内传感器可以被配置为具有与约0.01至约0.04英寸(或 约250微米至约1毫米)的导丝相似的小的横截面。血管内传感器可以放置在柔性护套中，以 在递送期间保护它，并且便于将探针插入到目标组织中，随后护套可以部分缩回或探针的 远端头部分伸出超出护套的末端，以便使至少两根光纤的末端与要测量灌注的组织光通 {目。
[0179] 血管内和/或腔内组织探针可以进行内脏器官或组织中的血液灌注的实时测量以 指导各种医疗疗法的决策，包括用于癌症治疗和血管畸形的当前治疗方案。这些实施例在 下面更详细地描述。在一些实施方案中，本文所公开的系统和方法可用于为各种各样的适 应症诊断和评估各种治疗性干预的功效，包括短暂性脑缺血发作和急性缺血性中风（以及 神经介入血管重建手术的功效，如血管成形术或支架放置）、局部缺血性肠、肺栓塞、心肌梗 塞，等等。在一些实施方案中，所述系统和方法也可以测量活动性出血（如GI(胃肠道）出 血），并确认其停止。其它适应症的描述如下。 (a) 测量肿瘤血管及其光动力疗法的影响以及在射频消融前的肿瘤致敏测量
[0180] 下面的文章提到在引导放射疗法、化疗和光动力学治疗中评估肿瘤血流的需求， 并且通过引用将其整体并入本文。（Int.J.Radiation Oncology Boil.Phys 2003 V 55， No .4,ρρ 1066-1073，"Nitric oxide-mediated increase in tumor blood flow and oxygenation of tumors implanted in muscles stimulated by electric pulses(-氧 化氮介导的肿瘤血流量增加和通过电脉冲刺激肌肉而对移植肿瘤充氧)"，B.F. Jordan， Bernard Gallez等；The Oncology 2008,13:631-644"Use of H215〇-PET and DCE-MRI to measure tumor blood flow(H2 150-PET和DCE-MRI在测量肿瘤血流中的用途)"，Adrianus J de Langen等人；Radiat RES 2003 Oct 160(4)452_9"Blood flow dynamics after photodynamic therapy with verteporfin in RIF-ltumor(在RIF-1 肿瘤中用维替泊芬光 动力治疗后的血流动力学），Chen B Poque等人）。简言之化疗成功的潜力在良好灌注的肿 瘤中更高。这种现有知识可用于识别可能很好响应治疗的患者，且使此类患者对于化疗治 疗有更大的信心。肿瘤血流的定量测量还可以帮助计算待递送的化疗剂的剂量，特别是当 这种化学疗法是直接通过管腔内或血管内装置递送到肿瘤中时。这将有助于避免患者的不 必要的且痛苦的化疗，这些患者由于其肿瘤的差的血管而不太可能从治疗中获益。
[0181] 灌注也已经显示出在像放疗和光动力学治疗的温热疗法的成功率中的关键作用。 在肿瘤中缺氧已经显示减少了对非手术治疗方式如放疗和化疗的依赖。所述缺氧可以是通 过降低的肿瘤灌注(扩散相关的缺氧，diffusion related hypoxia)或红细胞通量的变化 (急性缺氧)所引起的。通过各种方法来增大肿瘤灌注，如使用血管活性剂、卡波金呼吸和对 肿瘤周围的骨骼肌进行电刺激，已经被实验证明具有放射增敏作用。光动力疗法(PDT)的原 理是使用特定波长的光造成肿瘤血管损伤和致使肿瘤局部缺血，即使饥饿肿瘤缺乏血液供 应。因此，PDT的成功通过上述缺血所达到的程度进行评估。通过血管内或管腔内装置测量 肿瘤血流的能力因而可以有助于直接使用这些方法来提高肿瘤反应或评估肿瘤对这些非 手术疗法的反应。 (b) 治疗血管畸形的期间用于引导硬化和栓塞剂的注射的血管内和/或组织内探针
[0182] 例如动静脉畸形的血管畸形（"VM"）是异常小血管的网络，其是自发形成的或先天 性产生的或创伤后产生的，以在动脉、静脉和毛细血管之间产生血流的替代管道，绕过从动 脉开始穿过器官或组织的毛细血管床并从那里进入静脉的正常血流。用于治疗VM的临床指 标包括疼痛的局部症状、在VM部位的出血或溃疡、来自在这些病变内流动的从大体积血液 的明显心肌劳损(包括高输出心力衰竭）。出于美容原因也可能需要治疗表面VM。
[0183] VM的治疗包括通过血管内微导管注入硬化剂如无水酒精或十四烷基硫酸盐钠，它 对于血管是有毒的并且导致硬化或疤痕以关断VM内的小血管。这可能是唯一的手术或作为 外科手术的一部分，其中在VM内流动的血液的体积被减少到手术切除之前。在这个手术中 必需注意的是，硬化剂的过度注入可导致溢出到正常血管，造成显著损伤例如皮肤坏死、肢 体损失、急性肺高血压或者甚至死亡。医生所面临的挑战是，必须在注入足够的硬化剂以彻 底关闭VM、但又不可以多到使硬化剂泄漏出来造成其它严重损害之间取得平衡。VM的实时 灌注监视可以发出信号指示何时血流量已经在VM内停止或充分降低以允许手术切除而不 会显著失血。这可以指示医师已经注入足够的硬化剂并避免进一步注入，从而降低了不利 后果的风险。
[0184]在上述教导的情况下，当然也可以进行各种其它修改、调整和替代设计。因此，此 时应当理解的是，在所附的权利要求书的范围内，本发明可以以不同于本文具体描述的方 式来实施。可以想到的是，可以进行以上所公开的实施例的具体特征和方面的各种组合或 子组合，并且仍然落在本发明的一种或多种方案的范围内。另外，这里结合一个实施例所公 开的任何特定的特征、方面、方法、属性、特征、质量、属性、元件或类似物可以用在这里所描 述的所有其它实施例中。因此应当理解，所公开的实施方案的各种特征和方面可以相互结 合或替代以便形成所公开的发明的不同模式。因此，申请人希望本文所公开的本发明范围 不应该由上面描述的特定公开的实施方案限制。此外，虽然本发明容许各种修改和替换形 式，其具体实施例已经在附图中显示和在本文中详细说明了。然而应当理解，本发明并不限 于所公开的具体形式或方法，而是相反，本发明覆盖在所描述的各种实施例和所附权利要 求书的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。本文所公开的任何方法不需要以所述 顺序执行。本文公开的方法包括由医生执行的某些动作;然而，他们也可以包括这些动作的 任何第三方指令，无论是明示的或暗示的。例如，如"区分两种群体"的动作包括"指示在两 个群体之间进行区分"。在此公开的还包括它们的任何及所有的重叠、子范围以及组合。诸 如"高达"、"至少"、"大于"、"小于"、"之间"等等的语句包括所列举的数目。在本文所用的例 如"近似"、"大约"和"基本上"等术语前面的数字包括所列举的数字(例如约10% = 10%)， 并且表示接近所述数量的数量仍然执行所希望的功能或达到所需的结果。例如，术语"近 似"、"大约"和"基本上"可以表示在所述数量的小于10%的范围内、小于5%的范围内、小于 1 %的范围内、小于0.1 %的范围内以及小于0.01 %的范围内的数量。
【主权项】
1. 一种用于在至少一个第一群体和第二群体之间进行区分的计算机实现的方法，所述 方法包括： 测量作为时间函数的血液灌注以获得时间序列数据； 将所述时间序列数据数学变换为功率谱； 计算在特定频率范围内的所述功率谱的至少一个参数;和 以所述至少一个计算的参数作为所述第一群体和第二群体的区别。2. 根据权利要求1的方法，其中至少所述第一群体和第二群体包括两种患者群体。3. 根据权利要求1或2的方法，其中所述第一群体包括健康对照组，且所述第二群体包 括缺血性群体。4. 根据权利要求1-3之一的方法，其中所述测量作为时间函数的血液灌注的步骤包括 使用光学测量方法。5. 根据权利要求4的方法，其中所述光学方法是扩散相关光谱。6. 根据权利要求4的方法，其中所述光学方法是漫散斑对比度分析。7. 根据权利要求4的方法，其中所述光学方法是扩散光学层析成像。8. 根据权利要求4的方法，其中所述光学方法是近红外光谱。9. 根据权利要求4的方法，其中所述光学方法是激光多普勒血流仪。10. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述测量作为时间函数的血液灌注的步骤包 括使用非光学测量方法。11. 根据权利要求10的方法，其中所述非光学测量方法从电测量方法和磁测量方法的 组中选择的方法。12. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述测量作为时间函数的血液灌注的步骤包 括使用电或磁测量方法。13. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述将时间序列数据数学变换成功率谱的步 骤包括使用傅立叶变换。14. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述将时间序列数据数学变换成功率谱 的步骤包括使用快速傅立叶变换。15. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述将时间序列数据数学变换成功率谱的步 骤包括使用小波变换。16. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述特定频率范围在约0.001赫兹至约1000赫 兹之间。17. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述特定频率范围在约0.001赫兹至约0.1赫 兹之间。18. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述特定频率范围在约0.045赫兹至约0.1赫 兹之间。19. 根据任一前述权利要求的方法，其中感兴趣的频率范围在0.001赫兹和0.045赫兹 之间。20. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个参数是在特定频率范围内的功 率谱曲线下的面积。21. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个参数是在特定频率范围内的功 率谱的局部最大功率。22. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个参数用于区分健康和缺血性骨 骼。23. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个参数被用于为介入治疗而筛查 患上跋行的患者。24. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个参数用于预测保守伤口疗法的 成功。25. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个计算的参数用于确定需要高级 伤口治疗或介入手术。26. 根据权利要求25的方法，其中所述介入手术包括球囊血管成形术或血管手术。27. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个计算的参数用于预测截肢愈合 的成功。28. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个计算的参数用于预测用于治疗 慢性伤口愈合的高压氧疗法的成功。29. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个计算的参数用于预测外科皮瓣 的成功。30. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述至少一个计算的参数用于预测药物的摄 取。31. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述数学变换时间序列数据的步骤在软件中 执行。32. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述计算至少一个参数的步骤在软件中执行。33. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述数学变换时间序列数据的步骤在硬件中 执行。34. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述计算至少一个参数的步骤在硬件中执行。35. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述数学变换时间序列数据的步骤在本地执 行。36. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述计算至少一个参数的步骤在本地执行。37. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述数学变换时间序列数据的步骤在分布式 网络中执行。38. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述计算至少一个参数的步骤在分布式网络 中执行。39. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述数学变换时间序列数据的步骤和所述计 算至少一个参数的步骤是离开测量血液灌注远程地执行的。40. 根据权利要求37的方法，其中所获得的时间序列数据被发送到远程位置以用于数 学变换时间序列数据。41. 根据权利要求38的方法，其中所获得的时间序列数据是通过网络连接被发送的。42. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述测量作为时间函数的血液灌注的步骤包 括在至少约1毫米的深度测量血液灌注。43. 根据权利要求1的方法，其中所述测量作为时间函数的血液灌注的步骤包括在至少 约3毫米的深度测量血液灌注。44. 根据任一前述权利要求的方法，其中所述测量作为时间函数的血液灌注的步骤包 括在至少约5毫米的深度测量血液灌注。45. -种用于在至少一个第一群体和第二群体之间进行区分的系统，所述系统包括： 处理器，被配置为用于接收作为时间函数的血液灌注测量以获得时间序列数据;将时 间序列数据数学变换为功率谱;计算在特定频率范围内的功率谱的至少一个参数;和以至 少一个计算的参数作为所述第一群体和第二群体的区别。46. 根据如权利要求45的系统，其中所述至少第一群体和第二群体包括两种患者群体。47. 根据权利要求45或46的系统，其中所述第一群体包含健康对照组，和所述第二群体 包括缺血性群体。48. 根据权利要求45-47之一的系统，还包括配置成测量作为时间函数的血液灌注的至 少一个光学传感器。49. 根据权利要求48的系统，其中所述光学传感器包括扩散光学流量传感器。50. 根据权利要求45-49之一的系统，还包括配置成测量作为时间函数的血液灌注的至 少一个非光学传感器。51. 根据权利要求45-50之一的系统，其中所述处理器被配置为使用傅立叶变换将时间 序列数据数学转换为功率谱。52. 根据权利要求45-51之一的系统，其中所述处理器被配置为使用快速傅立叶变换将 时间序列数据数学变换成功率谱。53. 根据权利要求45-52之一的系统，其中所述处理器被配置成使用小波变换将时间序 列数据数学变换成功率谱。54. 根据权利要求45-53之一的系统，其中所述特定频率范围是在约0.001赫兹至约 1000赫兹之间。55. 根据权利要求45-54之一的系统，其中所述特定频率范围是在约0.001赫兹至约0.1 赫兹之间。56. 根据权利要求45-55之一的系统，其中所述特定频率范围是在约0.045赫兹至约0.1 赫兹之间。57. 根据权利要求45-56之一的系统，其中所述特定频率范围是在0.001赫兹和0.045赫 兹之间。58. 根据权利要求45-57的系统，其中所述至少一个参数是在特定频率范围内的功率谱 曲线下的面积。59. 根据权利要求45-58之一的系统，其中所述至少一个参数是在感兴趣的频率范围内 的功率谱的局部最大功率。60. -种用于在至少第一群体和第二群体之间进行区分的计算机实现的方法，所述方 法包括： 测量作为时间函数的血液灌注以获得时间序列数据； 从所述时间序列数据计算统计参数;和 以所述统计参数的至少一个作为所述第一群体和第二群体的区别。61. 根据权利要求60的方法，其中所述时间序列是在约30秒和约15分钟之间。62. 根据权利要求60的方法，其中所述第一群体是非缺血性群体，且第二群体是缺血性 群体。63. 根据权利要求60的方法，其中所述统计参数的至少一个是一个标准偏差计算。64. 根据权利要求60的方法，其中所述血液灌流是无创测量的。65. 根据权利要求60的方法，其中所述血液灌注是使用光学传感器测量的。66. 根据权利要求65的方法，其中所述血液灌注是使用漫射光流量传感器测量的。67. -种用于在至少第一群体和第二群体之间进行区分的系统，所述系统包括： 处理器，被配置用于接收作为时间函数的血液灌注测量以获得时间序列数据;从所述 时间序列数据计算至少一个统计参数;频率范围；和使用所述至少一个统计参数作为所述 第一群体和第二群体的区别。68. 根据权利要求67的系统，还包括用于测量作为时间函数的血液灌注的至少一个光 学传感器，所述传感器被配置为将血液灌注测量发送到所述处理器。69. 根据权利要求67的系统，还包括用于测量作为时间函数的血液灌注的至少一个非 光学传感器，所述传感器被配置为将血液灌注测量发送到所述处理器。70. -种用于在至少第一群体和第二群体之间进行区分的的计算机实现的方法，所述 方法包括： 检测在第一解剖学位置的血液流量； 将与血液流量有关的数据发送到一个模块； 检测在第二解剖学位置的血液灌注； 确定在第二解剖学位置的第二血液流量指数； 计算第一血液流量指数与第二血液流量指数的比率;和 通过将所述比率与预定的阈值相比较来确定是否所述比率对应于所述第一群体或第 二群体的特性。71. 根据权利要求70的方法，还包括提供一个信号到与所述比率相关的操作者的步骤。72. 根据权利要求70的方法，其中第一解剖学位置是脚，且第二解剖学位置是不直接由 脚动脉灌注的位置。73. 根据权利要求70的方法，其中所述第二解剖位置选自包括以下位置的组:拇指、耳 垂、上臂以及鱼际。74. 根据权利要求70的方法，其中所述第一群体是缺血性群体，且第二群体是非缺血性 群体。75. -种用于在至少第一群体和第二群体之间进行区分的系统，包括： 处理器，被配置为接收来自在第一解剖学位置的第一传感器的血液灌注数据;确定在 第一解剖学位置的第一血液流量指数;接收来自在第二解剖学位置的第二传感器的血液灌 注数据;确定在第二解剖学位置的第二血液流量指数;计算第一血液流量指数与第二血液 流量指数的比率;和通过将所述比率与预定的阈值相比较来确定是否所述比率对应于所述 第一群体或第二群体的特性。76. 根据权利要求75的系统，还包括被配置为获得来自第一解剖学位置的血液灌注数 据的第一传感器，和被配置为获得来自所述第二解剖学位置的血液灌注数据的第二传感 器。77. -种用于在至少第一群体和第二群体之间进行区分的计算机实现的方法，所述方 法包括： 检测在第一解剖学位置的血流速率； 将与所述血流速率有关的数据发送到被配置用于分析与所述血流速率有关的数据的 模块； 计算从与所述血流速率有关的数据导出的数值； 通过将所述比率与预定的阈值相比较来确定是否所述计算值对应于所述第一群体或 第二群体的特性;和 将与所计算的值相关的信号提供到有关操作者。78. 根据权利要求77的方法，其中所述数据被表征为特定的时间间隔的函数。79. 根据权利要求77的方法，其中第一解剖学位置是脚。80. 根据权利要求77的方法，其中所述计算数值的步骤包括:从与血流速率有关的数据 计算一个统计参数。81. 根据权利要求77的方法，其中所述统计参数为标准偏差。82. 根据权利要求77的方法，其中所述计算数值的步骤包括:从与血流速率有关的数据 计算功率谱参数。83. 根据权利要求77的方法，其中所述计算数值的步骤包括计算从与所述血流速率有 关的数据导出的一个比率。84. -种用于在至少第一群体和第二群体之间进行区分的系统，包括： 一个模块，被配置为接收来自在第一解剖学位置的第一传感器的血流速率数据;计算 从与所述血流速率有关的数据导出的一个数值;通过将所述比率与预定的阈值相比较来确 定是否所述计算的值对应于所述第一群体或第二群体的特性;和将与计算的值有关的信号 提供到一个操作者。
【专利摘要】本文公开了用于评估血管重建的系统和方法。在某些情况下，所述方法可以包括一个或多个以下步骤：测量作为时间函数的血液灌注以获得时间序列数据，将所述时间序列数据数学变换为功率谱，计算在特定频率范围内的所述功率谱的至少一个参数，以及将所述至少一个计算的参数作为所述第一群体和第二群体的区别。
【IPC分类】A61B5/1455, A61B6/00, A61B5/026
【公开号】CN105636512
【申请号】CN201480054214
【发明人】李基准, 毕人哲, 董婧, 贾斯廷·多韦尔斯
【申请人】南洋理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年8月14日
【公告号】CA2921206A1, EP3033005A2, US20150073271, WO2015022583A2, WO2015022583A3