專利名稱：含有用于分配輻射的平移分配器的治療和診斷系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及對(duì)病人進(jìn)行治療和診斷的系統(tǒng)與方法。具體地說(shuō)，本系統(tǒng)與方法涉及對(duì)人或動(dòng)物體內(nèi)的腫瘤進(jìn)行治療和診斷的系統(tǒng)與方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及對(duì)人或動(dòng)物體內(nèi)的部位優(yōu)選地進(jìn)行交互式光動(dòng)力學(xué)治療(PDT，photodynamic therapy)和/或光熱治療(PTT，photothermal therapy)和/或光動(dòng)力學(xué)診斷(PDD，photodynamic diagnosis)的系統(tǒng)與方法，其中，電磁非電離輻射被傳導(dǎo)到所述部位，以便產(chǎn)生輻射反應(yīng)，其中，本系統(tǒng)包括分別從至少一個(gè)輻射源到一個(gè)反應(yīng)部位以及從反應(yīng)部位到至少一個(gè)輻射傳感器的輻射分配器，并且其中，所述反應(yīng)部位最好是具有腫瘤(諸如惡性腫瘤)的腫瘤部位。
背景技術(shù)：
在腫瘤病變的醫(yī)療領(lǐng)域中，已經(jīng)開發(fā)出多種用于惡性腫瘤病變的治療模式手術(shù)、細(xì)胞生長(zhǎng)抑制治療、電離輻射(γ射線或質(zhì)點(diǎn)輻射)治療、同位素治療和使用放射性針頭的緩釋放射治療都是普通治療模式的實(shí)例。盡管在治療方面取得巨大進(jìn)展，仍然有更多的人群患上腫瘤病變，并且在西方國(guó)家中這是形成高死亡率的原因。一種比較新的治療模式，光動(dòng)力學(xué)治療，通?？s寫為PDT，在治療領(lǐng)域中提供了一種有益的補(bǔ)充或替代。一種腫瘤搜索劑，通常被稱為預(yù)報(bào)器或敏化劑，以靜脈注射、口服或局部的方式被施加于人體。它在惡性腫瘤部位的積累量通常高于周圍的健康組織中的積累量。然后，用通常來(lái)自激光器的不產(chǎn)熱的紅光來(lái)照射腫瘤區(qū)域，使敏化劑激發(fā)到一種更活躍的狀態(tài)。通過(guò)從已激活的敏化劑到所述組織的氧分子的能量轉(zhuǎn)移，使得氧從它正常的三個(gè)一組的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到已激發(fā)的獨(dú)態(tài)。已知獨(dú)態(tài)氧對(duì)組織來(lái)說(shuō)是特別有毒性的；細(xì)胞受到輻射并且組織走向壞死。由于敏化劑局限于腫瘤細(xì)胞，所以得到一種獨(dú)特的選擇性，使周圍的健康組織免受損害。根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)，特別是使用血卟啉衍生物(HPD，haematoporphyrin derivative)和δ-氨基乙酰丙酸(ALA，aminolevulinic acid)，已經(jīng)顯示出良好的結(jié)果。
敏化劑還可以呈現(xiàn)一種更加有用的特性；當(dāng)用可見光或紫外輻射來(lái)激發(fā)該物質(zhì)時(shí)，它將產(chǎn)生一種特征的、向較長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)的熒光信號(hào)。這個(gè)信號(hào)與所述組織的內(nèi)在的熒光形成鮮明的對(duì)比，后者也被稱為自身熒光，并且被用來(lái)定位腫瘤，并且用于量化組織中敏化劑的攝入量大小。
光動(dòng)力學(xué)治療(PDT)的一個(gè)重大缺點(diǎn)就是所激活的輻射在組織中的有限穿透力。其結(jié)果是，通過(guò)表面照射，只能處理厚度小于5毫米的腫瘤。為了處理更厚的和/或處于深層的腫瘤，可以使用間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)治療(IPDT，interstitial photodynamic therapy)。這里，使用例如一個(gè)在其管腔中放置了一根光纖的注射針頭，把傳導(dǎo)光的光纖帶到腫瘤部位。
為了實(shí)現(xiàn)有效的治療，已經(jīng)使用多根光纖來(lái)保證所有的腫瘤細(xì)胞都受到足夠劑量的光照，以便獲得有毒的獨(dú)態(tài)。進(jìn)行所述組織的吸收和擴(kuò)散特性的劑量計(jì)算已經(jīng)被顯示為可實(shí)現(xiàn)的。例如，在瑞典專利第SE 503 408號(hào)中描述了一個(gè)IPDT系統(tǒng)，其中，6根光纖被用于治療，同時(shí)用于測(cè)量從其它光纖穿透所述組織到達(dá)一根給定光纖的光通量。這樣一來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)用于腫瘤的所有部分的正確光劑量的改進(jìn)計(jì)算。
根據(jù)第SE 503 408號(hào)專利的公開內(nèi)容，使用一個(gè)具有大量機(jī)械和光學(xué)部件的分光器系統(tǒng)，把來(lái)自單個(gè)激光器的光分為6個(gè)不同的部分。然后，這些光被聚焦到6根單獨(dú)的治療用光纖中的每一根。一根光纖被用作發(fā)射器，同時(shí)其它光纖被用作穿透所述組織的輻射的接收器。為了進(jìn)行光測(cè)量，以機(jī)械方式將光檢測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)到光路之中，使光路因此被阻斷，并且，對(duì)來(lái)源于收集被施加到所述組織的光的光纖的弱光進(jìn)行測(cè)量。
然而，這樣的開放光路導(dǎo)致在分光過(guò)程中的大量損失，并且所導(dǎo)致的光損失極大損害了光分配和光測(cè)量。而且，這樣一個(gè)系統(tǒng)必須經(jīng)常用光學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整，這也是在臨床治療方面的一個(gè)重要的缺點(diǎn)。所述系統(tǒng)又大又重，并且難以集成到一個(gè)對(duì)用戶友好的裝置之中。還有，難以控制被送往每一根個(gè)別的光纖的光的功率，這使得測(cè)量結(jié)果不可靠。
在專利PCT/SE02/02050號(hào)中已經(jīng)提出了對(duì)這些問題的解決方案，其中，描述了一個(gè)具有兩個(gè)可以互相旋轉(zhuǎn)的圓盤的輻射分配器。所述輻射分配器在不同操作模式之間對(duì)光纖進(jìn)行耦合。為了把幾個(gè)光源切換到一根通往病人的光纖，描述了具有總共4個(gè)圓盤的組件。需要進(jìn)一步地縮小所描述的解決方案的尺寸，以便進(jìn)一步地使系統(tǒng)的尺寸最小化。
專利第EP-A1-0523417號(hào)公開了一個(gè)管道開關(guān)，用于分配放射性發(fā)射器和/或用于放射治療的測(cè)試對(duì)象，即，對(duì)人體進(jìn)行放射性輻射治療。所述發(fā)射器或測(cè)試對(duì)象在導(dǎo)管中可移動(dòng)的柔軟導(dǎo)線上在導(dǎo)管線內(nèi)傳送。用于把柔軟導(dǎo)線傳送到開關(guān)的第一管道一方面與可移動(dòng)的切換元件相連接，同時(shí)進(jìn)一步地將所述柔軟導(dǎo)線傳送到身體的第二管道與第二靜止的切換元件相連接。這兩個(gè)切換元件彼此之間是可移動(dòng)的，并且因此，管道的不同構(gòu)象(constellation)是可能的。然而，當(dāng)從一個(gè)構(gòu)象改變到另一個(gè)時(shí)，在每一個(gè)切換過(guò)程之間，柔軟導(dǎo)線必須縮回，否則，切換元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將會(huì)受到阻礙。因此，切換時(shí)間和處理時(shí)間將十分長(zhǎng)。而且，所述管線本身不適合于傳導(dǎo)輻射，它們僅為從其中穿過(guò)的柔軟導(dǎo)線提供外部保護(hù)和導(dǎo)管。所述結(jié)構(gòu)也顯得粗大，并且不適用于小的光纖。還有，所述公開內(nèi)容的安排僅適用于治療，而不適合于診斷，并且有關(guān)交互式協(xié)同工作的內(nèi)容未見公開。
專利第EP-A2-0280397號(hào)公開了一個(gè)可消毒的內(nèi)窺鏡，它具有一個(gè)中心的相干光纖束，用于把圖像傳送到一個(gè)觀察裝置。所述光纖束被大量的光纖所環(huán)繞。所述內(nèi)窺鏡的近端備有一個(gè)耦合裝置，用于將光纖束對(duì)準(zhǔn)觀察裝置的光學(xué)系統(tǒng)，并且用于提供一個(gè)與光發(fā)射裝置的接口，以便把光從光源沿著光纖傳送到待檢查的體腔。所述裝置可以用于通過(guò)光治療術(shù)進(jìn)行腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)和治療。一種染料被施加到正在被檢查的、并且隨后暴露于一種激發(fā)的激光頻率的組織。腫瘤細(xì)胞將發(fā)出熒光，后者被檢測(cè)并且被顯示在視頻監(jiān)視器上，同時(shí)，與這種熒光頻率相同的光通過(guò)光纖被傳送到所述細(xì)胞，以便進(jìn)行光治療處理。然而，所公開的內(nèi)容僅使用單波長(zhǎng)的光源，因此，在不采用人工改變光源的條件下，不可能進(jìn)行多方面的診斷。而且，不可能在光纖的不同構(gòu)象之間進(jìn)行切換，即，所有光纖通常具有相同的功能(光輸入或光輸出)。在專利第EP-A2-0280397號(hào)中所說(shuō)明的耦合裝置僅被用來(lái)通過(guò)一個(gè)在使用之前已被裝配好的兩部分的內(nèi)窺鏡來(lái)調(diào)整光路。此外，不同的光纖被用來(lái)將治療用光引導(dǎo)到一個(gè)腫瘤部位，并且通過(guò)內(nèi)窺鏡來(lái)反向引導(dǎo)診斷用光，在不同的操作模式之間不進(jìn)行分配。這種解決方案既沒有提供例如交互式治療，也沒有提供腫瘤的映射。因此，需要有一種新型的緊湊裝置，它允許在一個(gè)系統(tǒng)中，為在人或動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行治療和診斷而進(jìn)行輻射的分配，其中，所述治療和診斷包括PDT、PTT和PDD。還有，本發(fā)明所解決的又一個(gè)問題就是提供一個(gè)涉及現(xiàn)有技術(shù)的替代的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，并且通過(guò)提供一種根據(jù)所附的專利權(quán)利要求書的系統(tǒng)和方法，來(lái)解決至少上述問題，其中，實(shí)現(xiàn)了交互式IPDT的一種非常實(shí)用和有效的實(shí)施方式，它以一種集成的和簡(jiǎn)單的方法來(lái)進(jìn)行用于診斷和幅射劑量測(cè)定的不同光學(xué)測(cè)量。本發(fā)明的一項(xiàng)重要的應(yīng)用就是交互式間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)治療和/或交互式光熱腫瘤治療。根據(jù)本發(fā)明，使用諸如在PCT/SE02/02050中所描述的現(xiàn)有光輻射分配器的系統(tǒng)的尺寸被進(jìn)一步地縮小。而且，本發(fā)明允許這樣一種現(xiàn)有的光輻射分配器，通過(guò)減小分配器的整體尺寸來(lái)改進(jìn)切換功能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，由于消除了至少一個(gè)衰減部位，即，一個(gè)額外的開關(guān)，所以診斷用光的損失得以減小。本發(fā)明還提供增加了的靈活性并且減小了機(jī)械公差的影響。而且，本發(fā)明是對(duì)與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)有關(guān)的問題和缺點(diǎn)的一個(gè)替代解決方案。
在本說(shuō)明書的下文中使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”指的是適用于本發(fā)明的領(lǐng)域，即適用于交互式光動(dòng)力學(xué)治療(PDT)和/或光熱治療(PTT)和/或光動(dòng)力學(xué)診斷(PDD)的輻射。更具體地說(shuō)，這種輻射是“光學(xué)”輻射，即，處于紅外(IR)、可見光或紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的非電離電磁輻射。這也涉及輻射源、輻射導(dǎo)體、輻射傳感器、輻射開關(guān)等。在規(guī)定本發(fā)明的各實(shí)施例和權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，即，這些用于“輻射”的源、導(dǎo)體或傳感器適于產(chǎn)生、傳導(dǎo)、測(cè)量上述的非電離輻射。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)用于對(duì)人或動(dòng)物進(jìn)行治療和/或診斷的系統(tǒng)包括至少一個(gè)輻射分配器，它包括至少一個(gè)縱向平移(translatory)元件，諸如一個(gè)滑板，后者具有至少兩個(gè)可以互相產(chǎn)生位移的部分，用于以不同構(gòu)象耦合多個(gè)輻射導(dǎo)體用于所述系統(tǒng)的不同操作模式。通過(guò)移動(dòng)至少一個(gè)縱向平移元件，即，通過(guò)使縱向平移元件沿著它的縱軸相對(duì)于其它部分發(fā)生運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)在不同構(gòu)象之間進(jìn)行切換用于所述系統(tǒng)的不同操作模式。因此，借助于含有緊湊的平移切換裝置的系統(tǒng)，以一種有效的方式來(lái)完成下列操作，諸如把一個(gè)輻射源耦合到單個(gè)輸出輻射導(dǎo)體和/或?qū)⒍鄠€(gè)輻射導(dǎo)體從人或動(dòng)物體內(nèi)的一個(gè)部位耦合到至少一個(gè)輻射檢測(cè)器。
一個(gè)縱向平移裝置元件可以被固定并且另一個(gè)可移動(dòng)，或者兩個(gè)彼此之間(例如，相對(duì)于一個(gè)固定的外殼)都是可移動(dòng)的。


為了更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，在附圖中圖1是一份示意圖，表示在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)中，處于腫瘤治療方式的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，光導(dǎo)管以間隙的方式插入到腫瘤中；
圖2是一份示意圖，表示處于腫瘤治療方式的本發(fā)明的另一個(gè)
具體實(shí)施例方式
圖1是一份示意圖，表示在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)中的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。為了簡(jiǎn)化各實(shí)施例的說(shuō)明，在所有附圖中，用于相似元件的參考數(shù)字將不重復(fù)出現(xiàn)?，F(xiàn)在，參照?qǐng)D1-4和圖9來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的分配器的一個(gè)實(shí)施例100。輻射分配器1包括兩個(gè)縱向擺放彼此靠近的縱向平移元件，它們根據(jù)不同的參數(shù)，諸如將輻射導(dǎo)體固定到平移元件的方式，由例如1厘米厚的鋼或者幾厘米厚的復(fù)合材料制成。當(dāng)一個(gè)接觸元件，例如傳統(tǒng)的光纖連接被用來(lái)將輻射導(dǎo)體固定到縱向平移元件時(shí)，這些連接保證了機(jī)械穩(wěn)定性，并且決定了所述元件的大小。在輻射導(dǎo)體是直接附著到縱向平移元件的光纖的情況下，這些元件更加緊湊。在以微機(jī)械方式來(lái)實(shí)現(xiàn)縱向平移元件的情況下，甚至可以得到更小的尺寸。由此，這些縱向平移元件以這樣一種方式被排列，通過(guò)適當(dāng)?shù)囟ㄎ贿@兩個(gè)元件彼此之間的相對(duì)位置，使得它們可以彼此縱向平移，使得被分別固定到第一縱向平移元件110、150上的孔2的多個(gè)輻射導(dǎo)體144-146或者102a-102f，131a-131j，160，諸如光纖，被耦合至分別被連接到第二縱向平移元件111、151上的孔2的第二組光纖160或120a-120f。圖1所示的系統(tǒng)100包括兩個(gè)含有縱向平移元件110、111、150、151的輻射分配器A和B。在圖1至4中，這些元件被表示為縱向元件。然而，它們可以具有另外的幾何形狀，如在圖5-8中可以看到的那樣。而且，至少一個(gè)所述元件可以被集成到一個(gè)外殼等。這些元件可以是滑板，通過(guò)輻射導(dǎo)體將治療用輻射或者診斷用輻射傳送到病人那里。
在診斷位置上，輻射被耦合到至少一個(gè)輻射檢測(cè)器130。系統(tǒng)100的診斷部分包括2-1、3-1，...，n-1輻射分配器A，其中，n為診斷光源141、142、143的數(shù)目。該輻射分配器包括兩個(gè)可平移的元件150、151。這兩個(gè)元件中的每一個(gè)都可以以這樣一種方式相對(duì)于另一個(gè)平移元件發(fā)生移動(dòng)，使得每次將一個(gè)診斷輻射源耦合到輻射導(dǎo)體160，并且經(jīng)由第二輻射分配器B進(jìn)一步耦合到待治療的病人部位。下面將參照?qǐng)D2和3，詳細(xì)地說(shuō)明這種診斷方式。而且，可以同時(shí)使用多個(gè)診斷用輻射源。在這種情況下，幾個(gè)診斷輻射源可以被調(diào)制，使得可以借助于例如一種鎖定方法或者通過(guò)信號(hào)的多路復(fù)用，來(lái)同時(shí)檢測(cè)所述診斷用輻射，其中，在診斷方式下，最好是關(guān)閉治療用輻射。
主輻射分配器B包括兩個(gè)平移元件110、111。這兩個(gè)平移元件110、111相對(duì)于另一平移元件來(lái)說(shuō)可移動(dòng)，如箭頭105、106所示。以這樣一種方式來(lái)控制移動(dòng)，使得多個(gè)輻射導(dǎo)體120a-120f把輻射引導(dǎo)到病人的腫瘤部位，并且從其引導(dǎo)輻射。主輻射分配器B在診斷操作模式和治療操作模式之間進(jìn)行切換。跟病人進(jìn)行雙向輻射傳導(dǎo)的輻射導(dǎo)體120a-120f被固定到平移元件111。主輻射分配器B的平移元件110包括一個(gè)(3N-1)至N的輻射分配器，其中，N是被固定在元件111之上的、跟病人進(jìn)行雙向輻射傳導(dǎo)的輻射導(dǎo)體120a-120f的數(shù)目，并且(3N-1)是被固定在平移元件110之上的輻射導(dǎo)體的數(shù)目，其中，N是被連接到光源101a-101f的輻射分配器102a-102f(的數(shù)目)，并且2(N-1)是被連接到輻射檢測(cè)器130的輻射分配器131a-131j(的數(shù)目)，并且有一個(gè)，160，被連接到診斷用輻射源240。
在治療模式下，按照?qǐng)D1所示方式對(duì)B進(jìn)行調(diào)整。來(lái)源于輻射源101a-101f的治療用輻射被耦合到輻射導(dǎo)體102a-102f。這些輻射導(dǎo)體，諸如光導(dǎo)管或光纖，被耦合到平移元件110。元件110以這樣一種方式跟平移元件111對(duì)準(zhǔn)，使得來(lái)自光源101a-101f的光被耦合到輻射導(dǎo)體120a-120f，然后到達(dá)病人的治療部位。
在診斷模式下，以這樣一種方式對(duì)輻射分配器A進(jìn)行調(diào)整，使得診斷用輻射源141、142、143中的一個(gè)被耦合到輻射導(dǎo)體160?？商娲兀谒鱿到y(tǒng)中僅使用一個(gè)診斷用輻射源，如圖2和3所示。在診斷模式下的主輻射分配器B被這樣調(diào)整，借助于輻射導(dǎo)體160，使得N根病人用光纖120a-120f中的一根被耦合到一個(gè)診斷用輻射源。通過(guò)令平移器元件110、111彼此橫向滑動(dòng)來(lái)完成這一步，如箭頭205、206所示。從病人部位通過(guò)多個(gè)輻射導(dǎo)體120a-120f中的其余(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體返送回來(lái)的輻射也被稱為診斷用輻射。這種診斷用輻射從通往輻射檢測(cè)器130的多個(gè)輻射導(dǎo)體131a-131j被耦合到(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體。其后，以這樣一種方式來(lái)調(diào)整輻射分配器B，使得N個(gè)病人用輻射導(dǎo)體120a-120f中的另一個(gè)被耦合到診斷用輻射的發(fā)射光纖160。再一次通過(guò)令平移器元件110、111互相橫向滑動(dòng)來(lái)完成這一步，如箭頭305、306所示。這樣一來(lái)，另一組(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體從通往輻射檢測(cè)器130的多個(gè)輻射導(dǎo)體131a-131j被耦合到(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體。這個(gè)過(guò)程被重復(fù)N次，直到輻射導(dǎo)體160至所述N個(gè)病人用輻射導(dǎo)體的所有N個(gè)耦合組合都完成為止。在系統(tǒng)中出現(xiàn)n個(gè)診斷輻射源的情況下，對(duì)n個(gè)輻射源中的每一個(gè)都進(jìn)行N次測(cè)量，由此得到(N*n)個(gè)診斷測(cè)量結(jié)果，每一個(gè)測(cè)量結(jié)果提供(N-1)個(gè)測(cè)量數(shù)值?？商娲?，上述順序可以被改為在切換到至病人的下一個(gè)輸入輻射導(dǎo)體之前，順序地施加n個(gè)輻射源。所述檢測(cè)器可以是單個(gè)檢測(cè)器，或者多個(gè)檢測(cè)器，或者一個(gè)陣列檢測(cè)器。
圖4是一份示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施例，其中，又一個(gè)輻射分配器C被用來(lái)使至檢測(cè)器430的輻射導(dǎo)體的數(shù)目最小化。分配器C包括兩個(gè)平移元件470、471。這兩個(gè)平移元件470、471相對(duì)于另一個(gè)平移元件來(lái)說(shuō)分別是可位移的。對(duì)應(yīng)于用于傳導(dǎo)來(lái)自病人的診斷用輻射的(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體的一組(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體431a-431e被固定到平移元件470，并且被引導(dǎo)到檢測(cè)器430。在本例中，2*(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體131a-131j(如圖1所示，分別被連接到元件110和檢測(cè)器130)從平移元件110被連接到平移元件471。以這樣一種方式來(lái)調(diào)整輻射分配器C，使得多個(gè)導(dǎo)體131a-131j中，只有(N-1)個(gè)輻射導(dǎo)體通過(guò)輻射導(dǎo)體431a-431e被耦合到檢測(cè)器430。可替代地，平移元件471可以跟平移元件110集成在一起，并且平移元件470可以跟平移元件111集成在一起(在圖中未示出)。這樣一來(lái)，一個(gè)和同一個(gè)平移器可以(同時(shí))用于治療和診斷測(cè)量。
在上面給出的示例性的實(shí)施例中，N＝6和n＝3。然而，其它數(shù)目的N和n也是同等地可能的。
在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的至少機(jī)械部分，為了校準(zhǔn)的目的，在平移器111中可以出現(xiàn)第七孔。最好是，這個(gè)孔精確地位于平移器111上的輻射導(dǎo)體120d和120c之間，參照?qǐng)D1-4所示的線性平移器。至于圖5-8所示的圓盤510，第七孔最好是位于圓盤510上的各孔513之間的任何位置。第七孔被用來(lái)將輸入輻射導(dǎo)體的位置精確地定位于輻射分配器的對(duì)面元件上的孔中。第七孔可以直接地安裝一個(gè)輻射傳感器，或者被連接到一個(gè)輻射傳感器，以便檢測(cè)來(lái)自相對(duì)一側(cè)的、面向第七孔的一個(gè)輻射導(dǎo)體所發(fā)出的輻射。這樣一來(lái)，輻射分配器的各個(gè)元件的定位可以被校準(zhǔn)。例如，第七孔的位置可以被用來(lái)使驅(qū)動(dòng)這些元件的步進(jìn)馬達(dá)的位置調(diào)零。第七孔可以以相同的方式被同等地用來(lái)校正根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的平移元件550或者任何其它平移元件的位置。
為了校正根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)系統(tǒng)(包括輻射部分)的目的，在通過(guò)對(duì)由例如無(wú)菌的脂肪乳劑水溶液制成的已校準(zhǔn)的人體組織模型或者由例如Delrin制成的無(wú)菌的固體人體模型的直接測(cè)量來(lái)進(jìn)行處理之前，記錄系統(tǒng)的整體性能。治療用輻射源的性能可以由內(nèi)部和/或外部功率計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5-8來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的分配器的另一個(gè)實(shí)施例。在這種情況下，縱向平移元件與另一個(gè)基于圓盤的可旋轉(zhuǎn)分配器集成在一起，結(jié)果得到比現(xiàn)有技術(shù)更為緊湊的裝置。更詳細(xì)地說(shuō)，一個(gè)圓盤形的分配器500包括兩個(gè)由例如1厘米厚的鋼、鋁/鉭/鎂、復(fù)合材料等制成的扁平的和靠近放置的圓盤。材料越輕，圓盤在固定位置之間的旋轉(zhuǎn)就可能越快，同時(shí)，重要的是，同時(shí)圓盤是剛性的并且最好是耐用的。由例如復(fù)合材料制成的圓盤通常比例如幾毫米的鋼制圓盤更薄一些。由此，各圓盤排列在軸614上，其中，一個(gè)圓盤是固定圓盤511，另一個(gè)是可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510，其中，術(shù)語(yǔ)“固定的”和“可轉(zhuǎn)動(dòng)的”僅僅是為了簡(jiǎn)化本說(shuō)明書的目的。然而，為了簡(jiǎn)化對(duì)分配器500的功能的理解，在本說(shuō)明書的其余部分，圓盤511被示例性地定義為“固定的”，并且圓盤510被定義為“可轉(zhuǎn)動(dòng)的”。一般來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)圓盤510、511可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在使用中，兩個(gè)圓盤510、511被安排成彼此之間靠得很近，如圖6和圖8所示，并且為了圖解的目的，它們又是彼此分開的，如圖5和圖7所示。
被均勻地分布在圓周上的各孔513被安排在兩個(gè)圓盤上(圖7)，以便固定輻射導(dǎo)體520(參照由圖5中的圓盤510右邊的多根光纖所構(gòu)成的示例性的單一輻射導(dǎo)體)、530、540。在輻射導(dǎo)體是直接地附著在圓盤上的光纖的情況下，孔的直徑最好是0.1-0.7毫米。為了獲得高精度，允許光導(dǎo)管精確地面對(duì)面排列，兩個(gè)圓盤上的孔可以例如用一根定心管一起被鉆孔?？商娲?，可以使用高精度的切刀或鉆孔機(jī)來(lái)生產(chǎn)圓盤或者在本說(shuō)明書中說(shuō)明的任何其它機(jī)械元件。然后，共軸614被用來(lái)安排在圓盤510、511的被標(biāo)注為512的中心定位孔上。因此，在制作一系列的孔時(shí)，有可能獲得非常高的精度。
通過(guò)使用一起鉆孔的圓盤，輻射導(dǎo)體就能固定在所述圓盤中，其中，隨后可以輕微轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)額外的較薄的圓盤(最好是用彈簧加載)，使得所有的輻射導(dǎo)體都同時(shí)地被夾緊就位，而不需要使用任何膠或者其它固定裝置?？商娲?，孔的直徑被作成大于輻射導(dǎo)體的直徑，其中，可以用適當(dāng)?shù)墓苄纹瑏?lái)包裹這些孔，或者輻射導(dǎo)體的末端可以套上配合的套管?？商娲兀椛鋵?dǎo)體的末端可以被張開或者法蘭安裝到孔內(nèi)，或者這些孔可以被配備適當(dāng)?shù)腟MA連接器或者其它類型的連接器，以便接納輻射導(dǎo)體。相同的原理適用于孔2和各輻射導(dǎo)體在平移輻射分配器中的固定，如同參照前面的各實(shí)施例或者當(dāng)前的實(shí)施例所描述的那樣。
最好是，輻射導(dǎo)體是光纖，其中包括含有輻射傳導(dǎo)材料的不同類型的套管或軟管。輻射導(dǎo)體應(yīng)當(dāng)具有這樣的長(zhǎng)度，并且以這樣一種方式被排列，使得各圓盤可以轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈(±180°)而毫無(wú)問題。運(yùn)動(dòng)的方向是可逆的，以避免輻射導(dǎo)體形成螺旋狀。相同的原理適用于在本說(shuō)明書中所公開的各平移元件，其中，被連接到各平移元件的各輻射導(dǎo)體應(yīng)當(dāng)具有這樣的長(zhǎng)度，使得平移元件或者輻射導(dǎo)體的功能不會(huì)受到負(fù)面影響。而且，輻射導(dǎo)體的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)足夠長(zhǎng)，使得病人一側(cè)的輻射導(dǎo)體的末端的定位不會(huì)受到負(fù)面影響。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，在一個(gè)系統(tǒng)中，用于PDD、PDT和PTT的多個(gè)第一導(dǎo)體520被安排在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510上，以便將輻射導(dǎo)入反應(yīng)部位801并從其導(dǎo)出。關(guān)于反應(yīng)部位，在上下文中，我們指的是這樣一個(gè)部位，當(dāng)病人接受治療時(shí)，例如，通過(guò)管腔推進(jìn)被放置在腫瘤之中的注射針頭，使這些輻射導(dǎo)體被固定在反應(yīng)部位801，在這里，光動(dòng)力學(xué)活化的化合物將在腫瘤中發(fā)生反應(yīng)。隨后，這些輻射導(dǎo)體被向前移動(dòng)，使其到達(dá)在腫瘤組織中的針頭遠(yuǎn)端的外側(cè)。在綜合的診斷和輻射劑量計(jì)量(治療)的處理過(guò)程中，連續(xù)地使用相同的導(dǎo)光器520，以避免病人受到多處刺傷。
在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510以及在固定圓盤511中的孔513被排列在圓周線上，其中，一個(gè)圓盤上的圓半徑等于另一圓盤上的圓半徑。在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510上的孔沿著一個(gè)圓周均勻地分布，其分隔角度為v1＝(360/n1)度，這里n1等于孔的數(shù)目，另一個(gè)固定圓盤上的孔沿著圓周均勻地分布，其分隔角度為v2＝(360/n2)度。第一輻射導(dǎo)體520的第一端被固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510的孔之中，并且第二輻射導(dǎo)體530、540的第一端被固定在固定圓盤511的孔之中。為了生成這些孔，并且由此通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510以不同構(gòu)象相互連接兩個(gè)圓盤中的輻射導(dǎo)體，n2被選擇為n1的一個(gè)倍數(shù)，使得n2作為一個(gè)大于或等于1的整數(shù)而被獲得。在固定圓盤上的孔的數(shù)目可以在從2到6以上(例如2、3、4、5、6、7、8、9或10)的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇。
根據(jù)當(dāng)前描述的實(shí)施例，在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510上安排6個(gè)孔，在固定圓盤511上安排12個(gè)孔，其中，如上所述，術(shù)語(yǔ)“固定”和“可轉(zhuǎn)動(dòng)”僅用于說(shuō)明的目的，以便簡(jiǎn)化對(duì)兩個(gè)可以互相轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤的說(shuō)明。在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510中，具有6個(gè)第一輻射導(dǎo)體520，各孔的分隔角度將因此變?yōu)?0°，并且對(duì)第二輻射導(dǎo)體540、530來(lái)說(shuō)，具有被安排在固定圓盤511上的12個(gè)孔，各孔的分隔角度將變?yōu)?0°。
根據(jù)本發(fā)明，在所述系統(tǒng)的固定圓盤511上，安排了一個(gè)平移滑動(dòng)元件550。所述滑動(dòng)元件550被安排在圓盤511上，使得它可以通過(guò)一個(gè)基本上為徑向的平移運(yùn)動(dòng)，在圓盤511上向外徑向位移，如箭頭551所示。類似于上面參照光纖附著在圓盤上的情形所描述的那樣，滑動(dòng)元件550接納各輻射導(dǎo)體?；瑒?dòng)元件550鎖定在這樣一個(gè)位置上，使得從輻射導(dǎo)體563、564、565其中之一到一個(gè)對(duì)應(yīng)的輻射導(dǎo)體520的輻射傳輸所受到的阻礙盡可能地小，這取決于當(dāng)前已激活的輻射源560、561或562。這樣一來(lái)，就有可能每次從多個(gè)輻射導(dǎo)體563、564、565中，將一個(gè)輻射導(dǎo)體(在圖5中的564)耦合到在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510上的一個(gè)對(duì)應(yīng)的輻射導(dǎo)體(在圖5中的參考數(shù)字520)。
為了便于理解本發(fā)明，下面的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的分配器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明涉及被安排在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510上的6個(gè)第一輻射導(dǎo)體520，它們用于至和從反應(yīng)部位801的雙向輻射傳導(dǎo)。
因此，固定圓盤511，以及可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510，具有對(duì)應(yīng)于第二輻射導(dǎo)體的6個(gè)孔513，并且，對(duì)固定圓盤511來(lái)說(shuō)，還有對(duì)應(yīng)于第二輻射導(dǎo)體的另外的6個(gè)孔。所有這些輻射導(dǎo)體都能向反應(yīng)部位801釋放輻射，同時(shí)接收來(lái)自所述部位的輻射。因此，可以同時(shí)記錄和讀出幾個(gè)測(cè)量結(jié)果。
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510，第一和第二輻射導(dǎo)體變?yōu)榭梢杂貌煌瑯?gòu)象互相連接。通過(guò)安排一個(gè)使可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510停止在一個(gè)預(yù)定的角度位置上的裝置，例如，在軸614上可以安排一些槽，用于截獲一個(gè)被安排在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510之中的彈簧加載的滾珠(在各圖中均未示出)，或者可以使用在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上的一個(gè)角度檢測(cè)器，將有助于在分配器500中的面對(duì)面的各輻射導(dǎo)體的精確定位?？商娲?，結(jié)合上述的“第七孔”方法，使用步進(jìn)馬達(dá)或伺服馬達(dá)的電子調(diào)整也可以用于這個(gè)用途。
為了在診斷模式和治療模式之間實(shí)現(xiàn)快速和有效的切換，根據(jù)本發(fā)明的分配器500的第二輻射導(dǎo)體中的第二端被劃分為第一和第二系列。這兩個(gè)系列的孔都被安排在同一個(gè)圓周上，但是彼此之間位移30°。每隔一個(gè)第二輻射導(dǎo)體中的第一系列中的特定輻射導(dǎo)體被安排用于從至少一個(gè)輻射源發(fā)出輻射。第二輻射導(dǎo)體的第一系列中的另一個(gè)非特定的輻射導(dǎo)體被安排用于向至少一個(gè)輻射傳感器610傳導(dǎo)輻射。用于治療目的每隔一個(gè)第二輻射導(dǎo)體的第二系列被安排從至少一個(gè)輻射源向反應(yīng)部位801發(fā)出輻射。
輻射導(dǎo)體最好是光纖，在圖5-8所示的分配器500中，它被連接到固定圓盤511以及可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510。在被連接到固定圓盤511的輻射導(dǎo)體中，6個(gè)輻射導(dǎo)體可以用于診斷目的，并且6個(gè)可以用于治療目的。然而，在診斷模式下，可以使用來(lái)自1到3個(gè)以上的治療設(shè)備560、561、562的輻射。
參照?qǐng)D5-6，為了簡(jiǎn)明起見，圖中僅示出被連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的、當(dāng)前描述的輻射導(dǎo)體；如圖7和8所示，雖然其它輻射導(dǎo)體也被連接到所述圓盤，但是它們?cè)趫D中沒有被示出。
通過(guò)把可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510轉(zhuǎn)動(dòng)30°，以光學(xué)方式耦合到病人體內(nèi)組織的輻射導(dǎo)體520可以被用于治療、診斷和測(cè)量目的。在被固定于圓盤511上的每一個(gè)第二輻射導(dǎo)體中的一個(gè)處于診斷模式下，它被連接到用于診斷的不同的輻射源，同時(shí)其它5個(gè)輻射導(dǎo)體接收信號(hào)，這些信號(hào)涉及這些輻射源與所述組織的相互作用。輻射導(dǎo)體540(不是圖5所示的所有6個(gè))被連接到治療用輻射源，例如激光器，而輻射導(dǎo)體530則被連接到各輻射檢測(cè)器。輻射導(dǎo)體563-565被連接到診斷用輻射源560-562。
由于對(duì)亮度和光譜分辨率感興趣，這5個(gè)輻射導(dǎo)體640的末端被安排成一種狹縫狀排列，因此，它們覆蓋輻射傳感器610的輸入口和/或構(gòu)成輸入口。上述傳感器可以是一個(gè)緊湊的光譜儀或者其它類型的檢測(cè)器，并且配有一個(gè)二維檢測(cè)器陣列或者一個(gè)到多個(gè)一維檢測(cè)器陣列。光譜儀的記錄范圍最好是處于400至900納米的范圍內(nèi)。當(dāng)然，輻射導(dǎo)體530中的每一個(gè)都可以被連接到以光譜儀或者其它類型的檢測(cè)器(例如，一個(gè)緊湊的集成光譜儀)的形式的輻射檢測(cè)器610。
參照?qǐng)D6，組件600被表示為在一根公共軸614上具有兩個(gè)圓盤510、511，并且用于在不同的診斷用輻射源之間進(jìn)行切換的平移元件550被集成在圓盤511中。這樣一來(lái)，就得到一個(gè)比其它解決方案更加緊湊和牢靠的結(jié)構(gòu)，上述的其它解決方案具有一個(gè)外部輻射分配器，用于在各診斷用輻射源之間進(jìn)行切換。
最好是，輻射源560、561、562其中之一是激光器，其波長(zhǎng)相同于用于光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療的激光輻射的波長(zhǎng)，但輸出功率可以小一些。在輻射分配器550上可以安排適當(dāng)?shù)臑V光器，它們可以被移動(dòng)到輻射傳感器610的光路之中，以便保證在所有的測(cè)量任務(wù)中，都使用正確的動(dòng)態(tài)范圍。
輻射源560、561、562中的某一些被用來(lái)研究相應(yīng)波長(zhǎng)的輻射(光)是如何穿透腫瘤組織的。當(dāng)來(lái)自輻射源的輻射經(jīng)由輻射分配器550和圓盤510、511、并通過(guò)特定的輻射導(dǎo)體被發(fā)射到所述組織時(shí)，在分配器550中的一個(gè)對(duì)面的輻射導(dǎo)體的第一輻射導(dǎo)體520中的一個(gè)將起到腫瘤中的一個(gè)發(fā)射器的作用，在腫瘤中的其它5個(gè)輻射導(dǎo)體520將起到接收器的作用，并且收集到達(dá)它們那里的漫射光通量。所收集到的輻射將再次經(jīng)由圓盤510、511并且經(jīng)由輻射導(dǎo)體640(其兩個(gè)輻射導(dǎo)體在圖5中被表示為530)被傳導(dǎo)到輻射傳感器610，并且5個(gè)不同的光亮度可以在檢測(cè)器/各檢測(cè)器/檢測(cè)器陣列中被記錄。
當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510被轉(zhuǎn)動(dòng)60°時(shí)，至病人的下一個(gè)輻射導(dǎo)體520將起到發(fā)射器的作用，并且其它5個(gè)將成為針對(duì)新的光分布的接收器。在可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510再轉(zhuǎn)動(dòng)4次(每一次相對(duì)于在病人體內(nèi)的隨后的輻射導(dǎo)體為60°)之后，將記錄發(fā)射器/接收器的所有其余組合的輻射光通量數(shù)據(jù)。因此，總共得到6×5＝30個(gè)測(cè)量數(shù)值，并且，在治療過(guò)程中，可以被用來(lái)作為在腫瘤的不同部位所建立的輻射劑量的斷層掃描建模的輸入數(shù)據(jù)。而且，通過(guò)在3個(gè)光源560-562之間進(jìn)行切換，借助于在固定圓盤511上基本上沿著半徑方向來(lái)縱向平移移動(dòng)的輻射分配器550，這30個(gè)測(cè)量數(shù)值被乘以輻射源560、561、562的數(shù)目，從而得到90個(gè)斷層掃描測(cè)量數(shù)值。
除了特定波長(zhǎng)以外，來(lái)自白色光源和/或?qū)拵Оl(fā)光二極管和/或線光源的輻射都可以被耦合到輻射分配器550中的特定的激活光導(dǎo)體。在通過(guò)所述組織至病人中的接收用輻射導(dǎo)體520的過(guò)程中，由于組織的吸收，將修改輻射源的明確規(guī)定的光譜分布。然后，氧化的血液將產(chǎn)生不同于未氧化的血液的標(biāo)記，允許利用已讀出的30種不同的光譜分布來(lái)進(jìn)行斷層掃描測(cè)定，在診斷研究過(guò)程中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510時(shí)，在6個(gè)可能的不同構(gòu)象中每次5種光譜。這樣的腫瘤中的氧化測(cè)定是重要的，因?yàn)镻DT處理通常需要讀取組織中的氧。
最后，一個(gè)藍(lán)/紫或紫外光源，例如一個(gè)激光器，可以被耦合到輻射分配器550中的特定激活的輻射導(dǎo)體。然后，在所述組織中將誘發(fā)熒光，并且施加于所述組織的一種敏化劑將顯示在紅/近紅外光譜區(qū)域中的特征的紅熒光分布。相應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度允許對(duì)所述組織中敏化劑的水平進(jìn)行量化。
由于短波長(zhǎng)的光在所述組織中具有非常低的穿透力，所以僅在輻射導(dǎo)體的尖端部位局部地測(cè)量到所誘發(fā)的熒光。在本例中，針對(duì)此項(xiàng)任務(wù)，為處于特定輻射導(dǎo)體661的末端的相應(yīng)輻射源670安排一個(gè)經(jīng)由輻射導(dǎo)體662進(jìn)行連接的一個(gè)分光器660，后者最好是一個(gè)雙色分光器，它發(fā)射激發(fā)光，但是反射紅移的熒光。反射的輻射被聚焦到傳輸用輻射導(dǎo)體662的末端，它的另一端被連接到輻射傳感器610，后者記錄熒光輻射分布。在Rev.Sci.Instr.(科學(xué)儀器述評(píng))71卷，510004頁(yè)(2000年)中，描述了一個(gè)適當(dāng)?shù)淖猿譄晒鈧鞲衅?。這樣一個(gè)具有雙色分光器的系統(tǒng)還可以以類似的方式、借助于如圖1-4所示的平移輻射分配器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以將輻射導(dǎo)體662插入到介于輻射檢測(cè)器130和雙色分光器660(它被插入在例如輻射導(dǎo)體144中)之間。
通過(guò)旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510，就能在6個(gè)輻射導(dǎo)體的尖端部位順序地測(cè)量與敏化劑的濃度成正比的熒光。由于敏化劑被強(qiáng)的紅色治療用輻射漂白，這種輻射剛好在向病人傳導(dǎo)輻射的輻射導(dǎo)體520的尖端周圍特別強(qiáng)，所以重要的是在開始治療之前進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)量。
如果用一種材料來(lái)處理輻射導(dǎo)體520的尖端，加上120a-120f，該材料的熒光特性依賴于溫度，則在激發(fā)狀態(tài)下，將獲得清晰的熒光線條，并且線條的亮度以及它們的相對(duì)強(qiáng)度取決于在治療中使用的輻射導(dǎo)體520、120a-120f的尖端的溫度。這樣的材料的實(shí)例就是過(guò)渡金屬或稀土金屬的鹽。也可以在6個(gè)輻射導(dǎo)體的6個(gè)位置上測(cè)量溫度，每次測(cè)量一個(gè)。已測(cè)量的溫度可以被用來(lái)找出是否在輻射導(dǎo)體520、120a-120f的尖端部位出現(xiàn)血液凝聚和相關(guān)的輻射衰減，并且用于研究在PDT和熱交互之間的可能協(xié)同效應(yīng)的利用。由于所獲得的線條是清晰的，所以它們可以從來(lái)自所述組織的、頻譜更寬的熒光分布中被區(qū)分出來(lái)。
對(duì)某些物質(zhì)來(lái)說(shuō)，可以用一種可替代的方法來(lái)測(cè)量敏化劑的濃度。然后，用于輻射傳播研究的紅色輻射被用來(lái)誘發(fā)近紅外熒光。這種熒光穿透所述組織至接收用輻射導(dǎo)體520、120a-120f的尖端，并且作為在輻射傳感器610、130中獲得的光譜被同時(shí)地顯示。根據(jù)總共30個(gè)測(cè)量數(shù)值，可以進(jìn)行濃度分布的斷層掃描計(jì)算。
在已經(jīng)進(jìn)行診斷測(cè)量和計(jì)算之后，通過(guò)將可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤510旋轉(zhuǎn)30°，就能將以光學(xué)方式被耦合到病人體內(nèi)組織的輻射導(dǎo)體520用于治療。由此，將治療用輻射源耦合到病人光纖520。治療用輻射源最好是激光光源，它具有被調(diào)適到敏化劑的吸收帶的波長(zhǎng)。在光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療中，最好是使用染料激光器或者二極管激光器，根據(jù)所使用的敏化劑來(lái)選擇它們的波長(zhǎng)。對(duì)于Photofrin來(lái)說(shuō)，其波長(zhǎng)為630納米，對(duì)δ-氨基乙酰丙酸(ALA)來(lái)說(shuō)，其波長(zhǎng)為635納米，對(duì)酞花青染料來(lái)說(shuō)，其波長(zhǎng)為670納米左右。存在多種敏化劑。在治療過(guò)程中，具體的激光器被調(diào)整到所期望的具體的輸出功率。如果需要的話，它們可以具有內(nèi)置式或外部的監(jiān)視用檢測(cè)器。
可以用一種交互方法來(lái)中斷治療處理和處理新的診斷數(shù)據(jù)，直到獲得最佳處理為止。本方法可以包括PDT與增加激光輻射的光通量時(shí)溫度隨之升高的高熱之間的協(xié)同。使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)控制整個(gè)過(guò)程，上述計(jì)算機(jī)不僅執(zhí)行所有的計(jì)算，而且也被用于調(diào)整。
圖10是幾份示意圖，表示在本發(fā)明的一個(gè)示例性的實(shí)際應(yīng)用中，采用所述系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)際實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行腫瘤治療時(shí)，在不同的時(shí)間點(diǎn)上的診斷測(cè)量結(jié)果。
在這6份圖的每一份中，一根光纖端被用作發(fā)射器，而其它光纖端被用作收集器。波長(zhǎng)為633納米的輻射從發(fā)射端發(fā)出，并且收集端把輻射傳送到(各)檢測(cè)器以便進(jìn)行量化。所有的圖都相對(duì)于第一樣本進(jìn)行歸一化。在圖中，“輸出光纖1”是被用作發(fā)射器的輻射導(dǎo)體1，而2-6被用作收集器。在圖中，“輸出光纖2”是被用作發(fā)射器的輻射導(dǎo)體2，同時(shí)1和3-6被用作收集器，如此等等。對(duì)個(gè)別光纖的測(cè)量結(jié)果通過(guò)曲線的不同形狀來(lái)加以區(qū)分。來(lái)自所有發(fā)射導(dǎo)體的輸出功率在所有時(shí)間上都相等。因此，這些圖表示在治療過(guò)程中，波長(zhǎng)為633納米的光的透射率如何隨時(shí)間而改變。正如所看到的那樣，在診斷測(cè)量的進(jìn)行過(guò)程中，透射率不是恒定的。這個(gè)信息還可以被用來(lái)改進(jìn)診斷。
最好是用步進(jìn)馬達(dá)/伺服馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述輻射分配器，以便在不同構(gòu)象之間移動(dòng)。
自然，也可以同時(shí)進(jìn)行診斷和治療，如果希望這樣做的話。利用適當(dāng)數(shù)目的輻射導(dǎo)體進(jìn)入腫瘤部位，例如，上述用于治療輻射的6個(gè)輻射導(dǎo)體加上用于同時(shí)診斷治療用光的效果的4個(gè)輻射導(dǎo)體，可以實(shí)時(shí)方式來(lái)直接調(diào)整治療。當(dāng)對(duì)那些避免受到治療光輻射的損害的敏感器官進(jìn)行治療時(shí)，這是特別有利的。當(dāng)然，僅破壞腫瘤組織是一個(gè)目標(biāo)。在所給出的實(shí)例中，6個(gè)輻射導(dǎo)體照射在其中放置了6個(gè)輻射導(dǎo)體的末端的腫瘤組織。4個(gè)診斷用的輻射導(dǎo)體也被置入腫瘤組織的適當(dāng)部位，并且檢出來(lái)自分散在腫瘤組織中的治療用輻射導(dǎo)體的激發(fā)輻射以及在腫瘤組織中產(chǎn)生的熒光輻射二者。被檢出的輻射可以在光譜儀中進(jìn)行分析，并且被用來(lái)調(diào)整治療用輻射源。例如，這4個(gè)額外的輻射導(dǎo)體可以被放置在用于治療輻射的6個(gè)輻射導(dǎo)體之間。當(dāng)所述6個(gè)輻射導(dǎo)體被連接到輻射源時(shí)，由于平移滑板或旋轉(zhuǎn)圓盤的排列，4個(gè)額外的輻射導(dǎo)體將自動(dòng)地被連接到輻射檢測(cè)器。
以上參照特定的實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。然而，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，在上述優(yōu)選實(shí)施例以外的其它實(shí)施例也是同等地可能的，例如，不同于以上所述的平移元件的形狀，由硬件或軟件來(lái)執(zhí)行上述方法，等等。而且，通過(guò)使用微機(jī)械技術(shù)來(lái)構(gòu)建這些元件，還可以使平移元件進(jìn)一步地小型化。因此，可以通過(guò)由微制造技術(shù)生產(chǎn)的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)來(lái)提供所述元件的實(shí)現(xiàn)方案。所描述的各種元件可以根據(jù)不同的原理來(lái)工作。其中之一就是通過(guò)所述光纖相對(duì)于輸出光纖的壓電運(yùn)動(dòng)所驅(qū)動(dòng)的直接光纖運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切換。另一個(gè)就是通過(guò)基于微機(jī)械部件的微光束偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)切換，諸如用微棱鏡或反射鏡將光束偏轉(zhuǎn)到不同的輸出/輸入光纖。Piezosystem Jena公司或Pyramid Optics公司都提供基于后一種微機(jī)械原理的適當(dāng)?shù)牟考?br> 還有，術(shù)語(yǔ)“包括”當(dāng)用于本說(shuō)明書時(shí)不排除其它元件或步驟，術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”不排除多個(gè)，并且一個(gè)單獨(dú)的處理器或者其它各單元可以執(zhí)行在權(quán)利要求書中所引用的幾個(gè)單元或電路的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)人或動(dòng)物進(jìn)行治療和診斷的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于發(fā)出輻射的第一輻射源；以及至少一個(gè)適于把輻射傳導(dǎo)到在所述人或動(dòng)物體內(nèi)的腫瘤部位的第一輻射導(dǎo)體，其中，所述輻射導(dǎo)體在使用中被用作發(fā)射器和/或接收器，用于將輻射傳導(dǎo)到所述腫瘤部位和/或從所述腫瘤部位取出輻射，以便在所述腫瘤部位治療和診斷腫瘤，其特征在于，至少一個(gè)分配器，它適于將所述輻射從至少一個(gè)第一輻射源分配到所述腫瘤部位，其中，所述分配器包括至少一個(gè)縱向平移元件，它以這樣一種方式被安排，使得通過(guò)所述縱向平移元件在各預(yù)定位置之間的縱向平移運(yùn)動(dòng)，以不同構(gòu)象耦合所述輻射用于所述系統(tǒng)的不同操作模式，其中，所述輻射是非電離的電磁輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述第一輻射是診斷輻射，并且所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)第二輻射源，它用于通過(guò)至少一個(gè)所述輻射導(dǎo)體，將治療輻射發(fā)送到所述部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述系統(tǒng)，其中，所述腫瘤治療和診斷是交互式間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療和/或光熱腫瘤治療和/或腫瘤診斷。
4.根據(jù)前述各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)第一輻射導(dǎo)體，它們被安排用于向和從所述腫瘤部位傳導(dǎo)輻射，多個(gè)第二輻射導(dǎo)體，它們被安排用于從至少一個(gè)輻射源提供輻射和/或?qū)⑤椛鋫鲗?dǎo)到至少一個(gè)輻射傳感器，以及其中，所述分配器是這樣一個(gè)分配器，用于將輻射從至少一個(gè)輻射源分配到所述腫瘤部位和/或從所述腫瘤部位分配到至少一個(gè)輻射傳感器，其中，所述分配器包括至少兩個(gè)平移元件，它們以這樣一種方式被安排，使得通過(guò)第一個(gè)所述元件在相對(duì)于第二個(gè)所述元件的各預(yù)定位置之間的平移運(yùn)動(dòng)，以不同構(gòu)象耦合輻射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)元件都有一些孔，它們被安排用于接納所述輻射導(dǎo)體，還在于，在兩個(gè)元件上的對(duì)應(yīng)孔被等距離地安排在一條直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于，第一輻射導(dǎo)體的第一端被固定在一個(gè)平移元件的孔中，并且第二輻射導(dǎo)體的第一端被固定在另一元件的孔中，其中，通過(guò)縱向平移元件和相關(guān)的另一元件的預(yù)定位置之間的所述縱向平移運(yùn)動(dòng)，可以用不同的構(gòu)象相互連接所述第一和第二輻射導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述系統(tǒng)，其特征在于，所述另一元件是第二縱向平移元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述系統(tǒng)，其特征在于，它還包括兩個(gè)互相靠近的扁平圓盤，其中，所述圓盤彼此之間是可轉(zhuǎn)動(dòng)的，每一個(gè)圓盤都具有被安排在圓周線上的一些孔，其中，一個(gè)圓盤上的圓半徑等于另一個(gè)圓盤上的圓半徑，并且一個(gè)圓盤上的孔被均勻分布在圓周線上，其分隔角度為v1＝(360/n1)度，這里n1等于孔的數(shù)目，另一個(gè)圓盤的孔被均勻分布在圓周線上，其分隔角度為v2＝(360/n2)度，其中，n2＝m×n1，并且其中，m是一個(gè)倍數(shù)，它產(chǎn)生一個(gè)作為≥1的整數(shù)的n2，以及其中，所述第三輻射導(dǎo)體的第一端被固定在所述第一圓盤的孔中，并且第四輻射導(dǎo)體的第一端被固定在所述第二圓盤上除了一個(gè)以外的所有孔中，由此，通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤彼此之間的旋轉(zhuǎn)，第三和第四輻射導(dǎo)體可以用不同構(gòu)象相互連接，并且其中，所述縱向平移元件被安排成基本上可以徑向向外移動(dòng)，并且跟所述另一圓盤集成在一起，以便將多個(gè)所述第一輻射導(dǎo)體耦合到所述第三輻射導(dǎo)體之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述系統(tǒng)，其特征在于，n1是在所述分配器的第一圓盤上的孔的數(shù)目，n1＝6和m＝2，使得在所述分配器的第二圓盤上產(chǎn)生n2＝12個(gè)孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述系統(tǒng)，其特征在于，每隔一個(gè)第四輻射導(dǎo)體是第四輻射導(dǎo)體的第一系列部分，還在于，第四輻射導(dǎo)體的所述第一系列中的一個(gè)輻射導(dǎo)體被安排用于從所述輻射源發(fā)送輻射，并且第四輻射導(dǎo)體的所述第一系列中的其它輻射導(dǎo)體被安排用于向所述輻射傳感器傳導(dǎo)輻射。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至9中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輻射導(dǎo)體被連接到診斷輻射源，使得所述另一圓盤上的縱向平移元件將所述診斷用輻射源中的一個(gè)耦合到所述第一圓盤上的所述第三輻射導(dǎo)體中的一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述診斷輻射源是一個(gè)近紅外(NIR)、白、紅、藍(lán)/紫和/或紫外光的光源。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述診斷輻射源包括一個(gè)分光器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述系統(tǒng)，其特征在于，在雙色分光器和輻射傳感器之間安排一個(gè)轉(zhuǎn)移輻射導(dǎo)體。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述系統(tǒng)，其特征在于，用一種具有溫度敏感熒光發(fā)射的材料來(lái)處理第三輻射導(dǎo)體的第二端。
16.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)第二所述第四輻射導(dǎo)體是第四輻射導(dǎo)體的第二系列部分，被安排用于從輻射源發(fā)出輻射。
17.根據(jù)權(quán)利要求2至16所述系統(tǒng)，其特征在于，治療輻射源是具有單一固定波長(zhǎng)的相干光的光源。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述分配器包括將輻射分配器鎖定于事先確定的橫向和/或方位位置的裝置。
19.根據(jù)前述各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述輻射導(dǎo)體是光纖。
20.根據(jù)權(quán)利要求12至14所述系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)向腫瘤部位傳送輻射的同一輻射導(dǎo)體記錄熒光。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述系統(tǒng)，其特征在于，為了進(jìn)行交互式光動(dòng)力學(xué)治療，使用用溫度敏感熒光發(fā)射的材料處理的一個(gè)或多個(gè)輻射導(dǎo)體來(lái)測(cè)量腫瘤部位的溫度，還在于，在使用中，被送往腫瘤部位的輻射對(duì)腫瘤部位進(jìn)行加熱，以及還在于，可以由所測(cè)得的溫度來(lái)控制輻射的強(qiáng)度，以便調(diào)整在個(gè)別的輻射導(dǎo)體處的腫瘤部位的溫度。
22.根據(jù)前述各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述縱向平移元件是一個(gè)光學(xué)滑板。
23.根據(jù)前述各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)步進(jìn)馬達(dá)或者至少一個(gè)伺服系統(tǒng)用于相互移動(dòng)所述輻射分配器的所述元件。
24.根據(jù)前述各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述操作模式是包括在以下列表中的所述系統(tǒng)的模式交互式間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療、使用高熱的光熱腫瘤治療以及腫瘤診斷，由此，在所述腫瘤部位的處理的相同時(shí)機(jī)期間，這些操作模式被交替使用。
25.根據(jù)權(quán)利要求2至24中任何一項(xiàng)所述系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的所述操作模式包括診斷操作模式，其中，經(jīng)由第一縱向平移元件將一個(gè)診斷輻射源連接到所述第一輻射導(dǎo)體，后者將診斷光源發(fā)射到所述部位，并且其余的第一輻射導(dǎo)體被連接到輻射檢測(cè)器，以及治療操作模式，其中，所述治療輻射源被連接到所述第一輻射導(dǎo)體，后者將治療輻射發(fā)射到所述部位。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)第二縱向平移元件在所述各種操作模式之間進(jìn)行切換。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述系統(tǒng)，其特征在于，配置一個(gè)第三縱向平移元件，用于將多個(gè)輻射導(dǎo)體從所述第二縱向平移元件切換到所述輻射檢測(cè)器。
28.一種用于交互式間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療和/或光熱腫瘤治療和/或腫瘤診斷的方法，其中，至少一個(gè)輻射檢測(cè)器和輻射導(dǎo)體被連接到腫瘤部位，并且所述輻射導(dǎo)體被用作發(fā)射器和/或接收器，用于將輻射傳導(dǎo)到所述腫瘤部位和/或從所述腫瘤部位傳導(dǎo)輻射，以便在所述腫瘤部位診斷和治療腫瘤，其特征在于，借助于根據(jù)權(quán)利要求1至27中任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)所包括的輻射分配器，通過(guò)在不同構(gòu)象之間切換輻射導(dǎo)體，以自動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)腫瘤治療與腫瘤診斷之間的切換，以及還在于，用來(lái)自診斷的結(jié)果來(lái)控制治療過(guò)程，根據(jù)診斷結(jié)果來(lái)調(diào)整治療的輻射強(qiáng)度，直到獲得腫瘤部位的最佳處理為止。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述方法，其特征在于，在所述腫瘤部位的相同處理時(shí)機(jī)期間，交替地使用交互式間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療、使用升高體溫的光熱腫瘤治療以及腫瘤診斷。
全文摘要
一種用于對(duì)人或動(dòng)物進(jìn)行交互式間質(zhì)光動(dòng)力學(xué)腫瘤治療和/或光熱腫瘤治療的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)輻射分配器，它被安排將光輻射從至少一個(gè)輻射源分配到反應(yīng)部位，或者從所述反應(yīng)部位分配到至少一個(gè)輻射傳感器。輻射分配器包括至少一個(gè)平移元件，可相對(duì)于另一個(gè)元件移動(dòng)。第一輻射導(dǎo)體的第一端被固定到第一平移元件，并且第二輻射導(dǎo)體的第一端被固定到另一元件，其中，通過(guò)平移元件相對(duì)于另一元件的平移運(yùn)動(dòng)，可以用不同構(gòu)象互相連接第一和第二輻射導(dǎo)體，以便獲得所述系統(tǒng)的不同操作模式。
文檔編號(hào)A61B18/22GK1956752SQ200480013110
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者托馬斯·約翰森, 夏洛塔·?？藸? 約根·瑪爾瑪伯格, 拉瑟·韋塞爾托夫特·莫根森, 蘇內(nèi)·斯萬(wàn)貝里, 馬爾塞洛·索托·湯普森, 斯蒂芬·安德森·恩格爾斯 申請(qǐng)人:光譜治療股份公司