用于基于荧光的激光切除的系统和方法技术方案

在一实施例中，描述了用于响应于确定荧光状态而切除组织的设备和方法。激发光源可以产生具有荧光基团的激发波长的激发光。光束扫描器可以将激发光引向组织位置。荧光基团可以响应于吸收激发光而产生发射光。相机可以拍摄组织位置的图像。响应于在组织位置处显示发射光的图像，切除光源可以产生切除光。光束扫描器可以将切除光引向组织位置。附加地或替代地，可以生成形貌图，并且可以基于形貌图调节设备和/或方法的某些方面。

System and method for laser ablation based on fluorescence

In one embodiment, an apparatus and a method for removing tissue in response to determining a fluorescent state are described. The excitation light source can produce a excitation light having an excitation wavelength of a fluorophore. The light beam scanner may lead the excitation light to the tissue position. The fluorophore can produce emission light in response to the absorption of excitation light. The camera can take pictures of the location of the organization. In response to an image showing emission light at an organization position, the excised light source can produce an excised light. The beam scanner can remove the light to the tissue position. Alternatively or alternatively, a topographic map can be generated, and some aspects of the device and / or method may be adjusted based on the topography.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于荧光的激光切除的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2014年10月1日提交的美国专利申请No.14/503,706的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
全球范围内，癌症是主要的死亡原因之一。具体地，乳腺癌是妇女最常见的癌症类型，其根据种族的不同是第一或第二主要死亡原因。近年来，一种有前途的对乳腺癌肿瘤进行实时检测的方法涉及使用特殊标记物。这些标记物可以选择性地结合癌细胞，并且在合适的光的激发下发出荧光(发光)，从而为外科医生提供肿瘤及其边缘的实时图像。标记物通常处于红光或近红外波长范围中，以避免在可见光范围内的组织的自动发出荧光，并且具有增加的穿透深度。然而，目前还没有允许使用荧光标记物对乳腺癌肿瘤进行稳定和快速的实时检测的系统性解决方案。同时，随着时间推移，激光在医院中的使用不断增加。具体地，已经在各种外科手术中探索了使用激光来切除肿瘤。激光可通过铰接臂或特制光纤传输到手术部位。然而，使用切除激光和同时的荧光检测方案二者将需要操作两个感光设备，这需要参考同一坐标系，从而使外科手术复杂化并需要外科医生更加灵巧。
技术实现思路
在第一方面，提供一种设备。该设备包括激发光源、切除光源和光束组合器。激发光源被配置成产生激发光。激发光包括具有与荧光基团的激发波长对应的波长的光。荧光基团被配置成响应于接收到具有激发波长的光而发出具有发射波长的发射光。切除光源被配置为产生切除光。切除光被配置成切除(ablate)组织。光束组合器光学地耦合到激发光源和切除光源。该设备还包括控制器。该控制器包括被编程为执行指令的计算机。指令包括使激发光源产生激发光并使切除光源产生切除光。在第二方面，提供了一种方法。该方法包括使激发光源产生激发光。激发光包括具有与荧光基团的激发波长对应的波长的光。荧光基团被配置成响应于接收到具有激发波长的光而发出具有发射波长的发射光。该方法还包括致使光束扫描器将激发光引向特定的组织位置。光束扫描器可操作为将激发光引向多个组织位置中的任何一个。该方法还包括使相机拍摄至少特定组织位置的图像。相机被配置为检测由荧光基团发射的发射光。该方法还包括基于显示在特定组织位置处的具有发射波长的发射光的图像来确定荧光状态。该方法进一步包括响应荧光状态使得切除光源产生切除光，并使得光束扫描器将切除光引向特定的组织位置。切除光源和激发光源光学地耦合到光束组合器，光束组合器光学地耦合到光束扫描器。在第三方面，提供了一种方法。该方法包括基于相机的位置、光束扫描器的出口光圈的位置、和激发光相对于特定组织位置的角度而确定形貌图。该方法还包括基于形貌图确定到特定组织位置的焦距。该方法还包括使激发光源产生激发光。激发光包括具有与荧光基团的激发波长对应的波长的光。荧光基团被配置成响应于接收到具有激发波长的光而发出具有发射波长的发射光。该方法还包括使光束扫描器将激发光引向特定的组织位置。光束扫描器可操作为将激发光引向多个组织位置中的任何一个。该方法还包括使相机拍摄至少特定组织位置的图像。相机被配置为检测由荧光基团发射的发射光。该方法还包括基于显示在特定组织位置处的具有发射波长的发射光的图像来确定荧光状态。该方法另外包括响应于荧光状态，使得切除光源产生切除光，并使得光束扫描器至少基于到特定组织位置的焦距而将切除光引向特定组织位置。切除光源和激发光源光学地耦合到光束组合器，并且光束组合器光学地耦合到光束扫描器。其它方面、实施例和实施方式对于本领域普通技术人员来说将通过参考适当的附图阅读以下详细描述而变得显而易见。附图说明图1A示出了根据一示例实施例的设备。图1B示出了根据一示例实施例的设备。图1C示出了根据一示例实施例的设备。图2示出了根据一示例实施例的设备的示意性框图。图3示出了根据一示例实施例的方法。图4示出了根据一示例实施例的方法。图5示出了根据一示例实施例的形貌映射方案。具体实施方式在下面的详细描述中，参考形成说明书一部分的附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的组件，除非另有说明。在详细描述中，附图和权利要求中描述的说明性实施例并不是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以使用其它实施例，并且可以进行其它改变。应理解，本公开的各方面，如本文中一般性描述并且在附图中示出的，可以以各种不同的构造进行布置、取代、组合、分离和设计，所有这些都明确地被包含在本文中。此外，虽然本文所公开的实施方案提及在活体人体上使用或与之结合使用，但是应理解，本文所公开的方法、系统和设备可用于需要选择性地切除组织的任何环境中。环境可以包括任何生物或非生物体或其一部分。环境可能包括非人体组织。例如，本领域技术人员应理解，本文公开的实施例可以通常应用于在许多不同情况下响应于荧光状态的确定而选择性地切除组织。此外，虽然本公开描述了在体内使用的实施例，但本领域技术人员还将认识到，在体外的应用也是可能的。总览在一个实施例中，该设备和用于其使用的设备和方法可以包括一医疗装置，该装置可以利用来自激发光源的激发光照亮组织位置。响应于在组织位置处检测到具有发射波长的光(例如来自荧光基团)，该医疗设备可以使得切除光源产生切除光，以便切除该组织位置处的组织。在一些实施例中，该设备和用于其使用的方法可有助于改善特定组织(如癌症组织)的选择性去除。激发光源可以被配置为产生具有与荧光基团的激发波长相对应的波长的激发光。此外，荧光基团可以被配置为响应于接收和/或吸收激发光而发出发射光。激发光源可以是激光器(例如HeNe激光器)或发光二极管(LED)。切除光源可以是中红外波长激光器，例如二氧化碳(CO2)或氩离子激光器。在本公开的情况中考虑配置为通过切除来去除组织的其它光源和/或激光器。切除光源和激发光源可以光学地耦合到光束组合器。光束组合器可以包括二向色性(dichroic)材料，其被配置为反射切除光或激发光中的任一种而透射另一种光。光束组合器可以采取其它形式。例如，光束组合器可以包括光纤y耦合器或被配置为组合两束光的其它器件。光束扫描器可以光学地耦合到光束组合器。光束扫描器可以被配置为将激发光和切除光引向一个或多个组织位置。例如，光束扫描器可以包括X-Y镜式电流计或可操作为将激发光和切除光引向多个组织位置中的任何一个的其它设备。相机可以被配置为拍摄由激发光照射的至少一个特定组织位置的图像。此外，相机可以被配置为检测具有发射波长的光。换句话说，相机能够检测来自荧光基团或来自另一个光源的发射光。该设备可以包括控制器，其被配置为控制医疗设备的上述部件中的一些或全部。具体地，控制器可以被配置为使激发光源产生激发光，使得光束扫描器将激发光引向特定的组织位置，并且使相机拍摄至少特定组织位置的一个或多个图像。此外，控制器可以被配置为基于显示在特定组织位置处具有发射波长的图像来确定荧光状态。响应于荧光状态，控制器还可以使切除光源产生切除光，并使得光束扫描器将切除光引向特定的组织位置。控制器可以包括具有处理器和存储器的计算机。控制器也可以采取其它形式。例如，控制器可以包括分布式计算系统或基于云的服务器网络。替换地或另外地，控制器可以是移动设备。控制器可以包括被配置为控制设备的上述元件的软件，诸如硬件驱动器和/或应用程序编程接口。控制器可以使用无线通信与设备的一些或所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：激发光源，其配置为产生激发光，其中，所述激发光包括具有与荧光基团的激发波长对应的波长的光，其中，所述荧光基团配置为响应于接收到具有激发波长的光而发出具有发射波长的发射光；切除光源，其配置为产生切除光，其中，所述切除光配置为切除组织；光束组合器，其光学地耦合到所述激发光源和所述切除光源；和控制器，其中，所述控制器包括被编程为执行指令的计算机，所述指令包括：致使所述激发光源产生所述激发光；和致使所述切除光源产生所述切除光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.01 US 14/503,7061.一种设备，包括：激发光源，其配置为产生激发光，其中，所述激发光包括具有与荧光基团的激发波长对应的波长的光，其中，所述荧光基团配置为响应于接收到具有激发波长的光而发出具有发射波长的发射光；切除光源，其配置为产生切除光，其中，所述切除光配置为切除组织；光束组合器，其光学地耦合到所述激发光源和所述切除光源；和控制器，其中，所述控制器包括被编程为执行指令的计算机，所述指令包括：致使所述激发光源产生所述激发光；和致使所述切除光源产生所述切除光。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：光束扫描器，其光学地耦合到所述光束组合器，并且操作为将所述激发光和所述切除光引向多个组织位置中的任一个；和相机，其配置为检测由所述荧光基团发射的发射光，其中，所述指令还包括：致使所述光束扫描器将所述激发光引向所述多个组织位置中的特定组织位置；致使所述相机拍摄至少所述特定组织位置的图像；基于显示在所述特定组织位置处的具有发射波长的发射光的图像确定荧光状态；和响应于所述荧光状态，致使所述切除光源产生切除光，并致使所述光束扫描器将所述切除光引向所述特定组织位置。3.根据权利要求2所述的设备，还包括与所述光束扫描器光学地耦合的光学系统，其中，所述光学系统包括出口光圈和透镜。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器还被配置成基于所述相机的位置、所述出口光圈的位置和所述激发光相对于所述特定组织位置的角度来确定至少所述特定组织位置的形貌图。5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述透镜包括硒化锌(ZnSe)。6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光学系统被配置为校正像场曲率。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激发光源包括激光器，并且其中，所述激发波长在380nm至1.4微米之间。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述切除光源包括二氧化碳(CO2)激光器，其配置为产生具有1.4微米到12微米的切除波长的切除光。9.根据权利要求2所述的设备，其中，所述光束扫描器包括双电流计扫描镜，其操作为使所述激发光和所述切除光在包含所述多个组织位置的偏转范围内偏转。10.根据权利要求2所述的设备，其中，所述控制器还被配置为：在所述切除光源产生所述切除光的同时，致使所述相机拍摄至少所述特定组织位置的第二图像，并且基于所述第二图像控制所述切除光源。11.根据权利要求2所述的设备，还包括光束传输系统，其光学地耦合到所述光束组合器和所述光束扫描器，并且其中，所述光束传输系统包括光纤。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光束组合器包括二向色性材料。13.一种方法，包括致使激发光源产生激发光，其中，所述激发光包括具有与荧光基团的激发波长对应的波长的光，其中，所述荧光基团被配置为响应于接收到具有激发波长的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：E雷法埃利，CJ王，
申请(专利权)人：威里利生命科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US