在尖端處具有大的光纖距離的活檢針的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有軸和管狀構(gòu)件的活檢裝置。所述軸可移動地容納于所述管狀構(gòu)件內(nèi)并且可具有縱向軸線和帶有斜面的遠端。至少兩個通道在軸的縱向方向上形成于所述軸內(nèi)，每一通道在所述斜面表面中形成開口，其中光纖容納于所述通道中的每一個內(nèi)。此外，用于容納待提取的組織的凹部可毗鄰所述軸的所述遠端形成于所述軸中。所述斜面面向上而所述凹部側(cè)向地面向。
【專利說明】在尖端處具有大的光纖距離的活檢針 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般來說涉及一種具有集成光纖的針。特定來說，本發(fā)明涉及一種具有用 于獲取活檢組織切片的橫向凹部和集成光纖的活檢針。此外，本發(fā)明涉及一種包含這樣的 針的系統(tǒng)，用于基于漫反射和自發(fā)熒光測量結(jié)果而進行組織檢查以在提取組織之前診斷組 織是否生癌。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了在影像引導下更準確地在可疑組織中定位活檢針，需要裝置的尖端處的組織 感測。當前活檢針并不具有這些組織反饋可能。最近，已報道如圖1中所示出的細長的介 入裝置的細長的介入裝置，其中光纖Iio集成到裝置100中，從而允許裝置的尖端處的組織 反饋。為了允許組織區(qū)分，這些裝置采用漫反射光譜學。為了感測具有低濃度的組織中的 發(fā)色團，源與檢測器光纖之間的光纖距離120被設(shè)計成盡可能大。一般來說，如裝置100的 針僅具有有限的直徑。為了使得源檢測器光纖距離大，光纖端部位于針的尖端的斜向表面 處，從而允許光纖距離大于針的直徑。
[0003] 圖2和3示出具有處于軸的圓周處的凹口 230和用于選擇性地覆蓋凹口的管狀構(gòu) 件240的另一傳統(tǒng)活檢裝置200的不同視圖。然而，當將光纖110集成到裝置200中時，不 可能實現(xiàn)大的源檢測器光纖距離。這種情形的原因是需要凹口以便能夠獲取活檢組織切 片。因此，當將光纖110集成到活檢裝置中時并且由于光纖不必處于活檢針的凹口中，可達 成的光纖距離120僅是小的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目標是提供一種包含用于獲取活檢組織切片的凹口或凹部的活檢針，所 述活檢針具有用于組織檢查的被改良的便利。這個和其它目標可由根據(jù)獨立權(quán)利要求的主 題解決。在從屬權(quán)利要求中描述了其它實施例。
[0005] 通常，根據(jù)實施例的活檢裝置可包括實心軸和管狀構(gòu)件。所述軸可移動地容納于 管狀構(gòu)件內(nèi)并且可具有縱向軸線和帶有斜面的遠端。至少兩個通道在軸的縱向方向上形成 于軸內(nèi)，每一通道在斜面表面中形成開口，其中至少一個光纖容納于通道中的每一個內(nèi)。此 夕卜，用于容納供提取的組織的凹部可毗鄰于軸的遠端形成于軸中。
[0006] '斜面'是允許將針引入到組織中的幾何結(jié)構(gòu)。通常，針的軸包含圓形橫截面。針 軸的遠端被切割使得形成橢圓表面，所述橢圓表面相對于軸的縱向軸線傾斜。所述斜面在 針的最遠端處形成尖狀尖端。應注意，斜面可與軸形成銳角，以使得針包含尖狀尖端。優(yōu)選 地，所述銳角可為大約20°。
[0007] 根據(jù)實施例，斜面面向上而凹部側(cè)向地面向。
[0008] 在下文中，為更好地理解，將定義幾何方面。首先，針包含縱向主軸線，通常是旋轉(zhuǎn) 對稱軸的中心軸線。此外，針的尖端部分被相對于主軸線以一定角度切割從而形成斜面。觀 察到斜面表面上以及軸上意指從'上方'觀察。因此，在相反方向上觀察意指'向上'觀察。 因此，在針的'下方'與'上方'相反。斜面的尖狀尖端是指針的'前部'。因此，從'側(cè)部'觀 察，能夠識別斜面與主軸線之間的角度，并且進一步地，能夠觀察到形成于側(cè)部處的凹部上 和看到其中。因此，在相反方向上觀察意指'側(cè)向地'觀察。
[0009] 盡管斜面表面并不平行于軸的縱向軸線而定向，S卩，斜面表面的法向向量并不垂 直于軸的縱向軸線而定向，但是這個表面應理解為面向上。對應地，盡管橫向凹部的法向向 量可傾斜，即，可限定向上方向與側(cè)向方向之間的角度，但是應理解，凹部側(cè)向地面向。換句 話說，只要斜面的法向向量的向量分量垂直于軸的縱向軸線而定向，斜面應被視為面向上。 對應地，只要凹部的法向向量的向量分量垂直于包含軸的縱向軸線和斜面的法向向量兩個 的平面而定向，凹部應被視為側(cè)向地面向。
[0010] 根據(jù)實施例，活檢裝置的軸中的凹部形成為使得凹部的法向向量相對于包含軸的 軸線和斜面的法向向量的平面以大于30度、優(yōu)選地大于45度并且更優(yōu)選地大于70度的角 度定向。換句話說，凹部定位成相對于斜面在軸的圓周方向上偏移。
[0011] 根據(jù)另一實施例，凹部的法向向量相對于具有軸軸線和斜面的法向向量的平面而 垂直地定向。
[0012] 根據(jù)實施例，活檢裝置的軸的斜面表面中的兩個開口之間的距離大于軸的直徑。
[0013] 在其中兩個光纖能夠傳輸光的兩個光纖的情況中，所述光纖中的一個的端部表面 可位于斜面的頂部處并且所述光纖中的另一個可位于斜面的底部處。
[0014] 詞語'斜面的頂部'應指示是斜面的表面的一部分的區(qū)域，所述區(qū)域毗鄰于遠邊緣 定位于斜面與軸之間。即，位于斜面的頂部處的光纖可位于斜面的橢圓表面處，靠近于遠邊 緣，即，尖狀尖立而。
[0015] 另一方面，'斜面的底部'意指是斜面的表面的一部分的區(qū)域，所述區(qū)域正好相反 于斜面的頂部而定位。即，位于斜面的底部處的光纖可靠近于斜面與軸之間的近邊緣位于 斜面的橢圓表面的長軸線上或在所述長軸線附近或毗鄰于所述長軸線。
[0016] 應注意，在光纖的大致圓形橫截面的情形中，處于斜面中的開口處的光纖的端部 表面可具有圓形形狀或橢圓形狀。取決于光纖將終止于斜面表面處的角度，光纖的端部表 面的形狀將受影響，并且因此所發(fā)射光或所接收光的方向也受影響。
[0017] 針的軸具有外徑，并且光纖的端部表面彼此以一定距離布置。優(yōu)選地，光纖端部之 間的距離大于軸的直徑。舉例來說，距離是大于直徑的1.1倍以上。特定來說，距離可以是 大于直徑的1.25倍以上。優(yōu)選地，距離可以是大于直徑的1.5倍以上。換句話說，針的尖 端部分處的光纖端部之間的距離應盡可能大。從所述光纖中的一個的中心軸線到所述光纖 中的另一個的中心軸線測量這些距離。
[0018] 根據(jù)另一實施例，軸可在其中凹部由管狀構(gòu)件覆蓋的第一位置與其中凹部并未由 管狀構(gòu)件覆蓋的第二位置之間移動。管狀構(gòu)件可包含尖銳的遠邊緣。
[0019] 根據(jù)另一實施例，活檢裝置進一步包括控制臺，所述控制臺包含光源、光檢測器和 用于處理光檢測器所提供的信號的處理單元，其中光源和光檢測器中的一個可提供波長選 擇性。光源可以是激光器、發(fā)光二級管或過濾光源中的一個，并且控制臺可進一步包括光纖 開關(guān)、分束器或二向色光束組合器中的一個。此外，所述裝置可適于執(zhí)行由漫反射光譜學、 漫射光學斷層成像術(shù)、差分路徑長度光譜學和拉曼（Raman)光譜學組成的群組中的至少一 個。
[0020] 本發(fā)明的上文所定義的方面和其它方面、特征和優(yōu)點也可以從下文中將描述的實 施例的實例導出并且參考實施例的實例予以解釋。下文中參考實施例的實例更詳細地描述 本發(fā)明，但本發(fā)明不限于所述實施例的實例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是包含兩個光纖的已知針的圖示。
[0022] 圖2是具有凹口的已知針的等軸測視圖。
[0023] 圖3是圖2的針的側(cè)視圖。
[0024] 圖4是在側(cè)部處具有凹部的活檢針的等軸測視圖。
[0025] 圖5是從上方到在側(cè)部處具有凹部的針上的視圖。
[0026] 圖6是在側(cè)部處具有凹部的針的側(cè)視圖。
[0027] 圖7示出包含針和控制臺的系統(tǒng)。
[0028] 圖8示出血液、水和脂肪的吸收系數(shù)的對數(shù)曲線。
[0029] 附圖中的圖示僅為示意性且未按比例。注意，如果合適的話，類似元件在不同圖中 設(shè)置有相同參考符號。

【具體實施方式】
[0030] 在圖4到6中，示出活檢裝置的實施例，其包括軸10、毗鄰于遠端15的凹口或凹部 20、在遠端15處的斜面30、在縱向方向上容納于軸10內(nèi)的兩個光纖40和可相對于軸移動 的外部管狀構(gòu)件50。
[0031] 如圖4的等軸測視圖中所顯現(xiàn)，凹部20相對于斜面30的表面在圓周方向上旋轉(zhuǎn)， 艮P，形成為相對于斜面在圓周方向上偏移。凹部20包括平坦底部表面22和處于底部表面 的相應端部的斜切面24。將理解，凹部還可具有任何其它適合的形狀，如舉例來說，具有在 縱向方向上形成的升高的邊緣的加深的底部表面。
[0032] 如圖5和6中所示出，管狀構(gòu)件50被定大小以使得實心軸10裝配到空心管狀構(gòu) 件50中以便可移動地容納于管狀構(gòu)件內(nèi)。在使用中，當活檢裝置被引入到組織中時，管狀 構(gòu)件50相對于軸定位，如圖5和6中所示出。舉例來說，只要借助于利用光纖40的光譜學 檢測出來癌組織，僅軸10就可向前推動直到凹部20不再被管狀構(gòu)件50覆蓋為止。在這個 情況中，軟組織可進入凹部。隨后，管狀構(gòu)件50可被向前推動以便借助于管狀構(gòu)件的尖銳 的遠邊緣55切割組織，以使得組織樣本可保留于凹部內(nèi)因此被安全地包封以供通過將活 檢裝置拉出組織而從組織提取。
[0033] 兩個通道在軸的縱向方向上形成于軸內(nèi)以用于容納光纖40。通道和因此光纖布置 于凹部旁邊剩余的軸材料中，如從第一方向可見，如在圖5中；并且以距彼此的最大距離布 置，如從第二方向可見，如在圖6中。因此，位于斜面30的表面處的光纖40的端部可具有 彼此相距的可大于軸10的直徑16的距離45。
[0034] 如圖5中所示，具有光纖40的通道可相對于軸軸線14以一定橫向偏移設(shè)置。特 定來說，包含兩個光纖通道的平面可平行于包含軸軸線和斜面的法向向量的平面并且以距 所述平面非零的距離布置。以這種方式，凹部20可具有軸的直徑的大約一半的最大深度。
[0035] 注意，'斜面'還可在針的尖端處具有用于將針引入到組織中的另一形狀或結(jié)構(gòu)。 舉例來說，斜面可以是凸狀或凹狀表面，或斜面可以是幾個小表面的組合，其中這些表面通 過臺階或邊緣彼此連接。也可能是，軸的橫截面未由斜面完全切割，以使得留下鈍（即，舉 例來說，相對于軸的縱向軸線垂直地定向的）的區(qū)域。這樣的'鈍的'端部可包含圓形邊緣 或也可形成圓形前邊緣。作為另一實例，可通過對稱地或不對稱地布置以形成針的尖端的 兩個或更多個斜向表面來形成尖銳邊緣。
[0036] 如上文所描述，凹部的法向向量應至少傾斜而因此具有相對于包含軸軸線和斜面 表面的法向向量的平面垂直的向量分量。在圖5中，示出法向向量隊，所述向量定義為垂直 于凹部20的平坦底部表面22。圖5中的向量N1垂直于包含軸軸線14和斜面表面的法向 向量N2的平面。
[0037] 法向向量N2示出于圖6中，所述向量由斜面30的表面定義。進一步示出于圖6中 的是向量分量N2x和N2y，其中向量分量N2x平行于縱向軸軸線14延伸并且向量分量N 2y垂直 于縱向軸軸線延伸。將理解，舉例來說，在其中凹部的法向向量相對于包含軸軸線14和斜 面表面的法向向量N2的平面傾斜的實施例中，法向向量N1還可分成向量分量。
[0038] 如圖7中所示出，介入裝置的光纖40連接到光學控制臺60。所述光纖可理解為光 導或光學波導。在實施例中，控制臺60包括呈具有嵌入式快門的鹵素寬帶光源的形式的光 源64和光學檢測器66。光學檢測器66可解析具有大致在波長光譜的可見和紅外區(qū)域中的 波長（例如，從400nm到1700nm)的光。光源64和檢測器66的組合允許漫反射測量。針 對關(guān)于漫反射測量的詳細論述，參見 R. Nachabe、B. H. W. Hendriks、A. E. Des jardins、M. van der Voort>M. B. van der Mark和H. J. C. M. Sterenborg. "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600nm" ? J. Biomed. Opt. 15. 037015 (2010)。
[0039] 另一方面，還可設(shè)想其它光學方法（如通過采用多個光纖的漫射光學斷層成像 術(shù)、差分路徑長度光譜學、熒光和拉曼光譜學）來提取組織性質(zhì)。
[0040] 處理器將所測量光譜轉(zhuǎn)換成指示組織狀態(tài)的生理參數(shù)，并且監(jiān)視器68可用于顯 現(xiàn)結(jié)果。
[0041] 可在處理器上執(zhí)行的計算機程序可提供于適合的介質(zhì)（例如，光學存儲介質(zhì)或與 處理器一起供應或作為處理器的一部分的固態(tài)介質(zhì)）上，但也可以以其它方式分布，例如， 經(jīng)由因特網(wǎng)或其它有線或無線通信系統(tǒng)。
[0042] 對于熒光測量，控制臺必須能夠提供激發(fā)光至至少一個源光纖同時通過一個或多 個檢測光纖檢測由組織產(chǎn)生的熒光。激發(fā)光源可以是激光器（例如，半導體激光器）、發(fā)光 二級管（LED)或過濾光源（例如，過濾汞燈）。一般來說，由激發(fā)光源發(fā)射的波長短于待檢測 的熒光的波長的范圍。優(yōu)選的是，使用檢測過濾器濾出激發(fā)光以便避免由激發(fā)光引起的檢 測器的可能超負載。當存在需要彼此區(qū)分開的多個熒光實體時，需要波長選擇檢測器（例 如，分光儀）。
[0043] 在熒光測量將與漫反射測量組合的情況下，可將用于測量熒光的激發(fā)光提供到同 一源光纖作為用于漫反射的光。這可通過（例如）使用光纖開關(guān)或分束器或者具有聚焦光 學器件的二向色光束組合器來完成。另一選擇為，可使用分離的纖維來提供熒光激發(fā)光和 用于漫反射測量的光。
[0044] 為執(zhí)行光譜學，可使用定做的Matlab 7. 9. 0 (Mathworks, Natick, MA)算法 裝配所得光譜。在這個算法中，實施廣泛接受的分析模型，即，通過參考T. J.Farrel、 M.S.Patterson 和 B.C. Wilson. "A diffusion theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the non-invasive determination of tissue optical properties". Med. Phys. 19 (1992)第 879 頁到第 888 頁引入的模型，所述 文獻借此以全文引用的方式并入。這個引用的模型的輸入引數(shù)（input argument)是吸收 系數(shù)Ua(X)、約化散射系數(shù)（reduced scattering coefficient) ii's〇)和探針的尖端處 的發(fā)射光纖與收集光纖之間的中心距。
[0045] 在以下部分中，將簡要解釋所述模型。所使用的公式主要基于Nachab6等 人的工作，并且因此參考 R. Nachabe、B. H. W. Hendriks、M. van der Voort、A. E?和 H.J.C. M. Sterenborg. "Estimation of biological chromophores using diffuse optical spectroscopy:benefit of extending the UV-VIS wavelength range to include 1000 to 1600nm". Optics Express?第 18 卷.2010?第 1432 頁到第 1442 頁，所述文獻借 此以全文引用的方式并入，并且進一步參考R. Nachabe、B. H. W. Hendriks、A. E. Desjardins、 M. van der Voort>M. B. van der Mark和H. J. C. M. Sterenborg. "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from 900 to 1600nm".J.Biomed. Opt. 15. 037015 (2010)，所述文獻借此以全文引用的方式并入。
[0046] 雙冪律函數(shù)（double power law function)可用于描述約化散射的波長相依性， 其中波長A以nm表達并且被規(guī)范化成X。= SOOnm的波長值。參數(shù)a對應于處于這個 特定波長的約化散射幅度。

【權(quán)利要求】
1. 一種活檢裝置，包括： 軸（10)和管狀構(gòu)件（50)，所述軸以可移動方式容納于所述管狀構(gòu)件內(nèi)， 所述軸具有縱向軸線（14)和遠端（12)， 其中斜面（30)形成于所述軸的所述遠端處，所述斜面面向上， 至少兩個通道在所述軸的縱向方向上形成于所述軸（10)內(nèi)，每一通道在所述斜面表 面中形成開口，其中光纖（40)容納于所述通道中的每一個內(nèi)，并且 凹部（20)毗鄰于所述軸的所述遠端形成于所述軸中，所述凹部側(cè)向地面向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢裝置，其特征在于，在所述斜面表面中的兩個所述開口 之間的距離（45)大于所述軸的直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活檢裝置，其特征在于，所述凹部（20)形成為相對于所 述斜面（30)在所述軸的圓周方向上偏移至少45度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活檢裝置，其特征在于，所述凹部（20)形成為相對于所 述斜面（30)在所述軸的圓周方向上偏移90度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢裝置，其特征在于，所述軸（10)能夠在其中所述凹部 (20)被所述管狀構(gòu)件（50)的覆蓋的第一位置與其中所述凹部（20)未被所述管狀構(gòu)件 (50)覆蓋的第二位置之間移動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢裝置，其特征在于，所述管狀構(gòu)件（50)包含尖銳的遠邊 緣（55)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢裝置，其特征在于，所述凹部（20)適于容納待從組織獲 取的組織樣本。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢裝置，其特征在于，所述活檢裝置進一步包括控制臺 (60)，所述控制臺包括光源（64)、光檢測器（66)和用于處理由所述光檢測器提供的信號的 處理單元。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢裝置，其特征在于，所述光源￠4)和所述光檢測器（66) 中的一個提供波長選擇性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢裝置，其特征在于，所述光源￠4)是激光器、發(fā)光二級 管或過濾光源中的一個。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢裝置，其特征在于，所述控制臺￠0)進一步包括光纖開 關(guān)、分束器或二向色光束組合器中的一個。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)適于執(zhí)行由漫反射光譜 學、漫射光學斷層成像術(shù)、差分路徑長度光譜學和拉曼光譜學組成的群組中的至少一個。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢裝置，其特征在于，所述控制臺￠0)進一步包括監(jiān)視器 (68)。
【文檔編號】A61B10/02GK104427945SQ201380034364
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】B·H·W·亨德里克斯, W·C·J·比爾霍夫, C·賴克 申請人:皇家飛利浦有限公司