[发明专利]将针进入体内可视化的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及将生物组织内的针可视化的系统及方法。更具体地说，本发明涉及通过使用对目标结构的独特吸收和散射特性敏感的装置，将针可视化并定位体内的解剖结构的系统及方法。

背景技术

每天人们都进行着牵涉到血管穿刺的成千上万次治疗过程。众所周知，在手术期间施给急救液、血液成分和麻醉剂，或抽出血液作生化分析都需要静脉穿刺。静脉穿刺往往是施给静脉化合物时的限速步骤，其可能需要花费长达半个小时，或当病人是新生、婴幼、老龄、肥胖、或烧伤病人时可能花费更长时间。尽管总的说来因手术室和医护人员必须等待放好静脉线而给我们的社会带来巨大经济负担，放置静脉线造成的延迟事实上可能危及生命。而且，还存在与临床医生未能找到血管引起的多次穿刺有关的其它问题。

有时难以完成静脉穿刺的原因是血管往往在组织内相对较深的地方，由于组织的吸收和散射光学性质，使血管在正常条件下不可能被可视化。而且，如果操作次数太多，血管就可能痉挛和收缩，会使情况更糟。因此，医护人员需要在静脉穿刺期间实时地将血管可视化，以便降低病人的风险，节省时间和降低过程成本。而且，缩短过程时间减少了医护人员与可能被污染的针的接触。最后，血管组织的可视化可以提供关于像血栓、肿瘤或血管畸形之类的某些疾病的重要诊断和治疗信息。

二十世纪七十年代中期，设计出了据称使外科医生具备了将浅表血管可视化的能力的仪器。该仪器由当紧贴在皮肤上时透照皮下组织并帮助将浅表血管可视化的可见光源组成。血管透照仪利用了血液和组织的不同吸收性质。因为血液强烈地吸收某些光波长，而脂肪和皮肤吸收其它波长，所以据称医护人员可以用肉眼直观地辨别皮下血管的位置。该透照仪基本上不再使用了，因为除了用于浅表血管的穿刺之外，它无法提供血管与组织之间足够有用的对比度。而且，一些型号的透照仪还烫伤病人。

基于透照仪的失败，几篇参考文献建议使用穿过表面组织到达深血管的深度但也被血液高度吸收的照射波长。例如，参见Cheong，W-F等人的“A Review of the Optical Properties of Biological Tissues，”IEEE Journ.Quant.Elec.，26：2166-2185(1990)。但是，这些参考文献都未公开有效照射和检测血管的体结构的有效手段。

后来的设备通过应用偏振器来检测从身体反射的后向散射照射得出了更有效的结果。例如，参见通过引用并入本文中、发明名称为“Method and Apparatus for Detecting Electro-magnetic Reflection from Biological Tissue”的美国专利第6,032,070号。通过使用从目标组织异常散射的反射电磁辐射，这些方法使医务人员能够以相对于其周围组织的高对比度有效观看诸如血管之类的解剖结构。于是，目前的过程使临床医务人员能够将诸如血管之类的内部解剖结构可视化。

发明内容

本公开的系统和方法是根据现有技术中通过当前可用技术还没有完全解决的问题和需要而开发的。因此，这些系统和方法被开发以使得医务人员不仅能够将内部解剖结构可视化，而且能够将体内的针可视化。

在一个方面，提供了一种将针进入体内可视化的系统，该系统包括：针；辐射散射涂层(本文有时简称为“涂层”或“针涂层”)；以及辐射可视化设备。该辐射散射涂层可以是近红外辐射散射涂层或红外辐射散射涂层。该针涂层被涂覆在该针的至少一部分上。

一些实施方式可以包括如下特征之一个或多个。该涂层可以包括一种或多种聚合物。该涂层可以包括氟化乙丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)。该涂层可以包括对入射的近红外辐射进行散射的颜料和染料中的至少一种。该涂层可以包括浸润构造(saturating feature)，诸如通道、沟槽或孔隙。该涂层可仅仅涂覆在针尖上。可替代的是，该涂层可以涂覆在除针尖之外的整个针上。该涂层可以使用由涂覆部分和未涂覆部分构成的图案来涂覆针。该辐射可视化设备可以包括基于断层照相术、光谱学或谱成像进行可视化的检测器。

在另一个方面，将针进入体内可视化的系统包括：针；涂覆在针上的辐射散射涂层，该涂层包括氟化乙丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)的至少一种，该涂层进一步包括辐射散射颜料和辐射散射染料中的至少一种；以及辐射可视化设备。

一些实施方式可以包括如下特征之一个或多个。该涂层可以包括浸润构造。该涂层可以只涂覆在针的针尖上。该辐射可视化设备可以包括基于断层照相术、光谱学或谱成像进行可视化的检测器。