[发明专利]在身体内精准计划、引导和放置探针

说明书

一种用于将探针导航到患者的身体内的位置的方法，该方法包括可视化患者的身体的区域的三维图像；接收对患者身体的区域的所述三维图像内的靶位置的选择；确定并可视化探针从患者身体上的外部进入点到靶位置所沿循的优选路径；同时实时可视化探针的优选路径与探针的当前实际位置的指示，使得同时可视化使用户能够将探针的当前实际位置与优选路径对准；以及当探针被推进到靶位置时，实时更新并可视化探针的当前实际位置的指示。

背景技术

1.技术领域

本公开整体涉及将装置(诸如探针)引导导航到身体内的位点及其系统。

2.相关领域的讨论

聚焦热破坏或聚焦热疗是许多类型的肿瘤的医学上接受的治疗方法。聚焦热破坏装置可包括射频能量源、激光、微波能量源和高强度聚焦超声能量源。能量以微创方式递送到肿瘤以实现肿瘤破坏但不具有对健康的周围组织的显著损伤。插入肿瘤中的递送装置或探针将根据能量源的类型而有所不同。使用这种治疗形式可实现长期存活，并且因此代表开放手术干预以及在肿瘤去除不作为选项的情况下的可行替代方案。

在射频消融中，利用频率小于900kHz的电磁能来产生热量。射频装置通常在介于375kHz至500kHz之间的范围内操作。在射频消融中，将电极探针放置在肿瘤内并且交变的高频电流置换肿瘤内的分子，从而导致局部加热高达约90摄氏度。在激光消融中，利用激光器向肿瘤递送波长介于800nm与1100nm之间的红外光。激光被组织特异性发色团吸收，并且光子能量被转化为热量以产生对靶组织的热损伤。利用激光消融，可在激光的期望功率设置下实现介于50摄氏度至100摄氏度之间的局部加热。在微波消融中，微波源，即能够产生频率大于或等于900kHz的能量的装置，用于通过针状天线产生与肿瘤相关的电磁辐射。这种能量在肿瘤细胞内产生水分子的快速搅动以引起加热。在期望的功率设置下，可实现局部加热到60摄氏度至100摄氏度范围内的温度。超声能量可通过体外或直接针头/探针应用而施加到肿瘤以用于肿瘤的热消融。频率介于0.8MHz与1.6MHz之间的超声装置可在无害地穿过软组织之后将窄聚焦能量递送到靶组织。这种能量被吸收在靶组织中，其中将其转化为热量，从而将靶位点处的组织的温度升高至大于80摄氏度。在超声的情况下，两种作用机制起作用；即，如上所述的热能损伤，以及由于组织经由声空化振动而引起的机械损伤。

使这种类型的治疗有效的原因在于，与正常细胞相比，癌细胞具有对热的增加的敏感性，并且因此可在对健康组织造成最小或没有损伤的情况下被破坏。对靶组织或肿瘤的损伤在两个不同的阶段(直接热损伤和间接损伤)中发生。直接热损伤通过施加到肿瘤、肿瘤生物学和肿瘤微环境的总能量来确定。间接热能在施加能量已经停止之后发生。其是在施加能量已经停止之后继续进行的损伤。进行性损伤取决于许多因素，包括导致内皮细胞损伤的微血管损伤、缺血-再灌注损伤、细胞凋亡或细胞死亡、改变细胞因子表达和免疫应答。所有这些进行性因素都导致对癌组织的进一步损伤。

如上所述，在大量病例中，经历聚焦热破坏的患者的存活率与经历手术切除的那些患者相当；然而，在不完全破坏肿瘤的情况下，癌症的复发更可能发生。为了完全根除肿瘤，必须将整个肿瘤加热到将破坏细胞的温度。因此，应优选考虑若干因素。要考虑的一个因素是肿瘤的大小和几何形状。通常，这些程序经皮完成并且因此在荧光镜透视检查下以二维方式可视化。CT成像可用于查看患者解剖结构和肿瘤几何形状的两维切片；然而，编译这些切片以准确地测量给定肿瘤的复杂几何形状仍然是一个挑战。这可能不给予医师对几何形状或大小的准确感知。此外，利用该方法插入肿瘤中的一个或多个探针可能无法通过简单地二维查看来准确定位。要考虑的另一个因素是周围组织，包括关键解剖结构。利用二维成像，可能不捕获各种解剖特征结构。要考虑的又一个因素是热沉解剖特征结构。如果热量被周围健康的热沉组织从靶组织中吸走，则可能不会达到破坏癌组织所需的温度。要考虑的又一个因素是电磁波消除。如果利用多于一个探针辐射能量，则不正确的放置可能导致部分或完全的相位消除。这种相位消除将导致较少的能量到达靶组织，并且因此可导致肿瘤的不完全破坏。

因此，需要加以改进。

发明内容