CN116138716B - 成像导管及血管内成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像导管及血管内成像系统。该成像导管包括：第一导管、照明光纤、相干光纤、第一透镜组和第二透镜组；相干光纤和照明光纤均设置在第一导管内部，且均沿第一导管的轴向方向延伸；第一透镜组位于第一导管的远端；第二透镜组位于第一导管的近端；照明光纤用于向第一导管的远端传输光线；第一透镜组用于将第一导管的远端处的目标成像对象反射的反射光线耦合形成耦合光线；相干光纤用于将耦合光线传输至第二透镜组；第二透镜组用于将耦合光线传输至体外成像部件。如此，本发明提供的成像导管可以做到更加纤细，更加容易伸入到神经血管等直径较小的血管中，应用场景更加广泛；并且由于本方案的结构简单，因此制造成本也更低。

Description

成像导管及血管内成像系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种成像导管及血管内成像系统。

背景技术

血管内可视化成像对于治疗血管疾病具有重大的意义，现有技术中的一般采用互补金属氧化物半导体（CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductors）光学成像技术或扫描光纤内窥镜（SFE，Scanning Fiber Endoscopes）技术，但是上述方案存在相同的缺陷，即不容易实现小型化。而在例如头部的神经血管可视化的应用场景中，小型化是最重要的指标，这是由于头部的神经血管非常细，现有的方案中的检测装置的尺寸过大无法伸入到神经血管中，进而也无法实现部分血管的可视化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种成像导管及血管内成像系统。

第一方面，本发明提供了一种成像导管，包括：第一导管、照明光纤、相干光纤、第一透镜组和第二透镜组；

所述相干光纤和所述照明光纤均设置在所述第一导管内部，且均沿所述第一导管的轴向方向延伸；所述第一透镜组位于所述第一导管的远端；所述第二透镜组位于所述第一导管的近端；

所述照明光纤用于向所述第一导管的远端传输光线；所述第一透镜组用于将所述第一导管的远端处的目标成像对象反射的反射光线耦合形成耦合光线；所述相干光纤用于将所述耦合光线传输至所述第二透镜组；所述第二透镜组用于将所述耦合光线传输至体外成像部件。

可选地，还包括第二导管；

所述第二导管套接在所述第一导管的外围，且所述第二导管与所述第一导管间可伸缩连接。

可选地，所述第二导管外侧壁设置有阻隔件；所述阻隔件用于阻隔血管内的血液；

其中，沿所述血管内的所述血液的流动方向，所述阻隔件设置在所述第一透镜组的上游。

可选地，所述阻隔件包括弹性球囊；

所述弹性球囊基于充入内部的液体或气体产生膨胀，与所述血管的内壁接触以阻隔所述血液。

可选地，所述第一导管和所述第二导管之间存在间隙，所述间隙中设置有注液件；

所述注液件用于在所述阻隔件阻隔所述血液后向所述阻隔件的下游注入替代液体；

其中，所述替代液体的透过率大于所述血液的透过率。

可选地，还包括第三导管；

所述第三导管套接在所述第二导管的外围，且所述第三导管与所述第二导管间可伸缩连接。

可选地，所述相干光纤的直径小于或等于2.5μm，且所述第一导管内所述相干光纤的数量大于或等于3000。

可选地，所述第一导管的直径小于或等于285μm。

第二方面，本发明还提供了一种血管内成像系统，包括如第一方面中任一项所述的成像导管。

可选地，还包括体外成像部件、光源和显示部件；

所述光源用于向照明光纤发出光线；所述体外成像部件用于基于接收到的第二透镜组传输的耦合光线生成目标区域对应的目标图像；

所述显示部件连接所述体外成像部件，所述显示部件用于接收所述体外成像部件传输的所述目标图像并显示。

本发明提供了一种成像导管及血管内成像系统。该成像导管包括：第一导管、照明光纤、相干光纤、第一透镜组和第二透镜组；相干光纤和照明光纤均设置在第一导管内部，且均沿第一导管的轴向方向延伸；第一透镜组位于第一导管的远端；第二透镜组位于第一导管的近端；照明光纤用于向第一导管的远端传输光线；第一透镜组用于将第一导管的远端处的目标成像对象反射的反射光线耦合形成耦合光线；相干光纤用于将耦合光线传输至第二透镜组；第二透镜组用于将耦合光线传输至体外成像部件。如此，本发明通过照明光纤、相干光纤、第一透镜组和第二透镜组形成了基于光学相干原理的成像方案，相较于传统方案中的通过CMOS方案或SFE方案，本方案中的成像导管中可以仅设置用于获取血管内的反射光的相干光纤和透镜组，而无论是相干光纤还是透镜组与CMOS方案或SFE方案相比都更加容易实现小型化，即本发明提供的成像导管可以做到更加纤细，更加容易伸入到神经血管等直径较小的血管中，应用场景更加广泛；并且由于本方案的结构简单，因此制造成本也更低。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种成像导管结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种成像导管结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种血管内成像系统结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图对本发明实施例提供的一种成像导管及血管内成像系统进行示例性说明。

图1为本发明实施例提供的一种成像导管结构示意图，该成像导管包括：第一导管11、照明光纤12、相干光纤13、第一透镜组14和第二透镜组15；相干光纤13和照明光纤12均设置在第一导管11内部，且均沿第一导管11的轴向方向延伸；第一透镜组14位于第一导管11的远端；第二透镜组15位于第一导管11的近端；照明光纤12用于向第一导管11的远端传输光线；第一透镜组14用于将第一导管11的远端处的目标成像对象反射的反射光线耦合形成耦合光线；相干光纤13用于将耦合光线传输至第二透镜组15；第二透镜组15用于将耦合光线传输至体外成像部件16。

示例性地，本发明实施例提供的成像导管可以应用于血管内的成像，尤其是神经血管等血管直径较小的血管中。一般而言，神经血管等等血管的直径非常小，尤其是头部的神经血管直径则更加小；现有方案中一般采用CMOS方案或SFE方案，对于CMOS方案而言，其会在成像探头的末端设置一摄像头用于获取血管内的图像，因此CMOS方案的导管的直径会直接受到摄像头的尺寸的限制，即摄像头的尺寸若较大，则导管的直径也会随之较大，而受限于摄像头的功能性限制以及为了获取到清晰的图像，摄像头的尺寸也不可能过小，因此对于CMOS方案而言，其导管的直径受到较大限制，无法伸入到过细的神经血管中；对于SFE方案而言，其使用浸出的光纤束连续震荡，依靠复杂的图像处理软件生成可解释的图像，其远端处存在较大尺寸的用于校准单根光纤的金属部件，也原理性地限制了尺寸。

参照图1，图中A端表示远端，B端表示近端；本方案中的成像导管可以通过照明光纤12向第一导管11的远端传输光线，第一导管11的远端即可以认为是对准血管内的目标区域100的，即照明光纤12可以为血管内的目标区域100提供光源31，血管内的目标区域100反射的反射光线可以通过第一透镜组14进行耦合，并通过相干光纤13传输至第二透镜组15，第二透镜组15将耦合光线传输至体外成像部件16。其中，第一透镜组14可以是渐变折射率透镜，其具体可以用于将反射光线耦合到相干光纤13中；第二透镜组15可以是中继透镜，其具体作用可以是将耦合光线一比一投射到体外成像部件16上；体外成像部件16可以是一光感元件，即可以基于第二透镜组15投射的光线生成目标区域100对应的目标图像。即本发明实施例提供的成像导管仅用于向目标区域100发射光线以及接收反射光线，并且通过第一透镜组14和第二透镜组15进行耦合和传输，生成图像的部分由体外成像部件16完成。对于照明光纤12和相干光纤13而言，其可以较为容易地做到较小的尺寸，对于第一透镜组14和第二透镜组15而言，由于其仅仅是对反射光线进行耦合以及将耦合光线传输到体外成像部件16，不具备较复杂的成像的功能，其也可以较为容易的做到更小的尺寸，因此总体而言，本发明实施例提供的成像导管可以做到更加纤细，更加容易伸入到神经血管等直径较小的血管中，应用场景更加广泛；并且由于本方案的结构简单，因此制造成本也更低。

图2为本发明实施例提供的又一种成像导管结构示意图；在一些实施例中，还包括第二导管21；第二导管21套接在第一导管11的外围，且第二导管21与第一导管11间可伸缩连接。

示例性地，可以通过第二导管21套接在第一导管11的外围，即实际上形成对于第一导管11的保护管，该第二导管21可以带动第一导管11前进。例如在一些场景中，可以通过一牵引丝伸入到颈部的血管中并且逐渐伸入到目标区域100，再将第二导管21伸入到颈部的血管中，在第二导管21伸入到目标区域100附近后，第一导管11被牵引丝进一步带出进而伸入到神经血管的目标区域100，向目标区域100发出光线并接收目标区域100反射的反射光线。

继续参阅图2，在一些实施例中，第二导管21外侧壁设置有阻隔件22；阻隔件22用于阻隔血管内的血液；其中，沿血管内的血液的流动方向，阻隔件22设置在第一透镜组14的上游。

示例性地，在向目标区域100发出光线并接收反射光线的过程中，血液会极大地妨碍光线的传播，因此在一些可能的实施场景中，第二导管21外侧壁可以设置有阻隔件22，该阻隔件22的作用在于阻隔血液的流动；由此，在照明光纤12向目标区域100发出光线并在目标区域100反射出反射光线的过程中，血液无法阻碍光线的传播，以为成像导管提供更加清晰的获取图像的视野。

在一些实施例中，阻隔件22包括弹性球囊；弹性球囊基于充入内部的液体或气体产生膨胀，与血管的内壁接触以阻隔血液。

示例性地，该阻隔件22可以是一弹性球囊，即在第二导管21未伸入到目标区域100附近时，该弹性球囊可以是处于未膨胀状态的，即在第二导管21未伸入到目标区域100附近时无法阻碍血液的流动，由此也可以减小第二导管21在伸入到目标区域100附近时的阻力；而在伸入到目标区域100附近，第一导管11进一步伸入到目标区域100时，可以向该弹性球囊注入液体或气体，弹性球囊基于注入其中的气体或液体产生膨胀，进而与神经血管的内壁紧密贴合，阻止血液的流动，为成像导管提供更加清晰的视野。在一些场景中，考虑到弹性球囊有可能存在故障而产生泄漏，而即使是注入到神经血管中少量的气体也可能对于受检者造成一定的损伤，因此向弹性球囊中注入对于人体无害的液体为最佳，例如生理盐水。在一种可能的实现方式中，第二导管21侧壁可以是存在一细小穿孔的，该穿孔一端连通弹性球囊，另一端连通第二导管21的近端；即可以从第二导管21的近端注入液体或气体，液体或气体通过细小穿孔向弹性球囊中注入液体或气体。

继续参阅图2，在一些实施例中，第一导管11和第二导管21之间存在间隙，间隙中设置有注液件23；注液件23用于在阻隔件22阻隔血液后向阻隔件22的下游注入替代液体；其中，替代液体的透过率大于血液的透过率。

示例性地，在阻隔件22阻隔血液的流动后，神经血管内处于干涸的状态，此有可能造成对于受检者的伤害，又或者是神经血管产生萎缩，血管壁相互贴合进而彻底阻挡目标区域100的视野。为了解决上述技术问题，可以通过该注液件23在阻隔件22阻隔血液后向阻隔件22的下游注入替代液体，该替代液体可以生理盐水。在注入替代液体后神经血管被替代液体填充，神经血管再次充盈，而且替代液体的透过率大于血液的透过率，因此对于光线的干扰更小，第一透镜组14可以接收到更趋近于真实的反射光线，进而体外成像部件16也可以获得更加清晰的目标图像。

继续参阅图2，在一些实施例中，还包括第三导管24；第三导管24套接在第二导管21的外围，且第三导管24与第二导管21间可伸缩连接。

示例性地，在第二导管21的外围还可以套接第三导管24，第三导管24的直径大于第二导管21的直径，即实际上形成了三层结构，最外层为第三导管24，中间层为第二导管21，最内层为第一导管11，第一导管11、第二导管21和第三导管24的直径依次增大，硬度也依次增大。在一些场景中，对于受检者的头部的神经血管的检测一般从受检者的腿部位置开始伸入，第三导管24可以首先带动第二导管21和第一导管11前进，腿部的血管较粗，因此可以采用更加坚硬和直径更大的第三导管24带动前进，在第三导管24到达颈总动脉后血管直径开始明显收窄，此时第三导管24停止前进，改由第二导管21带动第一导管11伸入到直径更小的颈外动脉远端。在到达颈外动脉远端后血管直径进一步收窄，此时可以仅由第一导管11伸入到神经血管中，具体地，此时第一导管11、第二导管21和第三导管24可以是相对固定的，操作者可以通过体外推动第三导管24进而实现将第一导管11推动至目标区域100。由此，可以通过第三导管24推动第二导管21和第一导管11前进，直至第一导管11推进至目标区域100，此外，第三导管24还可以一定程度上起到保护第二导管21和第一导管11的作用。

在一些实施例中，相干光纤13的直径小于或等于2.5μm，且第一导管11内相干光纤13的数量大于或等于3000。

示例性地，为了使第一导管11的直径做到更小，进而能够伸入到直径更小的神经血管中，单根相干光纤13的直径可以小于或等于2.5μm，多根相干光纤13形成相干光纤束，相干光纤13之间的中心间距小于或等于3.3µm；在第一导管11内的相干光纤13的数量可以大于或等于3000，从而形成具有3000以上的单独的图像像素，即在一些场景中，每根光纤均可以认为对应了目标图像的像素点，相干光纤13的数量越多，目标图像越清晰。在一些实施例中，第一导管11的直径小于或等于285μm。由此，直径更小的第一导管11可以伸入到更细的神经血管中。

在一些实施例中，相干光纤13可以进行包层包覆以及增加护套，保持光路稳定性和传输精准性。还可以增加光学涂层用于减小光的色散以提高成像质量和降低功耗。相干光纤束还可以由25-50µm的无包层二氧化硅照明光纤12包围，以增加光纤导管的灵活性并减小整体弯曲半径。可以使用250µm外径的第一透镜组14，其在空气中具有70°视场，在水中具有50°视场，以提供可接受的视角，同时保持低剖面。同时，透镜厚度可以小于或等于500µm，以避免血管内成像导管的远端头端处过于僵硬。由此，本发明实施例实现了成像导管约为113,000像素/mm²，共3000像素。有效成像面积为27225µm²，第一透镜组14在中心处的分辨率为400pairs/mm，在0.8倍半径处的分辨率为150pairs/mm。

图3为本发明实施例提供的一种血管内成像系统结构示意图，包括上述成像导管实施例中任一项的成像导管。

本发明实施例提供的血管内成像系统包括上述成像导管实施例中任一项的成像导管，因此也可以实现与上述成像导管实施例相同的技术效果。

在一些实施例中，还包括体外成像部件16、光源31和显示部件32；光源31用于向照明光纤12发出光线；体外成像部件16用于基于接收到的第二透镜组15传输的耦合光线生成目标区域100对应的目标图像；显示部件32连接体外成像部件16，显示部件32用于接收体外成像部件16传输的目标图像并显示。

示例性地，成像导管中的第二透镜组可以将耦合光线投射到体外成像部件16上，体外成像部件16可以是一光感元件，其基于接收到光信号产生电信号，并传输到显示部件32；显示部件32基于接收到的电信号在显示面板上显示目标图像，由此，该血管内成像系统可以完成对于神经血管内的成像，进而有助于神经血管的疾病治疗；光源31可以向照明光纤发出光线，并进一步经由照明光纤发射至目标区域；在一些实施例中，照明的方式并不局限于光纤照明，也可以采用同轴照明等其他照明方式。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种成像导管，其特征在于，包括：第一导管、照明光纤、相干光纤、第一透镜组和第二透镜组；

所述相干光纤和所述照明光纤均设置在所述第一导管内部，且均沿所述第一导管的轴向方向延伸；所述第一透镜组位于所述第一导管的远端；所述第二透镜组位于所述第一导管的近端；

所述照明光纤用于向所述第一导管的远端传输光线；所述第一透镜组用于将所述第一导管的远端处的目标成像对象反射的反射光线耦合形成耦合光线；所述相干光纤用于将所述耦合光线传输至所述第二透镜组；所述第二透镜组用于将所述耦合光线传输至体外成像部件；

所述成像导管还包括第二导管；

所述第二导管套接在所述第一导管的外围，且所述第二导管与所述第一导管间可伸缩连接；

所述第二导管外侧壁设置有阻隔件；所述阻隔件用于阻隔血管内的血液；

其中，沿所述血管内的所述血液的流动方向，所述阻隔件设置在所述第一透镜组的上游；

所述第一导管和所述第二导管之间存在间隙，所述间隙中设置有注液件；

所述注液件用于在所述阻隔件阻隔所述血液后向所述阻隔件的下游注入替代液体；

其中，所述替代液体的透过率大于所述血液的透过率。

2.根据权利要求1所述的成像导管，其特征在于，所述阻隔件包括弹性球囊；

所述弹性球囊基于充入内部的液体或气体产生膨胀，与所述血管的内壁接触以阻隔所述血液。

3.根据权利要求1所述的成像导管，其特征在于，还包括第三导管；

所述第三导管套接在所述第二导管的外围，且所述第三导管与所述第二导管间可伸缩连接。

4.根据权利要求1所述的成像导管，其特征在于，所述相干光纤的直径小于或等于2.5μm，且所述第一导管内所述相干光纤的数量大于或等于3000。

5.根据权利要求1所述的成像导管，其特征在于，所述第一导管的直径小于或等于285μm。

6.一种血管内成像系统，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的成像导管。

7.根据权利要求6所述的血管内成像系统，其特征在于，还包括体外成像部件、光源和显示部件；

所述光源用于向照明光纤发出光线；所述体外成像部件用于基于接收到的第二透镜组传输的耦合光线生成目标区域对应的目标图像；

所述显示部件连接所述体外成像部件，所述显示部件用于接收所述体外成像部件传输的所述目标图像并显示。