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用于控制激光热疗的装置和方法

阅读：541发布：2020-05-11

专利汇可以提供用于控制激光热疗的装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且描述了用于对组织部位的至少一部分进行热疗的装置和系统。所述装置和系统包括包含发射区域的加热探针。所述加热探针可连接到能量源，用于利用所述发射区域来加热组织。所述装置和系统包括套筒。所述加热探针可布置在所述套筒中，并且所述套筒配置为沿着所述加热探针在远端和/或近端方向上滑动，以将该发射区域放置在所述组织部分中以控制所述热疗。，下面是用于控制激光热疗的装置和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于对组织部位的至少一部分进行热疗的装置，所述装置包括：
包括能量发射区域的加热探针；所述加热探针可连接到能量源，用于利用所述能量发射区域来加热所述组织部分；
套筒；以及
其中所述加热探针可布置在所述套筒中，并且所述套筒配置为沿着所述加热探针在远端和/或近端方向上滑动以将所述能量发射区域放置在所述组织部分中以控制所述热疗。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述套筒包括至少一个温度测量元件，并且所述套筒配置为沿着所述加热探针在远端和/或近端方向上滑动，以将所述至少一个温度测量元件放置在距所述能量发射区域的一距离处。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个温度测量元件布置在所述套筒的通道中。
4.如权利要求2或3中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个温度测量元件被编织或编织到所述套筒中。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的装置，其中，所述能量发射区域是所述加热探针的发光区域；或者，其中所述能量发射区域是其至少部分地是扩散器的发光区域；和/或其中所述加热探针是光纤。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述扩散器是在所述光纤的芯和/或包层和/或缓冲层中的结构化书写；或者其中所述扩散器是径向光纤。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中，所述套筒是导引器导管。
8.如权利要求2至7中的任一项所述的装置，其中，所述至少一个温度测量元件是至少两个温度测量元件，所述至少两个温度测量元件布置在所述套筒的相同横切面处。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的装置，其中，所述加热探针的所述能量发射区域由毛细管覆盖。
10.如权利要求9所述的装置，其中，使用熔合和/或黏合和/或收缩管将所述毛细管粘合到所述加热探针。
11.如权利要求1至10所述的装置，其中，当找到所述套筒相对于所述能量发射区域的正确位置时，使用毂来锁定所述套筒和所述加热探针。
12.一种用于对组织部位的至少一部分进行热疗的系统，所述系统包括：
用于加热所述组织的能量源；
包括能量发射区域的加热探针；所述加热探针可连接到所述能量源；
套筒；
用于测量所述组织部分中的温度的单元；以及
显示单元，用于指示来自所述用于测量温度的单元的所测量的温度；
其中所述加热探针可布置在所述套筒中，并且所述套筒配置为沿着所述加热探针在远端和/或近端方向上滑动，以允许将所述能量发射区域放置在所述组织部分中以控制所述热疗。
13.如权利要求12所述的系统，还包括控制单元，用于控制发射能量以便所述测量的温度保持在40至60℃之间的目标温度处。
14.如权利要求12或13中的任一项所述的系统，其中将所述温度以所述显示器的图形表示。
15.如权利要求12至14所述的系统，其中，所述用于测量温度的单元是布置在所述套筒中的温度测量元件；或者，其中所述用于测量温度的单元是获得治疗区域的2D或3D温度图的磁共振成像，所述治疗区域包括所述组织部分。
16.一种对组织部位的至少一部分进行热疗的方法，所述方法包括：
将具有能量发射区域的加热探针布置在套筒中；
沿着所述加热探针在远端和/或近端方向上滑动所述套筒，以将所述能量发射区域放置在所述组织部分中；以及
从所述加热探针的所述发射区域发射能量，以加热所述组织的所述部分以控制所述热疗。
17.如权利要求16所述的方法，包括使用温度测量元件来测量所述组织部分中的温度。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述测量的温度用于控制来自所述加热探针的所述发射的能量。
19.如权利要求17或18中的任一项所述的方法，其中，所述温度测量元件布置在所述套筒中，并且通过沿着所述加热探针滑动所述套筒来将所述温度测量元件放置在距所述能量发射区域的一距离处。

说明书全文

用于控制激光热疗的装置和方法

技术领域

[0001] 本发明一般涉及与诸如肿瘤这样的组织的至少一个区域相关联的治疗损伤的间质热疗领域。更具体地，本发明涉及一种用于使用热源来控制对癌的加热和破坏的系统。甚至更具体地，本发明进一步涉及使用可滑动的套筒在待治疗的组织中布置热源。

背景技术

[0002] 本领域已知利用诸如热疗这样的热可以破坏肿瘤。最常见的热疗技术之一是间质激光热疗，其通过吸收光来破坏肿瘤。早期的实验和临床研究使用Nd-YAG激光和插入肿瘤的中心的裸端光纤。这些的大多数缺乏对组织效应的充分控制。改善损伤范围的方法包括多光纤系统、慢射器型光纤和血管流入阻塞。然而，间质激光热疗的标准应用导致组织的气化和碳化以及相对不可预测的组织损害和损伤尺寸。

[0003] 主要通过测量靠近发射区域的温度来控制治疗以避免靠近加热探针的过度加热，这意味着对治疗损伤的尺寸的控制非常有限。控制温度的另一种方法是将一个或多个分离的具有温度传感器的引线插入肿瘤的边界内和/或外部。这具有实践的和伦理的缺点。在伦理上，必须在肿瘤内和周围安排多个棒，这对患者来说是痛苦的并且增加了针道种植的风险。在实践上，难以将不同的引线和温度传感器布置在正确位置处，这可能会对治疗产生负面影响。

[0004] 来自老鼠和人的研究已经示出，癌症的热治疗可能引起抗肿瘤免疫效应。如果垂死的肿瘤细胞释放未凝固的肿瘤抗原，则这些抗原在呈现给宿主的免疫系统时可以产生免疫反应。因此，被治疗的肿瘤不仅会被破坏，而且免疫效应会破坏剩余肿瘤，本地或在远处部位处的，包括淋巴结。免疫效应有助于选择性的组织损害和相对小的生长因子释放。低治疗发病率提供了以更有效的方式使用化疗的可能性，因为可以在局部治疗之前或之时开始化疗。

[0005] 直到现在，没有真正的方法可以让从业者以简单的方式完全控制和/或优化治疗损伤而没有现有技术的缺点。这对于为患者获得优化治疗的可能性有影响。目前的系统和相关联的缺点也影响了获得和控制免疫效应的可能性。因此，改进对热刺激的控制以优化治疗损伤将是有益的并且可以增加患者的安全性。改进的治疗控制可以使在热源周围的组织的气化和碳化以及与之相关联的不利影响最小化。此外，对治疗损伤的改进控制可以提高获得免疫效应的可能性。对于以达到凝固温度为目标的治疗，缺乏对坏死组织随时间推移的进展的准确监测是一个限制因素。为了促进这一点，需要在治疗体积内的定义良好的温度测量技术。

发明内容

[0006] 因此，本公开的示例优选地通过提供按照所附专利权利要求的用于控制肿瘤的热治疗的装置、系统和方法以提供对例如肿瘤这样的组织的治疗，来寻求减轻、减缓或消除例如上述的单独或任意组合的本领域中的一个或多个缺陷、缺点或问题。

[0007] 本文公开的装置、系统和方法可以用于控制用于治疗目的的诸如肿瘤的不可逆组织损坏的过程。损坏可以通过烧蚀来获得，利用诸如蒸发或升华这样的气化来去除组织。另一个例子是在没有监测坏死组织随治疗时间推移的进展的情况下实现凝固温度，例如聚焦激光烧蚀(FLA)，有时也称为激光诱导间质热疗(LITT)。还可以通过获得抗肿瘤效应，例如免疫效应，来改善治疗。伴随着局部肿瘤的破坏，抗肿瘤效应可以是局部的、远处的或组合的局部/远处的效应。抗肿瘤效应由抗原触发并且可以破坏所治疗的肿瘤的剩余任何部分，不过也可以破坏患者中的其他未治疗的肿瘤。因此，可以将所述效应看作为针对肿瘤的“疫苗”(远位效应)。抗原是导致细胞死亡但没有肿瘤抗原凝固/变性的治疗的结果。

[0008] 根据本公开的各个方面，描述了一种用于对组织的至少一部分(例如肿瘤的至少一部分)进行热疗的装置。所述装置包括加热探针，所述加热探针包括能量发射区域。所述加热探针可连接到能量源，以利用所述能量发射区域来加热所述组织部分。所述装置还包括套筒，并且所述加热探针可布置在所述套筒中，并且所述套筒配置为沿着所述加热探针在远端和/或近端方向上滑动，以允许将所述能量发射区域放置在所述在组织部分中以控制热疗。

[0009] 这种配置具有改进准确度，并且使得更容易将所述能量发射区域放置在待治疗的组织部分中的正确位置处。

[0010] 所述加热探针可以使用射频(RF)、微波频率(MW)或优选地激光来利用所述能量发射区域加热组织。

[0011] 在一些示例中，所述套筒包括至少一个温度测量元件。通过在远端和/或近端方向上滑动具有所述温度测量元件的所述套筒，可以将所述温度测量元件放置在相对于能量发射区域的最佳距离处。与使用通过单独插入的引线放置在位于待治疗的组织部分外部的温度传感器相比，这种布置在控制热疗和治疗损伤大小方面具有更高的准确度。利用加热探针的能量发射区域与组织中的温度被测量且被选择在目标温度内的大致点之间的距离来确定治疗损伤的尺寸。一个原因是温度传感器将与发射区域对准，当使用单独的引线将传感器放置在肿瘤外部时，这非常难以实现。当使用单独的引线将温度传感器放置在肿瘤外部时，所述温度传感器非常可能不会最终与加热探针的发射区域对齐，而是被放置在太深，太浅或在太远的距离处。另一个优点是，如果加热探针和第一次插入的温度传感器之间的距离被认为不好，则不需要利用温度传感器重新插入引线，以实现最佳的治疗损伤。

[0012] 使温度测量元件布置在能够利用塑料材料制成的套筒中的另一个优点是，温度测量点被隔离并且不会受到用于放置温度传感器的单独的引线的影响，所述引线通常由金属制成。通过使它们隔离，温度测量将更快和/或更准确，因为例如温度测量元件将不会如在使用单独的引线来放置温度传感器的情况下那样被引线冷却。

[0013] 在本公开的一些示例中，至少一个温度测量元件布置在套筒的通道中。之后所述套筒被加热并围绕着所述至少一个温度测量元件收缩。或者，在一些示例中，所述套筒可包括同心布置的两个收缩管。温度测量元件20可以布置在所述两个管之间。之后，这些管可以热收缩。或者，在一些示例中，至少一个温度测量元件编织或编制到所述套筒中。

[0014] 在本公开的一些示例中，加热探针包括光纤，并且光纤的发光区域至少部分地是扩散器。例如，在一些示例中，扩散器是径向光纤。在一些其他示例中，扩散器是在光纤的芯和/或包层和/或缓冲层中的结构化书写。

[0015] 通过使用扩散器，与使用没有扩散器的裸端光纤相比，可以改变辐射轮廓。例如，如果扩散器是径向光纤，则可以使用多于一个离散的径向辐射点。每个辐射点可以具有相同的效果，或者效果可以在辐射点之间不同，以获得特定的辐射轮廓。另一个目标可以是获得合适的功率密度。辐射轮廓和/或功率密度将影响治疗和/或治疗损伤的形状。当使用由光纤的芯和/或包层和/或缓冲层中的结构化书写制成的扩散器时也是如此。通过改变所述书写的图案、位置和/或密度，可以获得不同的辐射轮廓或功率密度，这可以用于优化组织部分(例如肿瘤的一部分)的治疗。

[0016] 在本公开的一些示例中，套筒是导引器导管。

[0017] 在本公开的一些示例中，至少两个温度测量元件布置在套筒的相同横切面处。这样做用于冗余，以能够使用布置在距发光区域的相同距离处的至少两个温度测量元件来测量温度。如果所述至少两个温度测量元件的其中一个给出假值或没有值，则可以使用其他温度测量元件来代替所述受损或损坏的温度测量元件。这将提高患者安全性并降低不得不重新插入新套筒和加热探针的风险。

[0018] 在本公开的一些示例中，加热探针的发射区域被毛细管覆盖。毛细管可以改善加热探针的耐热性，并在毛细管的表面经受高温时保持发射区域完好无损。毛细管可以利用例如胶水和/或收缩管通过熔合和/或黏合而粘合并密封到光纤或加热探针。当加热探针包括光纤时，将作为玻璃毛细管的毛细管熔合到光纤的裸端的优点是，在暴露于高温的远端处获得二氧化硅与二氧化硅之间的非常耐热的粘合。从而进一步改善加热探针的耐热性并在高温下保持发射区域完好无损。

[0019] 在本公开的一些示例中，在正确位置时，例如当找到所述至少一个温度元件与所述能量发射区域之间的最佳距离时，使用毂来锁定套筒和加热探针。通过使毂的一部分位于套筒的近端处和使毂的第二部分位于加热探针处，可以在沿着加热探针滑动套筒以找到温度测量元件的最佳位置之前将两者紧固在一起。当已经找到正确位置时，锁定构件，优选地是阀门，例如作为毂的一部分的止血阀，可以用于在开始治疗之前锁定加热探针(例如光纤)和套筒的位置。

[0020] 例如当需要保护敏感的解剖结构时，套筒中的温度传感器可以与外部温度测量点组合。这可以用作在预定水平下切断热源以避免损坏敏感结构的防护装置。

[0021] 在本公开的另一方面中，公开了一种用于对组织的至少一部分(例如肿瘤的至少一部分)进行热疗的系统。所述系统包括加热探针，所述加热探针包括可连接到能量源的能量发射区域，以利用能量发射区域加热所述组织的所述部分。所述系统还包括套筒。所述系统还可以包括用于测量所述组织部分中的温度的单元和用于指示来自所述用于测量温度的单元的所测量的温度的显示单元。加热探针可布置在套筒中，套筒配置为沿着加热探针在远端和/或近端方向上滑动，以将能量发射区域放置在待治疗的组织部分中以控制热疗。

[0022] 显示在显示单元上的温度可以用于控制能量发射区域的能量，从而控制热疗。

[0023] 如果所述用于测量温度的单元是布置在套筒中的温度测量元件，则所显示的温度可以用于找到能量发射区域和温度测量元件之间的最佳距离。

[0024] 当治疗的目标是凝固组织时，套筒中的温度传感器在空间上非常好地进行限定并且到热源的距离非常准确。使用公知的生物热算法，因此可以监测随时间推移的组织损坏。

[0025] 在一些示例中，公开了当在治疗期间测量温度时实现改进准确度的另一种方式。这包括使用磁共振成像来获得治疗区域的2D或3D温度图。可以通过确定在距发射区域的一距离处(例如在肿瘤边界处)的点来定义感兴趣区域(ROI)。所述区域将定义治疗损伤，并且所述ROI中的温度可用于控制热源，以便将温度维持在预定值。也可以将核磁共振成像的2D温度图中的其他区域定义为充当如果达到阈值温度则关闭热源的自动安全功能。

[0026] 在本公开的一些示例中，所述系统包括控制单元，用于控制发射能量以便所测量的温度保持在40至60℃之间的目标温度内，例如40至55℃，例如42至50℃。例如，可以将所述温度在显示器上表示为图形。

[0027] 通过监测在治疗损伤的边缘处的温度和使所监测的温度在标识的范围内保持稳定来控制肿瘤的加热和治疗，已经示出提供了治疗的良好结果和与患者的安全性和有限不利影响相关的改善，例如最小化热源周围的组织的气化和碳化以及与之相关联的不利影响。这涉及例如焦点激光烧蚀(FLA)，其中利用热组织损坏的扩大取决于温度和加热持续时间。细胞活力与几种关键蛋白的耐热性有关。不可逆的蛋白质变性发生在60℃左右。当超过60℃时，凝固在42到60℃之间是准瞬时的，利用较长的加热时间来获得热损坏。接受低于60℃的超生理热疗的区域将在治疗后24至72小时内发生凝固性坏死。

[0028] 另外，通过将在治疗损伤的边缘处的温度保持在42至50℃，例如44至48℃的范围内，该范围显示出有提供针对所治疗的癌症的抗肿瘤免疫效应的前景，即免疫刺激激光热疗。

[0029] 在另一方面中，公开了一种对组织部位的至少一部分进行热疗的方法。所述方法包括将具有能量发射区域的加热探针布置在套筒中。沿着加热探针在远端和/或近端方向上滑动套筒，以将能量发射区域放置在所述组织部分中。从加热探针的发射区域发射能量以加热所述组织部分以控制热疗。

[0030] 在一些示例中，所述方法包括使用温度测量元件来测量组织的一部分中的温度。可以将温度测量元件插入组织中，例如温度传感器，例如热敏电阻/热电偶，和/或使用诸如磁共振成像(MRI)这样的外部设备来获得治疗区域的2D或3D温度图。

[0031] 在一些示例中，所测量的温度用于控制来自加热探针的发射能量。

[0032] 在一些示例中，温度测量元件布置在套筒中并且通过沿着加热探针滑动套筒而放置在距能量发射区域的一距离处。

[0033] 应该强调的是，当在本说明书中使用时术语“包括/包含”用于指定存在所陈述的特征、整数、步骤或组件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、组件或其集合。附图说明

[0034] 本公开的示例能够实现的这些和其他方面、特征和优点将是显而易见的，并且参考附图根据本发明的示例的以下描述进行阐述，其中

[0035] 图1是用于控制诸如肿瘤这样的组织的热治疗的示例性装置的示意图；

[0036] 图2是用于组织的热治疗的装置的示例性设置的示意图；

[0037] 图3A至D是示例性导引系统和加热探针的示意图；

[0038] 图4A至4B是将温度传感器放置集成到诸如导引器这样的套筒中的示意图；

[0039] 图5A至D是具有毂的导引系统的示意图；

[0040] 图6是布置在肿瘤中用于获得损伤的探针和导引器的示意图；

[0041] 图7A和B是布置在漫射光纤远端周围的毛细管的示意图；以及

[0042] 图8是用于对诸如肿瘤这样的组织进行热治疗的方法的示意图。

[0043] 优选实施例的描述

[0044] 将参考附图描述本公开的具体示例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应该解释为限于本文阐述的示例；相反，提供这些实施例以便本公开是彻底的和完整的，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。在附图中示出的示例的详细描述中使用的术语不旨在限制本公开。在附图中，相同的数字表示相同的元件。

[0045] 以下描述集中于适用于控制组织的热疗的装置、系统和方法的示例。通过控制覆盖待治疗的组织的至少一部分(例如肿瘤的一部分)的治疗损伤的尺寸来控制热疗。优选地，通过将用于控制治疗的温度测量元件放置在组织区域外，将治疗损伤的尺寸确定为待治疗的整个组织区域，例如肿瘤。优选地，用于控制治疗的温度测量元件放置在待治疗的组织(例如肿瘤的一部分)的边界外约2至5mm处，即在治疗损伤外2至5mm处。因此，治疗损伤的尺寸可以通过在探针的能量发射部分与组织中温度被选择达到目标温度(例如40至60℃之间的目标温度)的点之间的距离来确定。特别地，本公开涉及用于获得凝固温度并准确地监测坏死组织随时间推移的进展或通过肿瘤的至少一部分的热疗来获得抗肿瘤免疫反应的设备、系统和方法。然而，应理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于肿瘤的热疗治疗的其他领域。

[0046] 在根据图1的示例中，示出了用于诸如肿瘤这样的组织的热疗的示例性系统1的示意图。系统1是为控制覆盖肿瘤的至少一部分的损伤的尺寸来控制热疗而特别开发的。在一些示例中，系统1用于控制免疫刺激激光热疗。

[0047] 系统1包括控制单元50，其包括温度读取单元51，温度读取单元51配置为从温度测量元件20接收温度数据。温度测量元件可以是温度传感器，例如热敏电阻/热电偶。控制单元可以是计算机、微处理器或用于将输入信号转换为输出信号的电子电路。例如，可以使用反馈回路来执行控制。在该系统的一些示例中，温度测量元件20布置在套筒中。温度测量元件20，例如热敏电阻/热电偶，可以布置在诸如多腔套筒这样的套筒的通道中。在温度测量元件已经布置在套筒的通道中之后，套筒可以热收缩。或者，在一些示例中，套筒可包括同心布置的两个收缩管。温度测量元件20可以布置在所述两个管之间。之后，这些管可以热收缩。又或者，在一些示例中，可以将温度测量元件20编织或编制到套筒中。

[0048] 替代地和/或另外地，将温度传感器布置在套筒中，可以使用磁共振成像来获得治疗区域的2D或3D温度图。可以通过确定在距发射区域的一距离处(例如在肿瘤边界处)的点来定义感兴趣区域(ROI)。这个区域将定义治疗损伤，并且这个ROI中的温度可用于控制热源以将温度维持在预定值。也可以定义在磁共振成像的2D温度图中的其他区域充当如果达到阈值温度则关闭热源的自动安全功能。

[0049] 当使用诸如磁共振成像系统这样的外部温度测量传感器代替布置在套筒中的温度测量元件时，所述套筒探针配置用于改进并使得更容易将加热区域放置在组织中。

[0050] 具有能量发射区域的加热探针10可布置在套筒中。加热探针10可以包括在远端处具有发光区域的光纤，其中所述远端被配置为间隙地布置在肿瘤中。光纤的替代物可以是使用射频(RF)或微波(MW)来利用能量发射区域加热组织。在一些示例中，加热探针10具有布置在诸如发光区域这样的能量发射区域上方的毛细管。其中，光纤的加盖端是远端，并且其中所述远端配置为间隙地布置在诸如肿瘤这样的组织中。毛细管，特别地当光纤用作加热探针时，可以改善加热探针的热量和机械稳定性。在另一示例中，光探针仅是在远端处具有发光区域的光纤，其中所述远端配置为间隙地布置在肿瘤中。

[0051] 使用时，可以沿着加热探针10在远端和/或近端方向上可移动地滑动套筒，以允许将温度测量元件20放置在相对于加热探针10的能量发射区域的正确距离处，以通过控制损伤的尺寸来控制热疗。套筒可以是围绕加热探针10布置的套筒。当进行热疗时，可以将加热探针10和套筒放置在引导器内。或者，套筒可以是引导器，并且在进行热疗时加热探针10布置在所述引导器内。

[0052] 另外，在所述系统的一些示例中，套筒可具有布置在套筒中的多个温度测量元件20、30、40。所述多个温度测量元件20、30、40可以沿着套筒间隔开地布置。当使用所述多个温度测量元件20、30、40时，温度测量元件的数量可以是大于1的任何数量，例如2到20，例如
2到15，例如2到10，例如2到5。

[0053] 或者，在一些示例中，至少温度测量元件20、30、40可以布置在相同位置而不是间隔开。这样做为了冗余，以能够使用在距诸如发光区域这样的发射区域的相同距离处布置的至少两个温度测量元件20、30、40来测量温度。如果温度测量元件20、30、40的其中一个给出假值或没有值，则可以使用其他温度测量元件20、30、40来代替所述受损或损坏的温度测量元件。

[0054] 或者，在一些示例中，温度测量元件20、30、40可以布置在加热探针10中而不是套筒中。在一些示例中，温度测量元件20、30、40可以布置在套筒和加热探针10两者中。另外，在一些示例中，系统1可以包括另外的外部温度测量点。可以将这些外部温度测量点例如放置在需要保护免受高温影响的敏感解剖结构旁边。因此，这些外部温度测量点可以充当在预定水平处切断热源以避免损坏敏感结构的防护装置。

[0055] 控制单元50还包括功率控制单元52，例如能量源，用于控制由加热探针10发射的能量。可以使用例如RF技术或激光技术来发射引起对组织加热的能量。激光技术可以是优选的，因为它已经被证明可以改进待治疗的组织的控制和加热，从而改进优化治疗损伤的准确度。图2示出了用于诸如肿瘤这样的组织的热疗的系统的示意图。所述系统包括控制单元100。控制单元100可以例如是连接到与加热探针170连接的功率控制单元的计算机。加热探针可以是RF探针、MW探针或者优选地是可连接到激光单元的光纤。控制单元还可以包括温度读取单元，其连接到温度测量元件190a、190b。控制单元100还可包括用于向从业者显示信息的显示单元110。所述信息例如可以是当前测量的温度；治疗已过去的时间；示出所测量的温度随时间的变化的图表；损伤的尺寸；以及加热探针170的功率。控制单元还包括输入单元120，例如键盘、计算机鼠标、触摸板或触摸屏。控制单元100还可以具有用于将加热探针170连接到控制单元100的第一端口150。控制单元100还可以具有用于将至少一个温度测量元件190a、190b连接到控制单元100的第二端口140。

[0056] 在图2中所示的系统中，加热探针170经由端口150连接到控制单元100。加热探针可以是RF探针、MW探针或优选是光纤。加热探针170可连接到由控制单元100的诸如激光驱动器这样的功率控制单元(未示出)控制的能量源(未示出)，例如激光源、RF源或MW源。加热探针170在尖端180处具有发射区域。发射区域可以是发光区域。发射区域配置为间隙地布置在将要使用诸如导引器这样的套筒160进行治疗的组织(例如肿瘤)中。当施加能量以加热组织时，获得覆盖待治疗的组织的至少一部分的治疗损伤130。

[0057] 在所示的加热探针170是光纤的例子中，发射区域是发光区域。发光区域可以是裸光纤端部或扩散器。在一些示例中，扩散器是径向光纤。在一些其他示例中，扩散器是光纤的芯和/或包层和/或缓冲层中的结构化书写。

[0058] 另外，在一些实例中，发射区域可以用毛细管覆盖，以改善治疗期间的热量和机械稳定性。

[0059] 在示意图中，加热探针170可移动地布置，因为它可以在导引器160中滑动。至少一个温度测量元件190a、190b根据图1给出的示例布置在导引器中。在示意图中，两个温度测量元件190a、190b沿着套筒间隔开地布置。附加地和/或替代地，在导引器160的一些示例中，至少两个温度测量元件至少布置在位置190a以便所述至少两个温度测量元件布置在套筒的相同横切面中。这样做为了冗余以能够使用布置在距发射区域(例如发光区域)的相同距离处的至少两个温度测量元件来测量温度。如果布置在套筒的相同横切面中的所述多个温度测量元件的其中之一给出假值或没有值，则可以使用其他温度测量元件来代替所述受损或损坏的温度测量元件。

[0060] 在已经将导引器160和加热探针170布置在肿瘤中之后，可以通过滑动导引器以增加或减小发射区域与所述至少一个温度测量元件190a、190b之间的距离来确定治疗损伤的尺寸。所述至少一个温度测量元件190a、190b用于测量温度，所述温度用于通过增加或减少加热探针的功率(例如调节连接到控制单元100的激光单元的功率)来控制对组织的加热。

[0061] 另外和/或替代地，在一些示例中，当使用至少两个测量点190a、190b时，如果第一测量点190a在通过滑动导引器160进行调整之后测量到太高温度，则具有到发射区域的更长距离的第二测量点190b用于控制治疗。

[0062] 另外和/或替代地，在一些示例中，当使用至少两个测量点190a、190b时，如果在通过滑动导引器160进行调节之后第一测量点190a测量到太高温度且第二测量点190b测量到太低温度，则使用位于第一和第二测量点190a、190b之间的虚拟点用于控制治疗。可以使用在第一测量点190a和第二测量点190b处的所测量的温度来计算虚拟点的温度。

[0063] 在一些示例中，导引器160可以具有沿其长度布置的标记195，以通过使用超声、MRI、X射线或其他成像设备使导引器160可见，来使得更容易将导引器160放置在正确位置处。

[0064] 如先前关于图1所描述的，图2中所示的系统可以与磁共振成像系统组合，磁共振成像系统可以用于获得治疗区域的2D或3D温度图，其可以用于定义治疗损伤。如果所述系统与磁共振成像系统组合，则套筒可以不包括温度测量元件，因为在治疗损伤130的边界处的温度可以通过磁共振成像系统测量。

[0065] 图3A至D示出了如何将套筒200(例如导引器)和加热探针220放置在肿瘤中的示意性示例。

[0066] 图3A中所示的是导引器200和用于将导引器放置到组织中(诸如在肿瘤中)的导引器管心针210。在图3B中，导引器管心针210从导引器200移除。在图3C中，加热探针220布置在导引器200中。在这个示例中，推动加热探针220直到加热探针200的尖端230到达导引器200的端部。加热探针220可以具有沿其长度布置的标记240，以通过使用超声、MRI、X射线或其他成像设备使加热探针220可见，来使得更容易将加热探针220放置在正确位置处。在加热探针220的尖端230已经到达导引器200的端部250之后，导引器可以沿着加热探针220可移动地滑动，如图3D中所示。通过沿着加热探针220向上和向下滑动导引器200，将获得在第一温度测量点260a和发射区域270之间的距离X。有时，不使用第一温度测量点260a，而是确定在发射区域270和一个不同的温度测量点(例如温度测量点260b至d中的任何一个)之间的距离X。

[0067] 通过在沿着加热探针220向上和/或向下滑动导引器200的同时监测温度，可以确定最佳损伤尺寸。导引器可以具有至少一个标记280，用于使用成像模态设备(例如超声、X射线或MRI)监测其位置。导引器还可以具有沿着导引器200的长度以距离Y间隔开的温度测量元件260b至d。

[0068] 当找到发射区域270与温度测量元件260a或260b至d之间的正确距离X时，通过毂290将导引器锁定在其位置处，毂290包括锁定构件，例如阀，例如止血阀。如前所述，在一些示例中，当使用至少两个测量点260a、260b至d时，如果第一测量点260a通过滑动导引器200测量到太高温度，则具有到发射区域270的更长距离的第二测量点260b到d可以用于控制治疗和治疗损伤的尺寸。

[0069] 在一些示例中，在将加热探针220放置在导引器200中之前设置预定距离X。当加热探针220的发射区域270到达导引器200的远端时，往回拉导引器200直到导引器200和加热探针220在毂290处被锁定在一起。在一些另外的示例中，所述锁定包括向从业者指示已经将导引器200往回拉到正确位置的语义反馈。如果需要进一步调节距离，则可以打开毂290的诸如阀这样的锁定构件，并且导引器200可以进一步沿着远端和/或近端方向滑动直到找到正确位置。此后，可以关闭诸如阀这样的锁定构件，并且在开始治疗之前可以将导引器200和加热探针220锁定在一起。

[0070] 在一些示例中，当至少两个测量点260a、260b至d布置在套筒中时，如果在通过滑动导引器200进行调节之后第一测量点260a测量到太高温度并且第二测量点260b至d测量到太低温度，则位于第一和第二测量点260a、260b至d之间的虚拟点可用于控制治疗。可以使用在第一测量点260a处和在第二测量点260b至d处的所测量的温度来计算虚拟点的温度。

[0071] 图4A和4B示意性地示出了如何通过沿着插入的加热探针320向上和/或向下滑动套筒(例如导引器300)来优化治疗损伤的示例。

[0072] 目的是优化损伤尺寸并达到治疗温度310，也称为目标温度。治疗温度310可以是在治疗损伤的边缘处在40至55℃的范围内，例如44至48℃，例如46℃。通过监测在治疗损伤的边缘处的温度和使所监测的温度在所标识的范围内保持稳定来控制肿瘤的加热已经显示出提供治疗的良好结果，改善了相关安全性和限制了对患者的不利影响，例如，最小化热源周围的组织的气化和碳化以及与之相关联的不利影响。另外，将治疗损伤的边缘处的温度保持在这些范围内已显示出提供针对所治疗的癌症的抗肿瘤免疫效应的前景，即免疫刺激激光热疗。

[0073] 在图4A中，在加热探针320的发射区域370和布置在套筒(例如导引器300)中的温度测量元件360之间的初始距离是Xmm。套筒300还可以具有标记380，用于可视化套筒300的远端的位置。如果通过观察显示器上的温度曲线330确定利用温度测量元件360监测的温度增大过快，则可以滑动套筒300以便发射区域370和温度测量元件360之间的距离增加到距离X+Ymm。在这个示例中，治疗损伤可以比最初计划的更大，因此提供优化的治疗并保持目标温度310稳定。

[0074] 在图4B中，在加热探针320的发射区域370和布置在套筒(例如导引器300)中的温度测量元件360之间的初始距离是Xmm。套管300还可以具有标记380，用于可视化套筒300的远端的位置。如果通过观察显示器上的温度曲线330确定利用温度测量元件360监测的温度增大太慢或者没有达到目标温度310，则可以滑动套筒300以便在发射区域370和温度测量元件360之间的距离减小到距离X-Ymm。因此，可以使治疗损伤更小以能够优化治疗并保持目标温度310稳定。

[0075] 在图4A和4B中，该图示出了相对于最远端的温度测量元件进行优化。如前所述，有时使用另一个温度测量元件或使用位于两个温度测量元件之间的虚拟点可能更实际。

[0076] 与最远端的温度测量元件相比使用温度测量元件来优化治疗损伤和控制治疗的另一个原因是最远端的温度测量元件放置在治疗损伤中。放置在治疗损伤内(例如在肿瘤内)的一个或多个温度测量元件可以用于测量和控制其他参数。例如，放置在治疗损伤内的温度测量元件可用于检测出血和/或碳化和/或凝固。

[0077] 图5A至5D示出了具有毂的套筒系统，套筒系统也可以是导引导管系统。具有图5A至5D中所示的毂的套筒系统可以与关于图1至4描述和示出的任何配置一起使用。

[0078] 图5A正示出具有连接器410的导引器管心针400，连接器410在其近端包括用于将连接器紧固到毂的紧固单元410和用于从毂释放连接器的释放单元420。图5B正示出套筒430，例如导引导管。所示的套筒430可以具有标记435a、435b，用于使用成像模态设备(例如超声、X射线或MRI，但是也可以使用其他模态)来可视化将套筒放置在组织中。在套筒430中，可以布置温度测量元件(未示出)，例如热敏电阻/热电偶。可以将温度测量元件布置在套筒的通道中。在已经将温度测量元件布置在套筒的通道中之后，套筒430可以热收缩。在其他示例中，套筒430可以包括同心布置的两个收缩管。可以将温度测量元件布置在所述两个管之间。之后，这些管可以热收缩。或者，在一些示例中，可以将温度测量元件编织或编制到套筒中。

[0079] 套筒具有附着到其近端的毂440。毂440具有开口450，用于允许如图5A中所示的管心针或加热探针被引入到套筒430中。所述毂还可以包括用于紧固单元(例如在管心针针400的近端处的连接器410的紧固单元415)的突出元件445，以钩住并因此将连接器锁定到毂440。通过按压连接器的释放单元，例如在管心针400的近端处的在连接器410处的释放单元420，可以从毂440移除连接器。

[0080] 图5C正示出第二毂500，其包括两个部分，连接器460和锁定构件480，例如阀，例如止血阀。连接器460类似于管心针的连接器410，并且包括紧固和释放单元465，用于将第二毂500连接到在套筒的远端处的毂440。锁定构件480包括在近端处的开口485，用于插入加热探针(未示出)。在图5C中，第二毂500示出为包括两个部分，其中，远端具有插入到连接器460的开口470中的突出构件490。这两个部件可以作为一个单元组装和交付。或者，毂500可以模制成单个单元，而不是将被组合的两个部件。

[0081] 图5D正示出在已经组合连接器460和锁定构件480之后第二毂500的横截面。图5A正示出紧固和释放单元465包括紧固单元466，用于通过钩入突出元件445而将第二毂500紧固466到套筒的毂440。图5D还示出了紧固和释放单元465包括释放单元467，用于通过按压释放单元467从套筒的毂440释放第二毂500。用于第二毂500和管心针400的这种类型的紧固和释放单元允许紧固和释放管心针400或第二毂500的简单且安全的方式。

[0082] 在图5D中，示出了内腔486穿过诸如阀这样的锁定构件480，从而穿过第二毂500。在治疗期间，可以将加热探针布置在内腔486中。通过将锁定构件480锁定，例如关闭阀门或关闭止血阀，将把加热探针锁定到在内腔486中的其位置。在已经将加热探针布置在内腔
486中之后，在已经将套筒间隙地插入到待处理的组织(例如肿瘤)中之后可将加热探针布置在套筒480中。连接器460将紧固到毂440，其中锁定构件480可以打开，并且套管430可以沿着加热探针向上和/或向下滑动。当已经找到在加热探针的发射区域和套筒430的温度测量元件之间的距离的正确位置时，可以关闭锁定构件480以将加热探针和套筒430锁定到所述位置，此后可以开始热治疗。

[0083] 连接器和毂可以由合适的材料制成，例如金属或塑料，例如丙烯酸。

[0084] 在一些示例中，通过将第二毂500放置在加热探针上的预定位置处，在将加热探针布置在套筒430中之前设置预定距离。当将加热探针布置在套筒430中并且加热探针的发射区域已经到达套筒430的远端时，可以往回拉套管430直到套筒430的毂440和加热探针的第二毂500被锁在一起。在一些另外的示例中，所述锁定包括向从业者指示已经将套筒430拉回到正确位置并且已经将毂440和第二毂500锁定在一起的语义反馈。如果需要进一步调节发射区域和温度测量元件之间的距离，则可以打开第二毂500的锁定构件480，并且套筒430可以进一步沿远端和/或近端方向可移动地滑动直到找到最佳位置。此后，在开始治疗之前可以关闭锁定构件480并且可以将套筒430和加热探针锁定在一起。

[0085] 图6正示出布置插入组织中的套筒510和加热探针515。加热探针包括发射区域514，套筒包括布置在套筒510中的至少一个温度测量元件530a至c。箭头586示出了套筒510可沿着加热探针滑动以获得加热探针515的发射区域514与所述至少一个温度测量元件
530a至c之间的距离，从而获得治疗损伤513的优化尺寸。治疗损伤的尺寸将具有半径，所述半径约为加热探针515的发射区域514的中心与套筒510的用于监测温度的所述至少一个温度测量元件530a至c之间的距离，所述温度用于控制由诸如激光单元这样的能量源传递的用于加热组织的能量。如前所述，在用于监测温度的点处的治疗温度，也称为目标温度，可以在40至60℃的范围内，例如42至55，例如44至48℃，例如46℃。在治疗损伤的边缘处监测所述温度。通过在治疗损伤的边缘处监测温度和使所监测的温度在所标识的范围内保持稳定来控制对肿瘤的加热，已经显示了良好的治疗结果，改善了相关的安全性和限制了对患者的不利影响，例如，最小化在热源周围的组织的气化和碳化以及与之相关联的不利影响。
例如这涉及焦点激光烧蚀(FLA)，其中利用热组织损坏的扩大取决于温度和加热持续时间。
对于FLA，通常使用42至60℃的温度，并且与正常激光烧蚀相比，利用更长的加热时间来获得热损坏。

[0086] 另外，将在治疗损伤的边缘处的温度保持在这些范围内已经显示出提供针对所治疗的癌症的抗肿瘤免疫效应的前景，即免疫刺激激光热疗。在已经将温度测量元件放置在相对于发射区域的正确距离处之后，优选地进行治疗约30分钟。有时可以使用更长或更短的时间。

[0087] 在移除套筒和加热探针的同时，发射区域可以继续向周围的组织输送能量，从而加热通道，这可以最小化针道种植的风险。

[0088] 图7A和7B正示出用于保护在所述示例中光纤的发射区域的毛细管。光纤的发射区域可以是裸端光纤或扩散器。扩散器可以是任何类型的扩散器，但优选地是径向光纤或在光纤的芯和/或包层和/或缓冲层中的结构化书写。

[0089] 光纤可以是例如由二氧化硅或塑料制成，或者可以是任何其他合适类型的光纤。光纤也可以是聚合物涂覆的光纤。

[0090] 图7A示出了覆盖包括扩散器的裸端光纤610的玻璃毛细管600。裸端光纤610包括光纤芯，并且在一些示例中还可以包括包层。在一些示例中，光纤610的远端的尖端可以是平坦的，如图7A中所示，或者圆锥形的。玻璃毛细管600可以通过熔合或通过使用黏合剂和/或通过收缩管而与护套620和/或光纤的缓冲层结合630。在裸端光纤610周围的空间640可以充满空气。毛细管的这种设计增加了光纤的机械稳定性和其耐高温性。

[0091] 图7B示出了与图7A中的帽类似的帽。所述帽由覆盖包括扩散器的裸端光纤610的玻璃毛细管600制成。裸端光纤610包括光纤芯，并且在一些示例中还可以包括包层。如图中7B所示，光纤610的远端的尖端在一些示例中可以是平坦的或圆锥形的。

[0092] 玻璃毛细管600和光纤610在点650处熔合在一起，这意味着在暴露于高温的远端处获得二氧化硅和二氧化硅之间的非常热稳定的结合。毛细管还可包括黏合剂660以粘合和密封所述帽。加热探针本身可以包括由例如丙烯酸酯制成的光纤的护套，而不是例如树脂层和由例如PBT制成的外层。另外，在一些示例中，玻璃毛细管600可以通过熔合或使用黏合剂和/或通过收缩管进一步粘合630到护套620和/或光纤的缓冲层。

[0093] 在裸端光纤的其中发射区域所在的远端处，光纤和玻璃毛细管600之间的空间640可以充满空气。

[0094] 毛细管的这种设计增加了光纤的机械稳定性和其耐高温性。结构化书写可以包括沿着光纤的发射区域的长度以周期性重复的循环(例如重复至少两个循环)进行的有序书写的工艺。可以使用制造工艺来进行所述结构化书写，在所述制造工艺中将微修改烧制到光纤的芯和/或包层和/或缓冲层中。所述微修改可以布置在一个或多个截面上，其中所述截面基本上垂直于光纤的光波导轴。通过来自一组参数中的一个或多个参数在截面上描述所述微修改的分布，所述一组参数包括所述微修改的对称布置、所述微修改在截面上的密度、所述微修改的尺寸、所述微修改与光波导轴的距离、所述微修改之间的距离、所述微修改的对齐或其他参数。所有这些参数将影响发射透过光纤的光和在光纤的外部所述发射光的耦合，从而提供来自光纤的光的漫射辐射。每个循环可包括一个或多个平面。如果一个循环包括一个以上的平面，则可以通过改变参数来获得循环的不同形状，例如每个循环具有例如锥形或圆柱形的形状，其中循环的形状可以是空心的或被微修改填充的。微修改可以具有不同形状的横截面，例如圆形或椭圆形。形状为椭圆形的所有微修改可以具有相同的方向，或者微修改之间的方向可以不同。

[0095] 例如，扩散器可以包括两个书写循环，其中产生两个不同的(不重叠的)且在光纤的芯中的圆筒状损伤。可以利用在扩散器的区域中剥离的缓冲层来产生扩散器。

[0096] 另一个例子可以是具有有序书写的扩散器，其沿着芯的圆周并沿着扩散器的长度以周期性的方式重复。可以利用在扩散器的区域中剥离的缓冲层来产生扩散器。

[0097] 还可以通过沿光纤轴产生诸如微点这样的散射元素来获得结构化扩散器。散射元素可以靠近光纤的芯的边界布置并且伸入所述芯中用于光的径向去耦。可以通过所述芯的改进的折射率来制造散射元素，或者利用激光制造方法将散射元素制造为沿着芯表面的凹陷。在一些示例中，凹陷可以是球形的。

[0098] 扩散器还可以具有填充有诸如空气这样的材料的凹陷，以便在凹陷和芯之间形成具有相应折射率的边界。在一些示例中，所述材料可以包括散射材料，所述散射材料具有嵌入其中用于散射光的散射颗粒矩阵。所述散射材料可以至少部分地应用在光纤上，例如利用所述散射材料进行涂覆。所述散射元素也可以应用在散射元素中。

[0099] 所述散射元素可以沿光纤的漫射区段的圆周方向和纵向方向(例如螺旋形)分布，用于在径向方向上均匀地发射光。所述散射元素可以具有可变密度，例如密度可以增加到更接近扩散器的远端。这可以通过使间隔距离朝向所述远端减小来获得。

[0100] 图8描述了对诸如肿瘤这样的组织部位的至少一部分进行热疗的方法2000。所述方法包括将套筒放置2001在待治疗的组织(例如肿瘤)中，其中套筒可以包括至少一个温度测量元件。将具有能量发射区域的加热探针布置2002在套筒内。加热探针可以是RF探针或MW探针。在一些示例中，加热探针包括具有发光区域的光纤。加热探针可连接到能量源，用于通过能量发射区域加热组织。能量源可以是激光单元。沿着加热探针在远端和/或近端方向上滑动2003套筒，以将能量发射区域放置在待治疗的组织中。在将温度测量元件布置在套筒中的示例中，可以进行沿着加热探针在远端和/或近端方向上滑动2003套筒，以找到套筒的至少一个温度测量元件与能量发射区域之间的最佳距离。可以这样做以确定治疗损伤的尺寸，所述尺寸的半径与温度测量元件和能量发射区域之间的距离有关。在一些示例中，可以使用磁共振成像系统来测量温度，以获得治疗区域的2D或3D温度图。治疗区域可用于优化治疗损伤的尺寸。

[0101] 通过监测在距发射区域的最佳距离处的温度和调节能量源的功率来控制2004热疗。

[0102] 通过在沿着加热探针滑动套筒的同时检查在显示器处的温度，可以找到最佳距离。在已经找到最佳距离之后，可以通过使用具有锁定构件(例如阀门，例如止血阀)的毂来将套筒和加热探针锁定在一起以固定所述距离。

[0103] 上面已经参考具体实施例描述了本发明。然而，除了上述之外的其他实施例同样可能在本发明的范围内。可以在本发明的范围内提供与上述的那些不同的通过硬件或软件执行所述方法的方法步骤。本发明的所述不同特征和步骤可以以除了所描述的那些之外的其他组合进行组合。本发明的范围仅受所附专利权利要求的限制。

[0104] 除非明确相反指出，否则本文在说明书中和在权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应理解为意指“至少一个”。本文在说明书中和在权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的元件中的“其中一个或两个”，即在某些情况下结合存在并且在其他情况下分离存在的元件。

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用于控制激光热疗的装置和方法

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