ES2328147T3 - Dispositivo para la formacion de imagenes por ultrasonido intravascular. - Google Patents

Abstract

Una fibra óptica adaptada para la formación de imágenes por ultrasonido del lumen de un vaso que consta de: un núcleo interno (41) para transmitir luz con un índice de refracción que cambia en respuesta a la energía acústica que incide sobre él; un núcleo anular (43) concéntrico con el núcleo interno para transmitir luz; un material de revestimiento (42) entre los núcleos interno y anular que tiene un índice de refracción inferior al índice de refracción del material del cual el núcleo interno está compuesto; y al menos un transductor acústico (62) que consta de material absorbente (64) formado en la superficie del núcleo anular que absorbe energía óptica transmitida a lo largo del núcleo anular y que genera ultrasonido en respuesta a ello.

Description

Dispositivo para la formación de imágenes por ultrasonido intravascular.

Área de la invención

La presente invención hace referencia a un aparato para determinar características de un lumen de un conducto, por ejemplo del lumen de un vaso en el cuerpo.

Antecedentes de la invención

Para evaluar el grado en que el lumen de un vaso en el cuerpo de un paciente, como un vaso sanguíneo, un conducto biliar o la uretra, está dañado por la enfermedad y, si está dañado, aconsejar la intervención médica para aliviar y/o corregir el daño, generalmente se requiere evaluar la topología del lumen. Por ejemplo, para determinar en qué grado la arterioesclerosis daña un vaso sanguíneo en el cuerpo del paciente, generalmente se requiere determinar el diámetro del vaso sanguíneo y dónde y en qué grado el vaso sanguíneo se encuentra estrechado por la placa arteriosclerótica.

A menudo, un catéter de ultrasonido intravascular (IVUS, por sus siglas en inglés) es utilizado para proporcionar información que caracteriza la condición de una región del vaso sanguíneo (u otro vaso) en el cuerpo y suministrar información topográfica de las paredes del vaso sanguíneo y del lumen en la región. Generalmente, un catéter IVUS consta de al menos un transductor de ultrasonido montado a un extremo distal del catéter que es insertado en el lumen de la región del vaso sanguíneo a ser examinado, y un controlador situado en un extremo proximal del catéter, el cual permanece fuera del cuerpo. El controlador está acoplado a al menos un transductor por medio de cables de energía y transmisión de datos apropiados que se encuentran a lo largo del catéter. Para introducir el extremo distal del catéter IVUS en el lumen, en primer lugar un cable guía se suele insertar y ensartar a través del sistema vascular hacia la región del vaso sanguíneo a ser examinado. El catéter IVUS es entonces ensartado sobre el cable guía hasta que el extremo distal del catéter es situado adecuadamente en la región. El controlador controla el al menos un transductor para irradiar ultrasonido que sea incidente sobre las regiones de las paredes del lumen y de la estructura en y en los alrededores de las paredes. La energía acústica en el ultrasonido incidente que es reflejada por las paredes y estructuras es recibida por el, al menos, un transductor, el cual genera señales en respuesta a la energía incidente y transmite las señales por la línea o líneas de transmisión de datos al controlador. El controlador procesa las señales que recibe para determinar las características del lumen y en particular para determinar el diámetro del lumen. El procesamiento requiere tiempo de análisis del ultrasonido reflejado, para determinar los momentos de llegada de los ecos del ultrasonido transmitido que llegan al al menos un transductor desde las paredes y estructura del lumen en las áreas cercanas a las paredes.

A menudo, el entorno en el cual un IVUS opera es electromagnéticamente ruidoso y el sonido electromagnético captado por las líneas de control y/o transmisión de datos en un catéter IVUS reduce la relación señal- ruido del catéter IVUS. Generalmente, el catéter IVUS en sí contribuye al ruido, ya que para controlar el al menos un transductor incluido en el catéter para irradiar ultrasonido, impulsos de tensión relativamente alto, a frecuencias de cientos o miles de kHz, son transmitidos al transductor a lo largo de los cables de energía del catéter. El espacio requerido en el catéter para alojar las líneas de energía y de transmisión de datos, además del cable guía, también, generalmente, contribuye a limitar cómo de pequeño se puede hacer el radio de un catéter, lo cual a su vez determina el tamaño mínimo de un vaso en el cual el catéter puede ser utilizado.

Normalmente, un catéter IVUS convencional tiene un diámetro igual o mayor a aproximadamente un milímetro. Dicho diámetro relativamente grande impide utilizar el IVUS para sondear conductos y vasos sanguíneos relativamente pequeños del cuerpo, como por ejemplo los pequeños vasos sanguíneos de los ojos. También, debido a su tamaño, un catéter IVUS no puede, por lo general, ser utilizado para guiar a otro catéter, como un catéter de terapia con balón o un catéter de implante de stent, a través del sistema vascular para proporcionar imágenes en tiempo real de una región de un vaso sanguíneo en el cual el otro catéter está siendo utilizado para llevar a cabo la intervención correctiva.

La Publicación WO99/58059 del Tratado de Cooperación en materia de Patentes (PCT, por sus siglas en inglés) describe "un cable guía de formación de imágenes" (IG, por sus siglas en inglés) que "puede funcionar como el cable guía de las intervenciones vasculares y puede posibilitar la formación de imágenes en tiempo real durante el inflado del balón y la colocación del stent". El cable guía de formación de imágenes tiene un diámetro relativamente pequeño de menos de 1 mm "y preferentemente de menos de 0,5 mm". El IG consta de un núcleo de fibra de modo único que consta de al menos una malla reticular de Bragg para fibra (FBG, por sus siglas en inglés) y una "envoltura" piezoeléctrica. La energía eléctrica pulsada es trasmitida a la envoltura por los cables de energía en el IG para estimular la envoltura para que transmita ondas de ultrasonido, las cuales son reflejadas en las paredes del lumen y generan deformaciones mecánicas en la fibra y de ese modo en la FBG. Los pulsos de luz a una longitud de onda reflejados por la FBG son transmitidos hacia el interior de la fibra en su extremo proximal y reflejados por la FBG para que vuelva al extremo proximal. Las deformaciones mecánicas causadas por el ultrasonido reflejado generan modulaciones de la luz reflejada, las cuales son detectadas por circuitos acoplados al extremo proximal de la fibra y utilizadas para la representación óptica del lumen.

La publicación de la solicitud de patente estadounidense 2004/006700, la cual conforma el documento de arte anterior más relacionado con la presente invención, describe un IG para formar imágenes de un lumen que no transmite ni energía eléctrica ni señales eléctricas a lo largo de su longitud para formar imágenes del lumen. El IG consta de una fibra óptica que posee una FBG de difracción en su núcleo, en o cerca del extremo distal de la fibra. La FBG recibe luz a una primera longitud de onda transmitida a lo largo del eje del núcleo de la fibra y dirige la luz para que salga del núcleo e incida en un absorbente situado en la superficie de la fibra. El absorbente absorbe y convierte la energía óptica incidente en ondas ultrasónicas que son trasmitidas hacia el interior del lumen y reflejadas por las paredes del lumen. La fibra también consta de al menos un par de FBG que operan como un interferómetro para la luz en una segunda longitud de onda que es transmitida a lo largo del eje del núcleo de la fibra. Una primera y próxima FBG del al menos un par de FBG refleja parcialmente la luz de la segunda longitud de onda, y una segunda y distal FBG del par refleja sustancialmente completamente la luz de la segunda longitud de onda. La luz en la segunda longitud de onda reflejada desde las FBG proximal y distal se combinan e interfieren para generar una señal óptica de interferencia que es una función de una longitud de trayectoria óptica entre las FBG próxima y distal. El ultrasonido reflejado desde las paredes del lumen modula la longitud de la trayectoria óptica entre las FBG próxima y distal y por lo tanto la señal de interferencia. La señal de interferencia es detectada y procesada para determinar un radio o diámetro del lumen.

Ya que una FBG de difracción dirige la luz que recibe en una variedad relativamente pequeña de ángulos azimutales, una FBG dada y un absorbente correspondiente iluminan la pared del lumen con ultrasonido en una variedad correspondiente relativamente limitada de ángulos azimutales. En una realización del IG descrito en la patente la fibra óptica es rotada para explorar de manera azimutal la pared del lumen y proporcionar una imagen de 360º de una región de la pared. En otra realización descrita en la patente, para proporcionar una imagen de 360º de un lumen el IG consta de una pluralidad de fibras ópticas unidas a la superficie de un cable guía sólido. Cada fibra óptica forma imágenes de una sección diferente de la pared del lumen.

Resumen de la invención

Un aspecto de una realización de la presente invención hace referencia a un cable guía de formación de imágenes (IG) por ultrasonido mejorado que puede ser utilizado para proporcionar imágenes de ultrasonido de un lumen y/o funcionar como cable guía para emplear en intervenciones quirúrgicas y con dispositivos para los cuales se utilizan cables guía convencionales.

Un aspecto de la invención hace referencia a proporcionar un nuevo método para acoplar energía óptica que se propaga a lo largo de la fibra óptica a un transductor de ultrasonido acoplado a la fibra que convierte la energía óptica en ultrasonido. De acuerdo a una realización de la invención un IG emplea el nuevo método para generar ultrasonido para formar imágenes de un lumen.

Un IG, de acuerdo a una realización de la invención, consta de una fibra óptica con un extremo distal que consta de al menos un transductor de ultrasonido. El al menos un transductor de ultrasonido convierte la energía óptica trasmitida a lo largo de la fibra desde un extremo proximal de la misma en energía acústica que irradia en el interior del lumen de la región. La energía acústica, del ultrasonido transmitido, que es reflejada por regiones de la pared del lumen genera señales ópticas en la fibra mediante la modulación de la luz transmitida a lo largo de la fibra que es reflejada en el extremo distal de la fibra de vuelta al extremo proximal. Las señales son detectadas en el extremo proximal y utilizadas para formar imágenes del lumen. La fibra óptica, que transmite energía óptica para generar ondas ultrasónicas y detectar ecos del ultrasonido generado, es denominada de aquí en adelante "fibra óptica de trasmisión dual".

De acuerdo a una realización de la invención, la fibra óptica de trasmisión dual consta de un núcleo interno, opcionalmente, de modo único y de un núcleo anular exterior opcionalmente conductivo que rodea y es concéntrico con el núcleo interno. En algunas realizaciones de la invención, el núcleo anular es contiguo con el núcleo interno y actúa como revestimiento para el núcleo interno. En algunas realizaciones de la invención, una capa de revestimiento con un índice de refracción que es inferior a los índices de refracción del núcleo interno y anular es colocada en medio del núcleo interno y del núcleo anular. El núcleo anular externo es utilizado para transmitir energía óptica que es convertida por el al menos un transductor acústico en ultrasonido. El núcleo interno es utilizado para transmitir las señales ópticas sensibles a los ecos del ultrasonido transmitido reflejado por las paredes del lumen.

De acuerdo a una realización de la invención, el al menos un transductor acústico consta de un material ópticamente absorbente adherido a una región de la superficie del núcleo anular que absorbe energía óptica trasmitida a lo largo del núcleo anular y convierte la energía en ultrasonido. En algunas realizaciones de la invención, el absorbente está adherido directamente a la región superficial del núcleo anular. En algunas realizaciones de la invención, un filtro óptico de paso de banda que transmite luz en una banda particular de longitudes de onda de luz que es absorbida por el absorbente es intercalado entre el absorbente y la superficie del núcleo anular. En algunas realizaciones de la invención, una pluralidad de transductores acústicos son acoplados al núcleo anular. Opcionalmente, un filtro óptico con un paso de banda diferente es intercalado entre el absorbente de cada uno de la pluralidad de transductores y el núcleo anular.

De acuerdo a una realización de la invención, la energía óptica es transmitida a lo largo del núcleo anular hasta el material absorbente en pulsos de luz, denominados de aquí en adelante "energía lumínica", que se propagan a lo largo del núcleo anular en modos de propagación caracterizados por índices radiales de orden relativamente superiores. (Un modo de propagación se caracteriza por índices radiales y angulares que escalan y definen la dependencia radial y angular respectivamente del campo electromagnético que caracteriza el modo de propagación. El índice angular proporciona el orden de la simetría angular del campo. El índice radial es el orden de una función de Bessel que describe la dependencia radial del campo). Los inventores han observado que para los pulsos de luz que se propagan en modos de propagación de orden radial superior, una porción relativamente grande de la energía óptica en los pulsos ocupa regiones del núcleo anular cercanas a la superficie exterior del núcleo. La densidad aumentada de energía óptica cercana a la superficie exterior del núcleo anular mejora la absorción de energía óptica de los impulsos de luz por el absorbente.

De acuerdo a una realización de la invención, los modos de propagación de orden superior de pulsos de energía lumínica transmitidos hacia el interior de la fibra son estimulados controlando una configuración, denominada de aquí en adelante "configuración de inserción", de energía lumínica en el extremo proximal de la fibra que es utilizada para insertar los pulsos de energía lumínica en la fibra. La configuración de inserción define el patrón espacial de energía óptica en pulsos de energía lumínica que es incidente sobre el extremo proximal de la fibra y la distribución de ángulos de incidencia de la energía incidente. Un sistema óptico que dirige los pulsos de energía lumínica hacia el extremo proximal de la fibra determina la configuración de inserción de los pulsos de energía lumínica. Opcionalmente, el sistema óptico configura la configuración de inserción para que la luz de los pulsos de energía lumínica sea incidente sobre el extremo proximal de la fibra en ángulos de incidencia que son relativamente amplios. Opcionalmente, los ángulos de incidencia se encuentran relativamente cerca de un ángulo de aceptación para el núcleo anular correspondiente a la apertura numérica del núcleo. En algunas realizaciones de la invención, los modos de propagación de orden superior son estimulados mediante la deformación de la fibra. Opcionalmente, la fibra es deformada en el extremo proximal de la fibra. Opcionalmente, la deformación consiste en doblar la fibra.

En una realización de la invención, las señales ópticas sensibles a los ecos de ultrasonido constan de desfases en la luz que es transmitida hacia el interior del núcleo interno en su extremo proximal y reflejada en el extremo distal del núcleo interno de vuelta al extremo proximal. La luz insertada dentro del núcleo interno para detectar los ecos de ultrasonido es denominada "luz de señal". Los cambios en el índice de refracción de regiones localizadas de la fibra causados por energía acústica en los ecos incidentes sobre las regiones localizadas generan los desfases, los cuales son detectados en la luz de señal utilizando cualquiera de una gran variedad de sensores y métodos conocidos en el arte. Opcionalmente, los desfases son determinados utilizando un interferómetro del tipo Sagnac.

Por lo tanto, de acuerdo a una realización de la presente invención se proporciona una fibra óptica adaptada para formar imágenes por ultrasonido del lumen de un vaso que consta de: un núcleo interno para transmitir luz con un índice de refracción que cambia en respuesta a la energía acústica incidente sobre él; un núcleo anular concéntrico con el núcleo interno para transmitir luz; un material de revestimiento entre el núcleo interno y anular que tiene un índice de refracción inferior al índice de refracción del material del cual el núcleo interno está compuesto; y al menos un transductor acústico que consta de material absorbente formado en la superficie del núcleo anular que absorbe energía óptica trasmitida a lo largo del núcleo anular y que genera ultrasonido en respuesta a ello.

Opcionalmente, el material de revestimiento tiene un índice de refracción inferior al índice de refracción del material del cual el núcleo anular está compuesto. Alternativamente o adicionalmente, el núcleo interno es un núcleo de modo único.

En algunas realizaciones de la invención, el absorbente consta de un metal. Opcionalmente, el metal es escogido entre un grupo de metales que consta de: aluminio, cobre, plata, oro y titanio. Alternativamente o adicionalmente, el absorbente consta de un polvo metálico dispersado en un medio aglutinante.

En algunas realizaciones de la invención, el transductor del al menos un transductor acústico consta de un transductor que tiene forma de anillo concéntrico con el núcleo anular.

En algunas realizaciones de la invención, el al menos un transductor acústico consta de una pluralidad de transductores acústicos. Opcionalmente, al menos dos de los transductores acústicos constan de un filtro óptico situado entre el material absorbente y el núcleo interno que transmite luz en una banda de luz de longitud de onda que es absorbida por el absorbente y bloquea la luz a longitudes de onda fuera de la banda de longitud de onda. Opcionalmente, cada uno de los filtros ópticos de al menos dos de la pluralidad de transductores acústicos transmite luz en diferentes bandas de longitudes de onda. Opcionalmente, cada una de las al menos dos bandas diferentes de longitudes de onda están básicamente no superpuestas.

En algunas realizaciones de la invención, la pluralidad de transductores acústicos está configurada en un orden anular concéntrico con el núcleo anular. Opcionalmente, todos los transductores acústicos de la pluralidad de transductores son básicamente idénticos.

En algunas realizaciones de la invención, al menos dos de los absorbentes cuando son estimulados por un mismo, y al menos uno, pulso de luz generan ultrasonido a diferentes frecuencias.

En algunas realizaciones de la invención, la fibra consta de un revestimiento externo concéntrico con el núcleo anular, que le proporciona a la fibra propiedades mecánicas que permiten que la fibra sea insertada y conducida a través de un sistema de vasos conectados que incluye el vaso para colocar el al menos un transductor acústico en el lumen.

En algunas realizaciones de la invención, la fibra consta de un primer extremo en el cual la luz es insertada en los núcleos interno y anular. Opcionalmente, la fibra consta de un reflector óptico situado en un segundo extremo de la fibra que refleja la luz propagada a lo largo del núcleo anular desde el primer extremo hacia el segundo extremo de vuelta al primer extremo. Adicionalmente o alternativamente, la fibra consta de un reflector óptico en el segundo extremo que refleja la luz propagada a lo largo del núcleo anular desde el primer extremo hacia el segundo extremo de vuelta al primer extremo.

En algunas realizaciones de la invención, la fibra consta de una deformación que causa que una porción de energía óptica relativamente grande, introducida en el núcleo anular en el primer extremo, se propague a lo largo del núcleo anular en modos de propagación con un índice radial considerablemente más grande que el del modo de propagación fundamental del núcleo anular.

Se proporciona adicionalmente un dispositivo para proporcionar una imagen por ultrasonido intravascular de un vaso que consta de una fibra óptica de acuerdo a una realización de la presente invención, y de un sistema óptico que introduce luz en el primer extremo de la fibra que se propaga en el núcleo interno y luz que se propaga en el núcleo externo.

En algunas realizaciones de la invención, el sistema óptico ilumina una superficie del núcleo anular en el primer extremo con luz en ángulos de incidencia a la superficie que son relativamente amplios. Opcionalmente, los ángulos de incidencia se encuentran relativamente cerca de un ángulo de aceptación para el núcleo anular correspondiente a una apertura numérica del núcleo.

En algunas realizaciones de la invención, la fibra consta de una deformación que causa que una porción de energía óptica relativamente grande introducida en el núcleo anular en el primer extremo se propague a lo largo del núcleo anular en modos de propagación con un índice radial considerablemente más grande que el del modo de propagación fundamental del núcleo anular. Opcionalmente, la deformación consta de una curvatura en la fibra. Opcionalmente, la curvatura tiene un radio menor o igual a 3 cm. Opcionalmente, la curvatura tiene un radio menor o igual a 2 cm. Opcionalmente, la curvatura tiene un radio menor o igual a 1 cm.

En algunas realizaciones de la invención, la porción relativamente grande de energía óptica se propaga en modos de propagación con índices radiales iguales a o mayores que tres más el índice radial del modo fundamental.

En algunas realizaciones de la invención, la porción relativamente grande de energía óptica se propaga en modos de propagación con índices radiales iguales a o mayores que cinco más el índice radial del modo fundamental.

En algunas realizaciones de la invención, la porción relativamente grande de energía óptica se propaga en modos de propagación con índices radiales iguales a o mayores que seis más el índice radial del modo fundamental.

En algunas realizaciones de la invención, al menos el 40% de la energía óptica se propaga en modos de mayor índice radial.

En algunas realizaciones de la invención, al menos el 60% de la energía óptica se propaga en los modos de mayor índice radial.

En algunas realizaciones de la invención, al menos el 80% de la energía óptica se propaga en los modos de mayor índice radial.

Breve descripción de los dibujos

Los ejemplos no limitativos de realizaciones de la presente invención se describen a continuación con referencia a las figuras anexas a ella, las cuales se enumeran a continuación de este párrafo. En las figuras, las estructuras, elementos o partes idénticas que aparecen en más de una figura son, por lo general, designadas con el mismo número en todas las figuras en las que aparecen. Las dimensiones de los componentes y características mostradas en las figuras son escogidas por razones de conveniencia y claridad de la presentación y no se muestran necesariamente a escala.

Las Figs. 1A y 1B muestran esquemáticamente vistas en perspectiva y en sección longitudinal transversal respectivamente de un cable guía (IG) estadounidense de formación de imágenes, que consta de una fibra de transmisión dual, de acuerdo a una realización de la presente invención;

la Fig. 2A muestra esquemáticamente el IG mostrado en las Figs. 1A y 1B siendo utilizado para formar las imágenes del lumen de un vaso sanguíneo, de acuerdo a una realización de la presente invención;

la Fig. 2B muestra un gráfico de barras de la distribución de energía entre los modos de propagación con los cuales un pulso de luz de energía lumínica se propaga en una fibra de doble transmisión cuando la luz del pulso de luz es insertada en la fibra de acuerdo a una realización de la presente invención;

la Fig. 2C muestra un gráfico de la distribución de energía del modo de propagación para un pulso de energía lumínica cuando la luz del pulso es insertada en una fibra de transmisión dual utilizando una "configuración de inserción homogénea", para la cual la luz insertada es considerablemente paralela al eje de la fibra y tiene una intensidad básicamente uniforme sobre el área del extremo proximal;

la Fig. 2D muestra un gráfico de barras de la distribución de energía del modo de propagación para un pulso de energía lumínica cuando la luz del pulso es insertada en una fibra compuesta utilizando una "configuración de inserción homogénea", y la fibra tiene una curvatura, de acuerdo a una realización de la presente invención;

la Fig. 2E muestra un gráfico de porcentaje de absorción de energía por un absorbente sobre la superficie de un núcleo anular en una fibra de transmisión dual como una función de radio de una curvatura formada en la fibra, de acuerdo a una realización de la presente invención;

las Figs. 3A y 3B muestran esquemáticamente vistas en perspectiva y en sección transversal, respectivamente, de un IG que consta de una fibra de transmisión dual con una pluralidad de transductores acústicos, de acuerdo a una realización de la invención; y

la Fig. 4 muestra esquemáticamente un IG con un transductor acústico que consta de un "absorbente dividido en sectores", que es un absorbente de forma anular dividido en sectores, cada uno de los cuales puede ser estimulado para irradiar ultrasonido independientemente de los otros, de acuerdo a una realización de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones propuestas a modo de ejemplo

La Fig. 1A muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un IG 20 con un extremo distal 21 y un extremo proximal 22, de acuerdo a una realización de la invención. El IG 20 consta opcionalmente de un tubo guía exterior 26 mostrado en líneas discontinuas y una fibra de transmisión dual 30 adaptada para transmitir ultrasonido en un lumen y para recibir ecos del ultrasonido transmitido.

Para facilitar el paso de un IG 20 a través del sistema vascular y posicionar su extremo distal 21 en una región del vaso a ser examinado, el tubo guía 26 está opcionalmente compuesto de metal o de un polímero apropiado como la poliimida utilizando cualquiera de los diferentes métodos y dispositivos conocidos en el arte para que funcione como cable guía. Con este fin, el tubo guía 26 es relativamente flexible y curvable cerca del extremo distal 21 para que el IG 20 pueda ser controlado para negociar curvaturas y giros en el sistema vascular. El tubo guía se vuelve gradualmente más rígido y menos curvable en dirección al extremo proximal 22 para proporcionarle "capacidad de empuje" al IG. Opcionalmente, el tubo guía 26 está dotado en el extremo distal 21 de una punta flexible atraumática (no mostrada) similar a aquellas conocidas en el arte de cables guía. Dichas puntas tienen convencionalmente la forma de un resorte y a menudo constan de marcas fiduciales radiopacas para facilitar el posicionamiento de la punta cuando es introducida en el cuerpo de un paciente.

La fibra de transmisión dual 30 tiene los extremos distal y proximal 31 y 32 cerca de los extremos distal y proximal 21 y 22 respectivamente del IG 20 y se muestra esquemáticamente tal como se ve a través del tubo exterior 26. La fibra 30 es, opcionalmente, adherida al tubo guía 26 utilizando cualquiera de los distintos materiales y métodos conocidos en el arte para mantener la posición de la fibra en el tubo guía. En algunas realizaciones de la invención, el espacio entre la fibra 30 y la pared del tubo guía 26 es rellenado con un material apropiado, como con cualquiera de los distintos geles conocidos en el arte, que admite la propagación del ultrasonido. La Fig. 1B muestra esquemáticamente una vista en sección longitudinal transversal del IG 20 tomada a lo largo de la longitud del IG.

Como se ve más claramente en la Fig. 1B, la fibra de transmisión dual 30 consta de un núcleo interno de modo único (SM, por sus siglas en inglés) 41, un revestimiento de núcleo interno 42, un núcleo anular 43 y un revestimiento externo 44. El revestimiento de núcleo interno 42 tiene un índice de refracción inferior al del núcleo interno 41 y al del núcleo anular 43. El revestimiento exterior 44 tiene opcionalmente un índice de refracción inferior al del núcleo anular 43. Un reflector opcional 50, que refleja la luz, esto es, la luz de señal transmitida a lo largo del núcleo interno 41 desde el extremo proximal 32 de la fibra 30, es formado o está acoplado al extremo distal 31 de la fibra. Opcionalmente, el reflector 50 también refleja la luz, es decir, la energía lumínica transmitida a lo largo del núcleo anular 43 desde el extremo proximal de la fibra.

De acuerdo a una realización de la invención, una porción anular opcional del revestimiento externo 44 es extraida para exponer una región 60 (Fig. 1B) de la superficie externa 61 del núcleo anular 43. Un transductor acústico 62 es acoplado opcionalmente a la región expuesta del núcleo anular. El transductor 62 consta de un absorbente óptico 64 adherido al núcleo anular 43 que absorbe energía óptica de la energía lumínica propagada a lo largo del núcleo anular 43, y convierte la energía óptica absorbida en energía de ultrasonido y trasmite la energía de ultrasonido al exterior del IG. Opcionalmente, el tubo guía 26 es formado con al menos una ventana 70, formada, por ejemplo, con un material como la poliimida, que es considerablemente transparente para el ultrasonido transmitido por el absorbente óptico 64.

En algunas realizaciones de la invención, el absorbente óptico 64 consta de un metal. Opcionalmente, el metal es escogido entre un grupo de metales que consiste en aluminio, cobre, titanio y plata. En algunas realizaciones de la invención, el absorbente 64 consta de una pluralidad de capas diferentes, con una capa interna que sirve para proporcionar una buena sujeción del absorbente a la superficie del núcleo anular, y con una o varias capas externas que proporcionan opcionalmente una conversión relativamente buena de la energía óptica en energía de ultrasonido. Opcionalmente, el absorbente consta de dos capas, una capa interna compuesta de titanio y una capa externa compuesta de aluminio. El titanio tiene una adherencia relativamente buena al vidrio y el aluminio es un convertidor relativamente bueno de energía óptica en energía de ultrasonido. Los inventores han descubierto que un absorbente de titanio- aluminio en el cual la capa de titanio tiene un espesor básicamente igual a aproximadamente 0,3 micrómetros y la capa de aluminio tiene un espesor igual a aproximadamente 0,7 micrómetros, es relativamente conveniente de fabricar, es mecánicamente relativamente estable y proporciona una conversión relativamente eficiente de energía óptica en energía de ultrasonido.

Opcionalmente, el absorbente 64 está compuesto de una mezcla de un polvo de metal y un aglutinante. En algunas realizaciones de la invención, el polvo es un nano-polvo de plata, como el comercializado por Cima NanoTech Israel, LTD. de Caesarea, Israel. Opcionalmente, un diámetro promedio de las partículas de plata del nano-polvo es de aproximadamente 60 nanómetros. En algunas realizaciones de la invención, el aglutinante es un material curable por UV como un recubrimiento conforme de polímero de la clase química (meta) acrilato de uretano vendido bajo el nombre comercial Multi-Cure® 9-984-B comercializado por Dymax, de Torrington, CT, USA. Una mezcla del polvo de plata y el aglutinante UV es aplicada a la región expuesta 60 (Fig. 1B) del núcleo anular 43 y el aglutinante UV es curado por exposición a la luz UV para formar el absorbente 64.

Por medio de un ejemplo numérico, en una realización de la invención, la fibra de transmisión dual 30 es opcionalmente una fibra de salto de índice en la cual el núcleo interno 41 tiene un diámetro igual a aproximadamente 9 micrómetros, y una apertura numérica (NA, por sus siglas en inglés) igual a aproximadamente 0,132. El revestimiento de núcleo interno 42 tiene un diámetro exterior de aproximadamente 40 micrómetros. El núcleo anular 43 tiene opcionalmente un diámetro exterior de aproximadamente 105 micrómetros y una NA igual a aproximadamente 0,25. El revestimiento 44 que cubre al núcleo anular 43 tiene, opcionalmente, al menos aproximadamente 10 micrómetros de espesor. La fibra está, opcionalmente, cubierta con una capa exterior amortiguadora de protección apropiada, lo que provoca que el diámetro externo de la fibra sea igual a aproximadamente 146 micrómetros. El tubo guía 26 que reviste la fibra de transmisión dual 30 tiene un diámetro exterior opcionalmente igual a aproximadamente 1 French, es decir, aproximadamente 355 micrómetros. En las Figs. 1A y 1B y en las figuras que siguen, por conveniencia de presentación, no se muestran el revestimiento 44 y una capa exterior protectora amortiguadora como distintas una de la otra. El absorbente 64 consta opcionalmente de una capa interna de 0,3 micrómetros de titanio y de una capa externa de un espesor de 0,7 micrómetros de aluminio y cubre una extensión de la superficie exterior 61 del núcleo anular 43 igual a aproximadamente 2 mm. La luz de señal consta opcionalmente de luz verde a una longitud de onda igual a aproximadamente 532 nm y la energía lumínica consta adicionalmente de luz IR a una longitud de onda de aproximadamente 1064 nm.

Se señala que un IG similar al IG 20 de acuerdo a una realización de la invención y al ejemplo numérico dado anteriormente, tiene un diámetro considerablemente menor que el de un típico catéter IVUS. Por consiguiente, el IG podría ser utilizado para sondear vasos sanguíneos del cuerpo que tengan diámetros considerablemente menores que aquellos que podrían ser sondeados utilizando un catéter IVUS convencional. Para algunas aplicaciones, como para examinar los pequeños y delicados vasos sanguíneos del ojo, un IG, de acuerdo a una realización de la invención, podría ser fabricado con un diámetro inferior al ofrecido en el ejemplo numérico.

Un IG más pequeño de acuerdo a la invención podría, por ejemplo, ser proporcionado utilizando una fibra de transmisión dual similar a la fibra óptica 30 con un diámetro de sección transversal igual a aproximadamente 150 micrones, revestida por un tubo guía 26 con un diámetro igual o inferior a aproximadamente 200 micrones. Opcionalmente, el tubo guía es formado directamente sobre la fibra utilizando, por ejemplo, poliimida. Opcionalmente, el tubo guía es formado directamente sobre el núcleo anular externo 43 y reemplaza y funciona como revestimiento para el núcleo exterior como así también como tubo guía para el IG.

Se señala adicionalmente que un IG, de acuerdo a una realización de la invención, podría ser utilizado como cable guía de formación de imágenes para cualquiera de los propósitos y con cualquier otro dispositivo para el cual se utilice un cable guía convencional, como por ejemplo un cable guía de formación de imágenes de 1 French (0,014 pulgadas, 355 micrómetros). Por ejemplo, un IG, de acuerdo a una realización de la invención, podría ser utilizado con un catéter convencional de terapia con balón para guiar la inserción del catéter en el vaso sanguíneo cardíaco.

La Fig. 2A muestra esquemáticamente el IG 20 siendo utilizado, a modo de ejemplo, para formar imágenes de un lumen 80 de un vaso sanguíneo 82 de un paciente, de acuerdo a una realización de la invención. El vaso sanguíneo 82 tiene paredes 84 y se ve afectado por la placa 86 la cual estrecha el lumen del vaso sanguíneo. Para formar imágenes del lumen 80, el IG 20 es ensartado a través del sistema vascular del paciente para que el extremo distal 21 del IG sea situado dentro del lumen 80. El extremo proximal 22 del IG 20 permanece, por supuesto, fuera del cuerpo del paciente.

Una vez que se encuentra en posición, un sistema óptico apropiado 90 introduce energía lumínica para estimular el absorbente 64 para irradiar ultrasonido en el lumen 80 a una frecuencia deseada y luz de señal para detectar la energía acústica en el ultrasonido radiado que es reflejado por las paredes 84 en la fibra 30, cerca del extremo proximal 32 de la fibra. El sistema óptico 90 recibe la energía lumínica, representada esquemáticamente por las líneas 91, y la luz de señal, representada esquemáticamente por las líneas discontinuas 92, de fuentes apropiadas de luz (no mostradas), como láseres y/o diodos emisores de luz o LED. La energía lumínica 91 consta opcionalmente de impulsos de luz con una frecuencia de repetición de pulso sustancialmente igual a la frecuencia deseada del ultrasonido trasmitido. Opcionalmente, la luz de señal 92 consta de luz de onda continua.

El ultrasonido irradiado por el absorbente 64 sensible a los pulsos de la energía lumínica 91 que alcanzan al absorbente es representado por líneas curvas sólidas 120. Parte del ultrasonido irradiado 120 se propaga hacia el núcleo interno 41 y cuando llega al núcleo interno provoca un cambio a nivel local en el índice de refracción del núcleo interno, lo cual genera a su vez un desfase en la luz de señal 92 que se propaga en el núcleo interno. El desfase se propaga al extremo proximal 32, donde es detectado utilizando cualquiera de los distintos métodos y dispositivos conocidos en el arte como los métodos y dispositivos interferométricos.

Parte del ultrasonido irradiado 120 se propaga a las paredes 84 del vaso sanguíneo 82. Los ecos del ultrasonido irradiado reflejados de vuelta hacia la fibra 30 por las paredes, son representados esquemáticamente por las líneas curvas entrecortadas 122 y 124. Los ecos 122 son reflejados por el depósito de placa 86 y los ecos 124 son reflejados por el tejido sano. Cuando los ecos 122 y 124 alcanzan al núcleo interno 41 generan desfases en la luz de señal 92 que se propagan al extremo proximal 32 donde son detectados en forma similar al desfase generado en la luz de señal 92 por el ultrasonido 120. Las señales son procesadas utilizando los métodos conocidos en el arte, como los descritos en la Publicación de Patente PCT WO 03/057061 para proporcionar, entre otras cosas, una medida del estrechamiento en el diámetro del lumen 80 causado por el depósito de placa 86.

De acuerdo a una realización de la invención, un sistema óptico 90 es diseñado para introducir luz de señal 92 y pulsos de energía lumínica 91 en la fibra 30 para que sustancialmente toda y sustancialmente sólo la luz de señal se propague a lo largo del núcleo interno 41. Además, el sistema óptico está diseñado para que sustancialmente toda la energía lumínica 91 entre y sea propagada a lo largo del núcleo anular 43 y para que una porción relativamente grande de la energía lumínica se propague en modos de propagación de orden superior. Los inventores han descubierto que para un pulso de energía lumínica 91 que se propaga en un modo de propagación radial de orden relativamente superior, la energía en el pulso pasa una porción relativamente extensa de tiempo cerca de la superficie exterior 61 del núcleo eléctrico 43. Además, la luz en el pulso tiende a ser incidente sobre la superficie exterior 61 del núcleo anular 43 en ángulos más amplios de incidencia a medida que el índice radial del modo aumenta. Tanto la concentración relativamente grande de energía óptica cerca de la superficie exterior 61 del núcleo anular 43 como el ángulo ampliado de incidencia de luz sobre la superficie exterior del núcleo anular, tienden a aumentar la absorción de energía óptica del pulso por el absorbente 64 cuando el pulso llega al absorbente. Por consiguiente, de acuerdo a una realización de la invención, la energía óptica transmitida a lo largo de la fibra 30 es convertida de manera relativamente eficiente en energía irradiada de ultrasonido.

En algunas realizaciones de la invención, la porción relativamente grande de la energía lumínica se propaga en modos de propagación con índices radiales iguales a o mayores que tres más el índice radial de un modo fundamental del núcleo anular. Opcionalmente, la porción relativamente grande de la energía lumínica se propaga en modos de propagación con índices radiales iguales a o mayores que cinco más el índice radial del modo fundamental. Opcionalmente, una porción relativamente grande de la energía lumínica se propaga en modos de propagación con índices radiales iguales a o mayores que cinco más el índice radial del modo fundamental. En algunas realizaciones de la invención, la porción relativamente grande de la energía lumínica consta de un 40% de la energía óptica de la energía lumínica. Opcionalmente, la porción grande consta de un 60% de la energía óptica de la energía lumínica. Opcionalmente, la porción grande consta de un 80% de la energía óptica de la energía lumínica.

En algunas realizaciones de la invención, el sistema óptico 90 consta de un combinador, representado por un espejo separador de haz 94, y ópticas de enfoque representadas por un lente 96. El combinador 94 recibe la luz de una fuente (no mostrada) de luz de señal 92 y de una fuente (no mostrada) de energía lumínica 91 y dirige la luz recibida a la lente 96. La lente 96 enfoca la luz hacia un punto focal 100 fuera de la fibra 30, la cual está desplazada del extremo proximal 32 de la fibra a lo largo del eje de la fibra. El punto focal 100 es posicionado con relación al extremo proximal 32 de la fibra 30 para que la energía lumínica 91 que abandona el punto focal ilumine sustancialmente todo, pero sustancialmente sólo el núcleo interno 41, el revestimiento 42 y el núcleo anular 43, y la luz de señal 92 ilumine sustancialmente todo, pero sustancialmente sólo el núcleo interno 41. Los ángulos de medio cono de energía lumínica 91 y la luz de señal 92 enfocada hacia el punto focal 100 son sustancialmente iguales a las aperturas numéricas del núcleo anular 43 y del núcleo interno 41, respectivamente. Por consiguiente, básicamente toda la luz de señal 92 que ilumina el extremo proximal 32 de la fibra 30 entra y se propaga a lo largo del núcleo interno 41 hasta el extremo distal 31 de la fibra. Dado que el cono de energía lumínica 91 que ilumina el extremo proximal 32 de la fibra 30 tiene un ángulo de medio cono relativamente amplio, los pulsos de energía lumínica 41 tienen una tendencia a propagarse a lo largo de la fibra 30 en modos de propagación con índices radiales relativamente altos, y la eficiencia de acoplar energía de impulsos al absorbente 64 es relativamente alta.

La configuración de inserción descrita anteriormente, por medio de la cual el sistema óptico 90 inserta un pulso de energía lumínica 91 en la fibra 30, se denomina "configuración de inserción de ángulo ancho". A una configuración de inserción para la cual la luz es incidente en el extremo proximal 32 de la fibra 30 en ángulos de incidencia sustancialmente iguales a 0º (es decir, paralelos al eje de la fibra) y que tiene una intensidad sustancialmente uniforme sobre el área del extremo proximal, se le denomina "configuración de inserción homogénea". Un pulso de luz introducido en la fibra 30 utilizando una configuración de inserción homogénea tiende a propagarse a lo largo de la fibra en modos de propagación de órdenes relativamente inferiores.

La Fig. 2B muestra un gráfico de barras 110 de la distribución de energía entre los modos de propagación con los cuales un pulso de luz de energía lumínica 91 se propaga en la fibra 30 cuando la luz en el pulso de luz es introducida a la fibra en una configuración de inserción de ángulo ancho por el sistema óptico 90 como se describió arriba. La abscisa del gráfico 110 proporciona los índices radiales de modo de los modos de propagación y la ordenada, la fracción de la energía total en el pulso de luz en los modos. La distribución de energía es calculada para la fibra 30 con especificaciones definidas en el ejemplo numérico mencionado anteriormente, para el punto focal 100 situado aproximadamente a 0,25 mm enfrente del extremo proximal 32 de la fibra y la energía lumínica 91 enfocada hacia el punto focal con un ángulo de máxima convergencia igual a aproximadamente el ángulo de aceptación del núcleo anular de la fibra.

Para comparar, la Fig. 2C muestra un gráfico de barras 112 de la "distribución de energía del modo de propagación" para un pulso de energía lumínica insertado en la fibra 30 utilizando una configuración de inserción homogénea. El gráfico 112 muestra que en una configuración de inserción homogénea, la mayoría de la energía insertada se propaga en el modo de propagación (índice 1) de índice radial más bajo. Por otro lado, el gráfico 110 muestra que para la inserción de ángulo ancho, la mayoría de la energía óptica insertada se propaga en modos de propagación con índices radiales en un rango de aproximadamente 6 a aproximadamente 13. Sustancialmente ninguna porción de la energía se propaga en los modos de índices radiales más bajos.

Para la configuración de inserción de ángulo ancho, los inventores han descubierto que para una fibra, de acuerdo a una realización de la invención, con las especificaciones dadas en el ejemplo numérico anterior, aproximadamente del 40% hasta aproximadamente el 50% de la energía óptica en un pulso de energía lumínica 91 es absorbida por el absorbente 64 si el pulso pasa por el absorbente una vez, no es reflejada por el reflector 50 y se le permite salir de la fibra desde su extremo distal 31. La absorción es considerablemente mayor si los pulsos de energía lumínica IR 91 son reflejados devuelta al extremo distal 31 por el reflector 50, para que cada pulso de energía lumínica IR 91 pase por el absorbente 64 dos veces. Para un pulso de energía lumínica insertado en la fibra 30 utilizando una configuración de inserción homogénea, se estima que la "absorción de una sola pasada" se encuentra entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 15%.

En algunas realizaciones de la invención, la lente 96 consta de una lente holográfica que es configurada para iluminar el extremo proximal 32 de la fibra 30 con energía lumínica en una configuración de inserción que estimula un modo deseado de propagación de orden superior, particular para la energía lumínica. Por ejemplo, la lente holográfica puede ser diseñada para que la energía lumínica 91 ilumine el extremo proximal 32 de la fibra 30, sustancialmente sólo en una región cercana al diámetro exterior del núcleo anular 43 y en ángulos de incidencia cercanos al ángulo de aceptación correspondiente a la apertura numérica del núcleo anular. Opcionalmente, el patrón de energía lumínica generado por la lente holográfica tiene una simetría rotacional mayor a uno.

En algunas realizaciones de la invención, el sistema de luz 90 es configurado para introducir un pulso de energía lumínica en la fibra 30 utilizando una configuración de inserción homogénea. Para estimular la propagación del pulso de luz en modos de propagación de orden relativamente superior, de acuerdo a una realización de la invención, la fibra 30 es mecánicamente deformada. Los inventores han descubierto que deformando apropiadamente la fibra 30 cerca de su extremo proximal 32, parte de la energía óptica de la luz que de otra manera se propagaría a lo largo de la fibra en un modo de orden relativamente inferior es acoplada en modos de propagación de orden relativamente superior. Opcionalmente, deformar la fibra consta de curvar la fibra en una región cercana al extremo proximal 32 de la
fibra.

La Fig. 2D muestra un gráfico de barras 114 de la distribución de energía del modo de propagación para un pulso de energía lumínica 91 insertado en la fibra 30 utilizando una configuración de inserción homogénea cuando la fibra tiene una curvatura de radio 0,5 cm, opcionalmente, cerca de su extremo proximal 32. La comparación del gráfico de barras 110 con el gráfico de barras 112 indica que la curvatura es efectiva al redistribuir aproximadamente el 75% de la energía en el primer modo radial en modos radiales superiores. La Fig. 2E muestra un gráfico 116 del porcentaje de absorción de energía calculado por el absorbente 64 desde un pulso de energía lumínica 91 introducido en la fibra 30 utilizando una configuración de inserción homogénea como una función del radio de una curvatura en la fibra formada cerca de su extremo proximal 32. El cálculo asume que la luz en un pulso de energía lumínica 91 es absorbida con un 100% de eficiencia si la luz es incidente sobre el absorbente y que el absorbente tiene las especificaciones definidas en el ejemplo numérico de arriba. En el gráfico 116 puede verse que a medida que el radio de curvatura disminuye, y la severidad de la deformación de la fibra aumenta, más energía en el pulso es distribuida a modos de propagación superiores y el porcentaje de absorción de energía aumenta.

Se indica que mientras que en la realización a modo de ejemplo mencionada arriba, el núcleo interno 41 y el núcleo anular 43 están separados por un revestimiento de núcleo interno, revestimiento 42, en algunas realizaciones de la invención, un IG consta de una fibra de transmisión dual con un núcleo interno y un núcleo anular que no están separados por un revestimiento. En dichas realizaciones de la invención, el núcleo anular funciona no sólo como núcleo para la transmisión de la energía lumínica sino también como revestimiento para el núcleo interno. El acoplamiento de la energía lumínica propagada a lo largo del núcleo anular hacia un absorbente de ultrasonido formado en la superficie exterior del núcleo anular está sujeto a consideraciones similares a las discutidas arriba para la fibra de transmisión dual 30 mostrada en las Figs. 1A-2A. La eficiencia de acoplar la energía óptica de un pulso de energía lumínica que se propaga a lo largo del núcleo anular hacia el absorbente tiende a mejorar a medida que los órdenes de los modos de propagación del pulso aumentan. La propagación de energía en el pulso puede ser distribuida en modos de propagación superiores, de acuerdo a una realización de la invención, configurando aproximadamente una configuración de inserción para el pulso de luz y/o deformando el cable.

Se espera, sin embargo, que en general, la energía óptica de un pulso de energía será acoplada más eficientemente a un absorbente sobre la superficie externa del núcleo anular en una fibra de transmisión dual con un revestimiento de núcleo interno entre sus núcleos interno y anular que en una fibra de transmisión dual sin un revestimiento de núcleo interno.

Como se indicó arriba, el acoplamiento de la energía óptica de un pulso de energía lumínica al absorbente sobre una superficie exterior del núcleo anular es una función de concentración de energía óptica en el pulso cercano a la superficie exterior y al ángulo de incidencia de la luz en el pulso sobre la superficie externa. Sin embargo, el acoplamiento de la energía óptica en el pulso de luz al absorbente es también una función de un número de veces que la luz del pulso de luz es incidente sobre el absorbente. En una fibra de transmisión dual con un revestimiento de núcleo interno, la energía lumínica que se propaga a lo largo del núcleo anular de la fibra rebota recíprocamente entre la superficie exterior del núcleo anular y la interfaz entre el núcleo anular y el revestimiento interno (el cual se encuentra a lo largo de una superficie interna del núcleo anular). En una fibra de transmisión dual sin un revestimiento interno por otra parte, la energía lumínica que se propaga a lo largo del núcleo anular rebota recíprocamente sólo entre las diferentes regiones de la superficie exterior. Una longitud de trayectoria promedio entre rebotes es menor para la fibra de transmisión dual con un revestimiento de núcleo interno que para la fibra de transmisión dual sin un revestimiento de núcleo interno. Por consiguiente, por cada unidad de longitud de la superficie exterior del núcleo anular, la luz en un pulso de energía lumínica es incidente más frecuentemente sobre la superficie exterior de la fibra de transmisión dual con revestimiento de núcleo interno que sobre la fibra de transmisión dual sin un revestimiento de núcleo interno. Por lo tanto, para una longitud dada del absorbente sobre la superficie externa del núcleo anular, la energía lumínica es incidente más frecuentemente sobre el absorbente, y el acoplamiento de energía de la energía lumínica al absorbente es más eficiente para la fibra de transmisión dual con revestimiento de núcleo interno que para la fibra de transmisión dual sin revestimiento de núcleo interno. Además, una fibra de transmisión dual sin revestimiento de núcleo interno en general admite un menor número de los modos de propagación de orden superior que son relativamente eficientes para acoplar la energía a un absorbente que una fibra de transmisión dual con un revestimiento de núcleo interno, y sustancialmente un mismo diámetro exterior que la fibra de transmisión dual sin revestimiento de núcleo interno.

En algunas realizaciones de la invención, un IG consta de una pluralidad de transductores acústicos a lo largo de su longitud para que cuando el IG esté posicionado dentro del lumen del vaso sanguíneo pueda ser utilizado para formar imágenes del lumen en una pluralidad de ubicaciones diferentes a lo largo de la longitud del lumen sin tener que mover el IG.

Las Figs. 3A y 3B muestran esquemáticamente una vista en perspectiva y en sección transversal respectivamente de un IG 140 que consta de una pluralidad de transductores acústicos 142 acoplados a una fibra de transmisión dual 144, de acuerdo a una realización de la presente invención. Excepto por la pluralidad de transductores acústicos, el IG 140 es similar al IG 20. Cada transductor acústico 142 consta de un absorbente 146 y, opcionalmente, de un filtro óptico de paso de banda 148 (Fig. 3B) intercalado entre el absorbente y la superficie externa 61 del núcleo anular 43 que trasmite luz en una banda diferente de longitudes de onda. Los anchos de banda de los filtros 148 asociados con los diferentes transductores acústicos 142 están, sustancialmente, no superpuestos. Un transductor acústico dado 142 puede ser controlado para irradiar ultrasonido independientemente de los otros transductores 142 transmitiendo energía lumínica a lo largo del núcleo anular 43 que es trasmitida sustancialmente sólo por el filtro óptico 148 asociado con el transductor dado.

En las realizaciones a modo de ejemplo de la invención descrita arriba, los transductores acústicos constan de un absorbente que tiene la forma de un anillo continuo completo. En algunas realizaciones de la invención, un IG consta de un "transductor acústico dividido en sectores" acoplado a un núcleo anular de una fibra de transmisión dual. El transductor acústico dividido en sectores consta de una variedad de regiones absorbentes, denominados de aquí en adelante "sectores absorbentes", configurados en un orden sustancialmente anular alrededor de la circunferencia del núcleo anular.

La Fig. 4 muestra esquemáticamente un IG 160 que consta de un transductor acústico dividido en sectores 162, que consta de una pluralidad de sectores absorbentes 166, de acuerdo a una realización de la invención. Una inserción 180 muestra esquemáticamente una imagen ampliada del transductor acústico 162. Un filtro óptico de paso de banda 168 es colocado entre cada sector absorbente 166 y una superficie exterior 61 del núcleo anular 43. Cada filtro de paso de banda 168 transmite opcionalmente luz en una banda diferente sustancialmente no superpuesta de longitudes de onda. Un transductor acústico dado 166, puede ser controlado para irradiar ultrasonido independientemente de los otros transductores 166 transmitiendo energía lumínica a lo largo del núcleo anular 43 que es trasmitida sustancialmente sólo por el filtro óptico 168 asociado con el sector absorbente dado. Estimulando secuencialmente los diferentes absorbentes 166 para irradiar ultrasonido, las características de las paredes del lumen del vaso sanguíneo pueden ser localizadas como una función de ángulo azimut en relación con el eje IG 160. Por ejemplo, puede determinarse que una lesión en la pared del vaso sanguíneo está situada en una región azimutal particular de la pared del vaso sanguíneo.

En algunas realizaciones de la invención, un IG consta de una pluralidad de absorbentes, y tiene a título de ejemplo una configuración similar a la del IG 140 o 160, excepto porque cada uno de los absorbentes no está acoplado a un filtro óptico de paso de banda con un paso de banda diferente. Cuando la energía lumínica es trasmitida a lo largo del núcleo anular del IG para estimular las vibraciones acústicas en los absorbentes, todos los absorbentes son estimulados simultáneamente para transmitir ultrasonido. Sin embargo, de acuerdo a una realización de la invención, cada uno de la pluralidad de absorbentes está diseñado para tener una frecuencia de resonancia de vibración diferente de la de los otros absorbentes. Por ejemplo, cada uno de los absorbentes podría estar diseñado con una dimensión diferente de la de los otros absorbentes, lo cual determina una frecuencia de resonancia para el absorbente diferente de las frecuencias de resonancia de los otros absorbentes. Por consiguiente, cuando son estimulados por un pulso de energía lumínica cada uno de los absorbentes trasmite ultrasonido a una frecuencia diferente. Los reflejos del ultrasonido trasmitido por cada uno de los diferentes absorbentes desde características de un lumen de un vaso sanguíneo, en el cual el IG está situado, modulan la luz de señal a una frecuencia diferente. Las modulaciones de la luz de señal en cada una de las diferentes frecuencias son detectadas separadamente utilizando cualquiera de los diferentes métodos y aparatos conocidos en el arte y empleados para generar imágenes de diferentes regiones del lumen.

Se señala que mientras que un IG, de acuerdo a la presente invención, ha sido descrito siendo utilizado para sondear el lumen de un vaso sanguíneo, un IG de acuerdo a la invención puede, por supuesto, ser utilizado para sondear los lúmenes de otros conductos del cuerpo, como el conducto biliar o la uretra. Un IG de acuerdo a una realización de la invención podría, por supuesto, ser utilizado también para sondear otros conductos no biológicos.

En la descripción y reivindicaciones de la presente solicitud, cada uno de los verbos, "constar de", "incluir" y "tener", y sus conjugaciones, son utilizados para indicar que el objeto u objetos del verbo no son necesariamente una lista completa de miembros, componentes, elementos o partes del sujeto o los sujetos del verbo.

La presente invención ha sido descrita utilizando descripciones detalladas de las realizaciones de la misma que son proporcionadas a modo de ejemplo y que no tienen la intención de limitar el alcance de la invención. Las realizaciones descritas incluyen diferentes características, de las cuales no todas son requeridas en todas las realizaciones de la invención. Algunas realizaciones de la presente invención utilizan sólo algunas de las características o posibles combinaciones de las características. Las variaciones de las realizaciones de la presente invención que son descritas y las realizaciones de la presente invención que incluyen diferentes combinaciones de características señaladas en las realizaciones descritas se les ocurrirán a personas expertas en el arte. El alcance de la invención está limitado únicamente por las siguientes reivindicaciones.

Claims (21)

1. Una fibra óptica adaptada para la formación de imágenes por ultrasonido del lumen de un vaso que consta de:

un núcleo interno (41) para transmitir luz con un índice de refracción que cambia en respuesta a la energía acústica que incide sobre él;

un núcleo anular (43) concéntrico con el núcleo interno para transmitir luz;

un material de revestimiento (42) entre los núcleos interno y anular que tiene un índice de refracción inferior al índice de refracción del material del cual el núcleo interno está compuesto; y

al menos un transductor acústico (62) que consta de material absorbente (64) formado en la superficie del núcleo anular que absorbe energía óptica transmitida a lo largo del núcleo anular y que genera ultrasonido en respuesta a ello.

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2. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 1 donde el material de revestimiento tiene un índice de refracción inferior al índice de refracción del material del cual el núcleo anular está compuesto.

3. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 1 o la reivindicación 2 donde el núcleo interno es un núcleo de modo único.

4. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el absorbente consta de un metal.

5. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 4 donde el metal es escogido entre un grupo de metales que consta de: aluminio, cobre, plata, oro y titanio.

6. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 4 o a la reivindicación 5 donde el absorbente consta de un polvo metálico dispersado en un medio aglutinante.

7. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde un transductor del al menos un transductor acústico consta de un transductor que tiene forma de anillo concéntrico con el núcleo anular.

8. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el al menos un transductor acústico consta de una pluralidad de transductores acústicos.

9. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 8 donde al menos dos de los transductores acústicos constan de un filtro óptico (148) situado entre el material absorbente y el núcleo interno que transmite luz en una banda de luz de longitud de onda que es absorbida por el absorbente y bloquea la luz a longitudes de onda fuera de la banda de longitud de onda.

10. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 9 donde cada uno de los filtros ópticos de al menos dos de la pluralidad de transductores acústicos trasmite luz en diferentes bandas de longitudes de onda.

11. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 10 donde cada una de las al menos dos bandas diferentes de longitudes de onda básicamente no se superponen.

12. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 8-11 donde la pluralidad de transductores acústicos está configurada en una disposición anular concéntrica con el núcleo anular.

13. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 12 donde todos los transductores acústicos de la pluralidad de transductores son básicamente idénticos.

14. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 8-13 donde al menos dos de los absor-
bentes cuando son estimulados por un mismo y al menos un pulso de luz generan ultrasonido a diferentes
frecuencias.

15. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que consta de un revestimiento externo (26) concéntrico con el núcleo anular que le proporciona a la fibra propiedades mecánicas que permiten que la fibra sea insertada y conducida a través de un sistema de vasos conectados que incluye el vaso para posicionar el al menos un transductor acústico en el lumen.

16. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que consta de un primer extremo (32) en donde la luz es insertada en los núcleos interno y anular.

17. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 16 y que consta de un reflector óptico (50) situado en un segundo extremo (31) de la fibra que refleja la luz propagada a lo largo del núcleo anular desde el primer extremo hacia el segundo extremo de vuelta al primer extremo.

18. Una fibra óptica de acuerdo a la reivindicación 16 o la reivindicación 17 y que consta de un reflector óptico en el segundo extremo que refleja la luz propagada a lo largo del núcleo anular desde el primer extremo hacia el segundo extremo de vuelta al primer extremo.

19. Una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la fibra consta de una deformación que causa que una porción de energía óptica relativamente grande introducida en el núcleo anular en el primer extremo se propague a lo largo del núcleo anular en modos de propagación con un índice radial considerablemente más grande que el del modo de propagación fundamental del núcleo anular.

20. Un dispositivo para proporcionar una imagen de ultrasonido intravascular de un vaso que consta de:

una fibra óptica de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 16-19;

y

un sistema óptico (90) que introduce luz en el primer extremo de la fibra que se propaga en el núcleo interno y luz que se propaga en el núcleo externo.

21. Un dispositivo de acuerdo a la reivindicación 20 donde el sistema óptico introduce luz en el núcleo anular en ángulos de incidencia cercanos a una apertura numérica del anillo.