[发明专利]颅内成像和治疗系统

说明书

本发明提供了用于颅内成像和颅内区域治疗的系统，该系统包括：(a)适于插入颅内区域的导管探针，该导管探针包括：(i)导管壳体；(ii)包括一个或更多个光学发射器的光学探针；以及(iii)可选的外科手术工具，其中，光学探针和外科手术工具均位于壳体内；以及(b)成像板，该成像板被配置用于通过多个固定的附着点固定附着到被成像和被治疗颅内区域的表面，该成像板包括传感器阵列，每个传感器包括光学接收器。光学发射器被配置为在被成像颅内区域附近发射光，以及传感器阵列被配置为测量透射光以确定被成像颅内区域的状态。

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其涉及用于光学成像以检测血肿的装置。

背景技术

创伤性颅脑损伤(TBI)死亡的主要原因是脑内和脑周围出血。

特别值得关注的是诸如硬膜外、硬膜下和脑内血肿的急性出血，其可能引起直接的脑受压和/或脑肿胀并可能导致永久性脑损伤和脑死亡。

在早期的检测中这些损伤可能被错过，因为早期的临床症状可能是隐匿的或严重性有限。从原发性损伤开始，随后的临床恶化会在可变的时间快速发生。在临床衰退之前的早期的病变检测可能促进快速的外科手术干预并改善预后。

临床需要是能够通过以有效且最低限度地损害方式去除颅内血肿来减轻脑压力。为了执行该任务，需要以精确地引导外科医生对颅内血肿用尽可能最少损害的、微创性的途径进行外科手术途径为目标。此外，需要确定血肿清除的程度以确保血肿的最大切除。最后，通过在最初的切除术后血肿的术中成像来观察在切除术后期间的额外出血，可以避免外科手术后血肿立即重新积聚的风险。总之，需要一种针对性的脑内血肿清除途径，减少在术后初期血肿重新积聚的风险，以改善患者预后并减少重复手术的需要。

当前，头部损伤通常通过两种方式之一被清除。如果出血是表面的(基于CT成像)，则钻孔并使用抽吸和冲洗将血排出，或者在一些情况下，允许血液自发地排入引流管。在更深或更广泛出血情况下，必须在颅骨上开一个更大的开口，称为开颅手术，以暴露出血区域并进入大脑以完全清除血块。开颅手术的风险更高，与较差的预后相关，并且需要比钻孔更久的恢复。

为了清除深和/或大的颅内血肿，可以通过单个钻孔将导管插入颅内空间并直接进入大脑以到达血肿。抽吸可被应用于导管、通过导管进行冲洗并通过将导管移入或移出血肿中心来进行物理破坏，以从颅内空间抽取血液。此类技术的目的是引导导管/吸管穿过出血并抽取所有血液。使用现有技术，只能使用先验图像来实现此途径。

这类途径的问题包括：

a、由于不准确的导航技术，血肿可能被错过；

b、出血可能在成像和清除之间发展，并且切除的程度可能被低估，留下残余血肿；

c、随着血肿被清除，由于大脑或血肿的转移，剩余血肿的位置可能不清楚，基于先验图像的导航失效；

d、血肿清除后，在外科手术后的间隔内可能立即有血肿的隐匿性重新积聚。由于术中和术后缺乏实时成像，这无法实现。

尽管采用非侵入式漫射光成像(DOI)的现有技术系统，无论是近红外光谱技术(NIRS)还是漫射光学层析成像(DOT)，都具有相对于其他成像模式的某些优势，因为它们是“非侵入式的”或“微创性的”(在荧光系统中，将生物标记标签注入血液中)，在此类系统中，出血事件的成像通常是使用所有传感器(发射器和检测器)在头部外侧执行的，因此依赖于反射几何形状(reflectance geometry)。对于此类“外部”NIR系统，典型的成像深度的“最佳估计”是在反射几何形状中进入组织约3.5厘米。

在小动物成像的情况下，可以采用透射几何形状(transmission geometry)，但是只有在动物很小的情况下，才能在透射几何形状中检测到合理数量的NIR光。这样，尽管透射几何形状的使用是已知的，但是基于人体太大以至于无法允许传输足够的NIR能量而不给组织造成风险的简单事实，它已经从大多数人体成像系统中被排除。