一种对硬化血管或肿瘤进行精确诊断与治疗的一体化系统技术方案

技术编号:13597205 阅读:55 留言:0更新日期:2016-08-26 16:55
本发明专利技术提供了一种对硬化血管或肿瘤进行精确诊断与治疗的一体化系统。该系统包括集成诊断和治疗的导管(术中成像导管)系统、成像系统、以及治疗系统,其中集成诊断和治疗的导管系统用于对血管易损斑块和各种癌症的准确诊断与治疗;成像系统使用了OCT、血管内超声、光声以及荧光中的一种或几种,用于准确地确定易损斑块或肿瘤的位置,以实现准确诊断与定位;治疗系统包括了热疗单元、冷疗单元以及治疗球囊,用于对硬化血管或肿瘤进行治疗;进一步的本发明专利技术还包括红外(IR)热成像仪,用于监测治疗时的温度,并且采用专用光纤通过导管传递IR信号。本发明专利技术的系统易于操作,能对治疗范围进行精确定位以及对硬化血管或肿瘤进行有效治疗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对硬化血管或肿瘤进行精确诊断与治疗的一体化系统,属于生物医学工程领域。
技术介绍
在传统的心脏病学和肿瘤学中,疾病的诊断和治疗过程通常是分开的。单独的诊断和治疗增加了成本,并且不能提供及时的治疗,在某些情况下可能会增加再发率。疾病诊断和治疗可同时进行的系统,将大大降低成本,并提供及时的治疗,这可以有效地避免因病致死的情况。我们已专利技术了一种多模式的系统,用于癌症和心脏疾病的诊断和治疗。该系统将热物理治疗和断层成像与热成像引导技术结合起来,以确保准确地诊断和治疗癌症和心脏疾病。热物理治疗,因其相对较低的成本,很少的副作用以及较短的治疗时间,已被广泛应用于临床研究中,作为实验性的疗法,用于治疗各种疾病,并有希望成为外科手术的替代疗法。然而,如果没有成像引导和监测技术,热物理治疗方法的准确性和成功率是有限的。在几个低成本的成像模式,如光学相干断层扫描(OCT),超声成像,光声(PA)成像,荧光成像和热成像的辅助下,热物理治疗手术可以达到更高的精度。我们的专利技术可应用于几种致命的疾病,包括但不限于以下领域的诊断和治疗。1.心脏病冠状动脉疾病(CAD)/外周动脉疾病(PAD)是动脉壁内斑块累积的结果。斑块是由脂肪,胆固醇,钙,纤维组织等物质组成,随着时间的推移,斑块可硬化并使血管内腔狭窄甚至阻塞血管内腔。心血管疾病导致的死亡中的主要死因(86%)和脑动脉瘤导致死亡的主要死因(45%)都是少量被称为“易损斑块”的斑块突然破裂而引起血凝或血栓导致的血管堵塞1-4。针对CAD/PAD的治疗,开放式的外科手术血管重建由于其高的长期效力,已成为外周血管重建的标准方法。而外科旁路手术常伴随着手术所引起的疾病,例如伤口感染。血管内治疗是一种可替代传统的外科血管重建的治疗方法。但是,目前的血管内治疗方法,如经皮腔内血管成形术(PTA)以及支架置入术,具有次优的长期效力。常规PTA疗法存在血管回弹、撕裂以及高的再狭窄率的问题,尤其在涉及腹股沟下的病例中。虽然支架置入术成功地解决围手术期中血管回弹和撕裂的问题,提高了手术成功率,但它仍然会产生高的再狭窄率以及低的长期效力等问题,特别是在膝盖以下的血管病变病例中7。热物理球囊血管成形术是治疗PAD/CAD的新途径。它将冷或热疗法和血管成形术结合在一起来治疗动脉粥样硬化斑块,这可以改善手术结果,并减少重新干预的需求。在冷冻治疗中,外科医生将一个球囊导管置于含有斑块的动脉中。一旦球囊导管到达斑块部位,冷冻剂(通常为液态一氧化二氮)就充入球囊。由于周围较高的温度,冷冻剂膨胀打开了闭塞的血管,同时冻结所接触的斑块。过冷杀死了局部增殖的平滑肌细胞和其它不需要的细胞,同时维持血管结构。在动脉粥样硬化的热消融手术中,利用高温消融斑块。高温可以很容易地打开血管中的闭塞区域,为支架置入腾出所需的空间。热-血管成形术已被证明具有更好的通畅率以及更低的再狭窄率。另外,最近的研究结果表明,平滑肌细胞异常增殖在粥样硬化和再狭窄这两个过程中都有参与,并且相比于内皮细胞,这些增殖的细胞对低温和高温更加敏感。因此,通过精确控制热量的递送,血管的内皮细胞也可以在治疗过程中保持完好,这无法由现有的治疗方法实现,同时还可以确保术后低得多的再狭窄率。此外,血管壁内最高的温度上升可定位在平滑肌层中,同时通过结合RF加热和球囊内冷却剂的流动可以完好地保留血管内皮细胞。准确的检测斑块区域是防止动脉粥样硬化致命后果的第一步也是非常必要的一步。传统造影术仅显示了血管的内腔图像;不可能从这些血管造影图像中得到动脉粥样硬化斑块的确切位置。对高破裂风险的动脉粥样硬化斑块个体识别的可靠方法,是患者选择血管介入治疗的基础。斑块病变的潜在易损性判断取决于组织结构,化学组成以及组织的机械性能。纤维帽的厚度,整个斑块的厚度,病变内部脂质浓度,组织机械性能,都是与病变易损相关的参数。20多年来,血管内超声(IVUS)成像一直是动脉粥样硬化的标准诊断工具。血管内超声是一种基于导管的技术,提供了体内冠状血管横截面的高分辨率图像。在日常的临床实践中,血管内超声越来越多地用于冠状动脉管腔,血管壁,以及动脉粥样硬化斑块结构的可视化。血管内超声成像是通过带有发射高频超声波的小型传感器的导管插管执行功能,超声波的频率通常在20至50MHz的范围内。传感器在动脉中移动时,超声波的反射转换为电子的横截面图像。最近的IVUS散射分析工作,证明IVUS在表征特定的损伤,并确定导致各种临床综合征的斑块方面同时具有可行性和局限性。使用定义拉回速度(0.5至1毫米/秒)的机动拉回装置可以实现整个血管的成像。纵向或3维的计算机辅助重建后,可以实现容器和斑块体积的评估。然而,目前血管内超声在评估用于斑块分类的薄纤维帽厚度方面,具有有限的分辨率和灵敏度。最近,光学相干断层扫描(OCT)具有高的分辨率,已经被应用到血管内成像,因为它可以直接成像于血管薄纤维帽、坏死芯的周围。所有这些都是易损动脉粥样硬化斑块的主要特征。OCT是一种高分辨率成像模式,利用了宽频带光源的短相干长度的优点以达到微米级(μm)的生物组织14横截面成像。OCT的成像对比度取决于样品不均匀的散射性质,散射性质与样品的折射率线性相关。OCT提供了1-15微米的轴向分辨率,穿透深度约2-3毫米。2.肿瘤热疗法用于癌症治疗已超过150年。它使用较高的温度或较低的温度杀死癌细胞。相比其他疗法,热疗可以缩短住院时间,缩短恢复期,并发症比较少,且相比手术伤害更小。由热物理作用引起的免疫反应有很大的可能提供了附加的肿瘤治疗。据报道,该疗法皮肤癌治愈率为98.6%,且皮肤癌的所有位置都非常相似。然而,这种高治愈率不可能在其它癌症类型中发生。原因之一是在身体内部部位,用于引导和监测治疗,以保证加热或冷冻的疗法具有充足杀伤力的高分辨率成像方法是有局限的。此外,治疗肿瘤过程中减少对周围的正常组织的损伤长期以来都是医学研究的目标。在过去的二十年里,随着技术的进步,微创方法被用来消除不需要的组织。无论冷冻还是射频加热,都吸引了极大的关注,这有助于更好的理解疾病对冷冻/加热的响应以及有助于进一步改善制冷/制热技术。手术中常使用超声或者CT引导冷冻探针的放置。MRI也可以对冰冻组织成像。然而,超声/CT/MRI由其分辨率的限制,很难界定肿瘤的边界,并提供一个明确的温度变化下组织变形的监测。OCT给出~5um的组织可视化分辨率,OCT导管扩展了它的应用,例如支气管癌,前列腺癌,结肠癌等。肺癌:放疗和化疗是治疗肺癌的标准方法,但在重新打开阻塞气道17方面存在局限性。气道阻塞的患者并不适合手术:其它治疗肺癌的标准方法也是如此。冷冻疗法是可以重新打开阻塞气管内腔的几种技术之一。相比于其他技术,冷冻疗法的优越性在于其较低的成本,很少甚至没有副作用以及较短的操作时间(约20分钟)。胰腺癌:据美国癌症协会估计,在2013年约45220美国人患有胰腺癌,其中38460将因此死亡。极少数患者存活超过五年。常规手术可以杀死胰腺中的肿瘤组织,但也会破坏中的血管重要细胞。胰腺中充满了血管。杀灭肿瘤组织而无大量出血或者没有切断重要的神经是非常具有挑战性的。然而,现在有了一个可靠的治疗方法:冷冻治疗。冷冻治疗可以杀死肿瘤细胞,却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对硬化血管或肿瘤进行精确诊断与治疗的一体化多模态系统,其特征在于,所述系统包括了集成诊断和热物理治疗的导管(术中成像导管)系统、具有多种成像模式包括光学相干成像、超声成像、光声成像、荧光成像、热成像的成像系统、以及包括冷和热的热物理治疗系统,能够在实现精确诊断的同时实现精准治疗。

【技术特征摘要】
2015.01.16 US 62/104,5941.一种对硬化血管或肿瘤进行精确诊断与治疗的一体化多模态系统,其特征在于,所述系统包括了集成诊断和热物理治疗的导管(术中成像导管)系统、具有多种成像模式包括光学相干成像、超声成像、光声成像、荧光成像、热成像的成像系统、以及包括冷和热的热物理治疗系统,能够在实现精确诊断的同时实现精准治疗。2.如权利要求1所述的一种对硬化血管或肿瘤进行精确诊断与治疗的一体化系统,其特征在于:能够同时实现疾病的诊断与治疗。3.如权利要求1所述的系统,其特征在于:将用于成像与治疗的同时集成于一个装置。4.如权利要求1所述的系统,其特征在于:系统采用了集成诊断和治疗的导管(术中成像导管)系统,用于血管斑块或各种类型癌症中的准确诊断和治疗,成像系统用于准确地识别病变部位、监测治疗程度与深度,所述的热物理治疗系统可以实现冷冻或加热,或冷和热组合的治疗方式用于对所述疾病的治疗。5.如权利要求1所述系统,其特征在于:系统使用了一个红外(IR)热成像仪,用于治疗过程中温度的监测。6.如权利要求1所述系统,其特征在于:装置或系统还包括一个血管内超声成像(IVUS)系统,用于血管壁和整个大脂质池以及大肿瘤区域的横截面的图像可视化,通过IVUS和光学相干断层扫描(OCT)的多模态成像,斑块的易损性与结构特征/肿瘤区域可以被评估,位置和大小可以被可视化。7.如权利要求1-7所述系统,其特征在于:装置或系统还包括一个光声成像(PA)成像系统,用于提供组织中各个成分的光吸收分布进而区分组织中不同化学成分,以便识别斑块和肿瘤边界。8.如权利要求1所述系统,其特征在于:装置或系统还包括用于癌症诊断的荧光流式细胞仪。9.如权利要求1所述系统,其特征在于:装置或系统还包括一个荧光成像系统,以准确地对组织中的某些分子进行成像。10.如权利要求1-9中的任一项所述的系统,其特征在于:装置或系统还包括单模光纤,多模光纤,双包层光纤或光子晶体光纤,用于传输OCT、PA或荧光激发光以及收集OCT和荧光信号。11.如权利要求1所述系统,其特征在于:装置或系统包括两个或两个以上的成像模式的成像系统,OCT、IVUS、...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐学敏陈忠平张爱丽刘刚军李佳纹
申请(专利权)人:上海交通大学加利福尼亚大学董事会
类型:发明
国别省市:上海;31

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