生物组织且尤其是肿瘤组织等的局部热切除装置的制作方法

专利名称：生物组织且尤其是肿瘤组织等的局部热切除装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种病变组织且尤其是肿瘤组织等的局部热切除装置，所述装置 包括
倾向于以末端尖端定位于待去除的病变组织或肿瘤组织区的探头或探针； 所述探头或探针支撑至少一作为类似金属丝或细线的细长部件的光导件，其 一个端部为发出加热电磁能的端部，以及所述光导件通过发射所述电磁能且尤其是 发射如激光的尖端端接在所述探头或探针的所述端部；而其另一端部则与产生所述 电磁能的源连接；以及
产生所述电磁能的所述源的启动/停用控制部件。
背景技术：
这些类型的装置是众所周知的，并且已用于医学界，尤其用于切除肿瘤组织。 这些装置的主要优点在于所述切除动作的侵袭性低且病人卧床时间极短。
目前已经进行了各种不同的研究，研究显示将这些装置用于去除这些直径约 10mm的小型肿瘤块的成果极好。至于较大的肿瘤块，其治疗则仍然很困难，而且 无论如何，要完全去除肿瘤组织就需要移动探针和其它手段。
光导件一般由光纤制成的丝状体组成，其主要优点为可降低传送光能的衰减， 并且可以限制所述探针或探头的入侵的影响，因为存在在其内插入所述光导件的端 部的所述探针或探头的直径很小。另一方面，就事实而论，那是有利的，因为有些 肿瘤病变可能位于这些挤满要害器官的解剖区之内，以致于所述探头或探针的插入 涉及相当高危的因素。
光源一般由激光源组成，其适合于提供必要强度以将受辐照组织的温度提高 到治疗所需的水平。
不过，通过发射电磁能的装置进行热切除的实际应用仍然受制于另外一些问 题，尤其是在治疗极大病变组织区时发生的问题。在该情况下，可考虑简单地通过不同的如超声波型等的成像装置来标记探头或探针的尖端来解决治疗大病变组织 区的问题，因此可相对于待治疗的组织区移动探针或探头到这样的程度以致于足以 沿着组织区的整个大小来治疗所述组织区。不过在这情况下，会存在将探针或探头 相对于待治疗的组织区移动的问题，因此可通过定向该发射电磁能的尖部以便只有 在当前的受辐照区已完全地治疗后才会辐照所述组织区的另外的部分。因此，会有 确定一属于一较大面积的病变组织的部分面积在何时被治疗到足以达到预期疗效 的问题。除了该问题之外，发现所述通过发射电磁能工作的热切除装置还存在另一 问题，而事实上就是由于组织加热而产生的水蒸汽。蒸汽的存在使得不可能使用一 简单和低廉的治疗监测技术，例如超声成像。蒸汽的存在正使导致超声波失灵。
美国专利文献US-B1-6 302 878公开了一种肿瘤组织的热切除装置和方法， 其中提供了光通量致偏装置。在该情况下使用了反射装置，其可聚焦或致偏发出的 电磁能。
欧洲专利文献EP-A-0598984公开了不同的将光通量致偏到不同方向以及用 于不同医学处理的措施以便到达这些难以到达的区域。致偏装置通过若干具有反射 特性的槽以及一定数量的具有反射特性的粒子构成，所述粒子分布在一球形密封体 积内。
美国专利文献US-A-5 454 807公开了一种病变组织的热疗系统和方法，其 中使用一套管来进行治疗。该套管为一冷却液的通道而设置，在该文献中还揭示了 不同的用于致偏电磁束的装置。在一特殊方案中使用了镜子，其可以视乎待治疗的 具体情况而具有不同的形状，因为要致偏所述电磁束及冷却液，以便可在病变组织 的不同表面工作。
美国专利文献EP-A-0411132公开了一种病变组织的热疗装置，其在套管或 探针的尖端设有一可膨胀的球。该球充满液体，其中溶解了一定数量的反射粒子。
所述的系统全都没有提供一种方法来集中电磁能并从而对一待治疗区域的一 特定部分进行加热以及视所述部分的温度将电磁能集中于一不同部分之上。
从一个较一般的观点来看，关于以激光照射病变组织进行的热切除，其中的 问题为要在一大面积上或总之在比该直接曝露于光线的导向光纤的输出端或称之 为光纤尖头或尖端的面积更大的面积或体积上得到均衡分布的热效应。正好邻接激 光束的导向光纤的输出端的区域为一个小区域或体积极小以致于在该小区的热 效应很强烈，而热效应会随着离所述输出端的距离的增加而快速地减弱。因此，对正好邻接所述尖端的区域施加了过度的热效应，而对较远区域的治疗则不足，是存 在风险的。所以必须要有一装置，其用于得知或可根据离所述尖端的距离来控制环 绕所述尖端的体积的热或加热效应的实际空间分布，以便控制热效应，继而控制预 期疗效。
为了了解在组织和电磁能且尤其是激光束之间的相互作用，已经进行了各种 各样的研究。图1非常示意性地显示出在组织上的激光照射能量在一称为组织的 激光挥发的过程中怎样工作。所述过程是用于切口和肿瘤切除。在组织切除期间， 已经指出有三个步骤，其即使参照组织所承受的温度范围都可限定如下血凝固限
定了温度在55-10(TC之间的组织加热条件；水蒸汽限定了在100和40(TC之间的 加热步骤；燃烧会在加热超过40(TC时发生。已经发现，组织质量损失首先要归因 于治疗区的辐射通量。至于当通量的值超过1000 J/ciii2时，所指出的效果相当于 组织的白化。当热能通量在1100和1500 J/cm2之间时，会发生称为爆玉米花汽 化的现象，而当辐射通量超过1500 J/cm2时则会发生碳化和燃烧。
已经进行了很深入的研究，以便确定热量在组织中怎样分布，尤其是在健康 组织和病变组织之间的分界面的分布。这些研究基本上已经发现，决定热分布的参 数很复杂，而且即使是大约地也都不可能去概括或总结出可适用于所有状况的普遍 性法则。尤其是在以激光照射后的在组织内进行的热扩散不单单取决于辐射通量还 取决于上文提到的组织对电磁辐射吸收的质量。在这种情况下，每一不同种类的组 织具有不同的特性，所以就难以得出先验的普遍性法则。
至于产生水蒸汽的问题，目前未曾被处理，除了尝试通过使用不同组织部分 及其中的水对辐照的不同反应来调解能量供应，以便在组织上达到最大热效应而不
会产生水蒸汽之外。采用避免水蒸汽的形成的解决方案是以激光脉冲照射组织的激 光源替代操作。不过该方案并不令人满意，因为相对于一稳定和调节过的照射所能 达到的效果而言，热切除效应仍然很小。

发明内容
因此，本发明的目的为改进上文所述已知类型的热切除装置，首先其可以克 服已知方法的缺点，而且在实际上可一般以简单和安全的方式治疗较大的病变组织 区而没有烧伤若干局部区域或使其它局部区域的加热不足的风险，同时可尽可能安 全地治疗整个大小的病变组织。
9本发明的另一目的实际上为通过尽可能减少由手术员进行的直接控制干涉的 自动式或接近自动式装置来达到上文所述的各项，并且使切除过程可标准化。
本发明通过提供一种上文所述类型的装置来实现上述目的，其中结合包括用 于控制在一具有一预定尺寸的体积内的由辐射尖端发出的电磁能于病变组织区上 产生的热效应的分布的器件。
所述器件包括用于使在至少部分的病变组织区上的发射电磁能随着在病变组 织区且尤其是目前在治疗中的病变组织区上的一或多个位置测量的温度而改变的 器件。
所述用于控制病变组织区上的热效应分布的器件包括将辐射尖端发出的电磁 辐射分布、投射或指向病变组织区的不同部分的器件，所述将辐射尖端发出的电磁 辐射分布、投射或指向的器件可相对于病变组织区的待辐射的部分随着病变组织区 的一或多个部分的温度来变化调节，尤其是随着目前在治疗中的病变组织区的部分 的温度来这样变化调节以致于当在治疗中的病变组织区的部分达到一预定温度时， 所述将辐射尖端发出的电磁辐射分布、投射或指向的器件自动地调节成将电磁辐射 分布、投射或指向到病变组织区的不同部分上。
根据另一实施例，其可与上述实施例分开地或结合地提供，所述用于在一具 有一预定尺寸的体积内的由辐射尖端发出的电磁能于病变组织区上产生的热效应 的分布控制器件包括用于使发出的电磁能的强度和/或能谱随着受辐照的病变组织 区的温度而自动地改变的器件。
结合所述特征，根据本发明的装置包括用于控制病变组织区上的热效应分布 的器件，并有可能提供不同的方案，其皆可根据尺寸縮减的形式来制作，并且这些 方案可整合入通过电磁辐射且尤其是激光的热切除探头或探针内。
第一典型实施例有利地提供了使用用于控制电磁能于病变组织区上产生的热 效应分布的器件，其包括由将辐射尖端发出的电磁辐射分布、投射或指向病变组织 区的不同部位的有源器件。
在这种情况下，由辐射尖端发出的射线或波束，例如由光纤的端部发出的激 光束在离开该光纤或其它导向件时会通过扩散光学器件，如横向扩散器或者通过反 射或投射器件而偏离其传播方向。至于波束或射线的强度、方向和特征，偏离、反 射、投射或扩散效应可做得独立于器件或治疗组织区两者的温度而进行。这可以不 同的方式自动地实现，例如通过使用反射器、投射器和扩散器的可根据温度改变形状和/或尺寸的支撑器件。依靠这种大体为可逆及可重复的机械变形，例如形状记 忆材料的情况，就有可能改变反射器或其它的投射或扩散激光束的器件的方位。
因此本发明特别提供的所述将辐射尖端发出的电磁辐射分布、投射或指向到 病变组织区的不同部分上的有源器件由使电磁辐射扩散、集中或反射的器件组成， 所述器件根据温度而改变电磁辐射的射线或波束方向和/或印记以及病变组织区的 由所述射线或波束所照射的部分或者是电磁辐射的所述射线或波束所入射的部分。
在其中，所述使电磁辐射扩散、汇集或反射的器件以一可定向的方式通过支 撑件来支撑，所述支撑件的形状和/或尺寸取决于温度或根据温度而改变，并且所 述支撑件与周围环境热接触或因来自辐射尖端的电磁辐射的照射而受热。
在一特定实施例中，所述辐射尖端包括至少一反射件，它相对于来自所述辐 射尖端的波束的传播方向和/或所述光导件的轴线方向以一可定向的方式支撑以及 它的定向可由机械式热敏器件来控制。
在该情况下，所述反射件的定向的控制器件例如可有利地由热敏形状记忆件 或双金属件或是以预定角度弯曲或取决于温度而预定地弯曲的构件组成。
一个变型实施例限定所述反射件在电磁射线的传播方向以可移动的方式被支 撑，并且依据温度而设置于根据温度来改变长度的支撑器件。
在考虑尤其是电磁辐射，例如具有特定传播方向的激光束的扩散器件时，并
且所述激光束会从扩散器件横向地扩散到所述传播方向，所以电磁辐射的扩散器件 可具有一预定尺寸以及可包括具有可依据温度而变的透明度和/或扩散指数的物
质。所述物质会根据其不同尺寸区域的局部温度为所述不同区域的电磁辐射采用不 同的扩散条件。
对于扩散构件，其可有利地包括一在来自所述辐射尖端的电磁波束的传播方 向或是在传播电磁辐射的光导件的纵轴方向延伸的长型构件，所述长型构件包括用 来使电磁辐射扩散通过周边外壳壁的材料，所述材料具有的扩散指数依据温度而在 输入的电磁辐射的最小和最大扩散值之间改变。
作为一选择方案，可以沿着所述扩散构件的发出电磁辐射的表面外覆一材料 层，所述材料层的透明度或不透明度可随着温度而改变。
根据本发明的装置的一特定实施例的限定，所述扩散构件由多种不同的一个 接一个地设置并且具有在扩散指数和温度之间的不同相依函数的扩散构件组成。
本发明的另一不同的实施例可提供将分布器件上的由电磁辐射产生的热进行
11分布的器件。
不同的实施例变型是可能的。
第一变型包括分布由电磁辐射产生的热的器件，器件上具有传递自所述辐射 尖端发出的电磁辐射所产生的热的实心机械器件。所述实心机械器件可有利地由一 或多个在电磁辐射的传播方向轴向地伸出越过所述辐射尖端的线、带或片状件以便 形成伞状组成，所述线、带和/或片状件由可随温度而变形的材料组成，所述辐射 尖端设有将电磁波束定向和/或传递到所述线、带和/或片状件之上和/或之内的器 件以致于所述线、带和/或片状件在逐渐地变暖时会改变形状和/或移动以便可彼此 相互地张开或是径向地向外有角度地进行移动。
另一个变型限定将存在于待治疗区或区域内的流体加热以及使所述加热的流 体可在待治疗区内移动，从而传输储存的热能。具体地说，所述流体由在通过电磁 辐射加热组织时自然地产生的蒸汽组成，所述蒸汽的产生归因于组织内存在的水。
在该情况下，通过本发明，被认为是利用电磁辐射的照射的热治疗的一个缺 点的蒸汽变成了热载体，以便均匀及广泛地在待治疗的整个体积上产生热效应。
蒸汽或其它的流体的移动可以通过推送器件，例如流体喷射器或者流体或蒸 汽鼓风机或是通过抽吸蒸汽或携带流体而实现。
作为所述流体推送的替代器件，可以由声波源且尤其是超声波源产生的机械 压力波组成。在这种情况下，具有三角形或锯齿形脉冲配置的低频超声波是有利的。
正如上述， 一特定实施例限定，用来自辐射尖端的电磁波束加热组织而产生 的蒸汽作为传递热能的储热流体。
结合所述用于控制热效应的分布的器件，有可能同样提供用于检测病变组织 的随病变组织的温度而变的物理参数，诸如检验一很大的病变组织区的已进行治疗 的部分。在该情况下，可结合将探头或探针移动以治疗不同部分的自动器件和/或 参照上述一或多种不同变型叙述的一或多种器件的操作来提供测量。
在该情况下，根据本发明的装置包括至少一个依据加热温度来测量病变组织 的物理参数的传感器，所述传感器相对于辐射尖端支撑于一与所述辐射尖端相隔一 定距离的预定位置，所述传感器测量在包括所述辐射尖端和所述传感器之间的病变 组织的所述物理参数的改变；以及所述传感器的测量信号的处理器件，其基于所述 测量信号确定所述病变组织区的加热温度；以及信号设备和/或电磁波束的自动调 解器件和/或基于所述测量信号工作的辐射尖端的自动移动器件。该传感器可选择地或结合地为电子、温度、声学、光学、激光、化学、电化 学、发光、射频波段变化、酸碱度、位置、微运动、选择性组织型传感器。
对于在一预定解剖学区域预定的类型的病变组织，确定在待测量的热效应、 热扩散和物理参数的改变之间的相关函数，将所述函数取样和储存在一用于比较和 评定由测量所述物理参数的传感器所产生的信号的表。
根据本发明的另一附加的特征，可结合一或多个前述实施例来限定，由电磁 辐射产生的热的分布器件由用于可及时地分布或扩散或渗透于待治疗组织区的物 质组成，而且所述物质由激光辐射加热并且通过灌注待治疗的组织将热能分布。在 该情况下，探针的辐射尖端包括喷管7，其用于局部地注射一用来分布热能或调节 或使热效应平均的物质。
根据第一变型，注射器件提供来注射一热调节/储存物质，尤其是具有预定状 态变化温度的物质，例如从液态到气态和/或从固态到液态或反之亦然，而所述温 度相应于病变的热治疗温度。所述物质可结合用于将所述物质包含和/或保留于一 预定体积内和/或外的器件，尤其是在预定体积的周围，所述预定体积大约重合于 待以热切除治疗的病变组织的体积。
在该情况下，该热调节物质的包含作用可通过其中的铁磁特性或通过结合所 述物质与包括具有铁磁特性的物质的传输载体来达成。因此还有可能提供用于产生 局限性磁场的器件，该磁场具有这样的空间位置和尺寸以致于只会渗入病变组织区 和/或包围待治疗的病变组织区，以将热调节物质分布在大约相当于待治疗组织区 的体积之内或沿着包围所述待治疗组织区的表面分布在所述待治疗组织区的周围。
参照上一个变型，当该热调节/储存物质为一在待治疗病变组织区的外面用作 为热传播的障碍物时会特别地有利，产生的磁场是这样的以致于铁磁性载体将热调
节物质集中于所述待治疗组织区的包围外壳内，而该热调节物质设有一从35到38 °c的蒸发或熔化温度。
该热调节物质和/或具有铁磁特性的物质还可包含于微泡或微球内和/或微泡 或微球可以是热调节物质和/或铁磁物质。
另一变型限定，通过注射器件，可局部地提供一储热流体，尤其是具有预定 状态变化温度的物质，如从液态到气态，而且所述温度相当于病变的热治疗温度， 所述注射器件在辐射尖端的发出电磁波束的输出端出现，其处设有将所述流体机械 地推送的器件。储热流体的机械推送可用不同的方式来实现，例如，所述流体的推送器件可包括直接输送载体，其包括天然的淋巴或血管流。
作为替换或结合，所述流体的推送器件可由流体喷嘴组成，至少设置在所述探头或探针的尖端上的喷管供给所述喷嘴。
同样作为替换或结合，所述流体的推送器件可由声波源且尤其是超声波源产生的机械压力波组成。在这种情况下，具有三角形或锯齿形脉冲配置的低频超声波是有利的。
一特定实施例限定，用来自辐射尖端的电磁波束加热组织而产生的蒸汽作为传递热能的储热流体。
同样，根据一可能的变型实施例，关于控制热扩散的器件，其包括用于控制相应于病变组织的区域中的血管和/或淋巴循环的器件。在所述变型中，血管或淋巴循环的控制器件有利地包括磁流变物质，其中设有产生局部磁场的器件，其操作磁流变物质以形成结块，使局部地阻止血管和/或淋巴循环，通过灌注而形成热扩散的障碍。
一变型可包括局部地凝结病变组织区中的血的器件。
在该情况下，就会获得有利的从探头或探针的辐射尖端向远离辐射尖端的方向的热传递函数的改变。
应该注意，上述的不同的实施例变型和其产生方式在彼此于技术上兼容时怎样彼此结合或再组合，以使对待切除的病变组织的整个尺寸上的热分布作出的控制可以更大和更安全。
本发明还涉及一种病变组织且尤其是肿瘤组织等等的局部热切除方法，所述
方法包括以下的步骤
产生具有预定能量和频率的电磁辐射；
用所述电磁辐射局部地将病变组织区或病变组织区的一部分照射预定时间，以便将所述病变组织区或部分的病变组织区中的病变组织的温度提高至预定值；
其特征在于其结合包括以主动的方式控制在具有预定尺寸的体积内的由电磁能于所述病变组织区上产生的热效应的分布的步骤。
所述方法的第一实施例限定，由电磁能于所述病变组织区上产生的热效应的分布的控制通过一根据所述病变组织区达到的温度将电磁辐射分布、投射或指向病变组织区的不同部分的自动控制来实施。具体而言，对在病变组织区的不同部分上的电磁辐射分布、投射或指向的控制通过取决于温度而改变电磁辐射的扩散或集中或投射或反射参数，诸如电磁辐射的射线或波束的方向和/或印记以及病变组织区的由所述射线或波束所照射的部分或者是电磁辐射的所述射线或波束所入射的部分来获得。
电磁辐射射线的方向和/或由扩散照射的区域通过机械器件来改变，所述机械器件的形状和/或尺寸取决于温度或根据温度以及后者与周围环境热接触而改变和/或通过电磁辐射的照射而受热。
根据一变型实施例，其可以限定，作为替换或结合，电磁射线的扩散的改变可通过扩散构件的可取决于温度而变的透明度和/或扩散指数的改变来达到，所述扩散构件在其范围的不同区域，根据所述区域局部温度电磁辐射采取不同的扩散条件。
根据本发明的方法的另一实施例的限定，由电磁辐射产生的热的分布通过移动病变组织区中的传热器件来改变。
在第一变型实施例中，传热器件的移动通过由传热器件上的电磁辐射所产生的取决于传热器件温度的形状记忆效应来实施。
在所述方法的一替代变型中，热分布的控制通过移动一传输储存的热的流体来达到。所述流体有利地由作为治疗目标的组织的热治疗所产生的蒸汽组成。所述移动可通过例如吹和/或吸所述蒸汽或通过压力波，如超声脉冲的输送来实施。
根据本发明的装置和方法的进一步改进为从属权利要求的客体。


通过以下对附图所示的若干非限制性实施例的叙述，本发明的特征及其优点就会变得更明显，其中
图1所示为本发明的第二实施例的第一种变型，其中用于将激光辐射射线或波束的分布、投射或指向的有源器件自动地偏离，以便治疗一较大且其中的一病变组织已局部化的区域的不同部分，并且所述实施例提供一投射激光辐射射线或波束的镜子的移动器件，其由承受热膨胀的流体组成；
图2类似于图3，其所示为所述第二实施例的进一步的变型实施例；
图3和图4所示为两根据本发明的第二实施例的装置的进一步的变型实施
例；图5和图6所示为本发明的第三实施例的两种变型，其中温度影响辐射尖端的结构，这种辐射依据温度及激光束投射的区域而改变激光输出；
图7所示为本发明的一实施例，其中由电磁能产生的热的分布器件由设计成可及时地分布或扩散或渗透于待治疗组织区的物质组成，而且所述物质由激光辐射加热并且通过灌注待治疗的组织将热能分布。
具体实施例方式
参照附图，附图示意性地显示出以激光加热的病变组织且尤其是肿瘤组织的热切除用的探头或探针。
这些探头或探针本身的结构是众所周知的，不同的附图原则上是要示出本发明的目标结构，以便解决上述的现有技术所存在的问题。
具体而言，目前的以激光加热进行的热切除方法和装置叙述在下列文献的实施例中，例如〃Low Power Interstitial Photocoagulation in rat Liver, Proc.of SPIE Vol. 1882， Laser-Tissue Interaction IV， ed S丄 Jacques, A. Katzir8 Luglio 1993 Copyright SPIE〃，和US 4， 592， 53、 US 4, 692， 244、 US 4， 736, 743。
具体地参照图1，所示为对应于一发射激光辐射波束或射线的尖端的用于热切除的探针或探头的端部。根据上述文献，所述激光由一激光源产生并且通过一细的光纤传输到设置有辐射尖端的探针或探头的端部。在图1中，探针和光纤一同由附图标记l表示，而箭头2则表示激光辐射射线或波束的传输方向。发出辐射及使辐射可通过其对准一待治疗区的辐射尖端由101表示。
参照图1，所示为一通过激光辐射的用于热切除的探头或探针的一第一实施例，其具有将电磁辐射分布、投射或指向到病变组织区的不同部分上的控制器件，
它是通过取决于温度而改变电磁辐射的分布或集中或投射或反射参数，如电磁辐射的射线或波束的方向和/或印记以及病变组织区的由所述射线或波束所照射的部分或者是电磁辐射的所述射线或波束所入射的部分而实现。
在该实施例中，探针或探头端接于一辐射尖端101，其包括这样定位的反射镜201，从而可根据一或多个方向反射该输出的激光辐射，例如沿着一锥形波束。在该情况下，反射镜201如箭头2所示般接收激光辐射并如箭头2'所示为反射激光辐射。反射镜201支撑于一设置在辐射尖端中并由301表示的滑动延伸部，所述延伸部可充满例如流体。依据其周围组织达到的温度，该流体变暖及膨胀，将反射镜201向箭头方向F推动，因此反射的辐射渐进地定向于待治疗的由圆圈Z示意性显示的病变组织区Z的不同部分。所示的状况为该反射镜到达其与最大直线运动相应的极限位置。该反射镜的延伸部的行程明显地可由一限制器确定，该限制器也有可能提供成一可移动的限制器，其依据待治疗区的最大的限定的延伸部分。
在该情况下，探针或探头进一步设置一挠性控制件，其用于拉或推所述限制器以容许其移动。
至于使用方式，通过提供一如图1所示的实施例，在起始状况时还未发生热效应，反射镜可在限制器位置向靠近辐射尖端的最远程的图1的右边移动。由辐射施加的热效应首先加热较接近輻射尖端的区域，其中包含的流体开始膨胀，从而将反射镜推向左。
通过布置辐射尖端在限定位于辐射尖端101的端部边缘的治疗区z的右缘开始治疗的状况下，反射镜在使其渐进地接近与待治疗区z径向相反的边缘的方向
中幵始移动。通过在对应于所述边缘区域的位置限定运动限制器，使激光辐射可自
动地分布在待治疗的整个区域z上而无需任何人的干涉就可在整个待治疗体积或
其大部分上达到一基本上均匀分布的热效应。
在图2所示的变型中，反射镜201装在一自动控制的转动支撑件上。具体地说，为了容许自动转动和自动轴向运动，所述反射镜的支撑器件可结合依据温度的可延伸支撑器件，因此其包括反射镜的轴向运动以及因热效应而可延伸的器件和反射镜的控制转动支撑器件。为了改变反射射线的方向，还有可能提供反射镜的摆动而不是反射镜201的轴向运动。
如果反射镜，例如在沿着连接叉件的两分支的轴线以一振动的方式装在所述叉件上，则如果通过热效应而延伸的构件动态地连接到反射镜或反射镜的摆动轴的径向臂，则可延伸的构件就可控制反射镜的振动，以致在一垂直于振动轴的方向和具有至少一垂直于振动臂的部分以及在所述臂和固定匹配件之间发生膨胀效应。该机械装置本身未有示出，因为很容易明白其可用于转动支撑反射镜，且反射镜定向于探针或探头的轴向方向的杆，其位于垂直于叉件的摆动轴的方向内。
图3所示为一第三变型实施例，其中辐射尖端由形状记忆管状件5组成，每一管状件容纳一光纤，其激光辐射从尖端105发出和/或横向地扩散。由于热效应加热邻接所述管状件的组织，当所述管状件改变其形状时，激光辐射会分布于待治疗的病变组织区的不同部分。到达探针或探头的在其处设有两条、三条或更多条相互独立并且具有可产生伞结构的管状件5的端部的主光纤分入或延伸到管状件5的每一个内。管状件为形状记忆型管状件，以致于当温度逐渐提高时，其会径向地向外移，并随着其中温度的改变将辐射投射和/或扩散到待治疗区域的不同部分。管状件的温度的改变可归因于其周围组织的间接加热作用以及通过穿透管状件的辐射的直接加热作用和/或归因于上述作用的组合。
图4所示为一第三变型实施例，其中在包含待治疗组织的区域范围上的热效应的分布是由于使探针在实际上可与伞变动而产生的，所述伞由包括形状记忆材料
的实心或空心的叉或线构成并由6表示。因此它是病变组织一即肿瘤的周边区域。
当所述区域达到一定温度时，由叉或线构成的伞会将其本身越来越近地带向中心区域。
一变型可以限定，可在设有用于运行一移位的器件之处获得辐射尖端的温度，该移位返回探针的长度与该认定为治疗区域的直径相等。在该情况下，由实心或空
心的叉或线6构成的伞通过探针与所述线或叉相对于一管状尖端逐渐的松开和推
进作用而扩大和縮小。叉是由导热材料做的热光纤或是空心的，从而光可穿过，并且可弹性地在移动方向预加负载和/或在探针相对于一套管的端部縮回时会相对于探针的轴径向地向外弯，然后叉或线逐渐地相互靠近，而探针相对于该导管的端部的运动会是导致叉自端部产生更大的输出的运动，假如该导管容许它们的渐进运动和/或相对于探针和/或导管的中心轴向外及径向的渐进弯曲。
应该注意，在这种情况下，探针相对于导管的轴向运动导致叉或线相互接近或使得叉或线相对于探针相互远离，所述探针的端部具有所述叉或线。该效应可依据温度自动地达到，例如通过提供导管，其具有轴向滑动端衬套以及其轴向滑动是通过热伸縮材料来进行的，所以该衬套可依据温度相对于叉或线轴向地移动。
另一可提供作为前述实施例的选择方案或可结合一或多个前述实施例而提供的实施例是基于利用通过改变一扩散构件的依据温度而变的透明度和/或扩散指数来改变电磁射线的扩散的原理，所述扩散构件会根据其范围的不同区域的局部温度采用不同的扩散条件在所述不同区域中扩散电磁辐射。
辐射尖端横向地向外扩散激光辐射在本领域是众所周知，并且已被详述于，
例如文献US 5,370,649中对其进行了描述。
通过提供这样一种尖端并提供一覆盖件和/或给合特性可变的材料以便取决于温度来扩散电磁辐射，就可达到各种各样的依据温度的病变组织区治疗方案。
在图5和图6所示的实施例中，辐射尖端有一预定长度，而且其用来通过扩
散效应及以一基本平均的方式沿其长度发射辐射。
当长型尖端101的一部分区域或一节段或一部分达到一定温度时，所述尖端
可降低扩散系数和/或可整个变成不透明。
在图6所示的实施例中，横向地扩散的辐射尖端101用不同的节段601构
成，每一节段依据温度而改变其扩散电磁辐射的特性。在该情况下，该依据温度而 改变其扩散特性的分段的辐射尖端使到允许依据温度而进行各种各样的治疗，实际 上当温度条件是这样的以致于一节段改变其特性，因为与其相关联的区域已完成治 疗而达到预定的所述扩散特性的变化温度，激光通过一邻接节段自动地扩散，所述 邻接节段治疗不同区域，如一较靠近的区域。
图7所示为本发明的一实施例，其中由电磁辐射产生的热的分布器件由设计 成可及时地分布或扩散或渗透于待治疗组织区的物质组成，而且所述物质由激光辐 射加热并且通过灌注待治疗的组织将热能分布。
在该情况下，加热流体由蒸汽组成，其归因于组织的通过电磁辐射产生的热 效应。蒸汽具有一特定温度并且在待治疗区内移动，从而产生一储热及传热载体。
移动由电磁能产生的蒸汽有不同的可行方法，其中之一为图7所示的第一实 施例。
在该情况下，推送所述流体的器件可由流体喷嘴组成，至少一设置在所述探 头或探针的尖端上的喷管供给所述喷嘴。图7所示为探针的一辐射尖端， 一喷管 7与其相关联以便局部地注入超压力，诸如例如一吹风，通过其可将蒸汽推送。
作为一选择方案或与超压力结合，该喷管7可施加一相反的抽吸作用。
移动蒸汽的另一变型限定一由声波源且尤其是超声波源产生的机械压力波。 超声波具有低频及三角形或锯齿形脉冲配置。其使得可推送蒸汽，即通过将蒸汽由 一个传到另一个在传播方向的待治疗区。
在该个可以分开地或者结合本发明的参照其它实施例叙述的其它方案而提供 的最后的实施例中，应该注意怎样将目前被认为是妥善进行利用电磁辐射的热治疗 的负面元素的蒸汽反过来使用以得到有利效应，其有助于整个待治疗区上的热的平 均分布，从而克服上文所述的目前通过电磁辐射且尤其是激光的热切除所经受的缺 陷。
权利要求
1. 一种病变组织且尤其是肿瘤组织等的局部热切除装置，所述装置包括倾向于以末端尖端定位于待去除的病变组织或肿瘤组织区的探头或探针；所述探头或探针支撑至少作为像是类似金属丝或细线的细长部件的光导件，所述探头或探针的其中一个端部为发出加热电磁能的端部，并且所述光导件通过一发射所述电磁能且尤其是发射如激光的尖端端接在所述探头或探针的所述端部，而所述探头或探针的另一端部则与产生所述电磁能的源连接；产生所述电磁能的所述源的启动/停用控制器件；其特征在于所述装置包括用于控制在具有一预定尺寸的体积内的由辐射尖端发出的电磁能于病变组织区上产生的热效应分布的器件；所述器件包括用于使在至少部分的病变组织区上的发射电磁能随着在病变组织区且尤其是目前在治疗中的病变组织区上的任一个或多个位置测量的温度而改变的器件。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述用于控制病变组织区上的热效应分布的器件包括将辐射尖端发出的电磁 辐射分布、投射或指向病变组织区的不同部分的器件，所述将辐射尖端发出的电磁 辐射分布、投射或指向的器件可相对于病变组织区的待辐射的部分随着病变组织区 的一或多个部分的温度来变化调节，尤其是随着目前在治疗中的病变组织区的部分 的温度来这样变化调节以致于当在治疗中的病变组织区的部分达到一预定温度时， 所述将辐射尖端发出的电磁辐射分布、投射或指向的器件自动地调节成将电磁辐射 分布、投射或指向到病变组织区的不同部分上。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述用于在具有预定尺寸的体积内的由辐射尖端发出的电磁能于病变组织区 上产生的热效应的分布的控制器件包括用于使发出的电磁能的强度和/或能谱随着 受辐照的病变组织区的温度而自动地改变的器件。
4. 根据上述任一项权利要求所述的装置，其特征在于所述将辐射尖端发出的电磁辐射分布、投射或指向到病变组织区的不同部分上的有源器件由使电磁辐射扩散、汇集或反射的器件组成，它依据温度而改变电磁 辐射的射线或波束的方向和/或特征以及病变组织区的由所述射线或波束所照射的 部分或者是电磁辐射的所述射线或波束所入射的部分。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述使电磁辐射扩散、汇集或反射的器件以一可定向的方式通过支撑件来支 撑，所述支撑件的形状和/或尺寸依据温度或根据温度而改变以及所述支撑件与周 围环境热接触或因来自辐射尖端的电磁辐射的照射而受热。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于 所述辐射尖端包括至少一个反射件，它相对于来自所述辐射尖端的波束的传播方向和/或所述光导件的轴线方向以一可定向的方式支撑以及它的定向可由机械 式热敏器件来控制。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述反射件的定向的控制器件由热敏形状记忆件或双金属件或是以预定角度 弯曲或取决于温度而预定地弯曲的构件组成。
8. 根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于包括发出具有第一传播方向的电磁波束的辐射尖端，所述反射件于所述电磁 波束的传播方向在与所述辐射尖端相隔一预定距离之处以振动的方式支撑，而所述 反射件设置成与所述波束重合并且定向成接照一可随温度而变的预定角度以第二 传播方向偏离所述波束。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于所述反射件在电磁射线的传播方向以可移动的方式被支撑以及依据温度而固 定于根据温度来改变长度的支撑器件。
10. 根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于用于支撑热敏反射件的装置处于与周围环境热接触及热交换的状况下。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述反射件支撑于一支撑杆的端部，所述支撑杆定向于电磁射线的传播方向 并且可根据温度而可横向地延伸和/或挠曲和/或弯曲和/或伸縮。
12. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于所述反射件绕一与电磁射线的传播轴线重合或平行的轴线呈旋转对称，或者 所述反射件由这种旋转对称构件的角部分组成。
13. 根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于 所述辐射尖端由具有一预定尺寸的电磁辐射扩散构件组成，所述扩散构件由一具有一可取决于温度而变的透明度和/或扩散指数的物质组成，并且该物质会根 据它的尺寸的不同区域的局部温度为所述不同区域的电磁辐射采取不同的扩散条 件。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述扩散构件由 一在来自所述辐射尖端的电磁波束的传播方向或是在传播电 磁辐射的光导件的纵轴方向延伸的长型构件组成，所述长型构件由用来使电磁辐射 扩散通过周边外壳壁的材料组成，所述材料具有的扩散指数取决于温度而在输入的 电磁辐射的最小和最大扩散值之间改变。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述扩散构件由一材料层覆盖，所述材料层的透明度或不透明度可随着温度 而改变。
16. 根据权利要求13至15中任一项所述的装置，其特征在于所述扩散构件由多种不同的一个接一个地设置并且具有在扩散指数和温度之间的不同相依函数的扩散构件组成。
17. 根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于 包括将分布器件上的由电磁辐射产生的热进行分布的器件。
18. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于在所述装置中用于将电磁辐射产生的热量分布其上的器件为传递自所述辐射 尖端发出的电磁辐射所产生的热量的实心机械器件，所述实心机械器件由一或多个 在电磁辐射的传播方向轴向地伸出越过所述辐射尖端以便形成伞的线、带或片状件 组成，所述线、带和/或片状件由可随温度而变形的材料组成，所述辐射尖端设有 将电磁波束定向和/或传递到所述线、带和/或片状件之上和/或之内的器件以致于 所述线、带和/或片状件在逐渐地变暖时会改变形状和/或移动以便可彼此相互地张 开或是径向地向外进行角移动。
19. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述装置结合设有用于注射热量传载流体例如蒸汽等的器件，所述流体通过 供给尖端发出的辐射来加热。
20. 根据权利要求19所述的装置，其特征在于包括用于注射和/或抽吸推送另一设于治疗区的储热流体的流体的器件。
21. 根据权利要求20所述的装置，其特征在于所述热储存流体由通过电磁辐射的热效应在治疗区产生的蒸汽组成，而流体 注射和/或抽吸器件为所述蒸汽产生推送吹力和/或拉吸力以使所述蒸汽分别向远 离或朝向供给尖端的方向扩散或移动。
22. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述装置结合设有传热流体如蒸汽等的推送器件，所述流体通过供给尖端发 出的辐射加热以及所述推送器件由低频压力波组成。
23. 根据权利要求22所述的装置，其特征在于所述低频压力波由具有三角形或锯齿波形的低频超声脉冲组成。
24. 根据权利要求22或23所述的装置，其特征在于 供给尖端接合产生超声脉冲的变换器或变换器组件，所述变换器或变换器组件直接安装在供给尖端上或是提供成为分离单元。
25. 根据权利要求19至20中任一项所述的装置，其特征在于 所述流体的推送器件由流体喷嘴组成，至少一设置在所述探头或探针的尖端上的喷管供给所述喷嘴。
26. —种病变组织且尤其是肿瘤组织等等的局限性热切除方法，所述方法包括以下的步骤产生具有预定能量和频率的电磁辐射；用所述电磁辐射将病变组织区或病变组织区的一部分照射预定时间，以便将 所述病变组织区或病变组织区中的一部分的的病变组织的温度提高至预定值； 其特征在于-结合包括以主动的方式控制在具有预定尺寸的体积内的由电磁能于所述病变 组织区上产生的热效应的分布的步骤。
27. 根据权利要求26所述的方法，其特征在于由电磁能于所述病变组织区上产生的热效应的分布的控制通过一根据所述病 变组织区达到的温度将电磁辐射分布、投射或指向病变组织区的不同部分的自动控 制来实现。
28. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于对在病变组织区的不同部分上的电磁辐射分布、投射或指向的主动控制通过取决于温度而改变电磁辐射的扩散或集中或投射或反射参数，诸如电磁辐射的射线 或波束的方向和/或印记以及病变组织区的由所述射线或波束所照射的部分或者是 电磁辐射的所述射线或波束所入射的部分来实现。
29. 根据权利要求28所述的方法，其特征在于电磁辐射射线的方向和/或透过扩散照射的区域通过机械器件来改变，所述机 械器件的形状和/或尺寸取决于温度或根据温度以及后者与周围环境热接触来改变 和/或通过电磁辐射的照射而受热。
30. 根据权利要求27至29中任一项所述的方法，其特征在于电磁射线的扩散的改变通过改变扩散构件的可取决于温度而变的透明度和/ 或扩散指数来获得，所述扩散构件在其范围内的不同区域，根据所述区域的局部温 度，所述不同区域的电磁辐射采取不同的扩散条件。
31. 根据权利要求27至30中任一项所述的方法，其特征在于 电磁辐射产生的热的分布通过移动病变组织区中的传热器件来改变。
32. 根据权利要求31所述的方法，其特征在于传热器件的移动通过由传热器件上的电磁辐射所产生的取决于传热器件温度 的形状记忆效应来实现。
33. 根据权利要求31所述的方法，其特征在于由电磁辐射产生的热的分布通过移动治疗区中的诸如蒸汽等等的流体来获 得，所述流体在治疗区中产生并由所述电磁辐射加热，而所述移动是通过推或拉所 述流体而达成的。
34. 根据权利要求33所述的方法，其特征在于 推送所述流体的器件由流体喷嘴或抽吸源组成。
35. 根据权利要求33所述的方法，其特征在于推送所述流体的器件由声波源且尤其是超声波源产生的机械压力波组成。
36. 根据权利要求35所述的方法，其特征在于 超声波具有低频及三角形或锯齿形脉冲配置。
37. 根据权利要求33至36中任一项所述的方法，其特征在于 传递热能的物质由通过电磁射线加热组织而产生的蒸汽组成。
全文摘要
一种病变组织且尤其是肿瘤组织等的局部热切除装置，所述装置包括一倾向于以末端尖端定位于待去除的病变组织或肿瘤组织区的探头或探针；所述探头或探针支撑至少为类似金属丝或细线的细长型件的光导件，所述探头或探针的其中一个端部为发出加热电磁能的端部以及所述光导件通过一发射所述电磁能且尤其是发射像是激光的尖端端接在所述探头或探针的所述端部，而所述探头或探针的另一端部则与产生所述电磁能的源连接；产生所述电磁能的所述源的启动/停用控制器件；其特征在于其结合包括用于控制在具有预定尺寸的体积内的由辐射尖端发出的电磁能于病变组织区上产生的热效应的分布的器件。本发明还涉及一种局部热切除方法。
文档编号A61N5/06GK101484206SQ200780025283
公开日2009年7月15日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年7月4日
发明者D·卢梭, G·卡斯西尼, M·马图茨 申请人:布拉科成像S.P.A.公司