本申請要求保護2014年1月24日提交的美國臨時專利申請序號61/931395的優(yōu)先權，通過引用將其公開完整地結(jié)合到本文中。

技術領域

本文所提供的是包括定位劑的系統(tǒng)和方法。例如，本文所提供的是用于生物系統(tǒng)內(nèi)的定位設備的放置以及用于靶向外科手術或其他醫(yī)療程序的這類定位設備的檢測的系統(tǒng)和方法。例如，本文所提供的是包括一個或多個微型可檢測設備的系統(tǒng)，所述一個或多個微型可檢測設備被放到靶標位置中并且通過遠程引入磁場來激活。

背景技術：

許多醫(yī)療程序的常見且嚴峻挑戰(zhàn)是治療區(qū)域的準確定位。例如，病變(例如要經(jīng)受治療包括外科切除的腫瘤)的位置持續(xù)對醫(yī)學界提出挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有系統(tǒng)是昂貴、復雜、費時的，并且常常使患者不適。這類問題通過乳腺病變的外科治療來說明。

乳腺腫瘤外科手術中使用的常見技術是病變的導絲定位。一些乳腺病變的精確術前定位在移除病變之前是必要的。導絲定位用來標記乳腺異常的位置。該程序確保乳腺活檢或乳房腫瘤切除術的更大準確性。外科醫(yī)生通常使用導絲作為到需要移除的組織的導引。導絲定位通常在醫(yī)院或外科手術中心的放射科進行。拍攝乳房X線照片(或者一些情況下為超聲圖像)，以顯示乳腺異常的位置?；颊咴趯Ыz放置期間是清醒的，但是乳腺組織被麻醉，以降低或避免來自針或?qū)Ыz的疼痛。在導絲放置期間可能感覺到壓迫或拉感。一旦已經(jīng)拍攝了圖像并且已經(jīng)麻醉了組織，放射科醫(yī)生將使用針來靶向乳腺異常。該針尖擱置在外科醫(yī)生需要查找以便移除正確組織的位置。細導絲向下穿過針并且從其尖端出來，以停留在靶組織。移開針，從而使導絲留在原位。通過在原位的導絲，患者具有另一個乳房X線照片，以檢查導絲的尖端恰當定位。如果導絲不在正確位置，則放射科醫(yī)生將對其重新定位和重新檢查，以確保準確放置。當導絲最終定位時，它將采用帶子或繃帶原位固定。導絲定位程序能夠花費大約一小時，并且通常是活檢或乳房腫瘤切除術之前計劃的數(shù)小時。因此，患者常常必須等待數(shù)小時以進行外科手術，此時導絲存在于其體內(nèi)并且從其皮膚突出。在外科手術期間移除導絲連同一些乳腺組織。這個過程花費許多小時，涉及多個成像步驟，并且使患者不便和不適，而且是昂貴的。

進行類似類型的程序，以便在切除之前定位肺結(jié)節(jié)。在肺結(jié)節(jié)在常規(guī)開放手術或者在胸腔鏡檢查可能難以定位的一些情況下，帶鉤導絲、可見染料的注入或者放射性核素放置在結(jié)節(jié)中或其周圍，以嘗試改進移除之前的定位。這個程序通常在結(jié)節(jié)移除之前在CT套件中進行。患者隨后運送到外科手術單元，并且外科醫(yī)生對導絲進行切割，使用放射性核素檢測器，或者使用可見界標，以定位和移除結(jié)節(jié)。

在其他類型的外科手術和醫(yī)療程序中，醫(yī)生可能在移除或操縱之前難以定位靶標。其實例包括團、流體收集、外來體或患病組織的移除。其他時候，導管或其他經(jīng)皮程序的放置在沒有直接可視化或者缺乏特定導引方式的情況下執(zhí)行。在沒有精確導引的情況下執(zhí)行程序能夠增加對正常組織損害的量，并且降低患者的功能狀態(tài)。

經(jīng)皮活檢是實際上在每家醫(yī)院所執(zhí)行的公認安全程序?；顧z常常需要同軸導引針的放置，經(jīng)過其將活檢設備放到靶標中。如上所述被移除、穿刺或操縱的病變中的許多先前經(jīng)受了成功經(jīng)皮活檢。用于活檢的導引針的放置是在不導致患者將另外經(jīng)受的額外組織損傷的情況下放置基準或另一定位系統(tǒng)的機會。

許多其他醫(yī)療設備和程序可獲益于改進組織定位。這些包括被任何身體運動例如心臟運動、呼吸運動、肌骨系統(tǒng)所產(chǎn)生的運動或者胃腸/泌尿生殖器運動所降級的任何程序或測試。這些的實例包括體外放射治療、近距治療籽的放置、成像測試(包括但不限于CT、MRI、熒光檢查、超聲和核醫(yī)學)、以任何方式執(zhí)行的活檢、內(nèi)窺鏡檢查、腹腔鏡檢查和胸腔鏡檢查外科手術以及開放外科手術程序。

需要用于醫(yī)療程序的組織定位的改進系統(tǒng)和方法。

技術實現(xiàn)要素：

本文所提供的是包括定位劑的系統(tǒng)和方法。例如，本文所提供的是用于生物系統(tǒng)內(nèi)的定位設備的放置和靶向外科手術或其他醫(yī)療程序的這類定位設備的檢測的系統(tǒng)和方法。例如，本文所提供的是包括一個或多個微型可檢測設備，其被放到靶標位置中并且通過遠程引入磁場來激活。

在一些實施方案中，本文所提供的是定位劑(即，標簽)，包括：a) 殼體；以及b) 所述殼體內(nèi)的信號源，其中所述信號源響應外部激活事件而生成可檢測信號。在一些實施方案中，所述信號是經(jīng)由人類感覺(例如無需放大)直接可檢測的信號：例如視覺可檢測、聽覺可檢測、觸覺可檢測的。在一些實施方案中，信號可被檢測設備檢測(例如，而不是經(jīng)由人類感覺直接可檢測的)。在一些這類實施方案中，信號不是通過造影劑或放射源來提供。在一些實施方案中，信號是恒定的。在一些實施方案中，信號是脈沖的。在一些實施方案中，信號是光，并且信號源是照明源(例如發(fā)光二極管(LED))。在一些實施方案中，信號是聲音，并且信號源是音頻源。在一些實施方案中，信號是物理移動(例如觸覺可檢測的)，并且信號源是移動組件。在一些實施方案中，信號是磁場中的不規(guī)則性或反射。在一些實施方案中，信號是諧波。在一些實施方案中，信號的強度是恒定的。在一些實施方案中，信號的強度是改變的(例如，響應外部激活事件而增加或降低強度)。這可包括從事件到激活事件的距離、激活事件的強度、幅度或頻率。在一些實施方案中，信號的性質(zhì)響應外部激活事件而變化(例如顏色的變化、聲音的變化、脈沖模式的變化等)。

在一些實施方案中，信號源是LED。在一些實施方案中，LED配置成發(fā)射光，而無需使用標簽內(nèi)的電源(例如電池)。在一些這類實施方案中，LED的兩個端子(陽極和陰極)與線圈導線接觸，當接近變化磁場時，引起進入線圈的電壓和電流，從而點亮LED。本技術并不受所使用LED的性質(zhì)限制。在一些實施方案中，LED發(fā)射可見光譜中的光。在一些實施方案中，LED發(fā)射紫外或紅外光譜中的光。當LED接通時，電子與與設備中的孔重新組合，從而釋放光子形式的能量。這種效應稱作電致發(fā)光，且光的顏色(對應于光子的能量)通過半導體的能帶隙來確定。在一些實施方案中，LED包括透鏡或外殼(例如環(huán)氧樹脂透鏡或外殼)，其包圍包括砧座和支柱的引線框。在一些實施方案中，砧座包括反射腔中的半導體管芯（semiconductor die），并且采用絲焊連接到支柱。LED可配置成產(chǎn)生不同顏色效應(例如紅色、白色、藍色) (例如，采用用于白色LED的Y₃Al₅O₁₂:Ce磷光體涂層)。在一些實施方案中，半導體材料是砷化鎵、砷化鋁鎵、磷砷化鎵、磷鋁鎵銦、磷化鎵(III)、氮化銦鎵、硒化鋅、碳化硅(作為基材)、硅(作為基材)、金剛石、氮化硼、氮化鋁和氮化鋁鎵銦。在一些實施方案中，LED是量子點LED。在一些實施方案中，LED是單管芯LED，以便使其尺寸剖面最小化。

在一些實施方案中，定位標簽包括鐵素體丸料或顆?；蛘哂善浣M成。在一些實施方案中，外部檢測器包括激活線圈，其產(chǎn)生交變磁場。對稱（同軸或徑向）布置的兩個感應線圈在不存在鐵素體物體的情況下平衡到零輸出。當將鐵素體物體引入檢測線圈靈敏度場內(nèi)時，物體形成交變磁場中的不規(guī)則性，其中斷感應線圈平衡，從而產(chǎn)生從零的相位和幅度偏移。當鐵素體物體在物理上與兩個感應線圈等距時恢復零。

在一些實施方案中，定位標簽包括自諧振物體(例如具有卷繞感應器的小鐵素體芯)。卷繞感應器具有繞組間電容，其與電感組合產(chǎn)生高頻諧振電路。檢測例如使用用于鐵素體丸料的上述方式或者例如使用柵陷振蕩器(GDO)進行。GDO具有輻射電磁場的諧振電路。當接近相同頻率的自諧振物體時，從GDO到自諧振物體的功率傳遞引起GDO功率的可檢測變化。在一些實施方案中，定位標簽包括諧振物體(例如，自諧振物體裝備有芯片電容器，以便在所規(guī)定頻率下產(chǎn)生諧振)。在一些實施方案中，定位標簽包括具有二極管的諧振或者自諧振物體。當浸入足夠強度(強加的電壓超過二極管的帶隙電位)的磁場時，二極管與LC電路組合產(chǎn)生子諧波頻率。在一些實施方案中，定位標簽包括具有有源調(diào)制器的諧振物體或者自諧振物體(例如集成電路幅度調(diào)制諧振電路)。檢測類似于全雙工(FDX)射頻識別(RFID)進行，不同之處在于調(diào)制模式是簡單子諧波而不是編碼二進制模式。

在一些實施方案中，標簽配置用于一次性使用。在一些這類實施方案中，標簽能夠被禁用或停用(例如，與EAS標簽相似)。在多個標簽用于其中關閉單個標簽的程序以使其他標簽的檢測更容易(例如避免或降低多個標簽之間的干擾)時，這是特別有用的。在一些實施方案中，來自外部設備的能量突發(fā)用于禁用或停用標簽。在其他實施方案中，標簽具有內(nèi)部控制組件，其在接收來自外部設備的指令時，接通或關閉標簽(例如，標簽臨時或永久地停止“通話”)。

在一些實施方案中，標簽具有外部長度、寬度和深度，其中長度為30 mm或以下(例如20 mm或以下、...、10 mm或以下、...、9 mm或以下、...、8 mm或以下、...、5 mm或以下、...、3 mm或以下…、等等)，寬度為5 mm或以下(例如4 mm或以下、…、3 mm或以下、…、2 mm或以下、…、1 mm或以下、…、0.5 mm或以下、…、等等)，且深度為5 mm或以下(例如4 mm或以下、…、3 mm或以下、…、2 mm或以下、…、1 mm或以下、…、0.5 mm或以下、…、等等)。

在一些實施方案中，定位標簽包括在殼體中。在一些實施方案中，沒有采用殼體。在一些實施方案中，所述殼體包括生物相容材料。在一些實施方案中，所述殼體提供將信號源與殼體外部分隔的液體和/或氣體抵抗阻擋。在一些實施方案中，殼體較小，從而準許標簽通過針、插管、內(nèi)窺鏡、導管或另一醫(yī)療設備來給予。在一些這類實施方案中，所述殼體具有外部長度、寬度和深度，其中長度為30 mm或以下(例如20 mm或以下、...、10 mm或以下、...、9 mm或以下、...、8 mm或以下、...、5 mm或以下、...、3 mm或以下、…、等等)，寬度為5 mm或以下(例如4 mm或以下、…、3 mm或以下、…、2 mm或以下、…、1 mm或以下、…、0.5 mm或以下、…、等等)，且深度為5 mm或以下(例如4 mm或以下、…、3 mm或以下、…、2 mm或以下、…、1 mm或以下、…、0.5 mm或以下、…、等等)。殼體能夠具有任何需要形狀。在一些實施方案中，殼體是沿長度軸的圓筒。在一些實施方案中，殼體像米粒一樣來成形(例如具有圓端的圓筒)。在一些實施方案中，殼體像柱一樣來成形(例如具有平端的圓筒)。在一些實施方案中，殼體是沿長度軸的多邊形(例如橫截面為三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形等)。在一些實施方案中，殼體具有撐桿或其他扣件，以原位保持設備，從而避免在組織中遷移。這些撐桿可在組織中放置之后部署。在一些實施方案中，扣件可以是生物相容材料，其與周圍組織結(jié)合。

在一些實施方案中，殼體是在標簽的內(nèi)部組件周圍合成的單個均勻組件。在其他實施方案中，殼體由兩個或更多個分開段來制成，其在引入標簽的內(nèi)部組件之后密封在一起。

在一些實施方案中，定位標簽完全或部分覆蓋于涂層中。在一些實施方案中，涂層包括生物相容材料(例如聚對二甲苯-C等)。

在一些實施方案中，標簽沒有包括任何電源。例如，在一些實施方案中，信號響應作為激活事件的磁場(即，電磁感應)從信號源生成。

在一些實施方案中，標簽包括射頻識別(RFID)芯片(例如在殼體中)。在一些實施方案中，RFID芯片包括射頻電磁場線圈，其調(diào)制外部磁場，以便在由讀取器設備查詢時傳遞編碼識別數(shù)和/或其他編碼信息。在一些實施方案中，RFID芯片從激活設備(或其他設備)所生成的EM場來收集能量，并且然后充當被動式轉(zhuǎn)發(fā)器以發(fā)射微波或UHF無線電波。在一些實施方案中，讀取器(其可以是激活設備或其他設備的一部分)向RFID芯片發(fā)送信號，并且讀取其響應。在一些實施方案中，讀取器是手持設備，其包括計算機系統(tǒng)RFID軟件或RFID中間件。在一些實施方案中，RFID芯片是只讀的。在其他實施方案中，它是讀/寫的。本技術并不受RFID芯片所提供信息的性質(zhì)所限制。在一些實施方案中，信息包括：序列號、批號或批數(shù)、時間信息(例如生產(chǎn)日期、外科手術日期等)；患者特定信息(例如姓名、家族歷史、服用藥物、過敏性、風險因數(shù)、程序類型、性別、年齡等)；程序特定信息；等等。本技術并不受所使用頻率所限制。在一些實施方案中，RFID頻率處于120-150 kHz頻帶(例如134 kHz)、13.56 MHz頻帶、433 MHz頻帶、865-868 MHz頻帶、902-928 MHz頻帶、2450-5800 MHz頻帶等中。在一些實施方案中，RFID芯片與基于瀏覽器的軟件相結(jié)合，以增加其功效。在一些實施方案中，這個軟件允許不同編組或特定醫(yī)院職員、護士和患者看到與標簽、程序或人員相關的實時數(shù)據(jù)。在一些實施方案中，實時數(shù)據(jù)被存儲和存檔，以便利用歷史報道功能性，并且證明與各種工業(yè)規(guī)章制度的順應性。在一些實施方案中，RFID芯片報道傳感器數(shù)據(jù)(例如溫度、移動等)。在一些實施方案中，RFID芯片包含或收集在以后(在外科手術后)讀取的信息。在一些實施方案中，在外科手術期間回顧信息。例如，可將消息提供給外科醫(yī)生(例如“芯片就在腫瘤左邊”)，以幫助引導外科醫(yī)生(例如，以適當裕量來優(yōu)化腫瘤的移除)。

在一些實施方案中，標簽由信號源和殼體或者信號源、殼體和RFID芯片組成或者基本上由其組成。

在一些實施方案中，標簽(例如經(jīng)由芯片)發(fā)射超聲信號(例如灰度級、光譜或彩色多普勒)，使得信號可通過超聲探針或手持多普勒單元檢測。

在一些實施方案中，標簽在程序期間(例如經(jīng)由暴露于外部能源)加熱。在一些這類實施方案中，加熱可用于幫助組織的凝結(jié)或早期凝結(jié)或者提供熱療法(參見例如美國專利公開No. 2008/0213382，通過引用將其完整地結(jié)合到本文中)。加熱還可用于改進輻射治療的功效。

在一些實施方案中，磁場和/或其他感應方式由遠程激活設備來提供。在一些實施方案中，遠程激活設備在接近(例如，在1米內(nèi)、…、0.5米、…、0.3米、…、0.2米、…、0.1米、…、0.05米、…、等等)標簽時引起激活事件。在一些實施方案中，信號的強度隨著激活設備和標簽的更為接近而增加。在一些實施方案中，標簽沒有包括任何能量存儲設備(例如電池、電容器等)。

在一些實施方案中，遠程激活設備采用未調(diào)制恒定頻率激活(即，激活信號具有恒定幅度和頻率)。在一些實施方案中，定位標簽產(chǎn)生激活場中的不規(guī)則性。感應方法檢測標簽的存在所引起的幅度或頻率的偏移。

在一些實施方案中，遠程激活設備采用未調(diào)制掃頻(即，激活信號在兩個端點之間具有恒定幅度和掃頻)。這類設備發(fā)現(xiàn)與諧振類型標簽一起使用，使得激活信號的幅度的可檢測變化在所傳送頻率與標簽的諧振頻率一致時發(fā)生。

在一些實施方案中，遠程激活設備采用脈沖頻率(即，激活信號包括在周期頻率的短暫激勵脈沖，其可由其總和或差是標簽的響應頻率的兩個密切相關頻率構成)。脈沖激活產(chǎn)生后脈沖正弦衰減信號。標簽在幅度或時間中改變衰減信號的特性。

在一些實施方案中，遠程激活設備包括手持組件。在一些實施方案中，手持組件是輕量的，以便允許外科醫(yī)生在程序的過程中把持和操縱組件(例如，5 kg或以下、4 kg或以下、3 kg或以下、2 kg或以下、1 kg或以下、0.5 kg或以下、0.25 kg或以下或者其間的任何范圍，例如0.5至5 kg、1至4 kg等)。在一些實施方案中，手持組件像棒一樣成形，具有由醫(yī)生所把持的近端以及指向收納標簽的被治療受試者或組織的遠端。在一些實施方案中，手持組件像耳鏡一樣成形，具有以與組件的主體成角度(例如直角)終止的遠端。

在一些實施方案中，遠程激活設備包括生成磁場的天線。在一些實施方案中，遠程激活設備僅具有單個天線(即，是收發(fā)合置(monostatic))。在一些實施方案中，遠程激活設備僅具有兩個天線(即，是收發(fā)分置(bistatic))。

在一些實施方案中，在使用棒或其他輕量或手持組件時，棒或其他輕量或手持組件可以僅包含接收線圈，以檢測與標簽的存在、方向或距離關聯(lián)的信號。在這類實施方案中，遠程激活設備的其他組件位于棒外部。例如，傳輸線圈、射頻發(fā)生器和/或接收器、微處理器、顯示器和功率供應器可全部位于棒外部(例如，在機架中、安裝在醫(yī)生或受試者附近的另一個組件中或者任何其他需要位置中)。在一些實施方案中，這些組件的一個或多個、其全部或者其除了一個或多個之外的全部被包括在棒或其他輕量或手持組件中。在包括這類物品時，期望使用輕量物品(例如作為電源的輕量電池)。

在一些實施方案中，遠程激活設備的磁場通過處理器運行計算機程序來控制。在一些實施方案中，遠程激活設備包括顯示器或用戶界面，其允許用戶在使用時控制遠程激活設備和/或監(jiān)測其功能。在一些實施方案中，遠程激活設備提供視覺、音頻、數(shù)字、符號(例如箭頭)、文本或其他輸出，幫助用戶定位標簽或者識別標簽離遠程激活設備的距離或者方向。例如，在一些實施方案中，一系列燈(LED)(例如5個燈)存在于棒的主體上，其被點亮以指示與標簽的接近性或方向。在一些實施方案中，用戶控制遠程激活設備所產(chǎn)生的磁場的強度。在一些實施方案中，軟件中包括的內(nèi)部算法控制磁場。在一些實施方案中，用戶可從菜單來選擇一個或多個算法。在一些實施方案中，算法基于它與標簽的距離來降低或增加遠程激活設備的靈敏度。

在一些實施方案中，來自成像組件的圖像與遠程激活設備所收集的數(shù)據(jù)關聯(lián)。在一些這類實施方案中，用戶顯示器提供來自受試者的組織的圖像(例如從MRI、CT、超聲或其他成像方式所得到)，并且覆蓋與標簽、遠程激活設備和/或外科醫(yī)生所使用的外科手術工具的位置有關的信息。

在一些實施方案中，遠程激活設備包括鎖相放大器。在一些實施方案中，鎖相放大器配置用于窄帶檢測，以提供用于確定標簽的位置的全向檢測系統(tǒng)。在一些實施方案中，采用調(diào)制信號，并且檢測由標簽通過非線性度引起的較高次諧波。例如，可提供40 kHz信號，并且當標簽存在時該系統(tǒng)期待所生成的80 kHz的二次諧波。非線性度可以是通過電流流經(jīng)標簽的線圈所激勵的半導體二極管結(jié)。

在一些實施方案中，作為使用鎖相放大器的替代，采用腔衰蕩。發(fā)射時間脈沖，并且檢測器期待隨時間的諧振器衰減。不僅對標簽的具體調(diào)諧特定的衰蕩信號的相位和頻率而且衰蕩信號包絡的指數(shù)衰減(到給定閾值)是標簽離激勵源的距離的相對指示符。

在一些實施方案中，遠程激活設備包括激勵線圈，其位于與手持檢測器分開的組件中。在一些實施方案中，激勵線圈以貼片或墊片提供，其放置于患者或者操作臺上。在一些實施方案中，在系統(tǒng)用于定位乳腺腫瘤時，貼片包圍被治療乳腺，或者以其他方式放置在乳腺附近。在一些實施方案中，包括激勵線圈的墊片放置在患者下面。在這類實施方案中，采用大線圈或者多個線圈。(一個或多個)激勵線圈包括在介電基材上形成圖案的數(shù)匝平坦導體或者由其組成，或者可包括卷繞適當心軸的磁性導線或者由其組成；線圈由外部頻率源來供電，并且從線圈所發(fā)出的磁場穿透患者身體以激勵標簽，其發(fā)射(在一些實施方案中，在激勵的較高次諧波下，或者在對標簽唯一的一些時間或光譜組合中)由棒來檢測。

在一些實施方案中，(一個或多個)激勵線圈包括在帶中，其圍繞受試者或者受試者的一部分來放置。在一些實施方案中，外部激勵線圈還可用于患者情況的其他方面，例如用于放射治療。

在一些實施方案中，遠程激活設備發(fā)射光(例如激光)。

在一些實施方案中，遠程激活設備配置成一次性使用(例如一次性的)。

在一些實施方案中，遠程激活設備與外科手術設備附連或集成，例如電外科手術設備(例如，電灸設備，例如BOVIE設備)、切割設備、消融設備等。單個殼體可包含遠程激活設備和外科手術設備的全部組件。備選地，托架或其他組件用于將遠程激活設備的組件(例如棒)連接到外科手術設備。在一些實施方案中，支持器用于將電外科手術設備和遠程激活設備安裝在一起。在一些實施方案中，遠程激活設備或者其組件附連到或者集成到另一種類型的醫(yī)療設備，其用于需要的外科手術程序(例如夾子、內(nèi)窺鏡、氣管鏡、擴張氣管鏡、剖割工具、激光器、腹腔鏡、胸腔鏡等)。

本文還提供的是包括上述標簽和遠程激活設備的系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)可包括標簽和激活設備。系統(tǒng)還可包括其他硬件(例如RFID讀取器)、軟件、指令、醫(yī)療設備(例如切割工具、成像設備、組織消融設備、注射器、引入針/插管/內(nèi)窺鏡、消毒組件等)、藥物或者對于采用標簽進行程序有用、必需或足夠的其他組件。在一些實施方案中，系統(tǒng)包括計算機，其為標簽和/或激活設備提供命令和控制功能。在一些實施方案中，軟件收集和分析程序數(shù)據(jù)、來自RFID芯片的信息或者在使用標簽的程序期間所生成的其他信息。在一些實施方案中，計算機包括用于向治療醫(yī)生、放射科醫(yī)生、患者或者程序中涉及的其他人員顯示信息的顯示器。

在一些實施方案中，本文所提供的是用于定位患者的組織區(qū)域的方法，包括：a) 將如上所述的(一個或多個)標簽放到受試者(例如人類、非人類動物等)中；以及b) 通過檢測信號(例如通過連續(xù)反饋或者在一個或多個非連續(xù)時間點)來定位標簽。在一些實施方案中，通過使用遠離標簽(例如位于患者體外)的激活設備來生成信號。在一些實施方案中，標簽信號具有通和斷模式，且激活設備激活該通模式。因此，標簽提供用于識別身體區(qū)域以幫助醫(yī)療程序的信標。在一些實施方案中，多個標簽放置在受試者內(nèi)。多個標簽的使用(例如在相對于靶組織的不同平面中)促進病變的多維(例如三維)定位。在一些實施方案中，標簽的兩個或更多個具有相互不同的可檢測性質(zhì)。例如，在一些實施方案中，各標簽具有唯一嵌入代碼或者產(chǎn)生唯一諧波。

標簽并不限于放置在特定身體區(qū)域、身體部分、器官或組織內(nèi)。例如，在一些實施方案中，標簽放置在身體的頭、頸、胸、腹、骨盆、上肢或下肢區(qū)域。在一些實施方案中，標簽放置在器官系統(tǒng)內(nèi)，例如骨骼系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、表皮系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)或生殖系統(tǒng)。在一些實施方案中，標簽放置在器官內(nèi)。這類器官可包括心臟、肺、血管、韌帶、腱、唾腺、食道、胃、肝、膽囊、胰腺、腸、直腸、肛門、下丘腦、腦下垂體、松果體、甲狀腺、副甲狀腺、腎上腺、皮膚、頭發(fā)、脂肪、指甲、腎、尿管、膀胱、尿道、咽、喉、支氣管、橫隔膜、腦、脊髓、周圍神經(jīng)系統(tǒng)、卵巢、輸卵管、子宮、陰道、乳腺、精巢、輸精管、精囊和前列腺。在一些實施方案中，標簽放置在組織中，例如結(jié)締、肌肉、神經(jīng)和上皮組織。這類組織可包括心肌組織、骨骼肌組織、平滑肌組織、疏松結(jié)締組織、密集結(jié)締組織、網(wǎng)狀結(jié)締組織、脂肪組織、軟骨、骨、血液、纖維結(jié)締組織、彈性結(jié)締組織、淋巴締組織、網(wǎng)形結(jié)締組織、單層扁平上皮、單層立方上皮、單層柱狀上皮、復層上皮、假復層上皮和移行上皮。

在一些實施方案中，標簽定位的組織區(qū)域包括病變。在一些實施方案中，病變是腫瘤或者識別為處于形成腫瘤的風險的組織區(qū)域。在一些實施方案中，病變是纖維組織。在一些實施方案中，病變是發(fā)炎或感染區(qū)域。在一些實施方案中，標簽可放置在內(nèi)腔中，以檢測器官的功能或其他過程，或者提供定位信息。例如，標簽能夠吞咽或者經(jīng)由內(nèi)窺鏡檢查放到中空器官中。在一些實施方案中，組織區(qū)域是健康組織。

在一些實施方案中，標簽放置在實體腫瘤中。標簽可以放入其中的實體腫瘤的實例包括癌、淋巴瘤和肉瘤，包括但不限于異?；准毎?、腺泡細胞瘤、腺泡細胞癌、腺癌、腺囊癌、腺/假腺樣鱗狀細胞癌、附件腫瘤、腎上腺皮質(zhì)腺瘤、腎上腺皮質(zhì)癌、胺前體攝取與脫羧細胞瘤、基底細胞癌、基底鱗狀細胞癌、良性腫瘤、膽管癌、瘢痕基底細胞癌、透明細胞腺癌、透明細胞鱗狀細胞癌、復合性小細胞癌、粉刺狀癌、復合上皮癌、圓柱瘤、囊腺癌、囊腺瘤、囊性基底細胞癌、囊性腫瘤、導管腺癌、內(nèi)膜樣瘤、上皮性腫瘤、乳房外佩吉特病、家族性腺瘤息肉病、纖維上皮瘤、胃泌素瘤、高血糖素瘤、Grawitz瘤、肝細胞腺瘤、肝細胞癌、汗腺囊瘤、許特耳氏細胞、浸潤性基底細胞癌、胰島瘤、表皮內(nèi)原位鱗癌、侵襲性小葉癌、內(nèi)翻性乳頭狀瘤、角化棘皮瘤、肝門膽管腫瘤、克魯肯貝格瘤、大細胞角化性鱗狀細胞癌、大細胞非角化性鱗狀細胞癌、皮革樣胃、脂肪肉瘤、小葉癌、淋巴上皮癌、乳腺導管癌、髓樣癌、乳腺髓樣癌、甲狀腺髓樣癌、結(jié)節(jié)性基底細胞癌、硬化性基底細胞癌、morphoeic基底細胞癌、粘液癌、粘液性囊腺癌、粘液性囊腺瘤、黏液表皮樣癌、多發(fā)性內(nèi)分泌瘤病、神經(jīng)內(nèi)分泌瘤、結(jié)節(jié)性基底細胞癌、大嗜酸粒細胞瘤、骨肉瘤、卵巢漿液性囊腺瘤、乳房佩吉特病、胰腺導管癌、胰腺漿液性囊腺瘤、乳頭狀癌、乳頭狀汗腺腺瘤、乳頭狀漿液性囊腺癌、乳頭狀鱗狀細胞癌、色素性基底細胞癌、息肉樣基底細胞癌、孔狀基底細胞癌、催乳素瘤、腹膜假粘液瘤、腎細胞癌、腎嗜酸細胞瘤、侵蝕性潰瘍、漿液性癌、漿液性囊腺癌、印戒細胞癌、印戒細胞鱗狀細胞癌、皮膚附屬器腫瘤、小細胞癌、小細胞角化性鱗狀細胞癌、生長抑制素瘤、梭形細胞鱗狀細胞癌、鱗狀細胞癌、肺鱗癌、鱗狀細胞甲狀腺癌、淺表性基底細胞癌、淺表性多發(fā)性基底細胞癌、乳頭狀汗管囊腺瘤、汗管瘤、胸腺瘤、移行細胞癌、疣狀癌、疣狀鱗癌、舒血管腸肽瘤和Warthin腫瘤。

在一些實施方案中，放置標簽包括將引入設備插入受試者并且通過引入設備將標簽引入受試者的步驟。在一些實施方案中，引入設備是針、插管或內(nèi)窺鏡。在一些實施方案中，迫使標簽通過引入設備(例如經(jīng)由物理力、壓力或者任何其他合適技術)，并且在引入設備的遠端釋放到受試者中。在放置標簽之后，取出引入設備，從而將標簽留在受試者期望的位置。在一些實施方案中，標簽的引入通過成像技術來引導。

在一些實施方案中，多個標簽放入受試者中。標簽可具有相同類型，或者可有所不同(例如在信號類型方面有所不同)。標簽可放置成相互接近或者放置在遠離位置。在一些實施方案中，多個標簽用于對醫(yī)療介入所預期的位置進行三角測量。

在一些實施方案中，標簽還用作放射治療(或其他靶向治療)的基準。標簽的位置采用外部讀取器來識別，并且用于例如將激光放置于芯片正好所在的皮膚表面上。這消除了使用X射線、CT或熒光檢查來查看基準的需要。這還降低或消除將皮膚標記(例如紋身)放置于患者上的需要。當基準隨肺部或腹部中的腫瘤上下移動時，這還幫助呼吸補償。因此，能夠僅當腫瘤處于正確位置時才能夠進行實時輻射，并且降低對背景組織的損害(例如，避免當腫瘤上下移動時燒傷患者中的垂直條紋)。用作引導器治療(例如輻射治療)的基準還全部增強三角測量，因為深度信息(基于信號強度)幫助定位腫瘤，以使附帶損害最小化。

在一些實施方案中，標簽包括(例如殼體（當存在時）的)外表面上的固定組件，以將標簽錨接在需要位置。在一些實施方案中，固定組件是鉤、倒鉤或另一物理延伸。在一些實施方案中，固定組件是在放置時可部署的。在一些實施方案中，固定組件是紋飾表面。在一些實施方案中，固定組件是粘合劑。

將會理解，本文所述的系統(tǒng)和方法可應用于其他用途，包括非醫(yī)療用途。本技術在需要標簽的定位的任何狀況中得到應用，包括但不限于外科手術程序、診斷程序、獸醫(yī)程序、食品分析、工業(yè)應用和環(huán)境應用。

定義

如本文所使用的術語“處理器”和“中央處理單元”或“CPU”可互換地使用，并且表示能夠從計算機存儲器(例如ROM或另一計算機存儲器)中讀取程序并且按照程序執(zhí)行一組步驟的設備。

如本文所使用的術語“計算機存儲器”和“計算機存儲器設備”表示由計算機處理器可讀的任何存儲介質(zhì)。計算機存儲器的實例包括但不限于RAM、ROM、計算機芯片、數(shù)字視頻盤(DVD)、壓縮盤(CD)、硬盤驅(qū)動器(HDD)、光盤和磁帶。

如本文所使用的術語“計算機可讀介質(zhì)”表示用于存儲并且向計算機處理器提供信息(例如數(shù)據(jù)和指令)的任何設備或系統(tǒng)。計算機可讀介質(zhì)的實例包括但不限于用于通過網(wǎng)絡來流播介質(zhì)的DVD、CD、硬盤驅(qū)動器、磁帶和服務器，無論是本地或遠程(例如基于云)。

如本文所使用的術語“進行電子通信”表示配置成通過直接或間接信令相互進行通信的電設備(例如計算機、處理器等)。例如，通過電纜或?qū)Ь€來連接到處理器以使得信息能夠在會議橋與處理器之間傳遞的會議橋相互進行電子通信。同樣，配置成向另一個計算機或設備傳送(例如通過電纜、導線、紅外信號、電話線、空氣波等)信息的計算機與另一計算機或設備進行電子通信。

如本文所使用的術語“傳送”表示使用任何適當裝置將信息(數(shù)據(jù))從一個位置移動到另一個位置(例如從一個設備移動到另一個設備)。

如本文所使用的術語“受試者”表示將作為特定治療的接收者的任何動物(例如哺乳動物)，包括但不限于人類、非人類靈長動物、陪伴動物、牲畜、馬、嚙齒動物等。術語“受試者”和“患者”在本文中通常可互換地用于表示人類受試者。

如本文所使用的術語“疑似患癌的受試者”表示呈現(xiàn)指示癌癥(例如明顯腫塊或團)的一個或多個癥狀或者篩選出癌癥(例如在常規(guī)體檢期間)的受試者。疑似患癌的受試者也可具有一個或多個風險因數(shù)。疑似患癌的受試者一般沒有測試癌癥。但是，“疑似患癌的受試者”涵蓋接受初始診斷(例如CT掃描顯示團)但是其癌癥階段不是已知的個體。該術語還包括曾經(jīng)患癌的人(例如處于好轉(zhuǎn)期的個體)。

如本文所使用的術語“活檢組織”表示出于確定樣本是否包含患癌組織的目的從受試者移除的組織(例如乳腺組織)的樣本。在一些實施方案中，得到活檢組織，因為受試者疑似患癌。然后檢查(例如通過顯微鏡、通過分子試驗)活檢組織的癌癥是否存在。

如本文所使用的術語“樣本”按照其最廣泛含義來使用。在一個含義中，它意在包括從任何來源所得到的試樣或培養(yǎng)物以及生物和環(huán)境樣本。生物樣本可從動物(包括人類)來得到，并且涵蓋流體、固體、組織和氣體。生物樣本包括組織、血產(chǎn)物(例如血漿、血清)等。但是，這類實例并不視為限制可適用于本發(fā)明的樣本類型。

附圖說明

圖1示出包括本技術的一些實施方案中的標簽和激活設備的例示性系統(tǒng)。

圖2示出包括鐵素體標簽和棒狀激活設備的例示性系統(tǒng)，其中激勵線圈位于患者下面的墊片中。

圖3示出具有耳鏡形狀的手持組件和包括磁場信號發(fā)生器的獨立墊片的例示性遠程激活設備。

詳述

以下描述通過關注于具體實施方案來說明本技術的方面：1) 包括LED光源和RFID芯片的標簽用于乳腺腫瘤乳房腫瘤切除術的用途；和2) 鐵素體標簽與棒狀激活設備用于乳腺腫瘤乳房腫瘤切除術的用途。應當理解，本發(fā)明并不限于這些具體實施方案。

I) 系統(tǒng)設計和制造

圖1示出例示性系統(tǒng)。標簽10包括殼體12，其具有外表面14、第一端16、第二端18、內(nèi)部空間20和圓橫截面形狀22。殼體12由通過在其接合點24的不透氣和不透液密封件所接合的兩段來構成。

在內(nèi)部空間20內(nèi)是LED 30。LED配置用于通過電感耦合進行供電。LED包括照明元件32，其在LED被供電時發(fā)射光。LED還包括線圈區(qū)域34，其包括附連到LED的兩個端子的導線線圈，在接近變化磁場時引起進入線圈的電壓和電流，從而點亮LED。

內(nèi)部空間還包括RFID芯片40。RFID芯片包括射頻電磁場線圈，其調(diào)制外部磁場，以將編碼信息傳遞到讀取器設備。

LED 30和RFID芯片40的相對尺寸在圖中并不準確表示。實際上，LED 30和RFID芯片40應當占據(jù)基本上全部內(nèi)部空間20，以便使標簽的總尺寸最小化。

所述系統(tǒng)還包括提供多個功能的激活設備50。激活設備50與標簽相比的相對尺寸并不準確表示。激活設備包括導線線圈52，在被供電時提供磁場，磁場在接近標簽時激活LED 30和RFID芯片40。激活設備50還包括電源58，其向激活設備50提供電力。電源58可以是電池或者是到AC或DC電源的電連接(插入遠程電源出口的電纜)。激活設備50還包括處理器56。處理器具有多個功能，包括提供RFID芯片讀取能力。處理器還可執(zhí)行本文其他部分所述的任何需要的計算任務。激活設備50還包括顯示器54，其向操作員顯示操作參數(shù)、數(shù)據(jù)或者任何其他需要信息。激活設備50還包括手柄60，其能夠具有任何需要形式，以便在醫(yī)療程序期間在將激活設備50放置成接近標簽10時易于使用和操作。

圖2示出例示性系統(tǒng)。鐵素體標簽100放置在乳腺組織中，靠近將要在乳房腫瘤切除術中以外科手術方式移除的實體瘤110。

該系統(tǒng)還包括遠程激活設備，其包括定位在受試者上方的檢測器棒200以及包括放置于受試者下面的激勵線圈252的墊片250。激勵線圈在被供電時提供向上發(fā)出進入患者中的磁場。鐵素體標簽100形成磁場中的不規(guī)則性。檢測器棒200包括感應線圈，其檢測患者上方的不規(guī)則性。

圖3示出具有分開墊片250的例示性手持檢測器棒200的特寫。該檢測器棒包括線圈區(qū)域270，其可包括一個或多個感應線圈和一個或多個傳輸線圈(或者兩者)。示出感應線圈260。在一些實施方案中，采用多個感應線圈(例如2、3等)。感應線圈260通過導線連接到射頻(rf)發(fā)生器/接收器280。在一些實施方案中，rf發(fā)生器/接收器位于手持組件外部。rf發(fā)生器/接收器280通過導線來連接到微處理器290。微處理器290還連接到顯示器300和功率供應320。包括激勵線圈252的墊片250通過導線連接到信號發(fā)生器254。在一些實施方案中，激勵線圈和感應線圈兩者在棒中提供。在一些實施方案中，包括激勵線圈252的組件定位在患者上(例如在包含標簽的區(qū)域周圍或附近的墊片中)。

不同尺寸的標簽的檢測經(jīng)由單基地或雙基地二次諧波的檢測來執(zhí)行。采用一個12 mm和一個18 mm的兩個靶標。30 kHz和48 kHz頻率與標簽的軸向和正交的檢測器配合使用。單基地和雙基地模式均能夠評估到標簽的方向和距離，其中雙基地模式和48 kHz頻率提供在更大距離(例如離標簽大于10 cm)下的檢測。

在一些實施方案中，該組件符合ISO 11748/11785標準。例如，在一些實施方案中，轉(zhuǎn)發(fā)器封裝在生物相容聚合物或玻璃中，且具有讀取器(或詢問器) (例如與激活設備關聯(lián))的全雙工或半雙工通信方案在125-134.2 kHz下操作。在例示性實施方案中，讀取器是符合上述參考標準的修改電池操作手持讀取器，例如基于Allflex緊湊讀取器的讀取器(關于規(guī)范，參見allflexusa website EID Compact Reader V6)。標準讀取器天線通過具有筆樣形式因數(shù)的更多方向螺線管(例如鐵素體芯)來取代，并且裝入具有天線與讀取器之間的電纜的無菌鞘中。備選方案包括集成在一個殼體中的讀取器電路和電池。標簽可使用與FDA已經(jīng)批準供人類和動物使用的Verichip玻璃封裝標簽相似的材料。

在一些實施方案中，該系統(tǒng)的一個或多個組件(例如激活設備)集成到、附連到、夾持到另一個醫(yī)療組件或者以其他方式與其關聯(lián)，包括但不限于外科手術切割設備、電外科手術切割設備等。

II)標簽放置

本技術并不受標簽放置模式所限制，且考慮各種各樣的放置技術，包括但不限于開放外科手術、腹腔鏡檢查、內(nèi)窺鏡檢查、經(jīng)由血管內(nèi)導管等。標簽可通過任何合適設備來放置，包括但不限于注射器、內(nèi)窺鏡、氣管鏡、擴張氣管鏡、腹腔鏡、胸腔鏡等。下面提供例示性方案。

先前識別為具有乳腺腫瘤的患者被準入醫(yī)療機構?；颊咦畛跛屯派淇?。放射科醫(yī)生檢查識別目標腫瘤的先前成像信息。使用經(jīng)皮引入的針給予受試者局部麻醉，通常為利多卡因或者其衍生物。受試者定位在成像設備(一般為超聲、常規(guī)乳房X射線照相或立體定向單元)中。確定腫瘤的位置。引入器針(通常為6-20規(guī)格)插入或者只接近腫瘤，并且活檢針通過引入器針來放置，且試樣使用多種方法(吸入、機械切割、冷凍以固定組織的位置，接著機械切割)來得到。在得到試樣并且發(fā)送供病理檢查之后，6-20規(guī)格標簽遞送針插入同軸引入器針到組織，其中具有定位在病變的開放遠端。標簽插入遞送針的近端，且由活塞通過針遠端的開口來遞送并且進入組織。同樣，標簽可預先定位在遞送針的遠端。標簽的合適位置經(jīng)由成像來確認。取出遞送針，從而使標簽在乳腺組織中留在原位。

這種類型的程序能夠在實際上任何身體空間、器官或病理組織中按照類比方式來執(zhí)行，目的在于定位該組織或空間以供任何種類的進一步診斷或治療。特別感興趣區(qū)域包括但不限于下列器官以及其內(nèi)發(fā)生的疾病過程：腦、顱骨、頭和頸、胸腔、肺、心臟、血管、胃腸結(jié)構、肝、脾、胰腺、腎、腹膜后腔、淋巴結(jié)、骨盆、膀胱、泌尿生殖系統(tǒng)、子宮、卵巢和神經(jīng)。

III)外科手術程序

將患者放置到具有暴露和消毒的外科手術區(qū)域的手術臺上。外科醫(yī)生提供有顯示腫瘤和標簽位置的成像信息。在放置針的入口點的位置進行切割。激活設備50放置成接近組織以照射LED 30。外科醫(yī)生使用從LED所發(fā)射的光來引導腫瘤的方向和定位。激活設備50根據(jù)需要移入和移出外科手術區(qū)域，以幫助定位。一旦定位腫瘤，外科醫(yī)生移除適當組織并且移除標簽10。備選地，遠程激活設備200用于檢測鐵素體標簽。外科醫(yī)生使用來自棒檢測器的反饋來引導腫瘤的方向和定位。

與導絲放置和其他無導引外科手術相比，這種系統(tǒng)和程序的使用顯著降低程序成本、時間和患者不便。標簽的使用減少所需成像步驟的數(shù)量，并且減少放射和外科手術中花費的時間。此外，沒有使患者在其身體掛著導絲的情況下等待外科手術。避免導絲還減少與拉取導絲相關的疼痛或不適。