用於手術中血管造影的裝置的製作方法

2023-06-02 07:40:46

專利名稱：：用於手術中血管造影的裝置的製作方法
技術領域：
：本發明一般涉及用於觀察通過動物的心血管系統的血流的方法。本專利申請要求了1999年9月24日提交的美國專利申請號60/155.652的優^權。
背景技術：
：影響動物、特別是人類心血管系統的疾病和損傷，在當今社會是很常見的。這種疾病之一就是動脈粥樣硬化。這種疾病的特徵是血管的局部阻塞(血管狹窄)，典型的是一個或多個動脈的狹窄化。其最嚴重的形態是，血管狹窄到完全阻塞(閉鎖)。在冠狀動脈中，狹窄和閉鎖通常最嚴重的表現形式是嚴重的胸痛，並且潛在的，引發心肌梗塞(心臟病)。不僅限於冠狀動脈，動脈粥樣硬化同樣也會影響周圍脈管系統，換言之，使血液在胳膊和腿部循環的動脈(和靜脈)，傳送血液到達大腦的頸動脈，在大腦內分配血液的顱內動脈。一種治療冠狀動脈血管和周圍血管動脈粥樣硬化的通常使用的方法是旁路移植手術。在手術中，一段血管移植，例如，一段靜脈或動脈，或者一段可彎曲的人造血管通過手術被插入從而使得血液繞過原本狹窄或封閉了的血管部分。最著名的旁路移植手術或許是冠狀動脈旁路移植手術(CABG)。在冠狀動脈旁路移植手術(CABG)中，移植物，通常是一段隱靜脈血管或胸部內動脈從病人身體裡獲得或切開，然後，分別放置到病人身體內使血液繞過狹窄或封閉了的血管部分。此外，移植也可以允許血液直接從主動脈流到狹窄或封閉了的動脈的下遊部分。旁路移植的成功，至少就臨床上的改進而言，極大的取決於被治療血管在短期和長期方面保持暢通不再封閉的能力。這種不再封閉通常在醫學上被稱為血管開放(性)。在手術後頭幾個月差的開放性可以認為是各種因素的結果，其中最顯著的因素被認為是不良的血液循環，不良的冠狀動脈血流量，以及在製備和不合格的手術技術過程中對移植物所造成的損害。近幾年的心臟手術主要致力於減少對心肌的創傷的考慮。在血管移植過程中這些考慮可能會增加引起各種問題的可能性。例如，目前的手術技術水平允許冠狀動脈旁路移植手術(CABG)在心臟跳動時進行從而減少對心臟的傷害，但同時就存在對移植結果質量好壞的擔心。在冠狀動脈旁路移植手術(CABG)中有限的通道切口技術的運用已經發展到運用一段剩下的胸內動脈而對餘下的先前下行動脈的血管再造，從而有迅速康復的希望，減少了病人住院的時間和成本。然而，這種方法同時也引起了對移植術質量的關注。的確也有過運用有限通道切口而完成移植髮生早期失敗的報導。其他影響冠狀動脈旁路移植手術(CABG)的問題是病情的診斷，還包括在冠狀動脈旁路移植手術(CABG)的初期階段(由於一些被阻塞或封閉血管位於防礙視覺識別的心臟組織中間)，對被阻塞及被封閉血管的相對緩慢的錯誤識別，還有在移植結束後不能迅速和準確確定血流通過相對狹窄血管(並且，更普遍的是，移植是否成功地恢復血液流到受影響的組織)的範圍。動脈血管開放性的問題可能會在不包括移植的治療中產生。例如，在動脈內膜切除術過程中和結束之後血管開放性的測定是頸動脈血管所需要的，在神經外科手術之中和之後，血管開放性的測定也是顱內血管所需要的，以及在腎臟血液透析過程中，其中的動靜脈瘻管開放性的評估也是所需要的。雖然可以通過X-光線技術得到這些血管開放性的信息，然而上面所提到的弊端依然存在。血液在特定組織或其中部分的流動範圍，通常被稱為灌注，在與各種疾病的治療和診斷中具有重要的關係。例如在減少到組織的血流量(如停止對腫瘤的供血)的治療過程中，灌注分析是需要的。目前，通過使用MRI可以得到灌注信息，但是這個信息不準確，而且只能在治療結束後得到。這樣就削減了醫生在同樣程序中識別和治療疾病的可能性，因此阻止了對隨後治療程序的需求。另外需要循環系統治療的煩惱是腎衰竭。在許多腎衰竭的例子中，需要創造一個動靜脈(AV)瘻管來提供用來血液透析的血管通道。痿管是通過手術連接一動脈和靜脈，提供一條具有相對高速血流的管道。同時x-光技術的應用可以協助醫生決定是否可以創造一條功能正常的瘻管，以及瘻管應當被造成的類型，但是這個技術受到前面所述的限制的影響。由於上述原因，在診斷過程中需要允許醫生評估特定血管的開放性，特別是對經歷侵入性手術例如旁路移植手術的專門血管評估的需求。還存在進一步需求，一種迅速，準確定位阻塞或封閉血管，例如在冠狀動脈旁路移植手術(CABG)的初期階段確定冠狀動脈的方法的需求。另外，還需要一種改進了的用來評估血流到移植物下面範圍的方法，例如，在冠狀動脈和周圍血管中，更準確的確定所選擇的身體組織的血液灌注的範圍。同樣需要識別入選作為動靜脈(AV)瘻管的血管，獲得確定關於腎修復病人瘻管類型的相關信息的改進了的手段。
發明內容本發明提供一種用於可視化冠狀動脈旁路移植物的血流中所攜帶的螢光染料的運動的裝置，所述裝置包括能夠提供適於激發所述螢光染料的輻射的裝置；照相機，所述照相機能夠捕獲從血管內的螢光染料發射的輻射作為血管造影圖像；其中所述照相機以每秒至少15張圖像的速率捕獲圖像；其中所述螢光染料為ICG;以及處理裝置，所述處理裝置用於確定圖像的相對對比度和選擇具有用於分析的最大相對對比度的圖像。優選的是，所述裝置還包括確定一個或多個血管直徑、血液流過血管的速率以及血液流過血管的流量的處理裝置。優選的是，所述照相機以每秒至少30張圖像的速率捕獲圖像。—優選的是，所述能夠提供輻射的裝置為雷射器，並且所述裝置還包括定位成發散所述輻射能量束以覆蓋目標區域的光學器件，或者其中所述光學器件可調，以便允許照明區域的變化，或者還包括帶通濾波器，該帶通濾波器相對於所述輻射能量束被定位成將所述輻射能量束限制為一個大體一致的波長的輻射能量束，或者還包括指示從所述照相機和所述雷射器中的至少一個到目標區域的距離的距離傳感器。另外，所述裝置還包括用於給目標區域提供輻射和獲得至少一個血管造影圖像的內診鏡。優選的是，所述裝置還包括帶通濾波器，該帶通濾波器被定位用於防止所述照相機捕獲除由螢光染料發射出的輻射以外的輻射。優選的是，所述照相機包括用於放大觀察區域的透鏡系統，並且其中所述透鏡系統能夠被轉換到所述雷射器，以便作為照相機的觀察區域的函數相應地調節由雷射器提供的照明區域。優選的是，所述裝置位於人體的外部。優選的是，所述雷射器產生脈動並且與照相機的捕獲速率同步。根據本發明的另一個方面，本發明提供了一種用於評估程序功效的裝置，包括能夠提供適於激發血管的血流中所攜帶的螢光染料的輻射的裝置；照相機，所述照相機能夠捕獲從血管內的螢光染料發射的輻射作為血管造影圖像；其中所述照相機以每秒至少15張圖像的速率捕獲圖像；其中所述螢光染料為ICG;以及處理裝置，所述處理裝置用於比較程序前後的圖像以確定程序後的圖像是否具有較大的螢光測量值，其中所述較大的螢光測量值表示改進的血流量。優選的是，所述螢光測量值為表示圖像中的螢光的像素的數量，並且優選地，其中所述螢光測量值為平均最大螢光強度。另外，所述裝置還包括確定一個或多個血管直徑、血液流過血管的速率以及血液流過血管的流量的處理裝置。優選的是，所述照相機以每秒至少30張圖像的速率捕獲圖像。優選的是，所述能夠提供輻射的裝置為雷射器，並且所述裝置還包括定位成發散所述輻射能量束以覆蓋目標區域的光學器件，或者其中所述光學器件可調，以便允許照明區域的變化，或者還包括帶通濾波器，該帶通濾波器相對於所述輻射能量束被定位成將所述輻射能量束限制為一個大體一致的波長的輻射能量束。優選的是，還包括用於給目標區域提供輻射和獲得至少一個血管造影圖像的內診鏡。優選的是，還包括帶通濾波器，該帶通濾波器被定位用於防止所述照相機捕獲除由螢光染料發射出的輻射以外的輻射。優選的是，所述照相機包括用於放大觀察區域的透鏡系統，並且優選地，其中所述透鏡系統能夠被轉換到所述雷射器，以便作為照相機的觀察區域的函數相應地調節由雷射器提供的照明區域。優選的是，所述裝置位於人體的外部。優選的是，所述雷射器產生脈動並且與照相機的捕獲速率同步。這些特徵和優點在通過對下面的數據和本發明優選實施方案的詳細描述中將會更加明顯。圖1描述本發明的裝置的優選實施方案的概略圖。具體實施例方式本發明的方法要求保護並在這裡作為一系列治療步驟進行描述。應當認識到這些方法和相應的步驟可以以任何邏輯順序被操作。而且，可以單獨執行本發明的方法，或者在不背離本發明精神和實質的前提下，在方法和步驟確定過程中及之後，可以與其他診斷程序和治療方案一起使用。進一步的說明，在本發明中所指的動物也包括人類，但並不僅限於人類。現在轉向本發明的一個方面，一種用來提供分析部分動物血管的開放性的方法。所述方法包括給動物施用螢光染料；獲得至少一張血管部分的血管照影圖像；評估至少一張血管照影圖像來確定血管部分的開放性。根據本發明的方法評估其血管開放性的例證性血管包括冠狀動脈，周圍脈管系統，頸動脈，顱內血管和AV瘻管。血管開放性的評估可以通過對圖像的視覺檢查而得到定性地處理，並且，如果需要，也可通過得到血管直徑的長度來定性處理，其中，特定血管部分的細胞腔的基本統一直徑也是符合需要的。血管開放性能夠在侵入過程中得到有利的確定。為了這個目標及本發明的其他方面，侵入過程是一種方法，其中動物的組織被一次或多次切開，或者將裝置探入動物的切口來診斷或治療直接或間接影響脈管系統或組織的疾病。侵入過程應當持續到切口被縫合，或裝置從動物體內取出才停止。作為例子，本發明的這個方面預期醫生在單一侵入過程中，同時在治療之前和之後(例如，旁路治療)得到冠狀動脈的血管照影圖像，在這種情況下，醫生可以迅速評估被治療血管的開放性。這一點非常有利，因為它使得醫生一旦注意到被治療血管的問題，就可以在同一次侵入過程中採取治療措施，這就免除了動物在再次受到治療用侵入過程的創傷。得益於使用本發明方法的血管部分包括，但不僅限於受到影響的血管是修復(由於受傷，動脈瘤和或畸形)或旁路(冠狀動脈或周圍脈管系統)；動脈內膜切除術；顱內手術；AV瘻管的建立；使用內窺鏡或相關裝置的外科手術。例證性修復類型包括，但不僅限於通過縫合或粘合修復被撕裂的血管；通過取出血管不需要的部分將剩餘血管兩端連在的方法，或者將固有或合成的血管移植與剩餘血管末梢插入或連接到一起的方法來去除血管瘤或其他血管畸形。當血管的部分是一典型阻塞或封閉的一段，需要繞行時，通常使用旁路方式。旁路包括，但不僅限於，將移植用血管的末端附著在阻塞，封閉或其他問題的血管的上下流兩頭的位置，也可以將一段相對健康的動脈的一段移植到沒有用處的血管，位於在被阻塞，封閉或有其他問題的血管下流的地方。後一個方法的具體例子是從胸腔壁的一段健康動脈的一端被移植到冠狀動脈其中阻塞或封閉血管部分的下流的上面。本方法在涉及到冠狀動脈旁路手術中優選使用，例如冠狀動脈旁路移植手術(CABG)。在進行旁路手術中，生成了吻合術，例如固有血管和移植血管的結合。吻合的開放性對於醫生有著很特別的興趣。在優選方面，本發明的方法預期吻合開放性的評估，在侵入過程中尤其優選，在心臟保持跳動過程中最為優選。本發明的另外一個方面提供一種評估動物組織部分的血流量，其中在侵入過程中選擇(細胞)組織作為正在或已經經歷了侵入手術。後者中，通過對位於被治療血管下流的脈管的血流量範圍的評估有助於醫生評估治療的成功機率。方法包括識別動物組織部分；給動物施用螢光染料；獲得至少一張血流通過組織部分的血管照影圖像；評估至少一張血管照影圖像來估計在組織部分的血流量。這種方法在確定冠狀動脈和周圍脈管系統血流量的使用中很有利，在侵入過程中被優先使用。在一個優選方面中，本方法預期得到一張位於特定血管下流的脈管照影圖像，例如正在接受治療的冠狀動脈，例如，旁路手術中，用來評估旁路手術的成功性。在另外一個優選方面，方法預期得到一張正在接受治療的位於特定周圍血管下流的脈管照影圖像，例如，周圍血管旁路手術，其中不用切割脈管下流外層的皮膚即可得到照影圖像。在後者中，被治療的周圍血管和/或脈管下流優選位於允許評估脈管情況的皮膚表層一深度。優選，該深度至少約為0.5cm，最好優選在皮膚下面lcm處。本發明的這個方面進一步預期對身體組織的血流量的評估包括，但不僅限於，肌肉，胃，肝臟，腸，膀胱，食管，肺，腎臟和腦部組織。血管照影圖像可以在這些組織表層下面一深度不超過允許評估脈管狀況的深度而得到。再一次，並且是優選的，這個深度距離上面任何組織的表層至少為0.5cm，更優選，深度約為lcm，通過內窺鏡通到組織為一優選路徑。這個方法可以與各種侵入過程相關聯，比如那些確定內出血是否停止的評估。例如，醫生可以輕鬆的確定手術治療是否成功止住先前是出血潰瘍處的出血。本發明的方法進一步提供了評估各種治療的方式，其中這種治療的成功通過在特定組織中的血流量範圍中至少部分的被指示出來。方法預期得到被選擇組織的第一張血管照影圖像；執行對動物的治療方法(例如，建議的複合治療法)；在以後的時間裡得到第二張同一個被選組織的血管照影圖像(比如，此後的幾小時，幾天或幾個月)；比較第一張和第二張圖像來確定選定組織中的脈管密度和/或血流量是否有所變化。這個方法的其中一個的用處是，在血管生成和非血管生成藥劑的評估中的使用，同樣在這種潛在治療的研究中的使用。例如，可以使用內窺鏡來評估任何一種特定治療的效果，這種治療旨在減少血液進入和/或通過腫瘤的流量，比如肺部腫瘤或結腸腫瘤。本發明的另一個方面，提供一種找出位於脈管組織表層下面的血管，比喻阻塞或封閉性動脈或者適合生成AV瘻管的血管位置的方法。該方法包括給動物施用螢光染料；得到至少一張位於組織表層下面的脈管照影圖像；檢査至少一張血管照影圖像來確定位於組織表層下面的至少一處血管的位置。由於本方法允許準備的血管的可視化的距離在組織表層以下至少0.5cm，優選至少lcm,所以醫生大致可以在減少了的時間裡完成關於對旁路或其他冠狀動脈在組織表層下面的阻塞或封閉血管位置的確定，僅僅是由於在確認被治療血管位置方面節省了時間。在腎衰竭的治療過程中，本發明的方法提供了一種確定適合形成AV痿管的動脈和靜脈的位置的方法，同時也給醫生提供了幫助確認在脈管構造中建立哪一種類型的瘻管的信息。在優選方面，本方法允許不用切開皮膚來暴露脈管狀況就可以得到位於前面描述深度的周圍脈管的血管照影圖像。不用切割就能得到血管照影圖像的方法在評估周圍(上端和下端)脈管旁路(通過評估流到旁路脈管下流的血流量)也有效，並且在通過爪床評估內皮機能失調方面也很有效(通過評定血流通過位於爪床下的毛細血管的範圍)。根據本發明的各個方面而得到的血管照影圖像表明了位於組織內部動脈和靜脈裡的細胞腔(空間)。一條相對粗的線顯示是主動脈，而相對細的線顯示是小一些的動脈。一條基本統一粗度的線表示是一條沒有被動脈粥樣硬化侵噬了的血管。相反，一條不規則的線，或者在某一部分變細，則說明存在血管阻塞，同時，一條不連續的線則顯示存在血管的封閉。然而，在另外一個方面，本發明提供一種裝置和相關方法，這種方法提供具有高清晰度的圖像使得醫生可以確認血管直徑在30um斂更小時的位置。本發明的這個方面將在接下來的篇章裡詳細討論。為了得到本發明的方法所說的圖像，給病人施用一種螢光顯現藥劑。選擇螢光藥劑從而當它通過目標脈管時，至少可以獲得一張有用的脈管圖像。螢光染料當被具有特定波長的放射線感光時釋放出已知波長的射線。被感光染料釋放出來的射線是可檢測出的，而且能夠被適當的裝置捕捉，這種裝置能將射線轉化成為可視圖像。儘管任何一種可以在此列明的提供圖像的螢光染料都可以使用，例如靛藍色素(ICG)(IC-GREENTM,CARDIO-GREENTM，有AKORN，INC公司銷售)，優選三碳菁染料染料相類似成員，及其他們的混合物。優選ICG是因為它很容易得到，而且在眼科血管照影，心輸出量分析和其他方面已經長期得到認可。與以上這些染料相關的吸收輻射和發射輻射的波長已廣為人知，這裡就不再贅述。作為例子，由於靛藍色素(ICG)的吸收和發射峰值介於800-850nm之間，應當使用放射出這樣波長的輻射源以獲得一個或多個目標組織的血管圖像。一般地，螢光藥劑被製造成為一種包含藥用可接受的載體的混合物。這個混合物具有一定數量，螢光藥劑出現在混合物中心，足以提供圖像所需要的清晰度。有利地，藥劑所佔混合物比重從l到10毫克/毫升，優選從3到7毫克/毫升，最優選5毫克/毫升，同載體構成以達到平衡。提供有助於溶解但也可僅限於乳化或懸浮藥劑的載體，來提高給病人施用的藥劑。通常經胃腸外、靜脈推注或其他適當的裝置給藥。用作為優選的大丸劑的組成的靜脈注射，所用的載體依據所要給藥的方式而定。示例性的載體可包括水、鹽水、酒精、聚山梨醇酯80、Tweens、脂質體、胺基酸、卵磷脂、十二烷基硫酸酯、月桂基硫酸酯、磷脂、Cremophor、脫氧膽酸鹽、大豆油、蔬菜油、紅花油、芝麻油、花生油、棉籽油、山梨糖醇、阿拉伯樹膠、單硬脂酸(monsteamte)鋁、聚氧乙烯化的脂肪酸、聚烯吡酮和它們的混合物。有益的是，載體包括水合/或鹽水。可存在於合成物內藥劑中的任選的成分包括張力和/或pH調節劑，例如氫氧化鈉、鹽酸、磷酸緩衝液、Tris緩衝液等。,包含藥劑的組合物最初可以以任何適當的配方提供，例如，'作為用作使用前重新配製的凍幹劑，或作為小瓶或注射器內預混合的液體。在施用成像劑之後，啟動能夠激發存在於脈管系統或目標組織內的藥劑的裝置，和能夠檢測從任何這些藥劑發射的射線的裝置。每個裝置可以配置在分別的罩內，它們也可以合併組裝在單一的罩子內，這不背離本發明。參考圖l，用於激發藥劑的裝置有益地包括雷射器l，該雷射器l以一定波長發射能夠引起存在於被照射的脈管系統和目標組織3內的任何藥劑，從而發射特定波長的射線。能夠提供適於充分激發藥劑的射線，以使得檢測到輻射的雷射器是本領域技術人員共知的(例如，Magnum3000,LasirisSt-Laurent,Quebec,Canada),這裡將不再贅述。然而，總的來講，該裝置包括雷射器和發光二極體，並且有益地包括一個帶通濾波器5。所述濾波器5通過保證到達血管的射線是基本均勻波長，即激發藥劑發射螢光的波長，來幫助優化圖像質量。作為由雷射器單獨提供照射的區域不足以發射血管網或其它相對較大的區域，雷射器有益地包括發散雷射以覆蓋目標區域的光學元件7。例如，己經發現能夠提供7.5cm*7.5cm均勻輻射區域的光學元件將足以照射最大的血管網。這種光學元件是已知的，因此在這裡不再詳細贅述。優選光學元件按照有時他所需要的在照明區域內變化，以在一個相對小的區域內聚集雷射輻射，從而增強圖像解析度。在進一步的光增強作用中，雷射輸出可以是脈衝的，通過使用諸如脈衝發生器18的裝置使它與照相機圖像拍攝頻率同步。這減少了在保證圖像質量的同時由血管或組織接受的雷射輻射的量。能夠從成像劑，特別優選螢光染料檢測發射的裝置是已知的。有益的是，能夠在一段時間內獲得多張圖像的照相機，如CCD照相機2(例如HitachiKP-M2,KP-M3)可用於捕捉從成像劑來的輻射。當然，選擇的照相機應該是能夠捕獲由成像劑發射波長的射線的一種。優選照相機以至少15張圖像/秒的速率，更優選以至少大約30張圖像/秒的速率拍攝這種圖像。該照相機上可以配置帶通濾波器6，以避免捕獲到不是由成像劑發射的射線。，照相機的聚焦可以通過自動或手動裝置。另外，如果需要，照相機可包括能夠放大目標區域的透鏡系統8。優選這種透鏡系統的用途是切換到雷射器，從而當透鏡系統被接合時，優雷射器提供的照射區域相應地減少以與透鏡系統提供的視野相匹配。這個協作的結果是使解析度得到增強。如果需要的話，也可以在雷射器和/或照相機內配置偏振濾波器14a，14b，以增強解析度。有益的是，距離傳感器9(例如WTA24，Sick光電有限公司，EdenPrarie:MN)作為一部件被包括在裝置內。優選併入到可視顯示器9的傳感器給臨床醫生提供反應，從而使雷射器和照相機可以定位在距離一個能夠最佳拍攝到高質量圖像的血管或目標組織的位置，從而最小化操作期間所需進行的照相機的聚焦。照相機和雷射器的相對定位可影響圖像的清晰度，也被稱為視覺噪聲。如圖1所示，優選雷射器關於雷射器和照相機的軸定位在小於大約85Q，更優選在20C和700之間。以這些角度引入雷射射線進入體腔減少進入照相機的閃光的量，這個閃光是由於體腔內存在的液體引起的。如圖1所示，照相機和雷射器可以防止在病人體外，也可以設計使用至少一個內窺鏡以獲得這裡所描述類型的圖像。例如，在本發明的這個方面，內窺鏡將通過切口和/或體腔插入到病人體內，並定位到目標區域附近。第一裝置，典型的是一個雷射光導纖維將插入到內窺鏡中，並用於以適當的波長提供輻射以引起預先施用的在病人血管或組織內的任何成像劑發出可檢測的射線。插入到內窺鏡內的第二裝置將使得可以獲得在血管或組織內的輻射一發射劑的圖像。例如，連接到用於執行結腸鏡檢査的CCD照相機的光學裝置，這就可以很容易地與本發明設計的內窺鏡檢查程序結合。根據這裡公開的適當裝置的製造商是本領域技術人員已知的，在此不再贅述。優選照相機轉播拍攝的圖像導模一數轉換器10(典型的是位於PC15內的插件)，然後通過圖像拍攝和處理軟體運行PC15。然後可在監視器ll上顯示螢光劑(它對應於靜脈、動脈和/或目標血管網的腔)的數字圖像，然後可由PC或周圍裝置記錄在任何適當的介質，例如硬碟、光碟、磁帶等上。照相機也可以直接將圖像輸送給電視12/VCR13系統，其特徵在於該圖像可以實時顯示和/或記錄用於在之後的時間內重播。優選監視器和/或電視位於手術套房內，以實時觀察處理和周圍血管的各個方面。印表機16也可以連接到照相機、PC和/或VCR以允許將要獲得的一個或多個血管造影圖象的硬拷貝。模數轉換器是已知的。這些裝置，如它們的名稱所指的一樣轉換一系列由照相機拍攝的模擬圖像成為數字圖像。圖像處理軟體也是已知的，帶有許多目前可用的能夠分析治療的和鄰近的血管的軟體。實際上，優選將照相機、雷射器和視頻監視器放置在外科醫生的對面，以確保外科醫生具有最大的空間以相對於病人定位該裝置。剩餘的元件可以放置在任何方便的地方。優選將照相機、雷射器和/或視頻監視器安裝到一個或多個能夠在x,y和z軸上自由移動的電樞上，以提供最大的可操作性，並且將它們在放置後保持在所需的位置上。在一個優選方面，圖像拍攝和處理軟體能夠提供血管，例如治療部位的血管和靠近治療部位的原始血管的終端部分的直徑的測量。有許多不同的方法可用於提供這種測量，一種方法如下。按照發明者的設想，照相機被放置在各個病人的不同位置，或者在同一個病人可獲得不止一張血管圖像，軟體優選包括校準算法，這使得操作員可以分配到特定數目的圖像像素的距離。使用任何適當的方法都可以完成校準，一種方法包括內徑裝滿螢光染料的已知的毛細管的使用，例如ICG。毛細管內的染料被雷射器發射的射線激發，得到的被照相機檢測到，並由軟體處理的螢光液體圖像，用於分配對應於毛細管內徑的像素數目的長度。軟體優選包括進一步的選擇用於分析的最佳圖像的特徵。對這一特徵的需求是基於在正常條件下通過組織或治療的目標血管的成像劑的相對快的流速。由於不能精確地確定通過組織或目標血管的成像劑的通過時間(如果任何能夠從中通過)，在目標圖像之前和之後還存在許多領先和結尾的圖像。軟體優選能夠確定各個圖像彼此之間的相對對比度，並以此選擇具有用於分析的最大對比度的那些幀，即在其中藥劑能夠進入目標血管或組織的情況下，那些其中存在成像劑，並能夠發射可檢測射線的幀。這些選擇的一系列圖像然後被分析以確定在特殊位點治療的(或任何其他血管)的直徑，以及通過治療的血管和鄰近的起源血管中的血流的速度和體積。軟體可用於比較治療前和後血管的圖像，以確定在治療位點或其下遊的相對血液流速。通過計算和比較與預選部分的血管關聯的治療前和後的圖像中的螢光區域(即與螢光染料相關的像素的數目)，和/或比較在每個這樣的圖像中預選部分的血管的平均最大螢光強度來完成這一比較。在治療後圖像中的各個較大數目相速，或較大平均最大螢光強度表明作為治療的結果而在預選的血管部分中的血流改善。相似的，本發明使得能夠計算和比較刺激，即使用乙醯膽鹼之前和之後血管的直徑。這一比較很重要，因為血管直徑的增加顯示該血管保持了內皮功能，這是對未來血管潛能的一個積極的指示。通過下面的實施例將會對本發明的優點進行進一步的描述。這裡提出的一些細節不應該被認為是對本發明的權利要求的限制。具體實施例所述的實施例顯示了本發明的優選裝置在觀察通過特定血管，即小鼠股動脈，和langendorff灌注心臟的螢光染料的流動，還顯示該裝置在正常條件下和在受局部施加乙醯膽鹼的影響下確定小鼠股動脈血管的直徑的能力。在該實施例中，螢光染料(ICG)被注射到血管床(經小鼠頸靜脈導管經langendorff灌注心臟的灌注導管)並用從雷射原來的射線(806納米)激發。由染料發射的螢光(射線)(830納米)利用CCD照相機作為一系列血管照應圖像被捕獲。照相機轉播血管造影圖象成為PC上運行的模數轉換軟體，使數位化血管造影圖象。然後對這些數位化的圖像進行質量(通過觀察監視器)和數量上的分析。進行的定量評估的一個實施例是利用比較運行在PC上的亞像素邊緣檢測系統的軟體確定小鼠股動脈的直徑。前述螢光成像技術用於體內小鼠股動脈上。在下面將要詳細描述裝置的各個元件、動物的準備、ICG的注射和分析方法。雷射裝置包括一個SDL-820雷射二極體驅動器(SDL有限公司，San一Jose，CA),它保持以平均電流3.95A的連續波長輸出，和一個SDL-2382-P1雷射二極體(SDL有限公司)。雷射二極體用於照射目標區域和激發ICG染料，從而誘發成像區域的螢光。由於與白熾光源不同，雷射二極體被用於雷射器來發射窄頻道範圍的光子，因此不需要激發濾波器並消除了熱散失相關的問題。由於雷射器發射的波長有限，可以不用激發濾波器，提高了螢光性。結果，從雷射二極體發出的高比例光是被ICG吸收的波長。還發現使用800DF20帶通濾波器(Omega光學有限公司Brattleboro，VT)聯合雷射光源通過選擇性通過在806納米發射的光子而改進了結果(即在ICG被激發的波長)。用KP—160視頻照相機(HitachiDenshi有限公司公司，日本東京)收集血管造影圖象。選擇KP—160照相機，因為它在電磁光譜的近紅外區域(也是ICG螢光性)高度敏感，因此最佳化捕獲ICG激發的射線。一個845DF25帶通濾波器(Omega光學公司，Brattleboro,VT)連接到照相機上，以排除所有與ICG螢光性無關的波長的光子。雷射二極體相對於研究區域的位置呈450較，以最小化從進入到照相機的水的表面產生的光譜反射(即閃光)。閃光是成像期間視覺噪聲的主要原因。利用模數轉換器(752*480像素，8位圖像處理器，PLXCI—SV4，EPIX公司，BuffaloGrove，IL)以數位化來自照相機的複合的視頻信號。在各靜脈注射完成ICG染料大丸劑之後，以每秒30的速率收集一系列264張交錯的圖象。以下述方式準備小鼠在誘導箱內利用異氟垸(Ohmeda製藥公司，米西索加，ON，加拿大)(4。X的醫用氣體，4升/分鐘)並利用提供以1.5-2.0%的醫用氣體(400升/分鐘)的速率的面罩誘導麻醉。在實驗期間，小鼠放置在自動恆溫水床單上，用肛門溫度計監測體溫。以促進目標血管成像，小鼠的胸、腹和腹股溝部位的毛被刮淨，小鼠面朝上放置，股骨埋管系統上的皮膚被切開以暴露目標血管。利用以端延長的PE10導管插入到頸靜脈內，導管中充滿含50U肝素/毫升的鹽水。小鼠準備好後，施用10微升ICG大丸劑的靜脈注射液，之後靜脈注射50微升鹽水溶液。為了準備大丸劑，將4微克/毫升臨床級ICG(CARDIO-GREENTM)溶於滅菌水溶劑中，用於一個小時的注射。所有的注射都是經建立在頸靜脈上的導管來完成。鹽水用來衝洗導管，並保證大丸劑完全通過股骨的脈管系統，產生尖銳的波形。利用Windows95/98/NT1.0版本的XCAP執行圖像分析(EPIX公司，BuffaloGrove，IL)。圖像處理運算法則包括下列步驟。1.選擇目標血管。動物之間的脈管系統的解剖有表化。結果，需要研究一種標準用於選擇目標動脈。這個方法從定位照相機開始。這樣定位照相機，使得能夠包括股動脈和他的分枝的視圖區域。為了圖像分析的目的，目標血管是股動脈及其分支，那些提供最高解析度和最大分支程度，通常是三級或四級分枝。2.較準。照相機的位置關於各個動物不同的成像區域來定位，因此需要較準照相機用於每個圖像的收集。用充滿ICG的小直徑毛細管(320微米)來校準圖像(TSP320450;聚微技術，LLC,Phoenix,AZ)。圖像處理軟體包括建立校準函數使得一套像素的規格相同和用戶定義的值分配到距離在這些同等物之間。軟體的邊緣檢測器用於確定在毛細管內發射螢光的染料的邊緣同軸。毛細管的內徑，以微米計，然後被指定為這些點之間距離的長度。由於這是軟體已建立的特徵，所有後面圖像幀的測定都是以微米計，而不是像素單位。為了避免由於照相機移動或其它隨機現象引起的扭曲，每張圖像都進行校準。這個技術的優勢是用於校準裝置測定的方法與用於血管測定的方法一樣，在相同於血管測定條件下的光學條件下測定同一幀的校準裝置。3.利用亞像素修邊器測定直徑。利用建立的亞像素修邊器測定所有的血管直徑。4.根據邊緣強度選擇幀。ICG圖像的分析必然伴有用於分析的幀的選擇。選擇幀的需要是相對於獲取圖像的速率的股動脈內ICG流動的快速速率的結果。這導致ICG之前和之後獲得的幀的頭和尾順序在成像區域可被檢測到。在我們的軟體中由邊緣檢測器自動計算的邊緣強度是邊緣的相對強度的測定，即在一側邊緣的像素值與另一側邊緣的像素質的比例。當對比最大時此比例最高，它對應於ICG螢光的最本強度。被測定的血管有兩個邊緣，因此十幀的邊緣強度的產品是選定崩於分析的最大值。完成前面的工作之後，按照以上所述計算血管強度和標準誤。應用用於成對的值的Student's-test以確定在測量值之間的統計學顯著性(統計學邊界，p=0.01)。表中給出了小鼠(股動脈)不同大小血管的效果的初步數據。當即使是在施加低濃度乙醯膽鹼(0.01yM)的情況下該數據也肯定了監測小血管(例如58微米)變化的能力。表tableseeoriginaldocumentpage20前面顯示了本發明觀察血液通過血管、確定血管直徑，並監測在施用乙醯膽鹼後血管的活性變化的能力。所有引用的文獻，包括參數、專利號和出版物全文在這裡參考。另外，除非特別指出，參考一個成分、結構或步驟這裡應該理解為不止一個這樣的成分、結構或步驟，即，至少一個或一個以上。這裡是參考一個優選實施方案進行重點描述，但本領域的技術人員顯然可以對該優選實施方案進行改變，並且除了這裡特別描述的之外還可以進行本發明。因此，本發明包括以下權利要求所定義的精神和領域內的所有修改。權利要求1.一種用於可視化冠狀動脈旁路移植物的血流中所攜帶的螢光染料的運動的裝置，所述裝置包括能夠提供適於激發所述螢光染料的輻射的裝置；照相機，所述照相機能夠捕獲從血管內的螢光染料發射的輻射作為血管造影圖像；其中所述照相機以每秒至少15張圖像的速率捕獲圖像；其中所述螢光染料為ICG；以及處理裝置，所述處理裝置用於確定圖像的相對對比度和選擇具有用於分析的最大相對對比度的圖像。2.根據權利要求1所述的裝置，還包括確定一個或多個血管直徑、血液流過血管的速率以及血液流過血管的流量的處理裝置。3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中所述照相機以每秒至少30張圖像的速率捕獲圖像。4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述能夠提供輻射的裝置為雷射器，並且所述裝置還包括定位成發散所述輻射能量束以覆蓋目標區域的光學器件，或者其中所述光學器件可調，以便允許照明區域的變化，或者還包括帶通濾波器，該帶通濾波器相對於所述輻射能量束被定位成將所述輻射能量束限制為一個大體一致的波長的輻射能量束，或者還包括指示從所述照相機和所述雷射器中的至少一個到目標區域的距離的距離傳感器。5.根據權利要求1所述的裝置，還包括用於給目標區域提供輻射和獲得至少一個血管造影圖像的內診鏡。6.根據權利要求1所述的裝置，還包括帶通濾波器，該帶通濾波器被定位用於防止所述照相機捕獲除由螢光染料發射出的輻射以外的輻射。7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述照相機包括用於放大觀察區域的透鏡系統，並且其中所述透鏡系統能夠被轉換到所述雷射器，以便作為照相機的觀察區域的函數相應地調節由雷射器提供的照明區域。8.根據權利要求1所述的裝置，其中所述裝置位於人體的外部。9.根據權利要求4所述的裝置，其中所述雷射器產生脈動並且與照相機的捕獲速率同步。10.—種用於評估程序功效的裝置，包括能夠提供適於激發血管的血流中所攜帶的螢光染料的輻射的裝置；照相機，所述照相機能夠捕獲從血管內的螢光染料發射的輻射作為血管造影圖像；其中所述照相機以每秒至少15張圖像的速率捕獲圖像；其中所述螢光染料為ICG;以及處理裝置，所述處理裝置用於比較程序前後的圖像以確定程序後的圖像是否具有較大的螢光測量值，其中所述較大的螢光測量值表示改進的血流量。11.根據權利要求10所述的裝置，其中所述螢光測量值為表示圖像中的螢光的像素的數量，並且優選地，其中所述螢光測量值為平均最大螢光強度。12.根據權利要求10或11所述的裝置，還包括確定一個或多個血管直徑、血液流過血管的速率以及血液流過血管的流量的處理裝置。13.根據權利要求IO所述的裝置，其中所述照相機以每秒至少30張圖像的速率捕獲圖像。14.根據權利要求10所述的裝置，其中所述能夠提供輻射的裝置為雷射器，並且所述裝置還包括定位成發散所述輻射能量束以覆蓋目標區域的光學器件，或者其中所述光學器件可調，以便允許照明區域的變化，或者還包括帶通濾波器，該帶通濾波器相對於所述輻射能量束被定位成將所述輻射能量束限制為一個大體一致的波長的輻射能量束。15.根據權利要求10所述的裝置，還包括用於給目標區域提供輻射和獲得至少一個血管造影圖像的內診鏡。16.根據權利要求10所述的裝置，還包括帶通濾波器，該帶通濾波器被定位用於防止所述照相機捕獲除由螢光染料發射出的輻射以外的輻射。17.根據權利要求10所述的裝置，其中所述照相機包括用於放大觀察區域的透鏡系統，並且優選地，其中所述透鏡系統能夠被轉換到所述雷射器，以便作為照相機的觀察區域的函數相應地調節由雷射器提供的照明區域。18.根據權利要求IO所述的裝置，其中所述裝置位於人體的外部。19.根據權利要求14所述的裝置，其中所述雷射器產生脈動並且與照相機的捕獲速率同步。全文摘要一種用於手術中血管造影的裝置，所述裝置包括能夠提供適於激發所述螢光染料的輻射的裝置；照相機，所述照相機能夠捕獲從血管內的螢光染料發射的輻射作為血管造影圖像；其中所述照相機以每秒至少15張圖像的速率捕獲圖像；其中所述螢光染料為ICG；以及處理裝置，所述處理裝置用於確定圖像的相對對比度和選擇具有用於分析的最大相對對比度的圖像。文檔編號A61B10/00GK101406392SQ20081009498公開日2009年4月15日申請日期2000年8月11日優先權日1999年9月24日發明者古爾普利特·曼加脫,約翰·C·多徹蒂,羅伯特·W·弗勞爾,賽夏特裡·M·查裡,馬克·休考申請人:加拿大國家研究委員會