用于放射性药物的光学成像的纤维镜制造技术

一种实验对象接受一剂放射性药物之后从实验对象上的感兴趣区域进行切伦科夫发光的光学成像的装置，该装置包括：成像装置，该成像装置能够将切伦科夫光子成像；纤维镜，该纤维镜用于将在纤维镜的远端接收到的光传输到纤维镜的近端，纤维镜的近端与成像装置连接；以及光护罩，该光护罩用于包围纤维镜的远端和用于覆盖感兴趣区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于放射性药物的光学成像的纤维镜
本专利技术涉及放射性药物的光学成像的方法和装置，特别是涉及使用纤维镜进行切伦科夫发光成像的方法和装置。
技术介绍
罗伯森等人(物理学医学生物学(PhysMedBiol.)2009)观察到，在核医学扫描中使用的某些诊断放射性药物也可以进行光学成像。具体地，由于切伦科夫发光现象，发射带电粒子(例如，α和β粒子)的放射性药物产生可检测的光。切伦科夫光子是由于在组织中的带电粒子的减速产生的。带电粒子发射的放射性药物的光学成像称为切伦科夫发光成像(CLI)。CLI结合了光学成像的优点(包括高时空分辨率和低成本和形状因数)，与核成像的优点(包括放射性药物的分子特异性和广泛的商业可用性)。光学成像将理解为包括紫外到近红外线波长。希望能在临床情况下使用CLI，例如，在手术过程中提供图像以告知外科医生。在临床情况实施CLI的技术挑战是常用的诊断放射性同位素(特别是那些标记有氟-18的同位素)的切伦科夫频谱是在400-800纳米之间的可见光谱。房间里的背景照明会干扰和支配切伦科夫谱。此外，照明会引起组织自动发出在可见光谱中的荧光，该荧光将与切伦科夫信号重叠。因此，在典型的照明条件下CLI是不可行的。所有的CLI应用迄今都在漆黑的房间或没有光干涉的室中进行。CLI的方法和系统描述于：2011年霍兰等人的申请US2011/0250128，摩尔成像(MolImaging)；2012年卡彭特等人的申请US2012/0220870J，核小体抗体医学(JNucl.Med)；以及Kothapalli等发表在2012年6月1日的生物医学光学快报，第3卷，第6号中的文章。还已经提出了使用CLI通过断层摄影装置创建3D图像，如生物医学成像的国际期刊第2011卷，文章ID为641618的钟等人的申请WO2012/083503中的描述。WO2012/083503还描述了根据切伦科夫光的强度分布的切伦科夫发光的三维成像的方法。然而，这些方法也需要漆黑的条件以及在临床环境中是不可行的。
技术实现思路
本专利技术涉及一种实际用于临床环境如手术室的放射性药物的光学成像的方法和设备。特别是，专利技术人已经确定需要在原地对患者的开放手术部位或其他临床位置进行组织成像。例如，在从实验对象除去异常(例如癌性)组织的手术期间，外科医生能够在手术结束之前进行确认他们已移除所有的异常组织是非常有益的；在这样的手术中的共同的问题是，不正常组织的边缘部分被留下，一旦以后检测到，这必须在进一步手术中移除。因此，本专利技术的一个方案是提供一种使用切伦科夫发光成像来检查在临床位置如开放式外科手术部位的组织，以检查所有异常组织(例如癌细胞)已经去除的成像系统和方法。在第一方面，本专利技术提供一种实验对象接受一剂放射性药物之后从实验对象上的感兴趣区域进行切伦科夫发光的光学成像的装置，该装置包括：成像装置，该成像装置能够将切伦科夫光子成像；纤维镜，该纤维镜用于将在纤维镜的远端接收到的光传输到纤维镜的近端，纤维镜的近端与成像装置连接；以及光护罩，该光护罩用于包围纤维镜的远端和用于覆盖感兴趣区域。该光护罩能够至少基本上(优选完全地)阻挡环境光通过。在一些实施方案中该护罩设计成至少衰减10至14数量级的环境光。优选的是成像装置接收到的环境光的水平产生的光子通量应当不到放射性药物的光子通量的10倍，否则可能很难或不可能看到切伦科夫图像。更优选的是环境光产生的光子通量小于不到放射性药物的通量的10倍。典型的放射性药物的通量(例如F18)为103和104光子/s/sr/厘米2。以这种方式，当护罩放置在感兴趣区域上方时，用护罩的底边缘靠紧实验对象的皮肤围绕感兴趣区域形成密封(无论是直接或使用额外的密封件，例如，如下面所讨论的)，形成光密封室以能够进行该感兴趣区域的切伦科夫成像。该护罩可用任何数量的一定程度上防止环境光渗透的合适的材料或材料的组合物形成，以便能够成功进行切伦科夫成像。例如可以是橡胶化遮光织物，橡胶海绵材料如闭孔发泡氯丁橡胶，金属化膜，不透明模塑聚合物。在一些实施例中，为了有助于确保紧靠实验对象的护罩的光密封，首先将不透明盖布放在实验对象的上面，该盖布具有开口，使得它不会覆盖改感兴趣区域。护罩的下边缘之后能够围绕该感兴趣区域与该盖布接触。不是依靠紧靠在盖布上的护罩，优选设置密封装置，以将护罩固定到盖布上。密封装置可以是，例如，物理(例如VelcroTM)，磁性，真空或静电密封件。可选地，护罩和密封件可通过连接器如刚性环彼此物理连接，该刚性环由护罩和盖布衔接。另一种选择是使用外部电源如真空线衔接该密封。在一些实施例中在护罩中设有光传感器，该光传感器可以用来确认是否已经建立了光密封室。在其他实施中，可以用由成像装置采集的图像进行确认(尤其是如下面所讨论的该成像装置可以用于收集照亮图像)。该成像装置可以是电荷耦合器件(CCD)相机。冷却电子倍增CCD(EMCCD)相机优选用于获取低光水平的CLI图像。可能的可选的成像装置包括通过一个或多个电极收集电子的增强型CCD，光子倍增管(PMT)阵列或微通道板。当使用EMCCD相机将切伦科夫光子成像时，EM增益通常设定为至少100，优选至少200，更优选约300。可以使用更高的EM增益。例如，对于光子计数，可以使用多达1000的增益。当获取切伦科夫图像时，EMCCD相机将被冷却，通常冷却到-80℃至-100℃。在一些实施例中，切伦科夫成像装置(如EMCCD相机)设置在辐射防护屏中，以帮助避免不必要的辐射干扰例如γ射线或β粒子的干扰。适合的屏蔽的形式包括例如铅屏蔽和填硼的高密度聚乙烯。也可以使用能够阻止不想要的辐射的其它材料或复合材料结构。纤维镜包括安装在光导管远端的透镜，该光导管用于将光信号从透镜传送到该成像装置。该光导管通常是粘在一起的光纤束，透镜安装在其远端。纤维镜可以具有传统的结构，而且一般是柔性的，以允许操作者容易地操纵该纤维镜。透镜的直径可以是约1.5cm。在一些实施例中，该透镜的焦点可以改变。优选的透镜焦点的调整是电动的，从而可以在护罩外面提供控制，以当该护罩位于感兴趣区域上方时有利于将透镜聚焦。在一些实施例中，纤维镜内的光纤束(或完整的纤维镜)是由辐射防护屏进行屏蔽。与成像装置的屏蔽类似，这是为了有助于避免不必要的辐射干扰，例如在所述纤维镜的玻璃纤维中的γ射线，或β粒子的干扰。合适的柔性辐射屏蔽材料包括，例如，浸渍金属的弹性体。在许多情况下，这将有助于装置的操作者能够在切伦科夫图像采集之前和/或获取的过程中通过护罩所形成的光密封室查看感兴趣区域的照明图像(例如白光图像)。切伦科夫图像采集之前，这可能是有用的，例如，用于确保纤维镜的正确定位和透镜的正确聚焦。在采集期间，有利于监控纤维镜相对于感兴趣区域的移动和/或提供照明序列和切伦科夫图像的序列，切伦科夫图像能彼此重叠，以例如确保顺序的切伦科夫图像的正确的配准。在一些实施例中，图像的这种配准特别重要，例如在纤维镜由容易移动的人拿住的实施例中。切伦科夫图像通常被平均分成多个帧并且如果随后的帧没有彼此空间配准，则会有分辨率的损失。纤维镜相对于感兴趣区域的任何位置变化可以在用合适的图像处理程序(例如，使用图像处理软件)进行修正的照明图像和切伦科夫帧的配准进行识别。在某些情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实验对象接受一剂放射性药物之后从实验对象上的感兴趣区域进行切伦科夫发光的光学成像的装置，该装置包括：成像装置，该成像装置能够将切伦科夫光子成像；纤维镜，该纤维镜用于将在纤维镜的远端接收到的光传输到纤维镜的近端，纤维镜的近端与成像装置连接；以及光护罩，该光护罩用于包围纤维镜的远端和用于覆盖感兴趣区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.03 GB 1213827.7;2012.08.03 US 61/679，449;21.一种实验对象接受一剂放射性药物之后从实验对象上的感兴趣区域进行切伦科夫发光的光学成像的装置，该装置包括：成像装置，该成像装置能够将切伦科夫光子成像；纤维镜，该纤维镜用于将在纤维镜的远端接收到的光传输到纤维镜的近端，纤维镜的近端与成像装置连接；以及光护罩，该光护罩用于包围纤维镜的远端和用于覆盖感兴趣区域，其中该光护罩能够阻挡环境光通过。2.如权利要求1所述的装置，还包括不透明盖布，该盖布放置在实验对象上，该盖布具有开口以及该光护罩的底边缘用于围绕该开口与该盖布衔接。3.根据权利要求2所述的装置，包括密封装置，以将该光护罩固定到该盖布。4.如权利要求3的装置，其中该密封装置是物理，气动，液压，磁性或静电密封件。5.如前述权利要求中的任一项所述的装置，包括在该光护罩内的光传感器。6.如前述权利要求1-4中的任一项所述的装置，其中该纤维镜包括在远端的透镜和透镜聚焦的调整是电动的。7.如前述权利要求1-4中的任一项所述的装置，包括用于纤维镜内的光纤束或完整的纤维镜的辐射防护屏。8.如前述权利要求1-4中的任一项所述的装置，包括在纤维镜中的照明通道，光源的光通过该照明通道可以从纤维镜的近端传输到纤维镜的远端，以在光护罩内在纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·塔奇，尼古拉斯·科利尔，库纳尔·维亚斯，尤安·莫里森，
申请(专利权)人：光点医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB