[发明专利]使用近红外荧光聚合物的外科手术可视化和医疗成像装置和方法

说明书

公开了外科手术可视化和医疗成像装置以及相关的基于计算机的成像方法和系统。本发明的外科手术装置使用与塑料组合的吲哚菁绿染料，并用于增强的外科手术成像应用中，例如机器人辅助的外科手术。可以使用近红外光源，例如805nm激光来激发外科手术装置，使装置发射835nm光。激发和发射波长均穿透组织和血液，并提供增强的外科手术成像。所产生的荧光图像使用户能够轻松地确定相对组织深度，识别组织不均匀性，检测肿块或组织不规则性，查明解剖学孔，并使裂口可视化。

相关申请的交叉引用

本申请要求Doyle、Reeder和Wood于2017年2月18日提交的，名称为“使用近红外荧光聚合物的外科手术可视化和医疗成像装置和方法”的美国专利申请序列号62/460,802的优先权，由国家或地区法律允许其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及医疗成像，并且更具体地，涉及使用近红外荧光聚合物来增强成像的装置和方法。

背景技术

各种外科手术技术都需要使用外科手术辅助装置，例如操纵器、定径器、支撑器等。这些外科手术辅助装置通过在外科手术部位的诸如物理移动、拉伸和重新放置组织等行动来帮助识别解剖结构和手术组织。例如，外科手术辅助装置向组织和相关外科手术靶标提供形状和结构，以促进各种外科手术，并允许外科医生移动和重塑手术切割平面。这种外科手术辅助装置的实例包括例如阴道操纵器、肠定径器、子宫操纵器等。

随着机器人辅助外科手术的日益广泛使用，外科手术辅助装置也可以用于帮助外科手术区域的可视化，为组织和相关外科手术靶标提供形状和结构，并使得能够更好地操纵外科手术区域。尽管机器人辅助外科手术比传统外科手术方法允许具有更少的侵入性和更复杂的外科手术，但外科医生可能无法完全看到靶标部位并无法辨别有关外科手术部位的重要方面，例如，组织的深度和质量以及不同类型的组织的存在和质量，特别是因为机器人手术是在没有任何有关组织的触觉反馈的情况下进行的。

因此，在本领域中需要一种外科手术辅助装置，该装置将改善在该部位的组织的可视化，从而使外科医生能够更快速且有效地评估手术的进度。

发明内容

本发明包括一种医疗装置，其发射足够的荧光以穿透周围的生物材料(例如组织)至预定深度，从而使外科医生可以更清楚地可视化照射深度内不同类型组织的存在和质量。该医疗装置可以包括聚合物和嵌入所述聚合物中的近红外荧光染料，使得近红外荧光染料的激发将产生能够穿透生物材料至预定深度的近红外荧光。预定深度约为十毫米，是由浓度为百万分之四的吲哚菁(indocyanine)染料的乙醇溶液所产生的荧光量实现的。该医疗装置可以是具有头部的肠定径器，所述头部至少部分地由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成。该医疗装置可以是阴道操纵器，其至少部分地由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成。该医疗装置可以是具有杯的子宫操纵器，所述杯至少部分地由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成。所述杯可包括由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成的引导脊。该医疗装置可以是输尿管导管，其由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成。该医疗装置可以是气管导管，其由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成。该医疗装置可以是喂食管，其由嵌入有近红外荧光染料的聚合物形成。近红外荧光染料可以是吲哚菁绿。聚合物可以是聚己内酯。该医疗装置可包括与近红外荧光染料一起嵌入聚合物中的增强剂。增强剂可以是奶粉。

本发明还包括一种在医疗程序中可视化生物材料的方法，其中将本发明的装置放置在待被可视化并用近红外辐射的第一频率激发的组织下方。检测由该装置发射的近红外辐射的第二频率，并显示以供查看。该装置发射的近红外辐射的第二频率穿透组织至约十毫米的深度。显示由该装置发射的近红外辐射的第二频率以供查看可以包括结合可见光谱显示近红外辐射的第二频率。用近红外辐射的第一频率激发装置的步骤包括调节近红外辐射源的强度、入射角和占空比(duty cycle)中的至少一种。

附图说明

将参考以下附图描述本发明，在附图中，相同的标号指代相同的元件，并且其中：