一種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括集成診斷和治療的導(dǎo)管(術(shù)中成像導(dǎo)管)系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、以及治療系統(tǒng)，其中集成診斷和治療的導(dǎo)管系統(tǒng)用于對(duì)血管易損斑塊和各種癌癥的準(zhǔn)確診斷與治療；成像系統(tǒng)使用了OCT、血管內(nèi)超聲、光聲以及熒光中的一種或幾種，用于準(zhǔn)確地確定易損斑塊或腫瘤的位置，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確診斷與定位；治療系統(tǒng)包括了熱療單元、冷療單元以及治療球囊，用于對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行治療；進(jìn)一步的本發(fā)明還包括紅外(IR)熱成像儀，用于監(jiān)測(cè)治療時(shí)的溫度，并且采用專(zhuān)用光纖通過(guò)導(dǎo)管傳遞IR信號(hào)。本發(fā)明的系統(tǒng)易于操作，能對(duì)治療范圍進(jìn)行精確定位以及對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行有效治療。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)，屬于生物 醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的屯、臟病學(xué)和腫瘤學(xué)中，疾病的診斷和治療過(guò)程通常是分開(kāi)的。單獨(dú)的診 斷和治療增加了成本，并且不能提供及時(shí)的治療，在某些情況下可能會(huì)增加再發(fā)率。疾病診 斷和治療可同時(shí)進(jìn)行的系統(tǒng)，將大大降低成本，并提供及時(shí)的治療，運(yùn)可W有效地避免因病 致死的情況。我們已發(fā)明了一種多模式的系統(tǒng)，用于癌癥和屯、臟疾病的診斷和治療。該系統(tǒng) 將熱物理治療和斷層成像與熱成像引導(dǎo)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，W確保準(zhǔn)確地診斷和治療癌癥和屯、 臟疾病。熱物理治療，因其相對(duì)較低的成本，很少的副作用W及較短的治療時(shí)間，已被廣泛 應(yīng)用于臨床研究中，作為實(shí)驗(yàn)性的療法，用于治療各種疾病，并有希望成為外科手術(shù)的替代 療法。然而，如果沒(méi)有成像引導(dǎo)和監(jiān)測(cè)技術(shù)，熱物理治療方法的準(zhǔn)確性和成功率是有限的。 在幾個(gè)低成本的成像模式，如光學(xué)相干斷層掃描(0CT)，超聲成像，光聲(PA)成像，巧光成像 和熱成像的輔助下，熱物理治療手術(shù)可W達(dá)到更高的精度。我們的發(fā)明可應(yīng)用于幾種致命 的疾病，包括但不限于W下領(lǐng)域的診斷和治療。
[0003] 1.屯、臟病
[0004] 冠狀動(dòng)脈疾病(CAD)/外周動(dòng)脈疾病(PAD)是動(dòng)脈壁內(nèi)斑塊累積的結(jié)果。斑塊是由 脂肪，膽固醇，巧，纖維組織等物質(zhì)組成，隨著時(shí)間的推移，斑塊可硬化并使血管內(nèi)腔狹窄甚 至阻塞血管內(nèi)腔。屯、血管疾病導(dǎo)致的死亡中的主要死因（86%)和腦動(dòng)脈瘤導(dǎo)致死亡的主要 死因（45 % )都是少量被稱(chēng)為"易損斑塊"的斑塊突然破裂而引起血凝或血栓導(dǎo)致的血管堵 塞^4。
[0005] 針對(duì)CAD/PAD的治療，開(kāi)放式的外科手術(shù)血管重建由于其高的長(zhǎng)期效力，已成為外 周血管重建的標(biāo)準(zhǔn)方法。而外科旁路手術(shù)常伴隨著手術(shù)所引起的疾病，例如傷口感染。血管 內(nèi)治療是一種可替代傳統(tǒng)的外科血管重建的治療方法。但是，目前的血管內(nèi)治療方法，如經(jīng) 皮腔內(nèi)血管成形術(shù)(PTA)W及支架置入術(shù)，具有次優(yōu)的長(zhǎng)期效力。常規(guī)PTA療法存在血管回 彈、撕裂W及高的再狹窄率的問(wèn)題，尤其在設(shè)及腹股溝下的病例中。雖然支架置入術(shù)成功地 解決圍手術(shù)期中血管回彈和撕裂的問(wèn)題，提高了手術(shù)成功率，但它仍然會(huì)產(chǎn)生高的再狹窄 率W及低的長(zhǎng)期效力等問(wèn)題，特別是在膝蓋W下的血管病變病例中7。
[0006] 熱物理球囊血管成形術(shù)是治療PAD/CAD的新途徑。它將冷或熱療法和血管成形術(shù) 結(jié)合在一起來(lái)治療動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，運(yùn)可W改善手術(shù)結(jié)果，并減少重新干預(yù)的需求。在冷 凍治療中，外科醫(yī)生將一個(gè)球囊導(dǎo)管置于含有斑塊的動(dòng)脈中。一旦球囊導(dǎo)管到達(dá)斑塊部位， 冷凍劑(通常為液態(tài)一氧化二氮)就充入球囊。由于周?chē)^高的溫度，冷凍劑膨脹打開(kāi)了閉 塞的血管，同時(shí)凍結(jié)所接觸的斑塊。過(guò)冷殺死了局部增殖的平滑肌細(xì)胞和其它不需要的細(xì) 胞，同時(shí)維持血管結(jié)構(gòu)。
[0007] 在動(dòng)脈粥樣硬化的熱消融手術(shù)中，利用高溫消融斑塊。高溫可W很容易地打開(kāi)血 管中的閉塞區(qū)域，為支架置入騰出所需的空間。熱-血管成形術(shù)已被證明具有更好的通楊率 W及更低的再狹窄率。
[0008] 另外，最近的研究結(jié)果表明，平滑肌細(xì)胞異常增殖在粥樣硬化和再狹窄運(yùn)兩個(gè)過(guò) 程中都有參與，并且相比于內(nèi)皮細(xì)胞，運(yùn)些增殖的細(xì)胞對(duì)低溫和高溫更加敏感。因此，通過(guò) 精確控制熱量的遞送，血管的內(nèi)皮細(xì)胞也可W在治療過(guò)程中保持完好，運(yùn)無(wú)法由現(xiàn)有的治 療方法實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還可W確保術(shù)后低得多的再狹窄率。此外，血管壁內(nèi)最高的溫度上升可定 位在平滑肌層中，同時(shí)通過(guò)結(jié)合RF加熱和球囊內(nèi)冷卻劑的流動(dòng)可W完好地保留血管內(nèi)皮細(xì) 胞。
[0009] 準(zhǔn)確的檢測(cè)斑塊區(qū)域是防止動(dòng)脈粥樣硬化致命后果的第一步也是非常必要的一 步。傳統(tǒng)造影術(shù)僅顯示了血管的內(nèi)腔圖像;不可能從運(yùn)些血管造影圖像中得到動(dòng)脈粥樣硬 化斑塊的確切位置。對(duì)高破裂風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊個(gè)體識(shí)別的可靠方法，是患者選擇 血管介入治療的基礎(chǔ)。斑塊病變的潛在易損性判斷取決于組織結(jié)構(gòu)，化學(xué)組成W及組織的 機(jī)械性能。纖維帽的厚度，整個(gè)斑塊的厚度，病變內(nèi)部脂質(zhì)濃度，組織機(jī)械性能，都是與病變 易損相關(guān)的參數(shù)。20多年來(lái)，血管內(nèi)超聲（IVUS)成像一直是動(dòng)脈粥樣硬化的標(biāo)準(zhǔn)診斷工具。 血管內(nèi)超聲是一種基于導(dǎo)管的技術(shù)，提供了體內(nèi)冠狀血管橫截面的高分辨率圖像。在日常 的臨床實(shí)踐中，血管內(nèi)超聲越來(lái)越多地用于冠狀動(dòng)脈管腔，血管壁，W及動(dòng)脈粥樣硬化斑塊 結(jié)構(gòu)的可視化。血管內(nèi)超聲成像是通過(guò)帶有發(fā)射高頻超聲波的小型傳感器的導(dǎo)管插管執(zhí)行 功能，超聲波的頻率通常在20至50MHz的范圍內(nèi)。傳感器在動(dòng)脈中移動(dòng)時(shí)，超聲波的反射轉(zhuǎn) 換為電子的橫截面圖像。最近的IVUS散射分析工作，證明IVUS在表征特定的損傷，并確定導(dǎo) 致各種臨床綜合征的斑塊方面同時(shí)具有可行性和局限性。使用定義拉回速度(0.5至1毫米/ 秒）的機(jī)動(dòng)拉回裝置可W實(shí)現(xiàn)整個(gè)血管的成像?？v向或3維的計(jì)算機(jī)輔助重建后，可W實(shí)現(xiàn) 容器和斑塊體積的評(píng)估。然而，目前血管內(nèi)超聲在評(píng)估用于斑塊分類(lèi)的薄纖維帽厚度方面， 具有有限的分辨率和靈敏度。
[0010] 最近，光學(xué)相干斷層掃描(0CT)具有高的分辨率，已經(jīng)被應(yīng)用到血管內(nèi)成像，因?yàn)?它可W直接成像于血管薄纖維帽、壞死忍的周?chē)Ｋ羞\(yùn)些都是易損動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的 主要特征。0CT是一種高分辨率成像模式，利用了寬頻帶光源的短相干長(zhǎng)度的優(yōu)點(diǎn)W達(dá)到微 米級(jí)(μπι)的生物組織14橫截面成像。0CT的成像對(duì)比度取決于樣品不均勻的散射性質(zhì)，散射 性質(zhì)與樣品的折射率線(xiàn)性相關(guān)。0CT提供了 1-15微米的軸向分辨率，穿透深度約2-3毫米。 [001。 2.腫瘤
[0012] 熱療法用于癌癥治療已超過(guò)150年。它使用較高的溫度或較低的溫度殺死癌細(xì)胞。 相比其他療法，熱療可W縮短住院時(shí)間，縮短恢復(fù)期，并發(fā)癥比較少，且相比手術(shù)傷害更小。 由熱物理作用引起的免疫反應(yīng)有很大的可能提供了附加的腫瘤治療。據(jù)報(bào)道，該療法皮膚 癌治愈率為98.6%，且皮膚癌的所有位置都非常相似。然而，運(yùn)種高治愈率不可能在其它癌 癥類(lèi)型中發(fā)生。原因之一是在身體內(nèi)部部位，用于引導(dǎo)和監(jiān)測(cè)治療，W保證加熱或冷凍的療 法具有充足殺傷力的高分辨率成像方法是有局限的。
[0013] 此外，治療腫瘤過(guò)程中減少對(duì)周?chē)恼＝M織的損傷長(zhǎng)期W來(lái)都是醫(yī)學(xué)研究的目 標(biāo)。在過(guò)去的二十年里，隨著技術(shù)的進(jìn)步，微創(chuàng)方法被用來(lái)消除不需要的組織。無(wú)論冷凍還 是射頻加熱，都吸引了極大的關(guān)注，運(yùn)有助于更好的理解疾病對(duì)冷凍/加熱的響應(yīng)W及有助 于進(jìn)一步改善制冷/制熱技術(shù)。手術(shù)中常使用超聲或者CT引導(dǎo)冷凍探針的放置。MRI也可W 對(duì)冰凍組織成像。然而，超聲/CT/MRI由其分辨率的限制，很難界定腫瘤的邊界，并提供一個(gè) 明確的溫度變化下組織變形的監(jiān)測(cè)。OCT給出~加 m的組織可視化分辨率，OCT導(dǎo)管擴(kuò)展了它 的應(yīng)用，例如支氣管癌，前列腺癌，結(jié)腸癌等。
[0014] 肺癌；
[0015] 放療和化療是治療肺癌的標(biāo)準(zhǔn)方法，但在重新打開(kāi)阻塞氣道17方面存在局限性。 氣道阻塞的患者并不適合手術(shù):其它治療肺癌的標(biāo)準(zhǔn)方法也是如此。冷凍療法是可W重新 打開(kāi)阻塞氣管內(nèi)腔的幾種技術(shù)之一。相比于其他技術(shù)，冷凍療法的優(yōu)越性在于其較低的成 本，很少甚至沒(méi)有副作用W及較短的操作時(shí)間（約20分鐘）。
[0016]膜腺癌：
[0017]據(jù)美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)估計(jì)，在2013年約45220美國(guó)人患有膜腺癌，其中38460將因此死 亡。極少數(shù)患者存活超過(guò)五年。常規(guī)手術(shù)可W殺死膜腺中的腫瘤組織，但也會(huì)破壞中的血管 重要細(xì)胞。膜腺中充滿(mǎn)了血管。殺滅腫瘤組織而無(wú)大量出血或者沒(méi)有切斷重要的神經(jīng)是非 常具有挑戰(zhàn)性的。然而，現(xiàn)在有了一個(gè)可靠的治療方法:冷凍治療。冷凍治療可W殺死腫瘤 細(xì)胞，卻不會(huì)損傷血管。高溫?zé)嵯谝脖粦?yīng)用在膜腺癌的治療上。
[001引前列腺癌：
[0019] 在北美，前列腺癌是影響男性的最常見(jiàn)的非皮膚惡性腫瘤，并且具有除肺癌之外 最高的死亡率18.即使經(jīng)過(guò)早期干預(yù)和常規(guī)處理，30%至40%的男性會(huì)會(huì)復(fù)發(fā)。運(yùn)意味著他 們需要進(jìn)一步的治療。有專(zhuān)家認(rèn)為，冷凍療法是治療復(fù)發(fā)性前列腺癌的一個(gè)選擇。光學(xué)相干 斷層掃描(0CT)也被用于治療前列腺癌，并在前列腺體外試驗(yàn)中，已被證明可W檢測(cè)激光和 射頻消融的動(dòng)態(tài)過(guò)程并且能夠識(shí)別良性和惡性腫瘤的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。高溫?zé)嵯谕瑯拥匾惨驯?證實(shí)是前列腺癌的有效治療方法之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明的目的在于提供了一種精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)將熱物理治 療與多個(gè)成像模式的導(dǎo)管相結(jié)合，可W同時(shí)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化血管或腫瘤進(jìn)行診斷與熱物理 治療。所述的系統(tǒng)包括了成像系統(tǒng)和熱物理治療系統(tǒng)。
[0021] 所述的成像系統(tǒng)包括多個(gè)成像模式，如0CT、超聲、光聲、巧光和熱成像，集成診斷 和治療的成像導(dǎo)管系統(tǒng)，成像探頭。所述的成像模式可W集成到同一個(gè)所述的導(dǎo)管里面。所 述的成像探頭既可W放置在所述導(dǎo)管內(nèi)部，也可W與冷凍劑輸導(dǎo)管并行安置在另一個(gè)保護(hù) 管內(nèi)部。
[0022] 所述的熱物理治療系統(tǒng)包括了熱物理治療探針或治療球囊、開(kāi)關(guān)閥、調(diào)速累，所述 的熱物理治療探針采用高溫也可W采用低溫進(jìn)行治療，在探針內(nèi)部集成有0CT成像導(dǎo)管，所 述熱物里治療球囊集成有0CT導(dǎo)管，W及溫度傳感器，所述熱物理球囊在治療時(shí)置于血管腔 內(nèi)斑塊周?chē)?，操作者可W通過(guò)鑲嵌在球囊內(nèi)部的0CT獲得血管壁的圖像，醫(yī)生可W通過(guò)0CT 圖像獲得斑塊的準(zhǔn)確位置、大小、厚度W及脆弱性等參數(shù)，W及在0CT的導(dǎo)管一端覆蓋有絕 緣層，在絕緣層上安裝有溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)治療時(shí)局部的溫度，在治療過(guò)程中，可W根 據(jù)0CT圖像獲得的信息，W及溫度傳感器的相關(guān)信息，進(jìn)行相應(yīng)的治療。
[0023] 在冷療時(shí)，低溫冷卻流體可W沿著0CT導(dǎo)管的引入球囊，采用開(kāi)關(guān)閥和調(diào)速累控制 冷卻流體流量，熱療時(shí)，根據(jù)0CT獲得的相關(guān)信息選擇適當(dāng)?shù)碾姌O組合或者治療策略進(jìn)行熱 療。
[0024] 進(jìn)一步的，所述的成像探頭也可W用于監(jiān)控治療過(guò)程，可W直觀(guān)的從結(jié)構(gòu)變化、溫 度分布W及0CT擴(kuò)展功能等方面進(jìn)行監(jiān)控。
[0025] 進(jìn)一步的，本發(fā)明還使用紅外成像系統(tǒng)監(jiān)測(cè)治療過(guò)程中的溫度分布，集成了斷層 成像系統(tǒng)，諸如0CT，超聲波和光聲成像用于監(jiān)控深度方向上的組織變化，W及使用了斷層 成像的擴(kuò)展功能，如多普勒0CT/US/PAW及它們的擴(kuò)展功能，監(jiān)測(cè)和分析組織局部和全局的 微運(yùn)動(dòng)，從而測(cè)量樣品中移動(dòng)部位的速度。通過(guò)多普勒0CT和偏振敏感0CT監(jiān)控組織中微小 的變化。
[0026] 進(jìn)一步的，所述0CT系統(tǒng)包括了一個(gè)中屯、波長(zhǎng)大約1310納米的掃描激光源。從激光 源發(fā)出的光被一個(gè)lX2的光纖禪合器分成參考臂和樣本臂，并且使用Mach-Zehnder型干設(shè) 儀裝置將90%的激光功率發(fā)送到樣品臂，10%到參考臂。然后利用兩個(gè)光循環(huán)器重新定向 反向散射光和反向反射光到兩個(gè)用于檢測(cè)的50: 50 2 X 2禪合器輸入端口中。所檢測(cè)的0CT 信號(hào)由計(jì)算機(jī)中的高速數(shù)字化儀數(shù)字化。在樣品臂中，一個(gè)微型光纖光學(xué)0CT探頭被安裝在 導(dǎo)管里。
[0027] 進(jìn)一步的，本發(fā)明所述的成像導(dǎo)管采用了具有超低的傳播損耗和非常小直徑(250 微米，包括緩沖液)的單光纖作為導(dǎo)光介質(zhì)。
[0028] 所述的0CT成像過(guò)程中的側(cè)視圖探針和前視圖探針采用了不同的方式進(jìn)行掃描， 所述的前視圖探針通常采用外部機(jī)械掃描裝置，W維持小尺寸的內(nèi)管狀器官（如血管，氣 管，食道和結(jié)腸）。并且采用了旋轉(zhuǎn)掃描裝置實(shí)現(xiàn)0CT光纖探針的回轉(zhuǎn)掃描。所述的回轉(zhuǎn)掃描 使用了外部旋轉(zhuǎn)接頭。為了保證所述系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)和固定部件之間的光信號(hào)傳輸，旋轉(zhuǎn)接頭使 用了一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)和一個(gè)光纖接頭。
[0029] 進(jìn)一步的，本發(fā)明采用了一個(gè)線(xiàn)性外部馬達(dá)拉回探針，實(shí)現(xiàn)縱向圓周Ξ維圖案掃 描。
[0030] 由于掃描裝置可W小到幾百微米，且被插入到成像對(duì)象內(nèi)部近端的探針/導(dǎo)管中， 因此，為了得到高質(zhì)量的0CT圖像，在光纖的末端，使用了微型光聚焦和再引導(dǎo)組件。所述的 微型聚焦采用了漸變折射透鏡，并且采用了微棱鏡來(lái)引導(dǎo)光速中的光線(xiàn)垂直于縱向軸線(xiàn)。
[0031] 進(jìn)一步的，探針遠(yuǎn)側(cè)端頭，還可W利用一球透鏡作為聚光元件，W及使用GRIN光纖 作為光聚焦元件的全光纖探頭。所需的聚焦參數(shù)可W由無(wú)忍光纖的長(zhǎng)度和GRIN光纖的透鏡 來(lái)調(diào)節(jié)，再次，一個(gè)角度的拋光W及涂層可W用來(lái)重定向側(cè)視設(shè)計(jì)的光束。
[0032] 進(jìn)一步的，側(cè)視掃描探針還可W使用微MEMS電機(jī)帶動(dòng)遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)。其中，MEMS馬達(dá)的 內(nèi)窺鏡的主要優(yōu)點(diǎn)在于，沒(méi)有必要從傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡的近端禪合旋轉(zhuǎn)扭矩。
[0033] 另一種探頭是前視懸臂式掃描探針。掃描探針由壓電，靜電或磁力驅(qū)動(dòng)。根據(jù)驅(qū)動(dòng) 力，該材料可W是錯(cuò)鐵酸鉛(PZT)或是可變形的聚合物或者是其它材料。對(duì)于二維懸臂掃描 器，非諧振激勵(lì)具有更廣泛可操作自由度的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單但幾乎理想的2-D光柵 的掃描能力，運(yùn)需要對(duì)每個(gè)軸都有完全不同的掃描頻率。該掃描策略可W是諧振，非諧振或 半共振。圖6顯示了前視成像探針數(shù)個(gè)實(shí)現(xiàn)。
[0034] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)的探針?lè)庋b在一個(gè)透明管中，用W保護(hù)光學(xué)元件和遠(yuǎn)端尖端 免受機(jī)械損傷。
[0035] 進(jìn)一步的，所述的熱物理治療系統(tǒng)可W利用液氮或其他制冷劑，不同的制冷劑可 W達(dá)到不同的治療效果。在所述的熱物理治療系統(tǒng)中也可W采用J-T膨脹閥來(lái)獲得制冷劑 用于對(duì)病變組織進(jìn)行冷凍。
[0036] 進(jìn)一步的，所述的熱物理治療系統(tǒng)采用射頻加熱，射頻電極的不同設(shè)計(jì)可W對(duì)治 療區(qū)域進(jìn)行適形治療。射頻電極可W放置在球囊的表面也可W放置在球囊內(nèi)部。射頻電極 通過(guò)柔性導(dǎo)線(xiàn)與RF發(fā)生器W及控制基板相連。當(dāng)斑塊被集成成像系統(tǒng)診斷為可處理和治療 的領(lǐng)域，就可W通過(guò)電極啟動(dòng)既定的射頻加熱。射頻能量穿透到斑塊中，產(chǎn)生較高的溫度殺 死增殖的平滑肌細(xì)胞，消融斑塊。
[0037] 進(jìn)一步的，球囊內(nèi)存在一定溫度的流體，W保護(hù)血管內(nèi)皮免受過(guò)熱損傷。氣囊內(nèi)循 環(huán)流的溫度可與射頻加熱功率同時(shí)調(diào)整，W達(dá)到完整的保留內(nèi)皮的斑塊消融。
[0038] 進(jìn)一步的，該球囊表面的射頻電極可W是單一正極的設(shè)計(jì)也可W是雙極電極的設(shè) 計(jì)。
[0039] 進(jìn)一步的，所述的熱物里治療系統(tǒng)，可W采用微波進(jìn)行加熱。微波發(fā)射天線(xiàn)可W放 置在球囊表面，也可W放置在球囊內(nèi)部。
[0040] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)也可W用紅外、激光或超聲加熱組織。激光或紅外光可通過(guò)光 纖被傳輸?shù)讲∽儏^(qū)域來(lái)消融斑塊。該光纖可W附著在氣囊表面上，或與0CT透鏡安置在一 起。治療區(qū)域由0CT成像信息確定后，激光或紅外線(xiàn)被傳輸?shù)浇M織消融的確切位置。超聲換 能器可W集成在導(dǎo)管上。
[0041] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)中的集成導(dǎo)管可W進(jìn)一步采取雙重或多重的球囊。所有球囊 都被連接到低溫冷卻液罐或另一個(gè)常溫的氣體/空氣罐；只有一個(gè)球囊在治療期間填充有 低溫冷卻液體。0CT將用于識(shí)別斑塊的位置。一旦斑塊區(qū)域被識(shí)別，接觸該斑塊的球囊將充 滿(mǎn)低溫冷卻液體，另一個(gè)球囊將充滿(mǎn)常溫氣體或空氣。用運(yùn)種方式，僅斑塊區(qū)域會(huì)受到治 療，而其他健康區(qū)域不會(huì)受冷凍療法的影響。運(yùn)樣的安排大大提高了治療效率，減少了由冷 凍治療引起的副作用。只有在成像技術(shù)，如能準(zhǔn)確識(shí)別斑塊位置的0CT的幫助下，運(yùn)種改進(jìn) 才能實(shí)現(xiàn)。
[0042] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)中還可W采用紅外熱成像儀進(jìn)行溫度監(jiān)控，紅外信號(hào)的傳輸 光線(xiàn)，可W集成在所述的導(dǎo)管上。
[0043] 進(jìn)一步的，本發(fā)明還可W包括IVUS成像模式到系統(tǒng)中，W提供深部組織的監(jiān)測(cè)。系 統(tǒng)中使用微US換能器和微型的0CT的探頭，并且進(jìn)一步包括IVUS到系統(tǒng)中，不會(huì)增加導(dǎo)管的 直徑。綜合成像導(dǎo)管的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案中，0CT探頭和超聲波振子將被緊密地安置在一起。用 PMN-PT單晶或其它材料可W制造孔徑尺寸約為0.5mmX 0.5mm的超聲換能器，在應(yīng)用于構(gòu)建 小尺寸高靈敏度的US傳感器時(shí)，其具有優(yōu)異的壓電性能。也可W使用其他IVUS探頭材料，例 如PZT，W及其它壓電材料。也可W使用其它的IVUS探頭設(shè)計(jì)，如環(huán)換能器和陣列設(shè)計(jì)。超聲 換能器的中屯、頻率范圍為lOMHz至50MHz，運(yùn)取決于其不同的應(yīng)用。換能器可W連接固定在 薄壁聚酷亞胺或金屬管的近端，0CT探針也固定于此。可W在管內(nèi)設(shè)置一個(gè)窗口作為光束和 聲波的退出通道。使用US可W監(jiān)視組織深入?yún)^(qū)域中低溫冷卻過(guò)程的效果。
[0044] 進(jìn)一步的，本發(fā)明還可W包括光聲成像(PA巧Ij成像模式中，脈沖激光，可作為PA信 號(hào)激勵(lì)源。自由空間激光的輸出可W先通過(guò)聚焦物鏡聚集，再禪合到光纖進(jìn)行傳輸。PA光纖 可W包括在0CT/IVUS導(dǎo)管中，但并不會(huì)增加該導(dǎo)管的總直徑。
[0045] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)中還可W包括用于癌癥診斷的巧光流式細(xì)胞儀。
[0046] 進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)中還可W包括巧光成像系統(tǒng)，W準(zhǔn)確地對(duì)組織中的某些分子 進(jìn)行成像。
[0047] 進(jìn)一步的，所述的成像系統(tǒng)可W采用單模光纖，多模光纖，雙包層光纖或光子晶體 光纖，用于傳輸〇CT、PA或巧光激發(fā)光W及收集0CT和巧光信號(hào)。
[0048] 進(jìn)一步的，所述的成像系統(tǒng)可W包括功能擴(kuò)展，如多普勒0CT，偏振敏感0CT，用于 血管、膠原、軟骨和神經(jīng)的成像。在本專(zhuān)利中的0CT包括所有功能擴(kuò)展的光學(xué)相干成像。
[0049] 進(jìn)一步的，所述的一體化系統(tǒng)還包括利用多普勒0CT功能和偏振敏感0CT功能，進(jìn) 行治療邊界的確定和組織損傷程度的評(píng)估。
[0050] 進(jìn)一步的所述的成像系統(tǒng)可W包括一個(gè)具有側(cè)向視圖或前向視圖構(gòu)造的0CT成像 探針，由外部馬達(dá)或遠(yuǎn)端微型馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，前向視圖的0CT探針包括錯(cuò)鐵酸鉛(PZT) 材料，或電磁巧M)設(shè)計(jì)，此外0CT探頭還包括用于聚焦的梯度折射率(GRIN)透鏡或GRIN光纖 或球透鏡組合。
[0051] 本發(fā)明所述的集成診斷與治療的系統(tǒng)是一個(gè)可多種方式對(duì)癌癥、屯、臟病和屯、 血管疾病等進(jìn)行診斷與治療。我們提出了血管疾病和腫瘤進(jìn)行診斷和治療的新方法，它在 使用0CT成像進(jìn)行診斷的同時(shí)進(jìn)行多模態(tài)的熱物理治療，并且在進(jìn)行治療前，0CT圖像將幫 助制訂治療計(jì)劃，它們還可用于監(jiān)控治療的過(guò)程，并提供有用的反饋。該方法還包括采用 IVUS、PA-級(jí)巧光成像，來(lái)量化整個(gè)斑塊的厚度，掲示組織的化學(xué)成分，W及監(jiān)測(cè)在更深的 組織區(qū)域中的治療過(guò)程。
【附圖說(shuō)明】
[0052] 圖1是本發(fā)明診斷與治療系統(tǒng)示意圖；
[0053] 圖2是本發(fā)明0CT與熱物理治療一體化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖3是成像導(dǎo)管截面示意圖；
[0055] 圖4四種使用光纖轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的側(cè)向成像內(nèi)窺鏡設(shè)計(jì)方法
[0056] 圖5四種使用MEMS馬達(dá)實(shí)現(xiàn)側(cè)向掃描的設(shè)計(jì)方法）
[0057] 圖6是八種用光纖致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)前向掃描的探針設(shè)計(jì)方法示意圖；
[0化引圖7是0CT/IVUS和冷凍球囊導(dǎo)管示意圖；
[0059] 圖8是組合的0CT/IVUS成像頭示意圖；
[0060] 圖9(a)和(b)是0CT和超聲對(duì)人體冠狀動(dòng)脈斑塊成像的結(jié)果示意圖；
[0061] 圖10是集成化超聲-聲光-0CT-熱物理治療系統(tǒng)和探針示意圖(WDM，波分復(fù)用器）；
[0062] 圖11是集成的超聲-聲光探針示意圖；
[0063] 圖12是集成的超聲-聲光系統(tǒng)采到圖像示例；
[0064] 圖13是IBDV和P畑V值隨時(shí)間間隔增加而增加的示意圖；
[0065] 圖14是人類(lèi)大腿皮膚成像示意圖；
[0066] 圖15是基于光纖的偏振敏感0CT系統(tǒng)原理圖；
[0067] 圖16是處理PS0CT數(shù)據(jù)的流程示意圖；
[0068] 圖17是豬腫的Ξ維重建偏振敏感0CT的圖像；
[0069] 圖18是血管中的集成0CT成像導(dǎo)管和冷凍球囊的示意圖；
[0070] 圖19是血管中集成的成像探針與射頻熱球囊；
[0071 ]圖20是射頻發(fā)生電極示意圖；
[0072] 圖21是球囊表面多個(gè)射頻電極設(shè)計(jì)示意圖；
[0073] 圖22是在球囊內(nèi)的射頻電極示意圖；
[0074] 圖23是球囊表面微波天線(xiàn)示意圖；
[0075] 圖24是紅外加熱或激光加熱光纖位置示意圖；
[0076] 圖25是集成的0CT成像與多球囊系統(tǒng)示意圖；
[0077] 圖26是用于腫瘤治療的低溫探針，其中0CT導(dǎo)管位于探針內(nèi)部。
【具體實(shí)施方式】
[0078] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體 化多模態(tài)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括了集成診斷和熱物理治療的導(dǎo)管(術(shù)中成像導(dǎo)管）系統(tǒng)、具有 多種成像模式包括光學(xué)相干成像、超聲成像、光聲成像、巧光成像、熱成像的成像系統(tǒng)、W及 包括冷和熱的熱物理治療系統(tǒng)，能夠在實(shí)現(xiàn)精確診斷的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。
[0079] 在另一優(yōu)選例中，上述對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)能夠 同時(shí)實(shí)現(xiàn)疾病的診斷與治療。
[0080] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)將用于成像與治療的同時(shí)集成于一個(gè)裝置。
[0081] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)采用了集成診斷和治療的導(dǎo)管(術(shù)中成像導(dǎo)管）系統(tǒng)， 用于血管斑塊或各種類(lèi)型癌癥中的準(zhǔn)確診斷和治療，成像系統(tǒng)用于準(zhǔn)確地識(shí)別病變部位、 監(jiān)測(cè)治療程度與深度，所述的熱物理治療系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)冷凍或加熱，或冷和熱組合的治療 方式用于對(duì)所述疾病的治療。
[0082] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)使用了一個(gè)紅外（IR)熱成像儀，用于治療過(guò)程中溫度 的監(jiān)測(cè)。
[0083] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)用于血管壁和整個(gè)大脂質(zhì)池 W及大腫瘤區(qū)域的橫截面 的圖像可視化，通過(guò)IVUS和光學(xué)相干斷層掃描(0CT)的多模態(tài)成像，斑塊的易損性與結(jié)構(gòu)特 征/腫瘤區(qū)域可W被評(píng)估，位置和大小可W被可視化。
[0084] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)光聲成像(PA)成像系統(tǒng)，用于提供 組織中各個(gè)成分的光吸收分布進(jìn)而區(qū)分組織中不同化學(xué)成分，W便識(shí)別斑塊和腫瘤邊界。
[0085] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括用于癌癥診斷的巧光流式細(xì)胞儀。
[0086] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)巧光成像系統(tǒng)，W準(zhǔn)確地對(duì)組織中 的某些分子進(jìn)行成像。
[0087] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括單模光纖，多模光纖，雙包層光纖或光子 晶體光纖，用于傳輸〇CT、PA或巧光激發(fā)光W及收集0CT和巧光信號(hào)。
[0088] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)包括兩個(gè)或兩個(gè)W上的成像模式的成像系統(tǒng)， 0CT、IVUS、PAW及巧光成像的組合用于準(zhǔn)確地識(shí)別易損斑塊或腫瘤的位置，將0CT-IVUS-PA 和冷凍和/或加熱探針集成到一個(gè)單一的導(dǎo)管，可大大減少整個(gè)操作時(shí)間，提高安全性，因 為0CT-IVUS-PA成像系統(tǒng)也可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控，在治療過(guò)程中利用0CT-IVUS-PA成像系統(tǒng)將極 大地提高診斷準(zhǔn)確性，提高了冷凍治療和/或加熱治療的效果。
[0089] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)功能擴(kuò)展，如多普勒0CT，偏振敏感 0CT，用于血管、膠原、軟骨和神經(jīng)的成像W及治療邊界的確定和組織損傷程度的評(píng)估。
[0090] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)具有側(cè)向視圖或前向視圖構(gòu)造的 0CT成像探針，由外部馬達(dá)或遠(yuǎn)端微型馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，前向視圖的0CT探針包括錯(cuò)鐵酸 鉛(PZT)材料，或電磁化M)設(shè)計(jì)，此外0CT探頭還包括用于聚焦的梯度折射率(GRIN)透鏡或 GRIN光纖或球透鏡組合。
[0091] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括兩個(gè)或多個(gè)球囊，其中一個(gè)球囊用于冷 凍治療和/或加熱治療，而另一個(gè)球囊用于保護(hù)，W便在0CT圖像引導(dǎo)下，準(zhǔn)確診斷斑塊和定 位斑塊的位置。
[0092] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)中對(duì)疾病的治療采用冷和熱的治療方法，包括了冷療 單元和熱療單元。
[0093] 在另一優(yōu)選例中，上述冷療中的冷源可W選擇性的使用液體一氧化二氮或其他冷 凍劑，其中，冷凍劑的改變可W獲得不同冷凍治療能力。
[0094] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)還包括一個(gè)用于冷凍的J-T膨脹閥，J-T膨脹閥將氣體 冷凍，從而作為冷凍劑進(jìn)入球囊，包括入口和出口。
[00M]在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)電極的射頻球囊，位于 球囊表面的射頻電極設(shè)計(jì)可W適應(yīng)消融區(qū)域的形狀和大小，射頻電極也可放置在球囊內(nèi) 部。
[0096] 在另一優(yōu)選例中，上述系統(tǒng)還可W選擇性的使用射頻(RF)、紅外、激光、超聲或微 波等其中的一種作為加熱方式。
[0097] 在另一優(yōu)選例中，上述裝置或系統(tǒng)還包括在球囊內(nèi)使用一定溫度的液體或氣體， W避免血管內(nèi)皮層過(guò)熱。
[0098] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0099] 實(shí)施例1
[0100] 本實(shí)施例中集成診斷與治療的一體化系統(tǒng)的連接關(guān)系請(qǐng)參閱圖1，所述的系統(tǒng)主 要用硬化血管、腫瘤、屯、血管等疾病的診斷與治療。所述系統(tǒng)包括了冷熱治療裝置A、成像監(jiān) 控系統(tǒng)B、術(shù)中成像導(dǎo)管C、球囊D、紅外（IR)熱照相機(jī)E、J-T膨脹閥F，抽氣累G。
[0101] 0CT系統(tǒng):
[0102] 0CT系統(tǒng)（圖2)包括了一個(gè)中屯、波長(zhǎng)大約1310納米的掃描激光源。從激光源發(fā)出的 光被一個(gè)lX2的光纖禪合器分成參考臂和樣本臂，并且使用Mach-Zehnder型干設(shè)儀裝置將 90%的激光功率發(fā)送到樣品臂，10%到參考臂。然后利用兩個(gè)光循環(huán)器重新定向反向散射 光和反向反射光到兩個(gè)用于檢測(cè)的50:50 2X2禪合器輸入端口中。所檢測(cè)的0CT信號(hào)由計(jì) 算機(jī)中的高速數(shù)字化儀數(shù)字化。在樣品臂中，一個(gè)微型光纖光學(xué)0CT探頭被安裝在導(dǎo)管里。
[0103] 本實(shí)施例中導(dǎo)管的連接關(guān)系請(qǐng)參閱圖3。導(dǎo)管中使用單模光纖作為光傳導(dǎo)介質(zhì)。常 見(jiàn)單模光纖傳播光損耗很小并且半徑也很小(半徑250微米K0CT系統(tǒng)需要讓光束掃描。側(cè) 視和前視的探針用不同方式來(lái)掃描。側(cè)視探針通常使用遠(yuǎn)端掃描，W保證探針足夠小。運(yùn)樣 可W適用于檢測(cè)各種內(nèi)部管狀器官，比如血管，氣管，食道和腸道。0CT探針轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)可W 用光學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭實(shí)現(xiàn)。運(yùn)種接頭由轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)和光線(xiàn)接頭組成，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)從靜止部分 到轉(zhuǎn)動(dòng)部分的傳輸。光纖包裹在傳動(dòng)線(xiàn)圈里，從而把轉(zhuǎn)動(dòng)精確并均勻地從近端傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。 一個(gè)線(xiàn)性移動(dòng)平臺(tái)用于將探針向回拉動(dòng)，運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)了Ξ維掃描。由于運(yùn)些復(fù)雜的掃描器械 位于近端，并在體外，從而保證了深入體內(nèi)的成像探針只有幾百微米的半徑。運(yùn)個(gè)微小的結(jié) 構(gòu)很適于屯、血管成像。在光纖遠(yuǎn)端，我們使用微小的光學(xué)聚焦元件來(lái)得到高質(zhì)量的OCT圖 像。一個(gè)漸變折射率透鏡可W被用來(lái)匯聚光束，一個(gè)微型棱鏡可W折射光。整個(gè)探針是裝載 一個(gè)透明的管子中的，運(yùn)樣可W保護(hù)光學(xué)元件和遠(yuǎn)端不受到機(jī)械損傷。
[0104] 圖4是其他幾種設(shè)計(jì)探頭的方法。除了采用了GRIN透鏡和微棱鏡的，也可W使用全 光纖探針。一個(gè)實(shí)現(xiàn)一個(gè)全光纖探針的方法是使用一球透鏡作為聚光元件。通過(guò)烙接單模 光纖到一小段無(wú)忍光纖后的制造，并將無(wú)忍光纖的遠(yuǎn)端烙成球狀，我們可W制造出一個(gè)全 光纖探針。焦距(工作距離）和光斑大小等參數(shù)，可W通過(guò)無(wú)忍光纖的長(zhǎng)度和球透鏡的直徑 來(lái)調(diào)節(jié)。球投鏡表面被拋成與光軸成45-55度角，運(yùn)樣可W在球透鏡和空氣界面產(chǎn)生全反 射，使光折向側(cè)面，實(shí)現(xiàn)側(cè)向掃描。也可在球透鏡拋光面鍛上反射涂層，從而更有效地反射 光。類(lèi)似于上述全光纖探頭，我們也可采用GRIN光纖作為光聚焦元件，制造一個(gè)全光纖探 頭。探針可W通過(guò)烙合單模光纖到另一小段GRIN光纖制成。所需的聚焦參數(shù)可W由無(wú)忍光 纖、GRIN光纖的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)。同樣的，無(wú)忍光纖的表面可W拋光成與光軸成45-55度角，運(yùn)樣 可W在球透鏡和空氣界面產(chǎn)生全反射，使光折向側(cè)面，實(shí)現(xiàn)側(cè)向掃描。
[0105] 另一種實(shí)現(xiàn)側(cè)視掃描的方法是在遠(yuǎn)端用微型MEMS電機(jī)旋轉(zhuǎn)探針。所述基于MEMS馬 達(dá)的內(nèi)窺鏡的主要優(yōu)點(diǎn)是，不需要使用傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡的近端旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。鍛侶膜的棱鏡或反 射鏡是唯一的運(yùn)動(dòng)部件，其實(shí)時(shí)成像(〉50帖/秒），可W通過(guò)MEMS電機(jī)實(shí)現(xiàn)。由于不需要旋轉(zhuǎn) 整個(gè)內(nèi)窺鏡，可W省去探針前端的金屬保護(hù)套。運(yùn)種設(shè)計(jì)使內(nèi)窺鏡的靈活性增加。此外，傳 統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)內(nèi)窺鏡和靜態(tài)樣品臂光纖之間的光纖旋轉(zhuǎn)接頭(FRJ)是不必要的，因此，降低了禪 合功率的波動(dòng)。圖5是基于MEMS馬達(dá)的探針的幾種設(shè)計(jì)方法。
[0106] 另一種探頭是一個(gè)前視懸臂式掃描探針。掃描探針通過(guò)壓電，或靜電，或磁力驅(qū) 動(dòng)?？蒞用錯(cuò)鐵酸鉛(PZT)、可變形的多聚物、或其它材料。掃描方法可W是諧振，非諧振或 半共振。對(duì)于一個(gè)二維懸臂掃描器，非諧振驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)具有高操作自由度的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)種設(shè)計(jì) 可W使X軸Y軸掃描頻率不同，很適用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的但幾乎理想的二維掃描。圖6顯示了前視 成像探針的幾種設(shè)計(jì)方法。
[0…7] 超聲-0CT系統(tǒng):
[0108] 超聲和0CT可W在不同的空間尺度上對(duì)結(jié)構(gòu)成像。對(duì)于某些應(yīng)用，由于0CT穿透深 度很淺（1.5mm)，僅0CT本身是不能對(duì)整個(gè)樣品成像。30MHz的超聲可W穿透超過(guò)5mm的組織。 但是超聲的分辨率約為50到200微米，運(yùn)樣的分辨率無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出纖維帽的厚度。2008 年，Sawada小組研究了結(jié)合使用0CT和超聲信息來(lái)檢測(cè)易損動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。他們的結(jié)果 證明了單獨(dú)使用0CT或超聲信息都是不能準(zhǔn)確易損動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。而結(jié)合使用0CT和超 聲信息則是一個(gè)很可行的方法來(lái)分析動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的危險(xiǎn)性。運(yùn)種結(jié)合的系統(tǒng)可W保 證深成像深度和高分辨率。
[0109] 基與運(yùn)個(gè)研究的結(jié)果，診斷治療一體化系統(tǒng)中還可W包括血管內(nèi)超聲成像模塊， 從而提供深部組織的監(jiān)控，如圖7所示。使用微換能器和微0CT探頭并不會(huì)增加探頭的整體 大小。圖8是一種集成導(dǎo)管的設(shè)計(jì)方法。0CT探針和超聲換能器緊密的結(jié)合在一起。超聲換能 器表面大小為0.5mm X0.5mm，可使用PMN-PT單晶或其它材料等具有優(yōu)異的壓電性能的材料 來(lái)構(gòu)建。其他血管內(nèi)超聲探頭的常用材料，例如PZT，和其他的壓電材料也可W使用。也可W 使用其它的血管內(nèi)超聲探頭設(shè)計(jì)，如環(huán)換能器或陣列換能器。超聲換能器的中屯、頻率可W 是lOMHz到50MHz的，具體的選擇取決于不同的應(yīng)用。換能器和0CT探針都被固定在一個(gè)薄壁 聚酷亞胺管子或金屬管子中。管子被打開(kāi)一個(gè)口，運(yùn)樣可w讓光束和聲波發(fā)射出。使用超聲 成像，可W監(jiān)控低溫冷卻過(guò)程中組織深處的變化。
[0110] 圖9是0CT和超聲對(duì)人體一個(gè)巧化的動(dòng)脈斑塊所成的圖像。從0CT圖像，箭頭標(biāo)明的 纖維帽，可W明顯的看出來(lái)。但是，0CT圖像中無(wú)法看到深層的血管壁。另一方面，在超聲圖 像中，箭頭標(biāo)明的回聲陰影部分，清楚地顯示著斑塊的位置。然而，由于超聲的低分辨率，超 聲圖像很難區(qū)分巧和周?chē)M織的邊界。
[0111] 超聲-光聲-0CT系統(tǒng):
[0112] 運(yùn)個(gè)發(fā)明還可W進(jìn)一步加入光聲系統(tǒng)，如圖10。光聲系統(tǒng)中，脈沖激光可W用作光 聲信號(hào)源。激光輸出到自由空間后，可由物鏡聚焦并禪合到光纖中進(jìn)行傳遞。光聲的光纖可 W做到包含在0CT和超聲的導(dǎo)管中卻不增加導(dǎo)管的總直徑。
[0113] 另一種實(shí)現(xiàn)方法是用一根單一的雙包層光纖傳遞0CT和光聲信號(hào)，如圖11所示，運(yùn) 種光纖穿過(guò)了環(huán)狀超聲傳感器的中央空屯、。0CT信號(hào)在傳遞過(guò)程中通過(guò)了雙包層光纖的核 屯、，而PA的激勵(lì)光在傳遞時(shí)通過(guò)了內(nèi)層雙包層光纖。我們用一個(gè)45度角的鏡子使兩個(gè)同軸 的激光束和超聲束都射到樣品上。從樣品返回的超聲回波和光聲波可W用鏡面偏轉(zhuǎn)然后由 超聲環(huán)狀傳感器檢測(cè)到。運(yùn)種并排的設(shè)計(jì)也可W用到IVUS-PA-0CT的探頭中，如圖11所示。 圖12是集成的超聲-聲光系統(tǒng)采到圖像示例。它可W同時(shí)采到結(jié)構(gòu)信息，并分析各處組織成 分對(duì)光的不同吸收強(qiáng)度，運(yùn)樣可W檢測(cè)組織中的化學(xué)成分。
[0114] 圖12中，a)超聲圖像b)聲光圖像C)合成超聲-聲光圖像d)放大的超聲圖像e)放大 的聲光圖像f)對(duì)應(yīng)的組織切片I代表血管內(nèi)膜層;Μ代表血管中膜層;A代表血管外膜層;IMT 內(nèi)膜和中膜的厚度
[01巧]多普勒0CT系統(tǒng):
[0116] 多普勒0CT:通過(guò)相位分辨多普勒0CT的方法，可W對(duì)組織里的微血管和小至納米 范圍內(nèi)的微運(yùn)動(dòng)都進(jìn)行成像和監(jiān)測(cè)。PR0CT使用相鄰A掃描之間的相位差來(lái)測(cè)量樣品中的樣 本的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)部件的速度：
[0117]
(1)
[011引其中AT為相鄰A線(xiàn)掃描之間的時(shí)間差，λ0是光源的中屯、波長(zhǎng)，Δ Φ是相鄰A掃描之 間的相位差。對(duì)于0CT系統(tǒng)，最小可檢測(cè)的多普勒頻率由最小可分辨的相位差和該系統(tǒng)的A 線(xiàn)速率決定。最小可分辨相位差是和系統(tǒng)的相位穩(wěn)定性有關(guān)的，并且受系統(tǒng)機(jī)械穩(wěn)定性和 圖像信噪比（SNR)等因素影響。系統(tǒng)的相位穩(wěn)定性可通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析在振鏡不運(yùn)動(dòng)的情況下 相鄰A掃描的相位差來(lái)確定。典型的FD-0CT系統(tǒng)的最小可分辨相位差是幾個(gè)毫弧度到幾十 毫弧度的.在公式（1)中，時(shí)間間隔AT在決定D-0CT系統(tǒng)的速度靈敏度中具有重要作用。較 長(zhǎng)的時(shí)間間隔會(huì)增加所有方法的速度靈敏度。在監(jiān)控低溫冷卻過(guò)程的時(shí)候，PRD0CT算法可 W在相鄰的帖而不是相鄰的A掃描中進(jìn)行。在相鄰帖中應(yīng)用運(yùn)個(gè)算法，使得時(shí)間間隔大大增 加，從而靈敏度也相應(yīng)的增加。會(huì)得到在相同的B掃描位置，但在不同的時(shí)間0CT圖像。 PRD0CT算法將被用來(lái)分析運(yùn)些圖像W獲得低溫冷卻導(dǎo)致的變形。為了計(jì)算方程（1)中的相 位差A(yù) Φ，來(lái)源于互相關(guān)理論的算法計(jì)算效果很好，而且經(jīng)常是被優(yōu)先選擇的。此外，可W 通過(guò)取相位差的平均值，可W提高信噪比。自相關(guān)算法和取平均值可W-起用公式（2)表 述：
[0119]
[0120] 其中J是平均A掃描的數(shù)目，N是平均深度點(diǎn)的數(shù)量，Aw是第j條A掃描和z深度的綜 合數(shù)據(jù)。J和N的選擇取決于實(shí)際應(yīng)用。
[0121] PRD0CT只能監(jiān)視沿入射光束方向的變形。相位分辨多普勒方差(PRDV)方法可用于 監(jiān)測(cè)垂直于入射光束方向的、由溫度治療引起的變形。在自相關(guān)算法的幫助下，PRDV算法可 W表示為：
[0122]
[0123] PRD0CT和PRDV要求0CT系統(tǒng)有很高的相位穩(wěn)定性。在低相位穩(wěn)定性的情況下，使用 W強(qiáng)度為基礎(chǔ)的算法，可防止相位不穩(wěn)定引起對(duì)形變測(cè)量的誤差。在有相位跳躍或相鄰的 A-線(xiàn)之間抖動(dòng)的相位不穩(wěn)定情況下，PRD0CT和PRDV的值將大大受相位項(xiàng)的急劇變化影響。 相位的不穩(wěn)定性可能會(huì)產(chǎn)生偽像，并且PRD0CT方法的效果會(huì)降低。一種基于強(qiáng)度的多普勒 方差（I抓V)方法可W減小相位不穩(wěn)定所造成的偽像。由溫度治療引起的形變的程度可W由 W下公式計(jì)算：
[0124]
[0125] 基于強(qiáng)度的算法和PRDV的敏感性也可W通過(guò)增加時(shí)間間隔而增加，如圖13。圖14 是由多普勒0CT成像的志愿者采到的大腿區(qū)域微血管圖像。微血管增生是腫瘤從良性狀態(tài) 向惡性一個(gè)過(guò)渡的一個(gè)基本步驟。血管發(fā)生在腫瘤生長(zhǎng)中起重要作用。多普勒0CT能夠獲取 小至毛細(xì)管水平的微血管，運(yùn)對(duì)于癌癥的診斷來(lái)說(shuō)很重要。
[0126] 圖14中，（a)照片顯示在志愿者的大腿成像位置（白色矩形區(qū)域）（b)-(e)最大強(qiáng)度 投影(MIP)查看不同皮膚深度下微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)的多普勒0CT成像：（b) 120μηι-360皿;（c)360皿- 600μηι; (d)600ym-840ym; (e)840ym-l. 3mm。箭頭表示在每個(gè)圖像中檢測(cè)到的新血管，圓圈表 示的圖像中檢測(cè)到的新的分支。（f)在120皿-360μπι深度下，MIP查看到的多普勒0CT成像。 (g)在360μπι-1300Μ?深度下，ΜΙΡ觀(guān)察到的多普勒0CT成像。圖(a)中的比例尺代表1毫米。
[0127] 偏振敏感0CT
[0128] 偏振敏感光學(xué)相干斷層掃描(PS-0CT)可W通過(guò)分析生物組織中雙折射性質(zhì)的變 化(如膠原，軟骨和肌肉中）來(lái)評(píng)估組織損傷程度。一塊穩(wěn)定的動(dòng)脈斑塊有高含量的膠原成 分，很厚的膠原纖維W及大量的平滑肌細(xì)胞。相反，不穩(wěn)定的斑塊可能具有較低的膠原蛋白 含量，很薄的膠原纖維W及較少的平滑肌細(xì)胞。對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，PS-0CT可W提供關(guān) 于膠原蛋白的含量、纖維厚度和SMC密度十分有用的信息。此外，組織熱損傷程度可通過(guò)膠 原中的雙折射變化來(lái)進(jìn)行評(píng)估。膠原是許多生物組織的組成成分，它的變性發(fā)生在56-65攝 氏度。
[0129] 圖14中，SPC，靜態(tài)偏振態(tài)控制器;PM，偏振調(diào)制器;LP，線(xiàn)性偏振片;PMF，保偏光纖； PBS，偏振分光片;BD，平衡探測(cè)器。
[0130] 圖15是基于光纖的PS0CT系統(tǒng)原理圖。該系統(tǒng)是在標(biāo)準(zhǔn)0CT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn) 的，其中偏振調(diào)制器是用來(lái)控制參考臂中光的偏振狀態(tài)，從而確保雙折射測(cè)量和樣品的光 軸取向是不相關(guān)的。快軸和慢軸信號(hào)由PBS分離然后通過(guò)兩個(gè)探測(cè)器分別收集。斯托克斯矢 量通常用于描述光束的偏振狀態(tài)，并且可W通過(guò)A掃描信號(hào)來(lái)計(jì)算。
[0131] 每個(gè)橫向像素的斯托克斯矢量可W通過(guò)四個(gè)A掃描來(lái)計(jì)算。樣品的相位延遲可通 過(guò)入射光的偏振狀態(tài)W及樣品所在位置的反向散射光來(lái)計(jì)算。例如龐加萊球載體中的斯托 克斯向量旋轉(zhuǎn)。0示出了處理PS0CT數(shù)據(jù)的流程。圖中在相鄰的A掃描中，通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換器獲 得的信號(hào)被標(biāo)記為L(zhǎng)H、LV、CH和CV。所檢測(cè)的水平(LH)或垂直偏振(LV)的信號(hào)是線(xiàn)性偏振狀 態(tài)的輸入，所檢測(cè)到的水平(CH)或垂直偏振(CV)的信號(hào)為圓偏振狀態(tài)的輸入。然后根據(jù)線(xiàn) 性?xún)?nèi)插法，把運(yùn)些信號(hào)被重新采樣到線(xiàn)性k空間。重新采樣的信號(hào)被標(biāo)記為L(zhǎng)H'、LV'、CH'和 CV'。通過(guò)快速傅立葉變換重新采樣的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的深度編碼信號(hào)（SLH、SLV、SCH、 8〇0。對(duì)于線(xiàn)性的偏振輸入化1、1^\、1^、〇])和圓偏振輸入((：1、〔9、〇]、〇0，復(fù)雜的深度編碼 信號(hào)用來(lái)得到斯托克斯參數(shù)。然后便可獲得強(qiáng)度和相位延遲圖像。圖17是豬腫的Ξ維重建 偏振敏感0CT的圖像。
[0132] 圖16中，對(duì)于線(xiàn)偏振輸入，LH(LV)是所獲得的干設(shè)信號(hào)的水平方向（垂直方向）偏 振部分。對(duì)于圓偏振輸入，CH(CV)是所獲得的干設(shè)信號(hào)水平方向（垂直方向）偏振部分。LH'、 LV '、CH ' 和CV ' 是LH、LV、CH、CV的頻率重新采樣數(shù)據(jù)。SLH、SLV、SCH和SCV是LH '、LV '、CH ' 和 CV'的快速傅立葉變換。對(duì)于線(xiàn)偏振輸入，我們可W通過(guò)化Η和化V得到斯托克斯參數(shù)化I、 LQ、LU和LV)。同理，對(duì)于圓偏振輸入，我們可W得到斯托克斯參數(shù)(CI、CQ、CU和CV)。強(qiáng)度圖 像是從LI和CI的均值獲得的。
[0133] 圖18展示了診斷治療易損斑塊的集成0CT成像導(dǎo)管和冷凍球囊的示意圖。有Ξ種 可能的方法實(shí)現(xiàn)運(yùn)種結(jié)合。圖18A顯示了冷凍氣囊和0CT導(dǎo)管的直接結(jié)合。0CT導(dǎo)管被引入血 管內(nèi)腔。0CT導(dǎo)管和覆蓋有一層絕緣層，測(cè)溫裝置如圖18A右側(cè)放大圖所示，鑲嵌在絕緣層的 表面上W監(jiān)測(cè)局部溫度。該氣囊被置于血管腔內(nèi)斑塊區(qū)域的周?chē)?。操作者可W通過(guò)0CT獲得 血管壁的圖像，醫(yī)師可W從0CT圖像判斷斑塊的確切位置，大小，厚度W及脆弱性。圖18底部 的圖像顯示了血管斑塊的0CT圖像。低溫冷卻流體將根據(jù)從0CT圖像獲得的信息引入氣囊。 沿著0CT導(dǎo)管的箭頭顯示了流體的流動(dòng)方向。冷卻流體的量(通常為液態(tài)氮或液態(tài)一氧化二 氮）W及冷卻的時(shí)間也將由0CT圖像分析來(lái)決定，并由閥和累（圖1和圖2所示)控制。在冷卻 過(guò)程中，操作者將連續(xù)采集0CT圖像來(lái)監(jiān)測(cè)治療過(guò)程。冷凍后，蒸發(fā)了的制冷劑將被累出氣 囊。
[0134] 為更好地保護(hù)健康組織，低溫流體將如圖18B所示地由入口管引入，該管到0CT導(dǎo) 管的相對(duì)位置將根據(jù)0CT的影像診斷進(jìn)行調(diào)整。該管的出口經(jīng)調(diào)整更接近斑塊的近端。藍(lán)色 小箭頭顯示了液體劑的流動(dòng)方向，與周?chē)陌邏K進(jìn)行熱交換后，液體將蒸發(fā)成氣體，紅色箭 頭顯示的是氣相流動(dòng)。流速也可W通過(guò)閥和累來(lái)控制。
[0135] 利用J-T膨脹閥，將室溫的氣氣通過(guò)導(dǎo)管傳送到氣囊中，并絕熱膨脹形成液體氣， 也可實(shí)現(xiàn)冷凍，如圖18C所示。液體氣將蒸發(fā)并膨脹氣球，同時(shí)凍結(jié)周?chē)撵虢M織。通過(guò)控制 氣的流量，冷凍速度可根據(jù)治療要求進(jìn)行控制。
[0136] 圖18中，A.冷凍球囊與導(dǎo)管直接相連，放大的圖像顯示鑲嵌在絕緣層表面的測(cè)溫 元件B.0CT導(dǎo)管放置于液體輸送管道內(nèi)；.C.采用J-T膨脹閥實(shí)現(xiàn)冷凍.
[0137] 圖19展示了用于斑塊診斷和治療的集成0CT成像導(dǎo)管和熱成形術(shù)球囊。它使用射 頻加熱治療區(qū)域。RF電極設(shè)置在氣囊的表面，它們通過(guò)如圖所示的嵌在導(dǎo)管內(nèi)的柔性導(dǎo)線(xiàn) 與RF發(fā)生器W及控制基板相連。當(dāng)斑塊被集成成像系統(tǒng)診斷為可處理和治療的領(lǐng)域，就可 W通過(guò)電極啟動(dòng)既定的射頻加熱。射頻能量滲透到斑塊中，導(dǎo)致的高溫殺死了增殖的平滑 肌細(xì)胞，破壞了病變組織。
[0138] 圖19.血管中集成的成像探針與射頻熱球囊，其中射頻電極在球囊表面。氣囊內(nèi)可 W存在一定溫度下的流動(dòng)，W保護(hù)血管內(nèi)皮免受過(guò)熱損傷。氣囊內(nèi)循環(huán)流的溫度可與射頻 加熱功率同時(shí)調(diào)整，W達(dá)到完整的保留內(nèi)皮的斑塊消融。
[0139] 該氣囊表面的射頻電極可W是單一正極的設(shè)計(jì)(0A)也可W是雙極電極(0B)的設(shè) 計(jì)。不同于兩個(gè)電極都被使用，一個(gè)是正而另一個(gè)為負(fù)的雙極電極設(shè)置，單一電極的設(shè)計(jì)如 0A所示，電極本身是正極，周?chē)M織作為負(fù)極。
[0140] 圖20中，(A)單電極；（B)雙電極設(shè)計(jì)
[0141] 如0(A，B，C)所示，射頻加熱可W由多個(gè)電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，各電極都被單獨(dú)地控制，W達(dá) 到覆蓋整個(gè)治療域，同時(shí)保留健康組織的目的。所述電極可W是線(xiàn)圈(A，B)或薄金屬或半導(dǎo) 體膜(C)。
[0142] 圖21中，（A)多個(gè)射頻正電極線(xiàn)圈設(shè)計(jì)；（B)多個(gè)雙電極線(xiàn)圈設(shè)計(jì)；（C)金屬或半導(dǎo) 體膜做成的電極.
[0143] 如圖22所示射頻電極可W設(shè)置在囊內(nèi)。球囊內(nèi)的射頻能量加熱周?chē)碾x子溶液， 熱的溶液再加熱周?chē)难馨邏K。
[0144] 如圖23所示，可W利用球囊表面的天線(xiàn)發(fā)射微波來(lái)加熱組織。天線(xiàn)與微波發(fā)生器 連接，發(fā)射微波加熱所接觸的疾病組織。
[0145] 也可W用紅外或激光加熱組織。如0所示，激光或紅外線(xiàn)可通過(guò)光纖傳輸?shù)讲∽儏^(qū) 域來(lái)消融斑塊。如0(A)所示，該光纖與0CT導(dǎo)管并列，或者可W附著在氣囊表面上如0(B)。治 療區(qū)域由0CT成像確定后，激光或紅外光可W被傳導(dǎo)到組織消融的確切位置。
[0146] 圖24中，紅外加熱或激光加熱光纖位置示意圖(A)傳輸激光或紅外光的光纖沿著 0CT導(dǎo)管排列，在球囊上存在一供激光/紅外傳輸?shù)耐该鞔?（B)傳輸激光或者紅外光的光纖 貼于球囊表面。
[0147] 多個(gè)氣囊設(shè)計(jì):在系統(tǒng)里，集成的導(dǎo)管可W進(jìn)一步采取雙重或多重的氣囊。圖25所 示的是血管腔內(nèi)雙氣囊導(dǎo)管的示意圖。所有氣囊都被連接到低溫冷卻液罐W及另一個(gè)常溫 的氣體/空氣罐;然而，只有一個(gè)氣囊在治療期間填充有低溫冷卻液體。0CT將用于識(shí)別斑塊 的位置。一旦斑塊區(qū)域被識(shí)別，接觸該斑塊的球囊將充滿(mǎn)低溫冷卻液體，另一個(gè)球囊將充滿(mǎn) 常溫氣體或空氣。用運(yùn)種方式，僅斑塊區(qū)域會(huì)受到治療，而其他健康區(qū)域不會(huì)受冷凍療法的 影響。運(yùn)樣的安排大大提高了治療效率，減少了由冷凍治療引起的副作用。只有在成像技 術(shù)，如能準(zhǔn)確識(shí)別斑塊位置的0CT的幫助下，運(yùn)種改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)。
[014引用于腫瘤的熱物理治療與0CT成像一體化系統(tǒng):
[0149] 如圖19~圖24所示的組織加熱，W及如圖18所示的組織冷凍都可替代地用于更好 地殺傷腫瘤細(xì)胞。
[0150] 在腫瘤的診斷治療一體化系統(tǒng)中，0CT的成像導(dǎo)管直接放置于低溫探針的中屯、，在 低溫探針的頭部開(kāi)一個(gè)窗戶(hù)用于透光，如圖25和26所示。低溫探針可W穿刺入腫瘤內(nèi)部或 者直接貼于需治療組織表面。0CT的成像在治療前可W幫助引導(dǎo)低溫探針到達(dá)治療區(qū)域，在 治療中則幫助監(jiān)控整個(gè)過(guò)程。制冷劑流入探針產(chǎn)生冷凍效果，流體的流量與溫度通過(guò)圖1和 圖2中所示的閥和累控制。
[0151] 運(yùn)一低溫探針還可W同時(shí)是射頻電極，通過(guò)將其與射頻發(fā)生器相連，從而發(fā)射射 頻能量加熱病變區(qū)域，達(dá)到治療目的（圖中未顯示）。
[0152] 組織的加熱和冷卻可W-起使用，W便更好的控制溫度W及為更精確和有效的治 療迅速做出調(diào)整。
[0153] 加熱和冷卻可W-起用于特定形狀的消融區(qū)域。通過(guò)仔細(xì)地規(guī)劃加熱區(qū)和冷凍 區(qū)，可W得到特殊形狀的燒蝕區(qū)域。
[0154] 運(yùn)里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例 中。運(yùn)里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí) 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，W及用其它組件、 材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可W對(duì)運(yùn)里所披露的實(shí)施例進(jìn) 行其它變形和改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化多模態(tài)系統(tǒng)，其特征在于，所 述系統(tǒng)包括了集成診斷和熱物理治療的導(dǎo)管(術(shù)中成像導(dǎo)管)系統(tǒng)、具有多種成像模式包括 光學(xué)相干成像、超聲成像、光聲成像、熒光成像、熱成像的成像系統(tǒng)、以及包括冷和熱的熱物 理治療系統(tǒng)，能夠在實(shí)現(xiàn)精確診斷的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。2. 如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)硬化血管或腫瘤進(jìn)行精確診斷與治療的一體化系統(tǒng)，其 特征在于:能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)疾病的診斷與治療。3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:將用于成像與治療的同時(shí)集成于一個(gè)裝置。4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)采用了集成診斷和治療的導(dǎo)管（術(shù)中成 像導(dǎo)管)系統(tǒng)，用于血管斑塊或各種類(lèi)型癌癥中的準(zhǔn)確診斷和治療，成像系統(tǒng)用于準(zhǔn)確地識(shí) 別病變部位、監(jiān)測(cè)治療程度與深度，所述的熱物理治療系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)冷凍或加熱，或冷和熱 組合的治療方式用于對(duì)所述疾病的治療。5. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)使用了一個(gè)紅外（IR)熱成像儀，用于治療 過(guò)程中溫度的監(jiān)測(cè)。6. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)血管內(nèi)超聲成像(IVUS) 系統(tǒng)，用于血管壁和整個(gè)大脂質(zhì)池以及大腫瘤區(qū)域的橫截面的圖像可視化，通過(guò)IVUS和光 學(xué)相干斷層掃描(OCT)的多模態(tài)成像，斑塊的易損性與結(jié)構(gòu)特征/腫瘤區(qū)域可以被評(píng)估，位 置和大小可以被可視化。7. 如權(quán)利要求1-7所述系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)光聲成像(PA)成像系 統(tǒng)，用于提供組織中各個(gè)成分的光吸收分布進(jìn)而區(qū)分組織中不同化學(xué)成分，以便識(shí)別斑塊 和腫瘤邊界。8. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括用于癌癥診斷的熒光流式細(xì) 胞儀。9. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)熒光成像系統(tǒng)，以準(zhǔn)確 地對(duì)組織中的某些分子進(jìn)行成像。10. 如權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括單模光纖， 多模光纖，雙包層光纖或光子晶體光纖，用于傳輸〇CT、PA或熒光激發(fā)光以及收集OCT和熒光 信號(hào)。11. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的成像模式 的成像系統(tǒng)，〇CT、IVUS、PA以及熒光成像的組合用于準(zhǔn)確地識(shí)別易損斑塊或腫瘤的位置，將 0CT-IVUS-PA和冷凍和/或加熱探針集成到一個(gè)單一的導(dǎo)管，可大大減少整個(gè)操作時(shí)間，提 高安全性，因?yàn)?CT-IVUS-PA成像系統(tǒng)也可用于實(shí)時(shí)監(jiān)控，在治療過(guò)程中利用0CT-IVUS-PA 成像系統(tǒng)將極大地提高診斷準(zhǔn)確性，提高了冷凍治療和/或加熱治療的效果。12. 如權(quán)利要求1-11中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)功能 擴(kuò)展，如多普勒0CT，偏振敏感0CT，用于血管、膠原、軟骨和神經(jīng)的成像以及治療邊界的確定 和組織損傷程度的評(píng)估。13. 如權(quán)利要求1-12中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括一個(gè)具有 側(cè)向視圖或前向視圖構(gòu)造的OCT成像探針，由外部馬達(dá)或遠(yuǎn)端微型馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，前 向視圖的OCT探針包括鋯鈦酸鉛(PZT)材料，或電磁(EM)設(shè)計(jì)，此外OCT探頭還包括用于聚焦 的梯度折射率(GRIN)透鏡或GRIN光纖或球透鏡組合。14. 如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括兩個(gè)或多個(gè)球囊，其中一個(gè) 球囊用于冷凍治療和/或加熱治療，而另一個(gè)球囊用于保護(hù)，以便在OCT圖像引導(dǎo)下，準(zhǔn)確診 斷斑塊和定位斑塊的位置。15. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)中對(duì)疾病的治療采用冷和熱的治療方 法，包括了冷療單元和熱療單元。16. 如權(quán)利要求1、或15所述治療系統(tǒng)，其特征在于:冷療中的冷源可以選擇性的使用液 體一氧化二氮或其他冷凍劑，其中，冷凍劑的改變可以獲得不同冷凍治療能力。17. 如權(quán)利要求1、或15所述治療系統(tǒng)，其特征在于:還包括一個(gè)用于冷凍的J-T膨脹閥， J-T膨脹閥將氣體冷凍，從而作為冷凍劑進(jìn)入球囊，包括入口和出口。18. 如權(quán)利要求1、或15所述治療系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè) 電極的射頻球囊，位于球囊表面的射頻電極設(shè)計(jì)可以適應(yīng)消融區(qū)域的形狀和大小，射頻電 極也可放置在球囊內(nèi)部。19. 如權(quán)利要求1、或15所述治療系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)還可以選擇性的使用射頻 (RF)、紅外、激光、超聲或微波等其中的一種作為加熱方式。20. 如權(quán)利要求1-21中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于:裝置或系統(tǒng)還包括在球囊內(nèi) 使用一定溫度的液體或氣體，以避免血管內(nèi)皮層過(guò)熱。
【文檔編號(hào)】A61B34/20GK105877910SQ201610032232
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】徐學(xué)敏, 陳忠平, 張愛(ài)麗, 劉剛軍, 李佳紋
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué), 加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)