CN112842524A - 一种血管内光声成像激光消融导管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种血管内光声成像激光消融导管，采用了全光纤阵列式排布和双空心式设计的血管内光声成像激光消融导管，用于对血管内的病变进行实时成像和消融治疗。此导管包括管头端、管壁部、管腔部和管尾端。导管管头端最中心部分的圆形孔径为引导导丝孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝。导管管头端中心的圆形孔径外围设计环形孔隙为生理盐水注入孔径，用于生理盐水的注入。导管内由多根光声成像和激光消融所使用的光纤和头端带有传感器的光纤依次相邻同心圆阵列式排布。导管管壁部设有微型弹簧和柔性材料，控制导管成像和治疗的弯曲角度。本导管设计可以提高血管内的成像速度，将血管内成像和血管内治疗更好的结合起来。

Description

一种血管内光声成像激光消融导管
(一)技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种血管内光声成像激光消融导管。
(二)背景技术
动脉粥样硬化斑块是心脑血管疾病和外周血管病的主要原因。动脉粥样硬化表现为动脉内膜的脂质沉积。由于血管中脂质代谢障碍，血管内出血及血栓形成，导致动脉壁增厚变硬、管腔狭窄，使得该动脉所供应的组织或器官将缺血或坏死。血管内光声成像技术可以对粥样硬化斑块的具体成分进行检测。该技术基于光声效应，脉冲激光激励下的生物组织产生超声信号，超声信号被接收后，通过反投影算法将其携带的时间信息和强度信息转化为能够反映血管内结构和组织吸收分布的可视化图像。光声成像技术在保持高空间分辨率的同时成像深度更大，能够对粥样硬化斑块和血管内易损斑块进行高分辨成像。同时，激光消融也广泛的用于心血管疾病和外周血管疾病。准分子激光用于血管内斑块的修饰，但是作用深度较浅，无法完全清除血管内斑块。因此需要使用多种波长的激光来用于血管疾病的治疗。基于避免激光伤害血管壁和精确地作用于血栓斑块的目的，将血管内光声成像技术和激光消融技术进行结合来精确治疗血管内疾病。目前尚无血管内成像和激光消融结合的导管或类似产品。
(三)发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种血管内光声成像激光消融导管。本发明是在血管内将光声成像和激光消融进行一体式组合，对血管内的斑块血栓进行实时成像和实时消融治疗。
血管内光声成像激光消融导管采用了全光纤阵列式排布和双空心式设计。关于导管的具体设计分为四部分：管头端，管壁部，管腔部和管尾端。导管管头端最中心部分设计为一个圆形孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝，到达病变的具体位置。导管管头中心的圆形孔径外围设计环形孔隙，允许生理盐水的注入。通过生理盐水盐水的注入可以排除血液的干扰和减少血管壁的损伤，更有助于进行成像和治疗。导管管头外围由多根光声成像和激光溶栓所使用的光纤依次相邻同心圆阵列式排布。其中一部分光纤的头部具有微型的传感器，用于接受光声信号。导管管壁内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度。导管管腔内部留有导丝孔径、生理盐水注入孔径和多根光纤。导管管尾部设计了生理盐水的导入口。导管中头部带有微型传感器的光纤连接至成像设备，血管内光声成像的光源和激光消融所使用相同的光纤连接至多波长功率可调的激光器。
本发明的血管内光声成像激光消融导管是在导丝的引导下，通过生理盐水的注入将成像区域的血液推开，减少对光线的干扰。激光光源由血管内光声成像光纤传输到血管内斑块组织，将血管内组织受到的声信号反射回光声成像光纤的头端。经过光纤头端的传感器和成像设备对声信号进行处理，得到实时的血管内图像。根据血管内的图像对导管进行调整角度和选择不同的波长对血管内的病变进行治疗。最终实现血管内成像和激光消融实施同步进行，缩短血管内介入治疗的时间。
本发明的优点在于：
第一方面：血管内光声成像激光消融导管采用全光纤式排布，缩小导管的尺寸使得血管内成像和激光消融治疗同步进行，缩短血管内介入治疗的时间；
第二方面：导管内设置生理盐水注入孔径，生理盐水的随时注入有助于成像的快速采集，同时在激光消融时也有助于保护血管壁；
第三方面：导管内光声成像的光源光纤和头端带有传感器的光纤依次相邻同心圆式阵列排布，采集更多血管内组织的信息，缩短了成像的时间，可得到血管内部多方位多角度的图像；
第四方面：本导管中光纤所连接的多波长频率可调的激光器，可根据斑块的位置和组织性质来选择不同的激光能量进行激光消融；
第五方面：导管管壁内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度，更灵活的作用于病变组织。
(四)附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为血管内光声成像激光消融导管管头端的示意图；
图2为血管内光声成像激光消融导管管腔部的内部图；
图3为血管内光声成像激光消融导管工作结构的示意图。
图注：
100：光声成像激光消融导管，110：导管管头端，111：光纤，112：头端带有传感器的光纤，113：引导导丝孔径，114：生理盐水注入孔径，120：导管管腔部，130：导管管壁部，131：柔性材料，132：微型弹簧，140：导管尾端，200：成像设备，300：盐水注入系统，400：激光器
(五)具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施实例一：
导管管头端(110)的中心孔径(113)用于穿过引导导丝来达到病变部位，其孔径大小可为0.3-0.4mm。导管管头中心孔径外部孔隙可为生理盐水的注入口(114)，其空隙大小是在0.1-0.2mm。控制生理盐水的注入时间和注入速度，可以有效减少激光产生的热弛豫中，血管壁损坏的可能性。最后整个导管(100)的直径大小的范围可控制在1.5-2.0mm，能顺利通过血管内大动脉的血管腔，进行成像和激光消融。
具体实施方式二：
导管中所使用的光声成像和激光消融的光纤(111)可为多波长光纤。通过使用多根小光纤能够保持在血管内进行成像和治疗的灵活性。光纤必须在纤芯和包层中进行全反射，考虑到光纤的芯包比在1:1.05或1:1.10，因此小根光纤的纤芯直径可控制在60-150微米之间。为了确保导管的柔软性和灵活性，整个导管中的光纤排布的总数量不得超200根，根据导管的尺寸光纤数量可控制在100-150根。通过具体的临床情况调整光纤的数量，定制成紧密堆积型导管、最佳间距型导管和高密度型导管。紧密堆积型导管会持续产生更大的消融面积，高密度型导管具有能量密度高和最小的光学死角，最佳间距型导管的优势则介于紧密堆积型导管和高密度型导管之间。
具体实施方式三：
通过激光器(400)将激光传输到血管内光声成像的多波长光纤(111)中对血管内组织进行照射，其反射回来的声信号被光纤头部的传感器(112)所接受传导至成像系统(200)进行成像。此处的光纤(111)可为双模光纤和多波长光纤，血管内光声成像的光源在400-2500nm。
具体实施方式四：
基于具体实施方式三，光纤头部的传感器(112)可为平凸光学微谐振器超声传感器，其镜面曲度最小值的角度为30°，镜面反射率达到98％。通过不同波长的激光器将激光传输到血管内组织进行照射，组织会产生不同的声信号，通过多个超声传感器可接受多个血管内多个方位和多个角度反射回来的声信号。
具体实施方式五：
基于具体实施方式二，导管中的光纤围绕管腔同心排列，使用环氧树脂中作为填充材料，以提供高效和可靠的能量传输。导管内用于传输激光的光纤(111)尖端以一定角度抛光，光纤的外缘确保是圆形的，以便无损伤地放入导管。传输激光的光纤顶端的抛光角度不能超过24°，否则会因内反射而失效。
具体实施方式六：
在导管的尾端，将光纤布置成束状插入激光系统(400)，可以使激光能量可以更好的传输到光纤中。整个导管的设计长度可在110-150cm，用于冠状动脉和四肢血管的血管介入治疗。
具体实施方式七：
由导管远端的管壁(130)外部包裹1-3cm长的柔性材料(131)和管壁内部微型弹簧(132)来增加导管远端的柔软性。在通过弯曲的血管，弯曲不同的角度进行血管内成像和治疗。其中柔性材料可为硅胶，塑料和碳纳米管的碳材料。导管外部可用聚酯薄膜材料包裹整个导管。
具体实施方式八：
血管内光声成像和激光消融共用多波长光纤(111)。光源(400)通过多波长光纤将激光作用于血管内组织，所产生的声信号通过光纤头部的传感器(112)对血管内的斑块进行多角度高分辨率成像。根据斑块组织的成分、位置和病变的程度进行选择不同波长和不同功率的激光器(400)来进行清除。在此过程中使用盐水冲洗技术(300)进行在治疗的过程中冲洗血管。此导管采用全光纤式设计，使得导管尺寸缩小，可以用于血管介入的术中成像，用于心血管疾病和下肢血管的成像与治疗。

Claims (6)

1.一种血管内光声成像激光消融导管，其主要特征在于：全光纤阵列式排布和双空心式设计，导管包括四部分：管头端，管壁部，管腔部和管尾端；所述导管管头端最中心部分设计为一个圆形孔径为引导导丝孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝，到达病变的具体位置；所述导管管头端的圆形孔径外围设计环形孔隙为生理盐水注入孔径，允许生理盐水的注入；所述导管管头端外围由多根血管内光声成像和激光消融所使用的光纤和头端带有传感器的光纤依次相邻同心圆阵列式排布；所述导管管壁部内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度；所述导管管腔内部留有导丝孔径和生理盐水注入孔径；血管内光声成像的带有传感器的光纤连接至成像设备，光声成像和激光消融的光纤连接至多波长功率可调的激光器。
2.根据权利要求1所述的全光纤阵列式排布，所述导管由多根血管内光声成像和激光消融所使用的光纤和头端带有传感器的光纤依次相邻同心圆阵列式排布，提高了成像速度，缩短了成像的时间，可得到血管内部多方位多角度的断面图像，并且多根激光消融光纤同心圆阵列式排布，准确快速的作用于血管内病变组织。
3.根据权利要求1所述的双空心式设计，所述导管最中心部分设计为引导导丝孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝，到达病变的具体位置；所述导管中心的引导导丝孔径外围设计生理盐水注入孔径，允许生理盐水的注入。
4.根据权利要求1所述的导管管壁部内外设有微型弹簧和柔性材料，其柔性材料和微型弹簧长度为1-3厘米，柔性材料为硅胶，塑料和碳纳米管的碳材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度。
5.根据权利要求2所述的血管内光声成像和激光消融所使用的光纤，所述导管内的血管内光声成像激光消融的光纤为多模光纤和多波长光纤；所述光纤的纤芯直径在50-100微米之间，光纤数量在100-150根，根据具体的临床情况调整光纤的数量，定制成紧密堆积型导管、最佳间距型导管和高密度型导管。
6.根据权利要求3所述的生理盐水注入孔径，生理盐水的随时注入有助于成像排除血液的干扰，同时在激光消融时也有助于保护血管壁。
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