆同心的第二圆上；来自第一组导航光纤束的一个或多个导航光纤束与来自第二组导航光纤束的相应一个或多个导航光纤束相邻地定位；所述针体的前端面被成形为使得所述第二组导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于所述针体的所述中心轴线的相应方位角范围内接收来自所述目标部位的导航响应光。

在一些实施例中，所述介入针模块的所述介入针还包括：一组或多组感测光纤，所述一组或多组感测光纤布置在所述针体中并且沿所述针体的中心轴线纵向地延伸，使得所述一组或多组感测光纤的前光纤端面位于所述针体的前端面处，其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤用于感测所述活体内部的微环境的相应一种参数，所述每组感测光纤中的每根感测光纤包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随所述相应一种参数的变化而变化的发射光谱，其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光，并且其中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供所述激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的发射光确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述活体内部的微环境的相应一种参数。

在一些实施例中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤各自关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地布置在所述针体中，并且其中，所述一组或多组感测光纤包括以下中的一者或多者：第一组感测光纤，包括用于感测所述活体内部的微环境的温度的一根或多根第一感测光纤，所述第一组感测光纤中的每根第一感测光纤的探头具有被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱的第一光致发光材料；第二组感测光纤，包括用于感测所述活体内部的微环境的氧气浓度的一根或多根第二感测光纤，所述第二组感测光纤中的每根第二感测光纤的探头具有被配置为具有随氧气浓度的变化而变化的发射光谱的第二光致发光材料；以及第三组感测光纤，包括用于感测所述活体内部的微环境的酸碱度的一根或多根第三感测光纤，所述第三组感测光纤中的每根第三感测光纤的探头具有被配置为具有随酸碱度的变化而变化的发射光谱的第三光致发光材料。

在一些实施例中，所述介入针模块的所述介入针还包括：光纤接口，设置在所述针体的后端面上或者在所述针体的侧面的靠近所述后端面的部分上，其中，所述多个导航光纤束和所述一组或多组感测光纤的所有后光纤端面按预定规律布置在所述光纤接口处，并且其中，所述检测模块被配置为对所述光纤接口处的各个后光纤端面执行光谱检测以获得光信号的光谱信息，和/或执行成像检测以获得光信号的强度信息。

在一些实施例中，所述介入针模块的所述介入针的所述针体具有中空结构，以在所述针体内部提供工作通道，所述工作通道被配置用于执行以下操作中的至少一个：输送药物；抽吸废液；输送清洗液；接纳内针。

在一些实施例中，所述介入针模块的所述介入针还包括：可移除地设置于所述针体的所述工作通道内的内针，所述内针可操作以在所述针体被导航到所述目标部位处或附近时进入到所述目标部位内部。

在一些实施例中，所述内针包括布置在所述内针中的一个或多个成像光纤束，所述一个或多个成像光纤束沿所述内针的中心轴线纵向地延伸并且具有位于所述内针的前端面处或附近的前光纤端面，所述一个或多个成像光纤束中的每个成像光纤束在其前光纤端面处附接有与该成像光纤束尺寸相当的鱼眼透镜，其中，所述一个或多个成像光纤束被配置为朝向所述活体内的目标部位发射成像探测光并接收来自所述目标部位的成像响应光，并且其中，所述光源模块被配置为向所述一个或多个成像光纤束提供所述成像探测光，所述检测模块被配置为检测来自所述一个或多个成像光纤束的成像响应光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每个成像光纤束的成像响应光生成所述目标部位的图像。

在一些实施例中，所述内针包括布置在所述内针中的一组或多组感测光纤，所述一组或多组感测光纤沿所述内针的中心轴线纵向地延伸并且具有位于所述内针的前端面处或附近的前光纤端面，其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤用于感测所述目标部位内部的微环境的相应一种参数，所述每组感测光纤中的每根感测光纤包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随所述相应一种参数的变化而变化的发射光谱，其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光，并且其中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供所述激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的发射光确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述目标部位内部的微环境的相应一种参数。

在一些实施例中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤各自关于所述内针的所述中心轴线旋转对称地布置在所述内针中，其中，所述内针具有中空通道，用于对所述目标部位注射化学消融药物，并且其中，所述一组或多组感测光纤包括以下中的一者或多者：第一组感测光纤，包括用于感测所述目标部位内部的微环境的温度的一根或多根第一感测光纤，所述第一组感测光纤中的每根第一感测光纤的探头具有被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱的第一光致发光材料；第二组感测光纤，包括用于感测所述目标部位内部的微环境的氧气浓度的一根或多根第二感测光纤，所述第二组感测光纤中的每根第二感测光纤的探头具有被配置为具有随氧气浓度的变化而变化的发射光谱的第二光致发光材料；以及第三组感测光纤，包括用于感测所述目标部位内部的微环境的酸碱度的一根或多根第三感测光纤，所述第三组感测光纤中的每根第三感测光纤的探头具有被配置为具有随酸碱度的变化而变化的发射光谱的第三光致发光材料。

在一些实施例中，所述内针被配置用于对所述目标部位进行热消融，并且包括布置在所述内针中的一组或多组温度感测光纤，所述一组或多组温度感测光纤沿所述内针的中心轴线纵向地延伸，并且所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤的前光纤端面位于所述内针的从前端面到后端面之间的相应一个横截面处，其中，所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤用于感测所述目标部位内部的微环境的温度，所述每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱，其中，所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光，并且其中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤提供所述激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根温度感测光纤的发射光确定该根温度感测光纤的前光纤端面处的所述目标部位内部的微环境的温度。

在一些实施例中，所述一组或多组温度感测光纤中的第一组温度感测光纤相对于所述一组或多组温度感测光纤中的第二组温度感测光纤更靠近所述内针的前端面，并且所述第一组温度感测光纤的温度感测光纤密度大于所述第二组温度感测光纤的温度感测光纤密度，所述温度感测光纤密度是一组温度感测光纤的数量与该组温度感测光纤的前光纤端面所在的内针横截面的面积之比。

在一些实施例中，所述介入针模块的所述介入针还包括布置在所述针体中的附加导航光纤束，所述附加导航光纤束沿所述针体的所述中心轴线纵向地延伸并且具有位于所述针体的前端面处的前光纤端面，其中，所述附加导航光纤束被配置为向所述活体内部发射附加导航探测光并接收源自所述附加导航探测光的附加导航响应光，并且其中，所述光源模块被配置为向所述附加导航光纤束提供所述附加导航探测光，所述检测模块被配置为检测来自所述附加导航光纤束的所述附加导航响应光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的所述附加导航响应光定位并区分所述活体内部的不期望被所述介入针刺入的部位。

在一些实施例中，所述光源模块被配置为间断输出脉冲光，并且所述分析模块还包括时间控制组件，所述时间控制组件被配置为控制所述光源模块和所述检测模块以频率相同但相位不同的时序进行操作，使得所述检测模块在所述光源模块停止输出脉冲光的时段进行检测并在所述光源模块输出脉冲光的时段停止检测。

在一些实施例中，分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的所述导航响应光在两个不同波长处的信号强度的比值在所述多个导航光纤束当中的分布情况确定所述针体的进针方向相对于所述目标部位的中心方向的偏离情况。

在一些实施例中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的发射光在两个不同波长处的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述活体内部的微环境的相应一种参数；或者所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供第一激发光和波长不同于所述第一激发光的第二激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤响应于第一激发光的第一发射光和响应于第二激发光的第二发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的第一发射光的信号强度与第二发射光的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述活体内部的微环境的相应一种参数。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中阐述的实施例本质上是说明性和示例性的，并不旨在限制本公开。当结合以下附图阅读时，可以清楚地理解以下对示例性实施例的详细描述，其中相似的结构用相似的附图标记指示，并且其中：

图1是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的俯视图；

图2是图1的介入针的侧视图；

图3是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针中的导航光纤束的结构示图；

图4A至图4D分别示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的导航光纤束的几种示例布置方式；

图5A和图5B分别示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的针体前端的局部侧视图，图5C示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的俯视图；

图6是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的俯视图；

图7是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的俯视图；

图8是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针中的感测光纤的结构示图；

图9A至图9C示出了本公开的一个或多个示例性实施例的介入针中的感测光纤的探头所使用的几种示例光致发光材料；

图10是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的立体图；

图11是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的光纤接口的平面图；

图12是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的侧视图；

图13是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的一种示例内针的俯视图；

图14是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的另一种示例内针的俯视图；

图15A和图15B分别是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针的又一种示例内针的俯视图和侧视图；

图16是示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入诊疗系统的框图；

图17是示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入诊疗系统的一种示例布置的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

医生在对病患进行介入诊疗时，需要先将介入针送至病患体内的目标部位(例如，诸如肿瘤之类的病变部位)，然后才能对该目标部位进行诊断和治疗。但是，现有的介入诊疗技术往往是借助于影像学的手段(例如，超声成像等)来指导医生将介入针送至目标部位附近，但此后医生往往仅能凭经验和手感来把握介入针相对于目标部位的进针方向和位置。此外，现有的介入诊疗技术也无法原位地且实时地对目标部位进行成像并监测目标部位内外的微环境状况，进而无法为医生的即时诊疗决策提供有用的参考信息。

为此，本公开提供了一种介入诊疗系统，其可以提供用于介入针的光学实时导航功能以高效指导介入针的进针过程，既能够促进介入针以期望的进针方向和位置进入目标部位，又能够在介入针经皮进入活体到达目标部位的过程中规避需要保护的血管、脏器等重要部位。而且，根据本公开的介入诊疗系统还可以提供微环境原位实时感知功能，能够在介入针经皮进入活体到达目标部位的过程中以及在介入针进入到目标部位之后的过程中原位地且实时地在活体内感测目标部位之外和之内的微环境的各种参数及其分布情况，为医生的即时诊疗决策提供大量有用的参考信息。

首先参考图16，图16示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入诊疗系统200，其中实线箭头指示光学耦合，虚线箭头指示电学耦合。如图16所示，介入诊疗系统200可以包括介入针模块202、光源模块204、检测模块206和分析模块208。介入针模块202包括介入针，用于实施介入诊疗操作。光源模块204用于向介入针模块202提供所需的光信号，以便实现光学实时导航功能和/或微环境原位实时感知功能。光源模块204可以被配置为能输出各种不同波长的光。在一些实施例中，光源模块204可以包括宽光谱光源，并结合使用滤光器、单色仪等波长选择装置选择性地输出波长处于该宽光谱光源的工作波长范围中的子范围的光。在一些实施例中，光源模块204可以包括多个具有不同工作波长范围的窄光谱光源的组合，例如可以包括多个工作波长不同的单色光源(诸如激光器等)。光源模块204可以根据检测需求选择性地输出一种或多种波长的光。在一些示例中，光源模块204可以被配置为提供处于红光或近红外波段的光，例如635nm、680nm、730nm、850nm、980nm、1064nm等中的一个或多个波长的光，以便适用于在活体中进行介入诊疗。当然，取决于实际情况和需求，其它波长也可以是可行的。在一些实施例中，光源模块204还可以预留有接入附加光源的接口。这样，可以根据实际应用场景中的不同检测需求，将提供期望波长的光源整合到光源模块204中，从而提高系统的适用性和拓展性。另外，光源模块204所输出的各种波长的光的功率可以是可调制的，以便适应于具体应用场景。检测模块206用于检测来自介入针模块202的光信号，并且可以包括任何合适的光检测元件，包括但不限于诸如光子雪崩二极管(APD)之类的光电探测器、诸如荧光光谱仪和光纤光谱仪之类的光谱仪、诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器等、电子倍增CCD(EMCCD)图像传感器等、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等之类的成像仪等。分析模块208用于分析由检测模块206检测到的光信号的光谱信息和/或强度信息等，以获得光学实时导航信息和/或微环境原位实时感知信息。分析模块208可以由任何合适的计算设备来实现，包括但不限于处理器、控制器、微处理器、计算机、服务器等。在一些实施例中，介入诊疗系统200也可以不包括分析模块208，例如可将检测模块206的检测结果传输至位于介入诊疗系统200外部的计算设备以供分析。稍后将在描述介入针模块202的同时进一步描述光源模块204、检测模块206和分析模块208。

下面将结合附图详细描述根据本公开的各种实施例的介入针模块的介入针。可以理解，实际的介入针可能还存在其它部件，而为了避免模糊本公开的要点，附图没有示出且本文也不去讨论其它部件。还应注意，在本文中，当提及“前”时是指靠近目标部位而远离操作者(通常是医生)的一侧，当提及“后”时是指远离目标部位而靠近操作者的一侧。

图1和图2示意性示出了根据本公开的一个或多个示例性实施例的介入针模块202中包括的介入针100，其中图1是示出介入针100的从前向后观察的俯视图，图2是示出介入针100的在垂直于前后方向的方向上观察的侧视图。

如图1和图2所示，介入针100可以包括针体102。针体102可以被配置为能经皮介入活体(例如，人体、动物体)，并且具有前端面102-1和与前端面102-1相对的后端面102-2。针体102可以由任何合适的材料构成，例如可以由生物医用金属材料构成，包括但不限于不锈钢、合成纤维、碳纤维、钛合金、金、银等中的一种或多种。可以理解，虽然图1将针体102的横截面形状图示为圆形，但这仅仅是示例性的而非限制性的，针体102可以具有任何合适的横截面形状。

介入针100还可以包括多个导航光纤束104。每个导航光纤束104可以包括成束的多根光纤。所述多个导航光纤束104布置在针体102中并且沿针体102的中心轴线102-0纵向地延伸。例如，如图1所示，介入针100包括八个导航光纤束104a-104h，但这仅仅是示例性的而非限制性的，介入针100可以包括任何合适数量的导航光纤束104。参考图2，这些导航光纤束104的前光纤端面104-1位于针体102的前端面102-1处。注意，图2仅以虚线示意性示出了布置在针体102中的一些导航光纤束104的局部。

所述多个导航光纤束104可以被配置为朝向活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自该目标部位的导航响应光。光源模块204可以被配置为向所述多个导航光纤束104提供导航探测光。检测模块206可以被配置为检测来自所述多个导航光纤束104的导航响应光。分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于目标部位的中心方向的偏离情况。在一些实施例中，分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的导航响应光在两个不同波长处的信号强度的比值在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于目标部位的中心方向的偏离情况。

在一些实施例中，来自目标部位的导航响应光可以是该目标部位对导航探测光的反射光。在一些示例中，可以针对目标部位的特征吸收光谱性质确定导航探测光的波长范围。例如，假设目标部位在第一波长的位置处具有吸收峰，则可以使光源模块204向导航光纤束104提供包括第一波长的导航探测光，并经由导航光纤束104向目标部位发射包括第一波长的导航探测光，然后检测模块206可以检测来自导航光纤束104的导航响应光以确定接收到的导航响应光在第一波长的位置处的信号强度并将所确定的来自各个导航光纤束104的导航响应光在第一波长的位置处的信号强度传输至分析模块208。分析模块208可以被配置为进行如下分析：如果导航响应光在第一波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104b、104c、104d、104e处强于在导航光纤束104f、104g、104h、104a处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏下；如果导航响应光在第一波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104b、104c、104d、104e处弱于在导航光纤束104f、104g、104h、104a处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏上；如果导航响应光在第一波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104h、104a、104b、104c处强于在导航光纤束104d、104e、104f、104g处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏右；如果导航响应光在第一波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104h、104a、104b、104c处弱于在导航光纤束104d、104e、104f、104g处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏左；如果导航响应光在第一波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104a-104h处均匀，则可以确定针体102的进针方向没有偏离于该目标部位的中心方向。依此类推，分析模块208可以基于由检测模块206检测到的导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。如此，可以辅助医生及时调整针体102的进针方向，直到导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中分布均匀。在一些示例中，如果目标部位在多个波长的位置处均具有吸收峰，则可以使光源模块204向导航光纤束104提供包括所述多个波长中的至少两个波长的导航探测光，并经由导航光纤束104向目标部位发射包括所述多个波长中的至少两个波长的导航探测光，然后检测模块206可以检测来自导航光纤束104的导航响应光以确定接收到的导航响应光在所述至少两个波长的位置处的信号强度，并将所确定的信号强度传输至分析模块208。分析模块208可以基于导航响应光在所述至少两个波长的位置处的信号强度的绝对值或相对值(例如比值)在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。

在一些实施例中，来自目标部位的导航响应光可以是该目标部位响应于吸收导航探测光而发射的发射光。在一些示例中，可以预先通过注射等手段使目标部位富集光致发光材料，然后可以使光源模块204向导航光纤束104提供包括所述光致发光材料的激发波长的导航探测光并经由导航光纤束104向目标部位发射包括所述光致发光材料的激发波长的导航探测光。然后，检测模块206可以检测来自导航光纤束104的导航响应光以确定接收到的导航响应光在所述光致发光材料的发射波长的位置处的信号强度，并将所确定的信号强度传输至分析模块208。分析模块208可以基于由检测模块206检测到的导航响应光在所述发射波长处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。以肝脏肿瘤的诊疗为例，通常需要医生对生长有肿瘤的肝脏进行介入手术，而在手术前一般会注射光致发光材料，例如临床已获批准的Indocyanine Green(ICG)染料。这样，在介入针向肝脏肿瘤行进的过程中，可以由光源模块204向导航光纤束104提供730nm的导航探测光并经由导航光纤束向肝脏肿瘤发射730nm的导航探测光，从而激发富集于肝脏肿瘤中的ICG染料发光，然后检测模块206可以检测并确定接收到的导航响应光在ICG染料的发射波长的位置处的信号强度。分析模块208可以被配置为进行如下分析：如果导航响应光在发射波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104b、104c、104d、104e处强于在导航光纤束104f、104g、104h、104a处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏上；如果导航响应光在发射波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104b、104c、104d、104e处弱于在导航光纤束104f、104g、104h、104a处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏下；如果导航响应光在发射波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104h、104a、104b、104c处强于在导航光纤束104d、104e、104f、104g处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏左；如果导航响应光在发射波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104h、104a、104b、104c处弱于在导航光纤束104d、104e、104f、104g处，则可以确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向偏右；如果导航响应光在发射波长的位置处的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况为，在导航光纤束104a-104h处均匀，则可以确定针体102的进针方向没有偏离于该目标部位的中心方向。如此，可以辅助医生及时调整针体102的进针方向，直到导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中分布均匀。在一些示例中，如果目标部位所包含的光致发光材料在多个波长的位置处均具有发射峰，则检测模块206可以检测来自导航光纤束104的导航响应光以确定接收到的导航响应光在所述多个波长中的至少两个波长的位置处的信号强度，并将所确定的信号强度传输至分析模块208。分析模块208可以基于导航响应光在所述至少两个波长的位置处的信号强度的绝对值或相对值(例如比值)在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。在一些示例中，如果目标部位所包含的光致发光材料可以响应于多个不同激发波长的光而发光，则可以使光源模块204分别向导航光纤束104提供包括所述多个不同激发波长中的至少两个激发波长之一的导航探测光，并经由导航光纤束104向目标部位发射包括所述至少两个激发波长之一的导航探测光，然后检测模块206可以检测来自导航光纤束104的响应于所述至少两个激发波长中的每个激发波长的导航响应光以确定接收到的导航响应光的信号强度，并将所确定的信号强度传输至分析模块208。分析模块208可以基于响应于所述至少两个激发波长中的每个激发波长的导航响应光的信号强度的绝对值或相对值(例如比值)在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。

由此，通过在介入针模块202的介入针100中设置导航光纤束104并结合光源模块204、检测模块206和分析模块208的相应操作，实现了光学实时导航功能，不仅可以帮助医生将介入针100导航到目标部位附近，还可以帮助医生确认介入针的进针方向及位置是否恰当。

另外，导航光纤束104还可以被用于定位并区分活体内部的不期望被介入针100刺入的部位，例如血管、脏器等重要部位，以免发生手术事故。例如，导航光纤束104还可以被配置为向活体内部发射附加导航探测光并接收源自该附加导航探测光的附加导航响应光，光源模块204还可以被配置为向导航光纤束104提供附加导航探测光，检测模块206还可以被配置为检测附加导航响应光，并且分析模块208还可以被配置为基于由检测模块206检测到的附加导航响应光定位并区分活体内部的不期望被介入针100刺入的部位或者说重要部位。在一些实施例中，附加导航响应光可以是重要部位响应于吸收附加导航探测光而发射的发射光，例如不同重要部位可以预先通过注射等手段富集有具有不同发射光谱的不同光致发光材料。在一些实施例中，附加导航响应光可以是重要部位对附加导航探测光的反射光，例如不同重要部位可以具有不同的吸收光谱。可以以轮询方式使光源模块204向导航光纤束104轮流提供进而经由导航光纤束104轮流发射包括每个重要部位独有的吸收波长的附加导航探测光从而轮流对各个重要部位进行定位识别，也可以使光源模块204向导航光纤束104提供进而经由导航光纤束104发射包括多个重要部位共同具有的多个吸收波长的附加导航探测光并分析接收到的附加导航响应光在所述多个吸收波长处的信号强度的相对值来对各个重要部位进行定位识别。例如，针对静脉血管和动脉血管(二者的颜色明显不同)，可以使光源模块204向导航光纤束104交替提供进而经由导航光纤束104交替发射680nm和850nm的附加导航探测光，由于静脉血管对680nm的吸收强度与对850nm的吸收强度具有第一比值，而动脉血管对680nm的吸收强度与对850nm的吸收强度具有与第一比值不同的第二比值，由此分析模块208可以基于由检测模块206检测到的附加导航响应光在680nm处的信号强度与在850nm处的信号强度的比值来判断是静脉血管或动脉血管。分析结果可以用于指导医生在操作介入针100时避开它们。

可以通过使光源模块204向导航光纤束104交替提供进而经由导航光纤束104交替发射导航探测光和附加导航探测光来使系统交替执行将介入针导航到目标部位的功能和使介入针避开重要部位的功能，也可以使一些导航光纤束104(例如，导航光纤束104a、104c、104e、104g)用于执行将介入针导航到目标部位的功能并使另一些导航光纤束104(例如，导航光纤束104b、104d、104f、104h)用于执行使介入针避开重要部位的功能。在一些实施例中，可以使导航光纤束104a-104h仅执行将介入针导航到目标部位的功能，并另外包括附加导航光纤束来执行使介入针避开重要部位的功能。例如，参考图6，介入针100还可以包括布置在针体102中的附加导航光纤束(例如，图6中的四个附加导航光纤束105)，附加导航光纤束105沿针体的中心轴线102-0纵向地延伸并且具有位于针体102的前端面102-1处的前光纤端面105-1。附加导航光纤束105可以被配置为向活体内部发射附加导航探测光并接收源自附加导航探测光的附加导航响应光，光源模块204可以被配置为向所述附加导航光纤束提供所述附加导航探测光，检测模块206可以被配置为检测来自所述附加导航光纤束的所述附加导航响应光，并且分析模块208可以被配置为基于由所述检测模块检测到的所述附加导航响应光定位并区分所述活体内部的不期望被所述介入针刺入的部位。附加导航光纤束105的布置实施例可以类似于导航光纤束104的布置实施例，在此不再赘述。在一些示例中，光源模块204可以被配置为在向导航光纤束104提供导航探测光的同时向附加导航光纤束105提供附加导航探测光。在一些示例中，光源模块204可以被配置为交替地进行向导航光纤束104提供导航探测光和向附加导航光纤束105提供附加导航探测光。在一些示例中，检测模块206可以被配置为在检测来自导航光纤束104的导航响应光的同时检测来自附加导航光纤束105的附加导航探测光。在一些示例中，检测模块206可以被配置为交替地进行来自导航光纤束104的导航响应光的检测和来自附加导航光纤束105的附加导航探测光的检测。

返回参考图1，所述多个导航光纤束104可以被布置为便于基于导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。如图1所示，在一些实施例中，所述多个导航光纤束104可以关于针体102的中心轴线102-0对称地布置在针体102中。导航光纤束的对称分布可以有利于基于导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于该目标部位的中心方向的偏离情况。导航光纤束的对称分布可以是轴对称分布，更优选地可以是旋转对称分布。在一些实施例中，所述多个导航光纤束104可以关于针体102的中心轴线102-0旋转对称地布置在针体102中，并且所述多个导航光纤束104中的每个导航光纤束104都可以被配置为单独地朝向活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自目标部位的导航响应光。在这样的实施例中，光源模块204可以被配置为向所述多个导航光纤束104中的每个导航光纤束104提供导航探测光，并且检测模块206可以被配置为检测来自所述多个导航光纤束104中的每个导航光纤束104的导航响应光。如图1所示，导航光纤束104a-104h关于针体102的中心轴线102-0旋转对称地布置，也即每旋转45°都可以使一个导航光纤束挪到相邻一个导航光纤束先前所在的位置。每个导航光纤束104a-104h兼具光发射功能与光接收功能二者。在一些实施例中，每个导航光纤束104a-104h可以在其前光纤端面104-1处附接有与该导航光纤束尺寸相当的物镜。例如，该物镜例如可以是直径在0.3mm左右的微型物镜。图3示出了导航光纤束104的示例结构，导航光纤束104具有前光纤端面104-1和后光纤端面104-2，物镜104-3安装在前光纤端面104-1上，用于促进导航光纤束104进行光收集。

另一方面，也可以使光发射功能与光接收功能分别由不同的导航光纤束执行。在一些实施例中，所述多个导航光纤束可以包括用于朝向活体内的目标部位发射导航探测光的第一组导航光纤束以及用于接收来自目标部位的导航响应光的第二组导航光纤束。也就是说，第一组导航光纤束用于执行光发射功能，而第二组导航光纤束用于执行光接收功能。光源模块204可以被配置为向第一组导航光纤束中的每个导航光纤束提供导航探测光，检测模块206可以被配置为检测来自第二组导航光纤束中的每个导航光纤束的导航响应光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的导航响应光的信号强度在第二组导航光纤束当中的分布情况确定针体102的进针方向相对于目标部位的中心方向的偏离情况。例如，参考图4A，第一组导航光纤束可以包括导航光纤束104b、104d、104f、104h(出于说明目的，可以称为发射导航光纤束，并在图中用左斜线阴影指示)，而第二组导航光纤束可以包括导航光纤束104a、104c、104e、104g(出于说明目的，可以称为接收导航光纤束，并在图中用右斜线阴影指示)。在一些示例中，第二组导航光纤束可以关于针体102的中心轴线102-0对称地布置，例如旋转对称地布置在针体102中。第二组导航光纤束可以包括至少两个导航光纤束。在一些实施例中，第二组导航光纤束中的每个导航光纤束可以在其前光纤端面处附接有与该导航光纤束尺寸相当的物镜，用于促进光收集。第一组导航光纤束中的导航光纤束的数量和布置可以采取任何合适的配置方式。例如，可以以如下方式来简单判断第一组导航光纤束的配置方式是否合适：使介入针垂直于反射镜面地位于反射镜面前方，经由光源模块204向第一组导航光纤束中的各个发射导航光纤束传输相同强度的光并经由检测模块206确定第二组导航光纤束中的各个接收导航光纤束的出射光强度是否相同，如果是则可以认为第一组导航光纤束的配置方式合适。在一些示例中，第一组导航光纤束可以被配置为使得接收导航光纤束与各个发射导航光纤束的相对位置关系在第二组导航光纤束中的各个接收导航光纤束之间是相同的。在一些示例中，第一组导航光纤束可以关于针体102的中心轴线102-0旋转对称地分布于第一圆上，第二组导航光纤束可以关于针体102的中心轴线102-0旋转对称地分布于与第一圆同心的第二圆上。第一圆可以与第二圆具有相同的直径(即第一组导航光纤束和第二组导航光纤束旋转对称地分布于同一圆上)，例如参考图4A和图4B，或者第一圆可以具有比第二圆更大或更小的直径，例如参考图4C和图4D，其中在图4A至图4D中第一圆和第二圆由虚线指示。在一些实施例中，来自第一组导航光纤束的一个或多个发射导航光纤束可以与来自第二组导航光纤束的相应一个或多个接收导航光纤束相邻地定位。例如，在图4B中，每个接收导航光纤束与相应两个发射导航光纤束相邻地定位；在图4C中，四个接收导航光纤束与相应一个发射导航光纤束相邻地定位；在图4D中，每个接收导航光纤束与相应一个发射导航光纤束相邻地定位。

另外，在一些实施例中，针体102的前端面102-1可以被成形为使得第二组导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于针体102的中心轴线102-0的相应方位角范围内接收来自目标部位的导航响应光。在一些实施例中，针体102的前端面102-1还可以被成形为使得第一组导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于针体102的中心轴线102-0的相应方位角范围内向活体内的目标部位发射导航探测光。类似地，如果所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束兼具光发射与光接收功能，则针体102的前端面102-1可以被成形为使得所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于针体102的中心轴线102-0的相应方位角范围内向活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自目标部位的导航响应光。方位角平面可以被理解为平行于介入针100的横截面的平面。通过这样的方式，可以有利于使导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束104当中的分布情况更准确地反映针体102的进针方向相对于目标部位的中心方向的偏离情况。图5A至图5C示出了按此目的成形的针体102的前端面102-1的几种非限制性示例形状。

在图5A所示的示例中，针体102的前端面102-1包括沿针体102的周界延伸的斜面102-11，斜面102-11的前边缘的直径小于斜面102-11的后边缘的直径，并且所述多个导航光纤束104的前光纤端面位于针体102的前端面102-1的斜面102-11处。例如，图5A中示出了导航光纤束104a、104e的前光纤端面104a-1、104e-1位于针体102的前端面102-1的斜面102-11处。由于斜面102-11的存在，其上分布的每个导航光纤束104的前光纤端面更倾向于向该导航光纤束104所在的斜面部分所正对的方位角范围内的空间发射光和/或从导航光纤束104所在的斜面部分所正对的方位角范围内的空间接收光。斜面102-11例如可以是圆台或圆锥的侧面或者棱台或棱锥的侧面，或者具有任何其他合适的形状。此外，虽然图5A将斜面102-11图示为倾斜角度在斜面102-11各处保持不变，但这仅仅是示例性的而非限制性的，斜面102-11也可以被配置为具有变化的倾斜角度，例如可以包括弯曲或弯折的面。

在图5B所示的示例中，针体102的前端面102-1包括凸台102-12，所述多个导航光纤束104的前光纤端面可以围绕凸台102-12布置在针体102的前端面102-1上。由于凸台102-12的存在，前端面102-1上分布的每个导航光纤束104的前光纤端面更倾向于向该导航光纤束104最接近的凸台侧面部分所正对的方位角范围内的空间发射光和/或从导航光纤束104最接近的凸台侧面部分所正对的方位角范围内的空间接收光。凸台102-12例如可以是圆台或圆锥或者棱台或棱锥，或者具有任何其他合适的形状。例如，进一步如图5C所示，凸台102-12可以具有多个径向突出部，这些径向突出部可以将各个导航光纤束104的前光纤端面彼此分隔开，使得每个导航光纤束104的前光纤端面更倾向于向与该导航光纤束104相邻的两个径向突出部所限定的方位角范围内的空间发射光和/或从与该导航光纤束104相邻的两个径向突出部所限定的方位角范围内的空间接收光。例如，径向突出部的高度可以是恒定的，或者可以随着接近针体102的周界而降低。而且，径向突出部也不一定要延伸到针体102的周界。

以上已描述了介入针100的关于光学导航功能的多个实施例。下面将描述介入针100的关于微环境原位实时感知功能的各种实施例。如图7所示，在一些实施例中，介入针100还可以替代地或附加地包括一组或多组感测光纤106，所述一组或多组感测光纤106布置在针体102中并且沿针体102的中心轴线102-0纵向地延伸，使得所述一组或多组感测光纤106的前光纤端面106-1位于针体102的前端面102-1处，以便与活体内部的微环境直接接触。所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤可以用于感测活体内部的微环境的相应一种参数。每组感测光纤中的每根感测光纤可以包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随所述相应一种参数的变化而变化的发射光谱。所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤可以被配置为朝向探头的光致发光材料传输激发光并接收来自光致发光材料的发射光。光源模块204可以被配置为向所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根感测光纤的发射光确定该根感测光纤的前光纤端面处的活体内部的微环境的相应一种参数。在一些实施例中，光源模块204可以被配置为向所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根感测光纤的发射光在两个不同波长处的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的活体内部的微环境的相应一种参数。在一些实施例中，光源模块204可以被配置为向所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供第一激发光和波长不同于第一激发光的第二激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤中的每根感测光纤响应于第一激发光的第一发射光和响应于第二激发光的第二发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根感测光纤的第一发射光的信号强度与第二发射光的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的活体内部的微环境的相应一种参数。

在一些示例中，光源模块204可以被配置为在向导航光纤束104提供导航探测光的同时向每组感测光纤106提供相应的激发光。在一些示例中，光源模块204可以被配置为交替地进行向导航光纤束104提供导航探测光和向每组感测光纤106提供相应的激发光。在一些示例中，检测模块206可以被配置为在检测来自导航光纤束104的导航响应光的同时检测来自每组感测光纤106的发射光。在一些示例中，检测模块206可以被配置为交替地进行来自导航光纤束104的导航响应光的检测和来自每组感测光纤106的发射光的检测。

在一些实施例中，所述一组或多组感测光纤106中的每组感测光纤可以各自关于针体102的中心轴线102-0对称地、例如旋转对称地布置在针体102中。感测光纤的对称布置可以有利于分析微环境的参数的分布情况。在一些示例中，所述一组或多组感测光纤106可以各自旋转对称地分布于相应一个或多个同心圆上。在一些示例中，所述一组或多组感测光纤106中的两组或更多组感测光纤可以分布于同一圆上。在一些实施例中，所述一组或多组感测光纤106可以与所述多个导航光纤束分布于同一圆(如图7中的虚线所指示的)上，或分布于不同的同心圆上。感测光纤例如可以是一根光纤，其相比于导航光纤束可以细很多。

在一些实施例中，所述一组或多组感测光纤可以包括以下中的一者或多者：第一组感测光纤，包括用于感测活体内部的微环境的温度的一根或多根第一感测光纤，第一组感测光纤中的每根第一感测光纤的探头具有被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱的第一光致发光材料；第二组感测光纤，包括用于感测活体内部的微环境的氧气浓度的一根或多根第二感测光纤，第二组感测光纤中的每根第二感测光纤的探头具有被配置为具有随氧气浓度的变化而变化的发射光谱的第二光致发光材料；以及第三组感测光纤，包括用于感测活体内部的微环境的酸碱度的一根或多根第三感测光纤，第三组感测光纤中的每根第三感测光纤的探头具有被配置为具有随酸碱度的变化而变化的发射光谱的第三光致发光材料。例如，参考图7，相比于图1，图7的介入针100进一步包括用于感测温度的第一组感测光纤1061a-1061d、用于感测氧气浓度的第二组感测光纤1062a-1062b、以及用于感测酸碱度的第三组感测光纤1063a-1063b。作为非限制性示例，第一光致发光材料可以包括Er³⁺掺杂的稀土上转换纳米粒子(如图9A所示，核心为Er³⁺掺杂的稀土纳米粒子，外层包覆壳层增强发光性能，形成核壳结构的NaYF₄:Yb,Er@NaLuF₄上转换纳米粒子；例如，可以由光源模块204向第一感测光纤提供进而由第一感测光纤向位于其前光纤端面的第一光致发光材料传输980nm的激发光，然后分析模块208可以基于第一光致发光材料的发射光谱在525nm和545nm处的信号强度的比值的变化确定微环境中温度的变化)，第二光致发光材料可以包括苯并卟啉类金属配合物(如图9B所示，例如，可以由光源模块204向第二感测光纤提供进而由第二感测光纤向第二光致发光材料传输635nm的激发光，然后分析模块208可以基于第二光致发光材料的发射强度的变化确定微环境中氧气浓度的变化)，并且第三光致发光材料可以包括多甲川花菁染料衍生物(如图9C所示，例如，可以由光源模块204向第三感测光纤提供进而由第三感测光纤分别向第三光致发光材料传输635nm的激发光和680nm的激发光，然后分析模块208可以基于两种激发光条件下的发射强度的比值的变化确定酸碱度的变化)。参考图8，感测光纤106可以包括前光纤端面106-1和后光纤端面106-2，探头106-3形成于前光纤端面106-1上。例如，可以将光致发光材料与高分子基质材料预混后加入到圆柱形中空模具中固化成形得到探头，然后将探头融合组装在光纤的一端以得到感测光纤。高分子基质材料例如可以包括聚甲基丙烯酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇等，这些高分子材料具有较好的生物相容性，并且能与光纤有机融合，形成薄层对光纤表面进行改性，实现生物功能化。本公开所制备的感测光纤可以具有优秀的检测性能指标，例如可以实现优于±1摄氏度的温度检测、优于±1％的氧气浓度检测、优于±0.1的酸碱度检测。

通过这些感测光纤，可以原位实时获知针体102的前端面所在的活体局部微环境的多种参数的状态及分布情况，由此有利于指导医生即时做出可靠的诊断和治疗决策。例如，当发现氧气浓度过低时，医生不能用光动力疗法处置肿瘤，而需要改用其他疗法。

在一些实施例中，介入针100还可以包括光纤接口，该光纤接口可以设置在针体102的后端面102-2上或者在针体102的侧面的靠近后端面102-2的部分上。例如，图10示出了介入针的一个示例的立体图，其中光纤接口102-3设置在针体102的侧面的靠近后端面102-2的部分上。所述多个导航光纤束104(以及如果有的话，附加导航光纤束105)和所述一组或多组感测光纤106(如果有的话)的所有后光纤端面按预定规律布置在光纤接口102-3处。例如，所有后光纤端面可以以阵列布置在光纤接口102-3处，如图11所示，该阵列中的后光纤端面从左到右且从上到下依次属于导航光纤束104a-104h、第一感测光纤1061a-1061d、第二感测光纤1062a-1062b和第三感测光纤1063a-1063b。利用这样的布置，可以方便地通过对光纤接口进行成像以检测来自每个后光纤端面的信号，也可以方便地将期望的光耦合进每个后光纤端面中。例如，光源模块204可以被配置为照射光纤接口102-3从而选择性地将光耦合进一些或全部后光纤端面。例如，检测模块206可以被配置为对光纤接口102-3处的各个后光纤端面执行光谱检测以获得光信号的光谱信息和/或执行成像检测以获得光信号的强度信息。在一些示例中，检测模块206可以对整个光纤接口102-3进行面成像来同时检测所有后光纤端面处的信号强度。在一些示例中，检测模块206可以包括扫描组件，用于对光纤接口102-3处的各个后光纤端面逐个扫描来检测每个后光纤端面处的信号光谱和/或强度。扫描组件例如可以包括高速/低速振镜系统、三维可控位移台以及相关的光学元件等。

可以理解，虽然图11将光纤接口图示为具有圆形，但这仅仅是示例性的而非限制性的，光纤接口可以具有任何合适的形状。在一些示例中，光纤接口可以采用光纤连接器的形式，例如但不限于多光纤推入式(MPO)连接器等多光纤连接器。在一些示例中，可以在光纤接口处将用于发射光的光纤的后光纤端面布置在一起，并将用于接收光的光纤的后光纤端面布置在一起，以便向介入针的光纤输入光和从介入针的光纤输出光。在一些示例中，可以在第一光纤接口处布置用于发射光的光纤的后光纤端面，并在不同于第一光纤接口处的第二光纤接口处布置用于接收光的光纤的后光纤端面。在一些示例中，可以在不同的光纤接口处布置不同类型的光纤的后光纤端面，例如可以在第一光纤接口处布置导航光纤束的后光纤端面，并在不同于第一光纤接口处的第二光纤接口处布置感测光纤的后光纤端面。

图17示意性描绘了介入诊疗系统200的一种示例布置，其中介入针模块由图10中的介入针代表。在图17的实施例中，光源模块204所发出的探测光信号经由二向色镜212反射到光纤接口102-3处，从而进入到相应光纤中。来自光纤的响应光信号经由二向色镜212透射到检测模块206处，并由检测模块206将对响应光信号的检测结果传输至分析模块208以供分析。虽然在图17中将光路配置为由二向色镜212反射探测光信号而透射响应光信号，但反之亦可。另外，在一些实施例中，也可以不使用二向色镜而使探测光信号的光路与响应光信号的光路完全分开。例如，当介入针100中的导航光纤束的布置采取如图4A所示的布置时，可以将第一组导航光纤束104b、104d、104f、104h的后光纤端面布置在第一光纤接口处，并将第二组导航光纤束104a、104c、104e、104g的后光纤端面布置在第二光纤接口处，然后可以通过第一光缆将光源模块204与第一光纤接口光学耦接，并经由第二光缆将检测模块206与第二光纤接口光学耦接。另外，虽然图中未示出，但是系统还可以包括各种光学元件以优化光路。例如，可以在二向色镜212与光纤接口102-3之间和/或在二向色镜212与检测模块206之间布置一个或多个透镜以整形光束，还可以在检测模块206前布置滤光器以滤除光源模块204输出的光的散射信号等杂光干扰。

除了在检测模块206前布置滤光器这种方式外，本公开还提供了其它方式来规避由光源模块204输出的光的散射信号对检测的干扰。在一些实施例中，光源模块204可以被配置为间断输出脉冲光，并且分析模块208还可以包括时间控制组件，该时间控制组件可以被配置为控制光源模块204和检测模块206以频率相同但相位不同的时序进行操作，使得检测模块206在光源模块204停止输出脉冲光的时段进行检测并在光源模块204输出脉冲光的时段停止检测。这样的方式可以称为时间分辨法，其可以从根本上避免由光源模块204输出的光的散射信号在检测时段出现。对光源模块204的时序控制例如可以经由对光源模块204的供电电源的时序控制来实现，比如采用晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)触发器件来实现间断输出。当然，可以通过在光源模块204的光输出端口设置挡光板并经由挡光板的开闭时间序列来实现间断输出，或者可以采取任何其它合适的方式。对检测模块206的时序控制例如可以通过在检测模块206的光输入端口设置挡光板(例如斩波器)并经由挡光板的开闭时间序列来实现间断输出，也可以经由对检测模块206的供电电源的时序控制来实现，还可以采用时间分辨检测性能更好的检测器来实现，或者可以采取任何其它合适的方式。相对而言，时间分辨法更适用于其余辉寿命长于光源模块204和检测模块206可实现的最短工作周期的光致发光材料(例如，目标部位被预先注射的光致发光材料，感测光纤的探针所包括的光致发光材料)。例如，如前面关于图9B所描述的微环境氧气浓度感知的情形，在此情形下，分析模块208可以根据时间分辨法对光源模块204和检测模块206的操作时序进行控制，先由光源模块204向第二感测光纤提供进而由第二感测光纤向第二光致发光材料苯并卟啉类金属配合物传输635nm的激发光，再在光源模块204停止输出激发光期间使检测模块206检测苯并卟啉类金属配合物的发射光，由此分析模块208可以基于由检测模块206检测到的苯并卟啉类金属配合物的发射光的强度变化确定微环境中氧气浓度的变化。

此外，如前面已经提到过的，分析模块208可以被配置为基于两种波长处的光信号的强度相对值或者说比值来进行分析。这种情况下，分析模块208的分析结果也不易受到噪声的干扰。这样的方式可以称为强度比率法。相对而言，强度比率法更适用于响应光谱(发射光谱或反射光谱)具有多个峰的情况或者光致发光材料具有多个激发波长的情况。例如，如前面关于图9C所描述的微环境酸碱度感知的情形，分析模块208可以对由检测模块206检测到的第三光致发光材料多甲川花菁染料衍生物在光源模块204提供635nm的激发光的情况下的发射光的强度和在光源模块204提供680nm的激发光的情况下的发射光的强度进行比率分析，通过与进行标准实验时获得的工作曲线相比确定微环境的实时酸碱度。另外，当响应光谱仅具有一个峰时，如果要使用强度比率法，也可以选择那一个峰上的两个不同波长处的信号强度的比值用于分析。

强度比率法可以有效降低系统导致的波动，而且强度比率法可以与时间分辨法结合使用以进一步降低背景干扰影响。例如，如前面关于图9A所描述的微环境温度感知的情形，分析模块208可以根据时间分辨法对光源模块204和检测模块206的操作时序进行控制，先由光源模块204向第一感测光纤提供进而由第一感测光纤向第一光致发光材料NaYF₄:Yb,Er@NaLuF₄上转换纳米粒子传输980nm的激发光，再在光源模块204停止输出激发光期间使检测模块206检测NaYF₄:Yb,Er@NaLuF₄上转换纳米粒子的发射光，然后分析模块208可以对由检测模块206检测到的NaYF₄:Yb,Er@NaLuF₄上转换纳米粒子的发射光谱在525nm和545nm处的发射强度进行比率分析，通过与进行标准实验时获得的工作曲线相比确定微环境的实时温度。

进一步参考图17，在一些实施例中，介入诊疗系统200还可以包括反馈模块210。反馈模块210可以被配置为基于由分析模块208确定的针体102的进针方向相对于目标部位的中心方向的偏离情况生成针体102的进针方向的调整建议，并且将针体102的进针方向的调整建议反馈给介入针100的操作者。反馈模块210还可以被配置为基于由分析模块208确定的活体内部的微环境的参数生成参数情况报告和/或诊疗方案调整建议，并且将参数情况报告和/或诊疗方案调整建议反馈给介入针100的操作者。例如，当分析模块208确定氧气浓度过低时，反馈模块210可以反馈包括氧气浓度值的参数情况报告以及建议弃用光动力疗法处置肿瘤的诊疗方案调整建议。反馈模块210可以由任何合适的计算设备来实现，包括但不限于处理器、控制器、微处理器、计算机、服务器等。反馈模块210可以包括任何合适的输出设备，例如但不限于显示器(诸如阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)或液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD))、扬声器等，以便输出各种反馈。

在一些实施例中，介入针模块202的介入针100的针体102可以具有中空结构，以在针体102内部提供工作通道，所述工作通道可以被配置用于执行以下操作中的至少一个：输送药物(例如用于治疗/止血的药物等)；输送清洗液(例如可以是生理盐水等，用于清理污垢/清洗疮面等)；抽吸废液(例如，脏污清洗液、溢出的血液等)；接纳内针。例如，参考图12，针体102是中空的，以在其中提供工作通道102-4。在图12的示例中，介入针100还可以包括可移除地设置于针体102的工作通道102-4内的内针110。内针110可以由任何合适的材料构成，例如可以由生物医用金属材料构成，包括但不限于不锈钢、合成纤维、碳纤维、钛合金、金、银等中的一种或多种。内针110可以由与针体102相同的材料形成。内针110可操作以在针体102被导航到目标部位处或附近时进入到目标部位内部。一般来讲，针体102可以在移动到目标部位附近2mm左右的位置时停止移动，然后通过推送内针110来使内针110介入目标部位内部。内针110可以类似于以上描述的关于针体102的各种实施例进行配置。考虑到实际临床需求以及在功能上与针体102互补等方面的因素，内针110的设计也可以与针体102存在一些差异。例如，在一方面，考虑到内针110与针体102形成嵌套结构，当利用针体102中的导航光纤束确定好针体102的进针方向时，内针110的进针方向也基本上相应确定了，因而可以不在内针110上额外布置导航光纤束以用于内针110的导航定位；在另一方面，针对不同的诊疗模式，内针110可以被设计用于实现不同的功能。下面将结合图13、图14、图15A及图15B介绍几种示例内针。

在一些实施例中，如图13所示，内针110可以包括布置在内针110中的一个或多个成像光纤束112，所述一个或多个成像光纤束112沿内针110的中心轴线110-0纵向地延伸并且具有位于内针110的前端面110-1处或附近的前光纤端面112-1。在一些示例中，所述一个或多个成像光纤束112中的每个成像光纤束112可以在其前光纤端面112-1处附接有与该成像光纤束尺寸相当的鱼眼透镜。所述一个或多个成像光纤束112可以被配置为朝向活体内的目标部位发射成像探测光并接收来自目标部位的成像响应光。光源模块204可以被配置为向所述一个或多个成像光纤束112提供成像探测光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一个或多个成像光纤束106的成像响应光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每个成像光纤束的成像响应光生成目标部位的图像。成像响应光可以是源自成像探测光的反射光(例如直接成像)或发射光(例如荧光成像)。这样的内针110可以被称为成像内针。成像内针110的成像光纤束可以不具有传感功能，而仅仅用于实时原位成像。成像光纤束112可以包括成束的多根光纤，其可以比前述感测光纤更粗但比导航光纤束更细。可以在成像内针110中使用可商购的成像光纤束。在一些实施例中，成像内针110的成像光纤束例如可以是近红外成像光纤束，成像探测光例如可以是由包括近红外光源的光源模块204提供的波长为1064nm的光。可以理解，其他波长范围的成像探测光也是可行的。成像内针110例如可以是基于22G(国际通用标准针头规格)无创针改造的，其采用广角视网膜技术以及光束整形技术对目标部位进行光学重构成像，可用于超精细区域的实时组织微结构成像。在一些实施例中，每个成像光纤束112可以被配置为单独地朝向活体内的目标部位发射成像探测光并接收来自目标部位的成像响应光，即每个成像光纤束兼具光发射与光接收功能。在一些实施例中，所述一个或多个成像光纤束112中的一部分成像光纤束可以被配置为朝向活体内的目标部位发射成像探测光而另一部分成像光纤束可以被配置为接收来自目标部位的成像响应光，即光发射功能与光接收功能由不同的成像光纤束执行。可以以任何合适的方式布置这些成像光纤束112，例如可以以阵列布置，如图13所示。

在一些实施例中，如图14所示，内针110可以包括布置在内针110中的一组或多组感测光纤116，所述一组或多组感测光纤116沿内针110的中心轴线110-0纵向地延伸并且具有位于内针110的前端面110-1处或附近的前光纤端面116-1。所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤可以用于感测目标部位内部的微环境的相应一种参数。每组感测光纤116中的每根感测光纤可以包括位于其前光纤端面116-1处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料可以被配置为具有随所述相应一种参数的变化而变化的发射光谱。所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤中的每根感测光纤可以被配置为朝向探头的光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光。光源模块204可以被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根感测光纤的发射光确定该根感测光纤的前光纤端面处的目标部位内部的微环境的相应一种参数。在一些实施例中，光源模块204可以被配置为向所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根感测光纤的发射光在两个不同波长处的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的目标部位内部的微环境的相应一种参数。在一些实施例中，光源模块204可以被配置为向所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供第一激发光和波长不同于第一激发光的第二激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤中的每根感测光纤响应于第一激发光的第一发射光和响应于第二激发光的第二发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根感测光纤的第一发射光的信号强度与第二发射光的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的目标部位内部的微环境的相应一种参数。

布置在内针110中的感测光纤116可以类似于前述布置在针体102中的感测光纤106，在此可以不多赘述。这样的内针110可以被称为介入内针。由于针体102通常不进入目标部位内部，因而布置在针体102中的感测光纤106无法感测目标部位内部的微环境的参数。而介入内针110可以刺入目标部位内，所以可以用布置在介入内针110中的感测光纤116来原位实时感测目标部位内部的局部微环境的参数。在一些实施例中，例如参考图14，所述一组或多组感测光纤116可以包括以下中的一者或多者：第一组感测光纤，包括用于感测目标部位内部的微环境的温度的一根或多根第一感测光纤1161a-1161d，第一组感测光纤中的每根第一感测光纤的探头具有被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱的第一光致发光材料；第二组感测光纤，包括用于感测目标部位内部的微环境的氧气浓度的一根或多根第二感测光纤1162a、1162b，第二组感测光纤中的每根第二感测光纤的探头具有被配置为具有随氧气浓度的变化而变化的发射光谱的第二光致发光材料；以及第三组感测光纤，包括用于感测目标部位内部的微环境的酸碱度的一根或多根第三感测光纤1163a、1163b，第三组感测光纤中的每根第三感测光纤的探头具有被配置为具有随酸碱度的变化而变化的发射光谱的第三光致发光材料。在一些示例中，介入内针110也可以基于22G无创针来改造，因而可以基于无创针的特性而在活体的多个位点布针，从而为研究微环境联动性或监测生理状态提供了工具基础。在一些实施例中，所述一组或多组感测光纤116中的每组感测光纤116可以各自关于介入内针110的中心轴线110-0对称地(例如，旋转对称地)布置在介入内针110中。感测光纤的对称布置可以有利于分析微环境的参数的分布情况。在一些实施例中，介入内针110还可以具有中空通道110-4，例如用于对所述目标部位注射化学消融药物(例如，酒精等)，以进行化学消融。

在一些实施例中，内针110可以被配置用于对目标部位进行热消融。这样的内针可以被称为热消融内针。热消融内针110例如可以为射频消融针。由于在热消融内针的工作过程中温度分布监测十分重要，因而如图15A所示，热消融内针110可以包括布置在内针110中的一组或多组温度感测光纤1161，所述一组或多组温度感测光纤1161沿内针110的中心轴线110-0纵向地延伸。进一步参考图15B，所述一组或多组温度感测光纤1161中的每组温度感测光纤的前光纤端面1161-1位于内针110的从前端面110-1到后端面110-2之间的相应一个横截面(如点划线A、B、C、D、E、F所示)处。所述一组或多组温度感测光纤1161中的每组温度感测光纤可以用于感测目标部位内部的微环境的温度。每组温度感测光纤1161中的每根温度感测光纤1161可以包括位于其前光纤端面1161-1处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料可以被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱。所述一组或多组温度感测光纤1161中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光。光源模块204可以被配置为向所述一组或多组温度感测光纤1161中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤提供激发光，检测模块206可以被配置为检测来自所述一组或多组温度感测光纤1161中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤的发射光，并且分析模块208可以被配置为基于由检测模块206检测到的每根温度感测光纤的发射光确定该根温度感测光纤的前光纤端面处的目标部位内部的微环境的温度。可以基于所确定的温度控制热消融内针的输出功率，从而使目标部位的微环境温度稳定在期望温度附近。例如，反馈模块210可以基于由分析模块208确定的温度生成温度情况报告以及指示热消融内针的期望输出功率的诊疗方案调整建议。温度感测光纤1161可以类似于前述用于感测温度的第一感测光纤1061a、1161a，并且也可以应用前述时间分辨法和/或强度比率法，在此可以不再赘述。在一些实施例中，如果所述一组或多组温度感测光纤1161中的第一组温度感测光纤相对于所述一组或多组温度感测光纤中的第二组温度感测光纤更靠近所述内针的前端面，则第一组温度感测光纤的温度感测光纤密度可以大于第二组温度感测光纤的温度感测光纤密度。所述温度感测光纤密度是指一组温度感测光纤的数量与该组温度感测光纤的前光纤端面所在的内针横截面的面积之比。例如如图15B所示，横截面C处的温度感测光纤密度大于横截面D处的温度感测光纤密度。由于内针110的形成材料的导热性通常较好，因此温度感测光纤的前光纤端面不一定要暴露于内针110的表面，而是可以位于内针110内部。此外，热消融内针110也可以基于22G无创针来改造，由此可以在热消融过程中在多个重要位点布针，从而形成热消融温度监测圈，以指导热消融手术的高效展开。当分析模块208分析发现某病灶达不到热消融的温度要求时，反馈模块210可以反馈如下诊疗方案调整建议：将热消融内针替换为之前关于图14描述的介入内针，并通过介入内针的中空通道注射酒精等来进行化学消融。

可以理解，以上结合图13、图14、图15A及图15B描述的仅仅是可与针体102组合使用的内针110的几种非限制性示例。可以根据实际需求基于本公开的任意实施例或其结合来设计内针110。内针110可以长于针体102，并且可以类似地在内针110的后端面110-2或在内针110的侧面的靠近后端面110-2的部分设置光纤接口，用于按预定规律布置内针110中的光纤的后光纤端面。

根据本公开的各种实施例的介入诊疗系统可以利用原位实时光学导航功能指导介入针的进针过程，还可以利用光致发光探头灵敏地原位实时监测并利用光纤高保真地提取活体内及目标部位内的微环境的温度、氧气浓度、酸碱度等参数的数值及分布情况，及时反馈诸如热疗、化疗等诊疗手段的治疗强度及效果，以便医生即时调整诊疗策略。而且，根据本公开的各种实施例的介入针的导航光纤束、成像光纤束和各种感测光纤均布置在针体或内针之内，因而可以利用介入针的介入通道进入活体内，并且受到介入针的保护，从而可以将微环境的细微变化所导致的光学信号传递到体外的分析设备，同时可以抵抗生物组织对光学信号的干扰。

在说明书及权利要求中的词语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“高”、“低”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其它取向上操作。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“之上”的特征，此时可以描述为在其它特征“之下”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。

在说明书及权利要求中，称一个元件位于另一元件“之上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、“耦接”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件之上、直接附接至另一元件、直接连接至另一元件、直接耦合至另一元件、直接耦接至另一元件或直接接触另一元件，或者可以存在一个或多个中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“之上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件、“直接耦接”至另一元件或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书及权利要求中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在技术领域、背景技术、实用新型内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。本文中使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其它各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。可以以任何方式和/或与其它实施例的方面或元件相结合地组合以上公开的所有实施例的方面和元件，以提供多个附加实施例。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种介入诊疗系统，其特征在于，包括：

介入针模块，包括介入针，所述介入针包括：

针体，被配置为能经皮介入活体，以及

多个导航光纤束，所述多个导航光纤束布置在所述针体中并且沿所述针体的中心轴线纵向地延伸，所述多个导航光纤束的前光纤端面位于所述针体的前端面处，

其中，所述多个导航光纤束被配置为朝向所述活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自所述目标部位的导航响应光；

光源模块，被配置为向所述介入针的所述多个导航光纤束提供所述导航探测光；

检测模块，被配置为检测来自所述多个导航光纤束的所述导航响应光；以及

分析模块，被配置为基于由所述检测模块检测到的所述导航响应光的信号强度在所述多个导航光纤束当中的分布情况确定所述针体的进针方向相对于所述目标部位的中心方向的偏离情况。

2.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述多个导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线对称地布置在所述针体中，并且其中：

来自所述目标部位的所述导航响应光是所述目标部位对所述导航探测光的反射光；或者

来自所述目标部位的所述导航响应光是所述目标部位响应于吸收所述导航探测光而发射的发射光。

3.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，

其中，所述多个导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地布置在所述针体中，

其中，所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束被配置为单独地朝向所述活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自所述目标部位的导航响应光，所述光源模块被配置为向所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束提供导航探测光，并且所述检测模块被配置为检测来自所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束的导航响应光，并且

其中，所述介入针模块还被配置为满足以下各项中的至少一项：

所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束在其前光纤端面处附接有与该导航光纤束尺寸相当的物镜；

所述针体的前端面被成形为使得所述多个导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于所述针体的所述中心轴线的相应方位角范围内向所述活体内的目标部位发射导航探测光并接收来自所述目标部位的导航响应光。

4.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，

其中，所述多个导航光纤束包括用于朝向所述活体内的目标部位发射导航探测光的第一组导航光纤束以及用于接收来自所述目标部位的导航响应光的第二组导航光纤束，所述光源模块被配置为向所述第一组导航光纤束中的每个导航光纤束提供导航探测光，所述检测模块被配置为检测来自所述第二组导航光纤束中的每个导航光纤束的导航响应光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的所述导航响应光的信号强度在所述第二组导航光纤束当中的分布情况确定所述针体的进针方向相对于所述目标部位的中心方向的偏离情况，

其中，所述第二组导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地布置在所述针体中，所述第二组导航光纤束包括至少两个导航光纤束，并且

其中，所述介入针模块还被配置为满足以下各项中的至少一项：

所述第二组导航光纤束中的每个导航光纤束在其前光纤端面处附接有与该导航光纤束尺寸相当的物镜；

所述第一组导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地分布于第一圆上，所述第二组导航光纤束关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地分布于与所述第一圆同心的第二圆上；

来自第一组导航光纤束的一个或多个导航光纤束与来自第二组导航光纤束的相应一个或多个导航光纤束相邻地定位；

所述针体的前端面被成形为使得所述第二组导航光纤束中的每个导航光纤束倾向于在相对于所述针体的所述中心轴线的相应方位角范围内接收来自所述目标部位的导航响应光。

5.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述介入针模块的所述介入针还包括：

一组或多组感测光纤，所述一组或多组感测光纤布置在所述针体中并且沿所述针体的中心轴线纵向地延伸，使得所述一组或多组感测光纤的前光纤端面位于所述针体的前端面处，

其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤用于感测所述活体内部的微环境的相应一种参数，所述每组感测光纤中的每根感测光纤包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随所述相应一种参数的变化而变化的发射光谱，

其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光，并且

其中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供所述激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的发射光确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述活体内部的微环境的相应一种参数。

6.根据权利要求5所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤各自关于所述针体的所述中心轴线旋转对称地布置在所述针体中，并且其中，所述一组或多组感测光纤包括以下中的一者或多者：

第一组感测光纤，包括用于感测所述活体内部的微环境的温度的一根或多根第一感测光纤，所述第一组感测光纤中的每根第一感测光纤的探头具有被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱的第一光致发光材料；

第二组感测光纤，包括用于感测所述活体内部的微环境的氧气浓度的一根或多根第二感测光纤，所述第二组感测光纤中的每根第二感测光纤的探头具有被配置为具有随氧气浓度的变化而变化的发射光谱的第二光致发光材料；以及

第三组感测光纤，包括用于感测所述活体内部的微环境的酸碱度的一根或多根第三感测光纤，所述第三组感测光纤中的每根第三感测光纤的探头具有被配置为具有随酸碱度的变化而变化的发射光谱的第三光致发光材料。

7.根据权利要求5所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述介入针模块的所述介入针还包括：

光纤接口，设置在所述针体的后端面上或者在所述针体的侧面的靠近所述后端面的部分上，

其中，所述多个导航光纤束和所述一组或多组感测光纤的所有后光纤端面按预定规律布置在所述光纤接口处，并且

其中，所述检测模块被配置为对所述光纤接口处的各个后光纤端面执行光谱检测以获得光信号的光谱信息，和/或执行成像检测以获得光信号的强度信息。

8.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述介入针模块的所述介入针的所述针体具有中空结构，以在所述针体内部提供工作通道，所述工作通道被配置用于执行以下操作中的至少一个：输送药物；抽吸废液；输送清洗液；接纳内针。

9.根据权利要求8所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述介入针模块的所述介入针还包括：

可移除地设置于所述针体的所述工作通道内的内针，所述内针可操作以在所述针体被导航到所述目标部位处或附近时进入到所述目标部位内部。

10.根据权利要求9所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述内针包括布置在所述内针中的一个或多个成像光纤束，所述一个或多个成像光纤束沿所述内针的中心轴线纵向地延伸并且具有位于所述内针的前端面处或附近的前光纤端面，所述一个或多个成像光纤束中的每个成像光纤束在其前光纤端面处附接有与该成像光纤束尺寸相当的鱼眼透镜，

其中，所述一个或多个成像光纤束被配置为朝向所述活体内的目标部位发射成像探测光并接收来自所述目标部位的成像响应光，并且

其中，所述光源模块被配置为向所述一个或多个成像光纤束提供所述成像探测光，所述检测模块被配置为检测来自所述一个或多个成像光纤束的成像响应光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每个成像光纤束的成像响应光生成所述目标部位的图像。

11.根据权利要求9所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述内针包括布置在所述内针中的一组或多组感测光纤，所述一组或多组感测光纤沿所述内针的中心轴线纵向地延伸并且具有位于所述内针的前端面处或附近的前光纤端面，

其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤用于感测所述目标部位内部的微环境的相应一种参数，所述每组感测光纤中的每根感测光纤包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随所述相应一种参数的变化而变化的发射光谱，

其中，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光，并且

其中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供所述激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的发射光确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述目标部位内部的微环境的相应一种参数。

12.根据权利要求11所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤各自关于所述内针的所述中心轴线旋转对称地布置在所述内针中，其中，所述内针具有中空通道，用于对所述目标部位注射化学消融药物，并且其中，所述一组或多组感测光纤包括以下中的一者或多者：

第一组感测光纤，包括用于感测所述目标部位内部的微环境的温度的一根或多根第一感测光纤，所述第一组感测光纤中的每根第一感测光纤的探头具有被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱的第一光致发光材料；

第二组感测光纤，包括用于感测所述目标部位内部的微环境的氧气浓度的一根或多根第二感测光纤，所述第二组感测光纤中的每根第二感测光纤的探头具有被配置为具有随氧气浓度的变化而变化的发射光谱的第二光致发光材料；以及

第三组感测光纤，包括用于感测所述目标部位内部的微环境的酸碱度的一根或多根第三感测光纤，所述第三组感测光纤中的每根第三感测光纤的探头具有被配置为具有随酸碱度的变化而变化的发射光谱的第三光致发光材料。

13.根据权利要求9所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述内针被配置用于对所述目标部位进行热消融，并且包括布置在所述内针中的一组或多组温度感测光纤，所述一组或多组温度感测光纤沿所述内针的中心轴线纵向地延伸，并且所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤的前光纤端面位于所述内针的从前端面到后端面之间的相应一个横截面处，

其中，所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤用于感测所述目标部位内部的微环境的温度，所述每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤包括位于其前光纤端面处的具有光致发光材料的探头，所述光致发光材料被配置为具有随温度的变化而变化的发射光谱，

其中，所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤被配置为朝向所述探头的所述光致发光材料传输激发光并接收来自所述光致发光材料的发射光，并且

其中，所述光源模块被配置为向所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤提供所述激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组温度感测光纤中的每组温度感测光纤中的每根温度感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根温度感测光纤的发射光确定该根温度感测光纤的前光纤端面处的所述目标部位内部的微环境的温度。

14.根据权利要求13所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述一组或多组温度感测光纤中的第一组温度感测光纤相对于所述一组或多组温度感测光纤中的第二组温度感测光纤更靠近所述内针的前端面，并且所述第一组温度感测光纤的温度感测光纤密度大于所述第二组温度感测光纤的温度感测光纤密度，所述温度感测光纤密度是一组温度感测光纤的数量与该组温度感测光纤的前光纤端面所在的内针横截面的面积之比。

15.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述介入针模块的所述介入针还包括布置在所述针体中的附加导航光纤束，所述附加导航光纤束沿所述针体的所述中心轴线纵向地延伸并且具有位于所述针体的前端面处的前光纤端面，

其中，所述附加导航光纤束被配置为向所述活体内部发射附加导航探测光并接收源自所述附加导航探测光的附加导航响应光，并且

其中，所述光源模块被配置为向所述附加导航光纤束提供所述附加导航探测光，所述检测模块被配置为检测来自所述附加导航光纤束的所述附加导航响应光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的所述附加导航响应光定位并区分所述活体内部的不期望被所述介入针刺入的部位。

16.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述光源模块被配置为间断输出脉冲光，并且所述分析模块还包括时间控制组件，所述时间控制组件被配置为控制所述光源模块和所述检测模块以频率相同但相位不同的时序进行操作，使得所述检测模块在所述光源模块停止输出脉冲光的时段进行检测并在所述光源模块输出脉冲光的时段停止检测。

17.根据权利要求1所述的介入诊疗系统，其特征在于，所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的所述导航响应光在两个不同波长处的信号强度的比值在所述多个导航光纤束当中的分布情况确定所述针体的进针方向相对于所述目标部位的中心方向的偏离情况。

18.根据权利要求5所述的介入诊疗系统，其特征在于，

所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤的发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的发射光在两个不同波长处的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述活体内部的微环境的相应一种参数；或者

所述光源模块被配置为向所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤提供第一激发光和波长不同于所述第一激发光的第二激发光，所述检测模块被配置为检测来自所述一组或多组感测光纤中的每组感测光纤中的每根感测光纤响应于第一激发光的第一发射光和响应于第二激发光的第二发射光，并且所述分析模块被配置为基于由所述检测模块检测到的每根感测光纤的第一发射光的信号强度与第二发射光的信号强度的比值确定该根感测光纤的前光纤端面处的所述活体内部的微环境的相应一种参数。

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