[发明专利]引导的光动态治疗

说明书

技术领域

本发明涉及医学设备或仪器的领域。更具体地，本发明涉及一种用于光动态处置的医学仪器和方法。

背景技术

光动态治疗(PDT)通过光敏剂分子的组合来处置肿瘤，所述光敏剂分子被肿瘤细胞优先吸收并且被光照亮。光激励光敏剂分子以通过形成杀死肿瘤细胞的带负电的单线态氧而变成活性根。PDT是一种非常有吸引力的疗法，这是因为其在摧毁肿瘤细胞的同时使得结缔组织完好无损。

利用PDT难以控制并测量组织中的光敏剂药物的浓度。毒性反应需要药物、氧(肿瘤常常是含氧量低的)以及光。为了提供药物，具有口服、静脉注射以及局部给予(注射到肿瘤中)的构思。PDT涉及的问题是难以通过适当的方式给予所要求的光剂量。太少的光将保护结缔组织，但也使肿瘤细胞未受影响，而太多的光将导致结缔组织的损伤。

例如，PDT对于前列腺癌的处置是最重要的，这是因为该疾病久治不愈，但是能够显示转为严重的病变并需要将其破坏——这要求可重复的治疗。相比之下，外部射束(光子和离子)治疗和短程治疗在所有组织中留下不可逆的永久损伤，并且致使组织边界不可见，这对于外科医生而言在规划的后续外壳手术的情况下是一个问题。PDT也能够有利地应用于口腔、食道、肺以及子宫颈中的癌症的处置。其也可以用于乳腺癌的处置。

WO 2008/062000A1公开了一种PDT处置方法，其中，在处置之前完成处置参数的测量，并且在处置步骤之后更新处置参数的测量。因此，所述方法遭受在处置期间的光给予的不良控制的损害。

WO 2010/089416A1描述了一种用于对光动态光治疗进行预处置规划的系统和方法。提供了一种光动态处置的虚拟规划，其包括通过第一模态成像，并且根据所述规划，使用多个经优化的光源位置进行处置。使用空心针(例如，使用手术模板)将个体光纤带入患者身体中的这些位置。

WO 2011/13060A1描述了一种用于确定探针组件的一部分在坐标系中的空间位置的探针感测系统。具有纤维布拉格光栅的光纤用于确定光纤中的弯曲度。

发明内容

提供一种能够在处置期间精确控制光剂量给予的PDT系统和方法是有利的。

在第一方面中，本发明提供一种PDT系统，所述PDT系统包括：

-介入式设备，其包括具有分布式的纤维末端的多个光纤的束，所述分布式的纤维末端形成相应的光出射口，所述光出射口被布置为在不同方向上发射光，其中，所述束包括光学形状感测纤维，所述光学形状感测纤维被布置为感测所述纤维末端的位置和取向，

-光学控制台，其被布置为连接到所述多个光纤，并且被布置为单独生成响应于光剂量信号而去往所述多个光纤的可控制的光输出，

-位置控制台，其被布置为连接到所述光学形状感测纤维，并且被布置为，基于应用于所述光学形状感测纤维的光学测量结果，来确定所述介入式设备的纤维末端的位置和取向，以及

-处理器，其被布置为执行控制算法，以便生成所述光剂量信号，以允许所述光学控制台来相应地生成去往所述多个光纤的光输出，其中，所述控制算法响应于以下而生成所述光剂量信号：

-来自所述位置控制台的所述纤维末端的位置和取向，以及

-通过第一图像模态获得的三维身体解剖图像信息，所述第一图像模态能够在身体内部的不同解剖组织之间进行区分。

这样的PDT系统是有利的，这是因为它允许用于靶体积(例如，肿瘤)中的用于PDT处置的光的精确给予，其中，在所述靶体积中已经插入介入式设备。当系统位于体内，优选地，位于肿瘤中时，通过将光强度的模式应用于个体光纤，系统允许控制算法基于介入式设备的光出射口的实际位置来确定最优的光分布模式。光学形状感测纤维(例如，使用纤维布拉格光栅)允许位置和取向的精确三维追踪，这是因为如本领域所已知的，能够确定光纤形状感测纤维的弯曲以及围绕所述光纤形状感测纤维的纵轴的旋转。光应用纤维和位置追踪传感器能够被集成到一个单个的加长的介入式设备中。考虑光出射口的实际位置和取向以及(通过实时成像在PDT处置期间获得的、或者在PDT处置之前获得的)能够在三维身体解剖图像信息中识别的肿瘤的形状，控制算法(例如，通过应用光漫射模型)有可能确定从介入式设备得到的光模式，同时尽可能地保全结缔组织，所述介入式设备将引起对肿瘤的最有效的PDT处置。例如，这能够通过以下操作来获得：首先确定针对最佳的可能的PDT效应的最优光剂量分布，然后确定具有针对多个光纤中的每个光纤的个体光强度值的光剂量信号，以便提供从介入式设备得到的光剂量分布，所述介入式设备尽可能地接近最优光剂量分布。