[发明专利]一种用于人体介入可视化光动力治疗的光纤及系统

说明书

本发明提供的是一种用于人体介入可视化光动力治疗的光纤及系统，光纤的特征是：它包括安德森局域光波导通道、包层、围绕安德森局域光波导通道环形分布的纤芯波导通道和微孔通道四个组成部分。还提供了一种利用该光纤的可视化光动力治疗系统。本发明可用于介入人体的光动力治疗，并提供体内照明成像、药物定点、定量投放的功能。可实现体内微腔、动脉血管等病变器官和组织的介入诊断与治疗。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种用于人体介入可视化光动力治疗的光纤及系统，该光纤及系统具有照明光传输通道、图像传输通道以及药物传输通道，尤其适用于动脉血管等细小组织器官内部病变的成像诊断与光动力治疗，属于医疗器械技术领域。

(二)背景技术

光动力疗法(photo dynamic therapy,PDT)目前已被认可作为多种疾病的一个组织特异性光激活细胞毒性治疗手段。它主要有三部分联合起来发挥作用:即光敏(光敏感的)药物、光和组织氧。典型的光敏药物(光敏感剂)是卟啉类或类似结构的化学物质。这些药物(光敏剂)通常是以局部或通过静脉注射的方法给予,能够在治疗的靶组织中被选择性地吸收和留滞是其一个重要的特点。当含有光敏剂的靶组织暴露于适当波长的光波时，光与光敏剂发生反应，就促成了对组织的破坏。这种选择性地吸收和留滞造成了选择性的破坏,正是这种破坏起到了治疗疾病的作用。而周围的正常组织中不含药物或含有很少，吸收很少光线，因而不会造成明显的损伤。

光动力疗法对于像动脉血管、鼻腔这类的腔体或器官内部疾病疗效也是显著的。但是由于这些疾病病区往往深入人体内部，使用光动力疗法来对这类的疾病进行治疗目前遇到几个主要的问题：(1)需要柔软的纤细的介质深入人体的内部以实现微创的光动力疗法治疗，通常选用光纤作为介质；(2)需要介入人体的成像装置，一方面实现病区的准确寻找于诊断，另一方面能实时监测判断光动力疗法的治疗效果。而对于成像装置来说，照明光源通道和图像的稳定传输通道是必须的；(3)通常会局部注射传递光敏药物，在治疗的过程中，视治疗效果，对光敏药物或氧气进行定量补充。

对于传统的显微成像技术来说，深入活体器官或者组织内部获取图像信息极其困难。虽然人们已经利用光纤成像系统易于小型化和可任意弯折的特性初步解决了此类成像技术难题，但是传统的光纤成像系统仍然面临诸多瓶颈。这些问题主要集中在以下几点：1.对宽带光源的兼容性差；2.成像单元体积巨大、结构复杂；3.成像质量低、成像速度慢；4.鲁棒性差。

安德森局域光纤是指光纤横向无序折射率结构能够对光波产生强的横向散射，导致光波被横向局域约束，并沿在纵向自由传播。因此，这些光纤表现出大芯径光纤的多模传输特性，并且绝大多数模式具有高度局域化的特点。这一特性使它们成为图像传输应用的理想选择。文献报道，Jian Zhao等人采用玻璃——空气孔结构的安德森局域光纤构建了一套柔性的，无透镜的成像系统(Zhao J,Sun Y,Zhu Z,et al.Deep Learning Imagingthrough Fully-Flexible Glass-Air Disordered Fiber[J].ACS Photonics,2018.)。该系统利用了安德森局域光纤对光波的横向限制特性，并结合深度学习算法，实现了离光纤端几个毫米远的物体的高质量成像，展示了安德森局域光纤在柔性光纤内窥镜上的巨大应用前景。

本发明提出的一种用于人体介入可视化光动力治疗的光纤工具，使用的具有环形波导通道和微孔通道的安德森局域光纤。一方面，结合了安德森光纤的图像传输特性，并解决了照明光源和治疗光源的传输问题，实现了病变区域图像的实时获取以方便精确定位进行光动力疗法治疗的目的。另一方面，该光纤的微孔通道可用于将药物定时、定量传输到准确的病变区域，以实现精确的治疗。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种用于人体介入可视化光动力治疗的多功能光纤，并提供了一种基于该光纤的用于体内介入光动力治疗的系统。

本发明的目的是这样实现的：