ES2713198T3 - Sistema de catéter híbrido - Google Patents

Abstract

Sistema de recogida de datos estructurado para obtener información relacionada con al menos una parte de una diana, comprendiendo el sistema: un elemento optoeléctrico que incluye un elemento de fibra óptica que tiene un núcleo, un revestimiento que rodea el núcleo, un eje óptico, un extremo proximal y un extremo distal, conteniendo el elemento de fibra óptica una fibra óptica multimodo estructurada para transmitir luz entre los extremos proximal y distal, y un elemento eléctrico integrado en el interior del revestimiento a lo largo del eje óptico para conectar eléctricamente los extremos proximal y distal; una unidad de acoplamiento óptico en el extremo distal; y un transductor dispuesto en el extremo distal y conectado eléctricamente al elemento eléctrico, sirviendo el transductor para recibir una primera energía, generada en respuesta a una luz de excitación que se ha transmitido desde el extremo proximal al extremo distal a lo largo de dicha fibra óptica multimodo y desacoplada del extremo distal hacia la diana, y para convertir la primera energía recibida en una señal eléctrica para ser transmitida a lo largo del elemento eléctrico, en el que el elemento de fibra óptica está configurado para recoger, a través de la unidad de acoplamiento óptico, radiación fluorescente generada en dicha al menos una parte de la diana en respuesta a la irradiación de dicha al menos una parte con la luz de excitación a través de la unidad de acoplamiento óptico, siendo dicho sistema un catéter.

Description

DESCRIPCION

Sistema de cateter tnbrido

Campo tecnico

La presente invencion se refiere en general a sistemas y metodos de formacion de imagenes medicas y, mas en concreto, a sistemas y metodos adaptados para adquirir simultaneamente, a traves de canales complementarios de diferentes modalidades de formacion de imagenes, datos que representan informacion estructural y funcional de tejido.

Antecedentes de la invencion

La formacion de imagenes opticas, tal como la formacion de imagenes de fluorescencia u optoacusticas, se puede usar para obtener imagenes in vivo de funciones moleculares y expresion genica en tejidos biologicos vivos. Por ejemplo, al usar agentes administrados externamente con sensibilidad y especificidad para ciertas dianas funcionales, moleculares y/o celulares (tales como fluorocromos o nanopartfculas), se puede usar la formacion de imagenes opticas para visualizar eventos que no se pueden detectar usando modalidades de formacion de imagenes convencionales, tales como ultrasonido o rayos X. Ademas, la combinacion de estos agentes con un sistema de deteccion optica adecuado puede derivar en una sensibilidad de deteccion muy alta y una alta especificidad biologica. Como resultado de ello, los enfoques de formacion de imagenes opticas son cada vez mas importantes para el diagnostico y la monitorizacion de la enfermedad.

Con respecto a la formacion de imagenes de fluorescencia, generalmente, se transmite luz de excitacion hacia un tejido para excitar la emision de luz fluorescente procedente de fluorocromos asociados al tejido. Este metodo se realiza convencionalmente en microscopia de fluorescencia para obtener formacion de imagenes de alta resolucion de secciones histologicas de tejido biologico. Ademas de este uso convencional, ejemplos de enfoques de formacion de imagenes de fluorescencia in vivo incluyen formacion de imagenes confocales, formacion de imagenes multifotonicas y microscopia de fluorescencia de reflexion interna total. La luz de excitacion que se usa a menudo en estos enfoques se encuentra en el rango cercano a infrarrojo (cercano a IR), ya que se pueden lograr mayores profundidades de penetracion en el tejido en comparacion con aquellas en las que se usa luz en el rango de longitud de onda visible. Sin embargo, aunque se utilice luz cercana a IR, el lfmite de penetracion de luz en el tejido durante la formacion de imagenes de fluorescencia es inferior a aproximadamente 0,5 milfmetros. Como resultado de ello, en su implementacion actual, los sistemas de formacion de imagenes de fluorescencia no son adecuados para la formacion de imagenes tridimensionales o cuantitativas de organos huecos, tales como en la formacion de imagenes intravasculares, pulmonares/broncoscopicas o gastrointestinales.

Por ejemplo, se han desarrollado sistemas de cateter de fluorescencia cercana a IR para detectar distribuciones de fluorescencia en tejidos, que incluyen la formacion de imagenes de organos huecos tales como el tracto gastrointestinal, el sistema pulmonar y el sistema cardiovascular. En su forma actual, tales sistemas se basan predominantemente en informacion de superficie derivada de formacion de imagenes de reflectancia de fluorescencia, lo que presenta una serie de inconvenientes. En particular, la senal de fluorescencia que emana de las sondas fluorescentes diana integradas en la pared de un organo hueco sufre una atenuacion debido a la dispersion y absorcion en tejidos y sangre. Esta atenuacion generalmente depende exponencialmente de la distancia desconocida de las sondas desde el cateter cuando el organo esta lleno de sangre. Por tanto, la luz de fluorescencia que emana de sondas no diana que estan mas cerca del cateter que las sondas diana reales puede ocultar la verdadera senal y dar lugar a una cuantificacion inexacta. Un ejemplo de tal escenario se proporciona en una situacion en la que el organo hueco es un vaso sangumeo y un tinte fluorescente circula a traves del torrente sangumeo. En este caso, la imagen fluorescente completa puede saturarse a partir de la senal de fluorescencia dentro de la sangre y, por tanto, no indicara si existe alguna sonda fluorescente mas profunda en la pared del vaso sangumeo. Debido a estas limitaciones, los cateteres de fluorescencia, los sistemas endoscopicos y los sistemas angioscopicos carecen sustancialmente de la capacidad de proporcionar informacion cuantitativa tridimensional o incluso bidimensional. Este tipo de informacion puede ser cntica en algunos casos para mapear con precision una enfermedad, cuantificar una respuesta a terapias y/o localizar geograficamente senales de fluorescencia dentro de una patologfa diana.

Una alternativa a la formacion de imagenes de fluorescencia es la tomograffa optoacustica multiespectral (“MSOT”). MSOT se basa en iluminar un tejido con luz laser transitoria y crear variaciones de presion dentro del tejido a traves de un efecto termoelastico, que deriva en la propagacion de ondas acusticas. Estas ondas acusticas se miden convencionalmente a una distancia de un lfmite interno o externo del tejido y se utilizan para formar una imagen de la deposicion de energfa dentro del tejido. Al utilizarse la luz laser en diferentes longitudes de onda, se puede obtener un mapa tridimensional de componentes de tejido y biomarcadores de tejido. Se ha demostrado que esta tecnica facilita la diferenciacion de varios tipos de tejidos segun sus propiedades espectrales y la formacion de imagenes de sondas y nanopartmulas fluorescentes que presentan una resonancia de absorcion en la longitud de onda de excitacion. La ventaja de esta tecnica con respecto a la formacion de imagenes de fluorescencia es que puede proporcionar mapas tridimensionales de alta resolucion de la concentracion de agentes fotoabsorbentes. La capacidad de localizar agentes opticos espedficos y componentes de tejidos en tres dimensiones permite la comparacion entre diferentes sondas y tejidos en una region diana. Ademas, dado que la anatoirna del tejido formado como una imagen y el espacio de un organo hueco se pueden resolver con alta resolucion, se puede realizar una correccion de la atenuacion de luz, lo que deriva en un mejor mapeo espacial cuantitativo de un agente y de la concentracion de su biomarcador espedfico. Por tanto, esta tecnica puede potencialmente superar las limitaciones de la formacion de imagenes de fluorescencia, es decir, imagenes no deseadas ponderadas en la superficie y de resultados no cuantificados.

Por el contrario, en comparacion con la formacion de imagenes de fluorescencia, la formacion de imagenes optoacusticas es menos sensible en la deteccion de fluorocromos. Esto provoca una limitacion diagnostica de enfoques optoacusticos independientes. Aunque la sensibilidad de deteccion puede mejorarse, por ejemplo, al incluir longitudes de onda mas excitantes o al aumentar la relacion senal/ruido (“SNR”) utilizando promedios, estos procesos estan asociados a un mayor tiempo de medicion. Aunque la formacion de imagenes tridimensionales requiere cientos a miles de cortes para una evaluacion adecuada a traves de visualizacion, lo ideal es que el tiempo requerido para la medicion no sea mas que unos pocos minutos para procedimientos tales como formacion de imagenes intraluminales debido a su naturaleza invasiva. Ademas, los enfoques actuales para aumentar SNR en metodos MSOT no invasivos no se pueden convertir en formacion de imagenes de organos huecos. Por ejemplo, se han demostrado enfoques no invasivos para formacion de imagenes bidimensionales con duraciones de medicion de unos pocos segundos utilizando multiples detectores y maximizando el tamano del detector. Sin embargo, la formacion de imagenes de organos huecos plantea restricciones muy estrictas en estas caractensticas. En particular, los detectores situados externamente (es decir, en el exterior del vaso) no son viables para una deteccion mmimamente invasiva, y es poco probable que los sensores no invasivos en el exterior del cuerpo detecten una senal procedente de una fuente intravascular sin una degradacion severa de la senal. Ademas, el tamano de sensor es limitado y la multiplexacion de mas de un sensor es compleja y deriva en la reduccion de SNR por sensor. Se ha intentado construir un cateter optoacustico intravascular montando un cateter de ultrasonido intravascular (“IVUS”) en una fibra optica gruesa. Sin embargo, la sensibilidad y la velocidad alcanzadas con este cateter no fueron suficientes para formar imagenes de sondas moleculares in vivo. Ademas, el grosor total de este cateter de dos arboles era de unos pocos milfmetros, impidiendo un uso seguro del mismo en la formacion de imagenes de arteria coronaria humana.

Otros enfoques para mejorar la formacion de imagenes de fluorescencia de organos huecos han incluido la incorporacion de tomograffa de coherencia optica (“OCT”). Actualmente, tales enfoques proporcionan un cateter de doble arbol que incluye un primer arbol para realizar la formacion de imagenes de fluorescencia y un segundo arbol para realizar OCT, proporcionando asf informacion funcional recopilada a traves de la formacion de imagenes de fluorescencia en combinacion con informacion estructural recopilada a traves de OCT. Como se menciona anteriormente, los cateteres de dos arboles requieren dimensiones que son demasiado grandes para un uso seguro en muchas aplicaciones intraluminales, tales como la formacion de imagenes de arterias coronarias humana.

Por tanto, sena deseable proporcionar un metodo y un sistema que sea capaz de formar imagenes tanto estructurales como funcionales y que tambien este dimensionado para formar de manera segura tales imagenes para aplicaciones intraluminales.

El documento US 2009/043191 A1 describe un sistema para obtener informacion relativa a una estructura diana. El sistema incluye un elemento optoelectrico con una fibra optica que tiene un nucleo, un revestimiento que rodea el nucleo, un eje optico, un extremo proximal y un extremo distal. El elemento optoelectrico tambien incluye un conector electrico integrado en el interior del revestimiento a lo largo del eje optico entre el extremo proximal y el extremo distal.

Sumario de la invencion

La presente invencion supera los inconvenientes mencionados con anterioridad al proporcionar un sistema de cateter hubrido para la formacion de imagenes intraluminales que funcionalmente capaz de formar imagenes de tejido representativas de actividad funcional, estructural y/o molecular asociada al tejido. Esto se logra mediante multiples modos de formacion de imagenes, que incluyen formacion de imagenes opticas, optoacusticas y/o acusticas, a traves de un diseno de cateter de un solo arbol dimensionado para permitir navegacion intraluminal. De acuerdo con una implementacion de la invencion, un sistema estructurado para obtener informacion de una estructura diana incluye un elemento optoelectrico y un transductor. El elemento optoelectrico incluye una fibra optica que tiene un nucleo, un revestimiento que rodea el nucleo, un eje optico, un extremo proximal y un extremo distal, y sirve para transmitir luz entre el extremo proximal y el extremo distal. El elemento optoelectrico tambien incluye un conector electrico integrado en el interior del revestimiento a lo largo del eje optico entre el extremo proximal y el extremo distal. El transductor esta dispuesto en el extremo distal y esta conectado electricamente al conector electrico. El transductor esta estructurado para detectar una primera energfa, generada en respuesta a una luz que se ha transmitido desde el extremo proximal al extremo distal y desacoplada del extremo distal hacia la estructura diana, y para convertir la primera energfa recibida en una senal electrica para ser transmitida a lo largo del elemento electrico. En una implementacion, la primera energfa puede incluir energfa acustica. Ademas, el sistema puede incluir una unidad de acoplamiento optico dispuesta entre el extremo distal y el transductor y girar alrededor del eje optico. Opcionalmente, la unidad de acoplamiento optico y el transductor cooperan estructuralmente entre sf para garantizar la rotacion simultanea de la unidad de acoplamiento optico y el transductor alrededor del eje optico. Adicionalmente o como alternativa, la unidad de acoplamiento optico puede estar estructurada para poder recibir una segunda energfa que incluye energfa optica en una longitud de onda diferente de la longitud de onda de luz desacoplada del extremo distal hacia la estructura diana y/o el elemento optoelectrico esta configurado como un cateter de un solo arbol dimensionado para poder ser insertado en una luz. Alternativamente o, ademas, el sistema puede incluir una fuente de luz acoplada al extremo proximal y que puede servir para generar luz a una frecuencia definida para hacer que la estructura diana genere la primera energfa que el transductor puede recibir en respuesta a ser iluminado con tal luz. El sistema tambien puede incluir un circuito de procesamiento de datos de imagen conectado de manera funcional al elemento optoelectrico a traves de una junta giratoria en el extremo proximal. La descripcion tambien analiza un metodo para formar imagenes de una estructura diana que incluye transmitir energfa optica en una primera longitud de onda hacia la estructura diana utilizando un elemento optoelectrico que comprende una fibra optica y un elemento electricamente conductor integrado dentro de un revestimiento de la fibra optica. El metodo tambien incluye adquirir simultaneamente tanto energfa optica en una segunda longitud de onda a partir de la estructura diana como energfa acustica a partir de la estructura diana en respuesta a la energfa optica transmitida en la primera longitud de onda. El metodo incluye ademas transmitir la energfa optica en la segunda longitud de onda a traves de la fibra optica y/o transmitir la energfa acustica a traves del elemento electricamente conductor a un sistema de procesamiento de datos de imagen para formar datos que representen la estructura diana. De forma alternativa o adicional, el metodo puede incluir una etapa de generacion de una imagen de la estructura diana en funcion de la energfa optica transmitida en la segunda longitud de onda y la energfa acustica. El metodo puede incluir adicionalmente (i) transmitir una senal de excitacion acustica hacia la estructura diana a traves del elemento optoelectrico y (ii) adquirir energfa acustica, con el uso del elemento optoelectrico a partir de la estructura diana en respuesta a la senal de excitacion acustica transmitida recibida en la estructura diana.

En la siguiente descripcion, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte del presente documento, y en los que se muestra a modo de ilustracion una realizacion preferida de la invencion. Sin embargo, tal realizacion no representa necesariamente el ambito de aplicacion completo de la invencion y, por tanto, se hace referencia a las reivindicaciones y al presente documento para interpretar el ambito de aplicacion de la invencion.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1a es una vista en seccion transversal lateral de un sistema de cateter tubrido segun la presente invencion.

La figura 1b es una vista en seccion transversal lateral de otro sistema de cateter tubrido segun la presente invencion.

La figura 2a es una vista en seccion transversal frontal de una fibra optica de un elemento optoelectrico para usar con el sistema de cateter tubrido de las figuras 1a o 1b.

La figura 2b es una vista en seccion transversal frontal de otra fibra optica de un elemento optoelectrico para usar con el sistema de cateter tubrido de las figuras 1a o 1b.

La figura 3 es un organigrama que ilustra esquematicamente una realizacion del metodo de la invencion.

Descripcion detallada

La presente invencion proporciona un sistema de cateter tubrido configurado para formar imagenes funcionales, estructurales y/o moleculares de estructuras biologicas diana y esta relacionado con las solicitudes de patente US 12/020.765 y 61/716.881. El sistema de cateter tubrido incluye un diseno de arbol unico estructurado para permitir multiples capacidades de formacion de imagenes, entre las que se incluyen formacion de imagenes opticas, formacion de imagenes optoacusticas y/o formacion de imagenes acusticas. Ademas, el diseno de arbol unico esta dimensionado adecuadamente para su uso en la formacion de imagenes intraluminales de organos huecos (tales como aplicaciones de formacion de imagenes angioscopicas, aplicaciones de formacion de imagenes gastrointestinales, aplicaciones de formacion de imagenes broncoscopicas, aplicaciones de formacion de imagenes otorrinolaringologicas, aplicaciones de formacion de imagenes genitourinarias) y/o aplicaciones de formacion de imagenes endoscopicas e invasivas en general, donde el empleo de un cateter con mas de un arbol es funcionalmente inviable.

Con referencia a las figuras 1a y 1b, se presentan realizaciones del sistema de cateter tubrido 10 de acuerdo con la presente invencion. Como se muestra en las figuras 1a y 1b, el sistema de cateter hfbrido 10 puede incluir un elemento optoelectrico 12 y una unidad de sonda 13 que, en una implementacion, incluye un transductor 14 y una unidad de acoplamiento optico 16. El elemento optoelectrico 12 puede incluir una grna de luz optica tal como una fibra optica 18 (cuya marca no se indica en las figuras 1a, 1b) que incluye un nucleo 20, una envoltura 30, un revestimiento 28 y un eje optico 22; y unos extremos proximal y distal 24, 26. El transductor 14 y la unidad de acoplamiento optico 16 estan en comunicacion funcional con el extremo distal 26 del elemento optoelectrico 12. En diferentes realizaciones, el transductor 14, que convierte una forma de energfa en otra, puede configurarse adicionalmente como un transmisor, un receptor y/o un transceptor. Ademas, como se muestra en las vistas en seccion transversal de las figuras 2a y 2b, las realizaciones 18A, 18B de la fibra optica pueden incluir uno o varios revestimientos 28, 28A; un material de envoltura de fibra opcional 30; y uno o mas conectores o elementos electricos 32 integrados dentro del revestimiento o revestimientos 28, 28A, como se describe mas adelante. El conector o conectores electricos 32, tal como dos hilos, estan en contacto electrico establecido con el transceptor/transductor 14 y se desplazan a lo largo de la fibra optica 18 (es decir, a lo largo del eje optico 22) desde el extremo distal 26 hasta el extremo proximal 24, por ejemplo, para transmitir una senal electrica desde y hacia el transductor 14 a lo largo del elemento optoelectrico l2. En funcionamiento, el extremo proximal 24 tambien puede conectarse de manera funcional a un sistema de procesamiento de datos de imagen 35 a traves de un modulo de conexion (no mostrado) para formar un sistema de formacion de imagenes. Ademas, opcionalmente, se puede proporcionar una lente 37 entre la unidad de sonda 13 y el elemento optoelectrico 12, como se muestra en la figura lb.

Como se analiza anteriormente, y en contraposicion a los cateteres de la tecnica relacionada, el sistema de cateter tubrido 10 esta estructurado para permitir la formacion de imagenes opticas, la formacion de imagenes optoacusticas y/o la formacion de imagenes acusticas con una sola hebra funcional que coopera con un canal para la transferencia electrica de datos con un canal para la transferencia optica de datos. Uno o mas de estos modos de formacion de imagenes se pueden realizar de forma simultanea o concomitante mediante el sistema de cateter tubrido 10 para proporcionar imagenes registradas conjuntamente representativas de la actividad funcional, estructural o molecular de una escena diana accesible a traves del transductor 14 y la unidad de acoplamiento optico 16 (por ejemplo, una estructura biologica). Para adquirir datos opticos representativos de la escena diana, se emite luz de excitacion a traves de la fibra optica 18 del elemento optoelectrico 12 y se desacopla del elemento de acoplamiento optico 16 hacia una estructura biologica diana 34, como se muestra en las figuras 1a y 1b, y la luz recibida de la estructura biologica diana 34 (por ejemplo, la luz emitida por la estructura 34 en respuesta a la luz de excitacion incidente) es recogida por la unidad de acoplamiento optico 16 y transmitida a lo largo del elemento optoelectrico 12 hacia el extremo proximal 24 y mas alla del sistema de procesamiento de datos de imagen 35. Para formar imagenes acusticas, una senal electrica de excitacion se transmite a lo largo de uno o mas conectores electricos 32 del elemento optoelectrico 12 hacia el transductor 14, se convierte en una senal acustica y se emite hacia la estructura biologica diana 34, y la energfa acustica de respuesta (es decir, la energfa acustica devuelta en la reflexion por la estructura diana 34) es detectada y convertida en una senal electrica por el transductor 14, y luego transmitida a lo largo del elemento optoelectrico 12 al sistema de procesamiento de datos de imagen 35. Para formar imagenes optoacusticas, la luz de excitacion se desacopla del elemento optoelectrico 12 y la energfa acustica emitida desde la estructura biologica diana 34 en respuesta a la luz de excitacion incidente es detectada, convertida en una senal electrica y/u optica y transmitida a lo largo del elemento optoelectrico 12 al circuito de procesamiento de datos de imagen (tal como, por ejemplo, un procesador informatico espedficamente programado) del sistema 35. Mas en concreto, en un modo de funcionamiento optoacustico, la estructura 34 se ilumina con luz emitida a la estructura 34 a lo largo de la fibra optica 18 y a traves de la unidad de acoplamiento optico 16. La luz emitida crea variaciones de presion dentro del tejido 34 a traves del efecto termoplastico que deriva en una onda acustica en el tejido 34. Una parte de tal onda acustica detectada en el transductor 14 se convierte en datos electricos que se suministran, a lo largo del elemento o elementos electricamente conductores 32 al sistema de procesamiento de datos de imagen 35. Por consiguiente, estos tres modos de formacion de imagenes pueden lograrse, inesperadamente, con el uso de un elemento optoelectrico de una sola hebra 12 yuxtapuesto a la unidad de sonda 13, proporcionando asf un diseno de cateter de un solo arbol con capacidades de formacion de imagenes bimodo o trimodo.

Con referencia ademas a la formacion de imagenes opticas, tal como la formacion de imagenes de fluorescencia, la luz de excitacion procedente de una fuente optica (tal como una fuente de luz laser, no mostrada) se puede transmitir a traves de la fibra optica 18 desde el extremo proximal 24 hasta el extremo distal 26 y se puede desacoplar del extremo distal 26 hacia la estructura biologica diana 34, tal como el tejido de una luz. En un ejemplo, la luz de excitacion se desacopla del extremo distal 26 en una direccion que es sustancialmente transversal al eje optico 22. Esto se efectua empleando, por ejemplo, un prisma optico como parte de la unidad de acoplamiento optico 16 (como se muestra en las figuras 1a, 1b). La luz emitida desde la estructura biologica diana 34 en respuesta a la luz de excitacion es recogida por la fibra optica 18 a traves del mismo prisma y transmitida desde el extremo distal 26 al extremo proximal 24. La luz detectada puede luego transmitirse al circuito de procesamiento de datos de imagen (tal como, por ejemplo, un procesador informatico espedficamente programado) del sistema 35 para formar datos de imagen que representan la estructura biologica diana 34. Estos datos de imagen que representan la estructura biologica diana 34 se pueden usar para generar una imagen de la estructura biologica diana 34 y/o para extraer o comunicar (por ejemplo, hacer que un operario los pueda ver o almacenar en un medio tangible legible por ordenador) informacion funcional y/o molecular de la estructura biologica diana 34 (por ejemplo, de concentraciones de sondas fluorescentes diana en la estructura biologica diana 34).

En una realizacion, la fibra optica 18 del elemento optoelectrico 12 puede incluir una fibra monomodo o una fibra multimodo con un diseno de envoltura unica o un diseno que incluya mas de una envoltura de fibra, por nombrar solo algunas. El sistema de cateter hubrido 10 puede yuxtaponerse opticamente, a traves de un divisor de haz 36 y una lente 37, a un componente detector optico (tal como, por ejemplo, un modulo detector de fotones sincronizados; no se muestra en las figuras 1a, 1b) que puede ser controlado por el sistema de procesamiento de datos de imagen 35 o por un controlador independiente del sistema de formacion de imagenes. El componente detector optico puede incluir filtros opticos adecuados, por ejemplo, para filtrar la luz recogida por el elemento optoelectrico 12, pero que no se origino a partir de sondas fluorescentes de la estructura biologica diana 34.

En algunas aplicaciones, el sistema de cateter tubrido 10 puede emplearse para la formacion de imagenes de fluorescencia multiespectral. Por ejemplo, la luz de excitacion a diferentes longitudes de onda se puede desacoplar de la unidad de acoplamiento optico 16 para excitar la fluorescencia asociada a la estructura biologica diana 34. Para cada longitud de onda de excitacion, se recogen datos de formacion de imagenes de fluorescencia y se puede generar una imagen de fluorescencia correspondiente. Los factores que contribuyen a las diferencias entre imagenes de fluorescencia generadas en respuesta a la excitacion a diferentes longitudes de onda respectivas pueden incluir: 1) la eficiencia conocida a priori de una sonda fluorescente (por ejemplo, un fluorocromo diana molecular/celular) en la longitud de onda dada; 2) los coeficientes de dispersion y absorcion del tejido o sonda fluorescente diana en la longitud de onda dada; y 3) la distancia de la sonda fluorescente desde la unidad de sonda 13. Como se analiza mas adelante, se pueden formar imagenes optoacusticas para determinar un coeficiente de absorcion del tejido diana. Al utilizarse esta informacion y el hecho de que la dispersion no dependa en gran medida de la longitud de onda, se puede determinar la distancia entre la sonda fluorescente y la unidad de la sonda 13. Por tanto, al emplearse varias longitudes de onda para la excitacion, se pueden fijar varias sondas fluorescentes a diferentes profundidades. En la forma mas simple, la operacion de procesamiento de datos podna incluir una resta o division de datos, pero se pueden aplicar muchos otros metodos de procesamiento utilizados en la formacion de imagenes multiespectrales. Tal procesamiento de datos puede ser ejecutado por el sistema de procesamiento de datos de imagen 35.

Ademas, con respecto al funcionamiento, el componente detector optico puede configurarse opcionalmente para la deteccion de luz desde un punto focal o en una deteccion confocal, para permitir rechazos de luz dispersa y un funcionamiento optimo a una determinada profundidad dentro de la estructura biologica diana 34. Por consiguiente, las mediciones que dependen de la profundidad pueden efectuarse cambiando dinamicamente la posicion de una abertura y/o un componente detector optico con respecto al extremo proximal del elemento optoelectrico 12. La informacion de imagenes multiespectrales se puede ampliar aun mas con el uso de un detector optico multiespectral (tal como, por ejemplo, un espectrografo). Un espectrografo puede medir un espectro de luz de fluorescencia recogida, permitiendo obtener, por tanto, informacion espectral bidimensional para cada pixel en una imagen de fluorescencia generada. Esta informacion se puede utilizar para reducir el efecto de autofluorescencia en el sistema de cateter tubrido. Por ejemplo, algunos tejidos, dependiendo de sus niveles de colageno, producen autofluorescencia. El analisis espectral, a traves de formacion de imagenes multiespectrales, puede permitir la separacion de luz detectada debido a sondas deseadas que emiten fluorescencia y de luz detectada debido a autofluorescencia. Si se regula la informacion optica para eliminar autofluorescencia (es decir, usando solo luz detectada a partir de sondas deseadas que emiten fluorescencia), se puede lograr una mayor sensibilidad y/o SNR. Esto puede ser deseable si se detectan caractensticas anatomicas, o cambios de estas, en imagenes generadas. Ademas, la determinacion de la cantidad de autofluorescencia detectada a partir de un tejido espedfico puede ser util en algunas aplicaciones de diagnostico. Ademas, con respecto a las imagenes multiespectrales, dado que diferentes longitudes de onda de luz fluorescente se atenuan de manera diferente, la informacion espectral adicional se puede usar para fijar mejor la profundidad de los fluorocromos detectados.

Con respecto a la generacion y reconstruccion de imagenes, por ejemplo, a traves del circuito de procesamiento de datos de imagen del sistema 35, un metodo para realizar la reconstruccion de fluorescencia de resolucion de profundidad incluye el uso de un algoritmo de optimizacion basado en modelo. Tal modelo puede recibir, como entrada, un mapa tridimensional de coeficientes de absorcion y dispersion optica del medio de estructura biologica diana 34, la ubicacion, concentracion y espectro de las sondas fluorescentes y la ubicacion y orientacion del elemento optoelectrico 12. El modelo puede emitir una senal de fluorescencia que se espera en la deteccion real. El coeficiente de dispersion puede adoptar una distribucion a priori (por ejemplo, un valor para la sangre y un valor diferente para el tejido) y el coeficiente de absorcion se puede obtener a partir de imagenes optoacusticas, como se explica mas adelante. El espectro de absorcion y fluorescencia de las sondas tambien se puede determinar a priori de acuerdo con las propiedades conocidas de las sondas fluorescentes respectivas. El modelo puede conectar despues un mapa de una concentracion de las sondas fluorescentes a la senal que debe medirse o detectarse. El algoritmo de optimizacion puede usar metodos tales como una busqueda aleatoria, algoritmos geneticos, algoritmos de descenso, etc. para determinar un mapa de sonda fluorescente final que emita las senales que mejor se ajusten a las senales medidas reales.

Ademas de la formacion de imagenes de fluorescencia, se pueden aplicar otros modos de formacion de imagenes opticas utilizando tecnicas similares a las descritas anteriormente, tales como tomograffa de coherencia optica (OCT), espectroscopia Raman y/o espectroscopia NIR. En cualquier caso, el modo de formacion de imagenes del sistema de cateter Idbrido 10 generalmente puede proporcionar una primera luz desacoplada hacia la estructura biologica diana 34 y detectar una segunda luz de una longitud de onda diferente, de la misma longitud de onda, de diferentes angulos, etc. para su uso en la generacion de una imagen de la estructura biologica diana 34.

Con referencia ahora a la formacion de imagenes optoacusticas, la luz de excitacion procedente de la fuente optica se puede transmitir a traves de la fibra optica 18 desde el extremo proximal 24 hasta el extremo distal 26 y se puede desacoplar del extremo distal 26 hacia la estructura biologica diana 34. La energfa acustica emitida desde la estructura biologica diana 34 en respuesta a la luz de excitacion puede ser detectada por el transductor 14, convertida en una senal electrica y transmitida desde el extremo distal 26 al extremo proximal 24 a traves de los conectores electricos 32. Esta senal electrica puede transmitirse despues al sistema de procesamiento de datos de imagen 35, que puede generar una imagen tridimensional de la estructura biologica diana 34, proporcionando as^ informacion estructural de la estructura biologica diana 34. Ademas, los datos recopilados se pueden procesar para extraer y/o comunicar informacion estructural de la estructura biologica diana 34. Alternativamente, en algunas aplicaciones, el transductor 14 se puede conectar a la fibra optica 18 y puede convertir la energfa acustica detectada en una senal optica para la transmision de la senal optica a traves de la fibra optica 18 al sistema de procesamiento de datos de imagen 35.

El sistema de cateter tubrido 10 puede proporcionar formacion de imagenes optoacusticas utilizando luz de excitacion en una sola longitud de onda o en un conjunto de longitudes de onda, permitiendo asf la formacion de imagenes optoacusticas multiespectrales o la tomograffa optoacustica multiespectral (“MSOT”). Para permitir, por ejemplo, tasas de formacion de imagenes clmicamente viables, la luz de excitacion puede pulsarse a tasas sustancialmente altas (tal como mas de 1 kHz o 10 kHz) o la intensidad de la luz de excitacion puede modularse con una envolvente periodica compleja a tasas de repeticion sustancialmente altas (tal como mas de 1 kHz o 10 kHz). Un rango espectral tfpico en el que se proporciona la luz de excitacion es de aproximadamente 600 nanometros (nm) a aproximadamente 1000 nm, sin embargo, algunas realizaciones de la presente invencion pueden configurarse para funcionar dentro de otras ventanas espectrales (tales como dentro del rango de luz visible). La luz en longitudes de onda seleccionadas dentro del rango espectral elegido puede emitirse al tejido diana 34 en diferentes momentos, proporcionando asf senales acusticas proporcionales a la absorcion en cada longitud de onda respectiva. Las senales acusticas para cada longitud de onda dada pueden procesarse para generar una imagen optoacustica de la energfa absorbida en el tejido en la longitud de onda espedfica. La imagen puede procesarse adicionalmente para obtener el coeficiente de absorcion en la longitud de onda dada. Por tanto, las imagenes multiespectrales se pueden usar para encontrar el espectro de absorcion a lo largo de la profundidad del tejido formado como una imagen. Esta informacion espectral puede usarse para determinar la composicion del tejido/sangre y tambien como conocimiento previo para mejorar la cuantificacion de imagenes de fluorescencia, como se analiza anteriormente. Ademas, en algunas aplicaciones, tambien se puede usar MSOT para detectar sondas fluorescentes en la estructura biologica diana.

Con referencia ahora a la formacion de imagenes acusticas, tal como la formacion de imagenes de ultrasonido, se puede transmitir una senal de excitacion electrica, desde el sistema de procesamiento de datos de imagen 35 o un controlador independiente del sistema de formacion de imagenes, a traves de los conectores electricos 32 al transductor 14. La senal de excitacion electrica se convierte en una senal acustica y el transductor 14, que funciona como un transceptor, emite la senal acustica hacia la estructura biologica diana 34. La energfa acustica emitida desde la estructura biologica diana 34 en respuesta a la senal acustica puede ser detectada por el transductor 14 y convertida en una senal electrica, que luego se transmite desde el extremo distal 26 al extremo proximal 24 a traves del conector o conectores electricos 32 y, ademas, al sistema de procesamiento de datos de imagen 35. El sistema de procesamiento de datos de imagen 35 es activado para generar una imagen de ultrasonido de la estructura biologica diana 34 para proporcionar informacion estructural tridimensional de la misma. Ademas, los datos recopilados se pueden procesar para extraer y/o comunicar informacion estructural de la estructura biologica diana 34. Alternativamente, en algunas aplicaciones, el transductor 14 se puede conectar a la fibra optica 18 y puede convertir la energfa acustica detectada en una senal optica para la transmision de la senal optica a traves de la fibra optica 18 al sistema de procesamiento de datos de imagen 35.

Como se analiza anteriormente, el sistema de cateter tubrido 10 puede dimensionarse para su uso en la formacion de imagenes intraluminales. Como resultado de ello, una aplicacion espedfica del modo de formacion de imagenes acusticas puede incluir formacion de imagenes intravasculares de ultrasonido (“ IVUS”). Mas en concreto, la formacion de imagenes IVUS se puede realizar emitiendo una rafaga de ultrasonidos desde el transductor 14 (por ejemplo, a traves de una operacion pulso-eco) y detectando las ondas reflejadas desde el tejido de vuelta al transductor 14. Los datos recopilados de las ondas acusticas reflejadas se pueden procesar para formar una imagen estructural tridimensional del organo hueco, que representa sus propiedades acusticas.

El sistema de cateter tubrido 10 puede lograr uno, dos o tres de los modos de formacion de imagenes descritos anteriormente de manera simultanea, conjuntamente o de forma consecutiva para capturar con precision caractensticas estructurales y/o funcionales de la estructura biologica diana 34. Como se menciona anteriormente, la formacion de imagenes conjuntamente (tal como la formacion de imagenes optoacusticas al mismo tiempo o de manera superpuesta a la formacion de imagenes opticas) puede permitir que la informacion recopilada a traves de un modo de formacion de imagenes (tal como optoacustico) se use como informacion a priori cuando se controla otro modo de formacion de imagenes (tal como optico, y mas en concreto fluorescencia). Tal formacion de imagenes conjuntamente, y en particular, el permiso para usar una informacion a priori obtenida a traves de formacion de imagenes optoacusticas, puede ayudar a mejorar los problemas de cuantificacion de formacion de imagenes de fluorescencia convencionales asociados a la fuerte dependencia no lineal de la intensidad de fluorescencia en la profundidad de propagacion. Asf, en general, el sistema de cateter hubrido 10 puede lograr multiples modos de formacion de imagenes emitiendo una forma de energfa (tal como la energfa optica en una primera longitud de onda) y detectando o midiendo otra forma de energfa (tal como la energfa acustica o la energfa optica en una segunda longitud de onda diferente). En cambio, la formacion de imagenes opticas con otros cateteres tubridos solo permite la emision de energfa optica en una primera longitud de onda hacia una estructura biologica y luego la deteccion de fotones dispersos en esa misma primera longitud de onda. Ademas, tales cateteres tienen su capacidad limitada para formar imagenes moleculares basadas en agentes de contraste administrados.

En un ejemplo de aplicacion espedfico, el sistema de cateter tffbrido 10 puede proporcionar una formacion de imagenes optoacusticas y de fluorescencia duales simultaneas mediante la deteccion de luz fluorescente emitida y energfa acustica procedentes de la estructura biologica diana 34 en respuesta a la misma luz de excitacion desacoplada del elemento optoelectrico 12. Por consiguiente, en tales aplicaciones, el sistema de cateter tffbrido 10 puede iluminar tejido en su extremo distal 26 y puede detectar energfa de la misma naturaleza (luz) y/o de una naturaleza ffsica diferente (sonido) creada en la estructura biologica 34 como resultado de la iluminacion individual. Ademas, en tales aplicaciones, tambien pueden ser viables multiples excitaciones de laser compartidas en el tiempo, de acuerdo con la presente invencion. En otra aplicacion de ejemplo, el sistema de cateter hffbrido 10 puede combinar formacion de imagenes opticas y acusticas, tal como formacion de imagenes de fluorescencia y ultrasonido. Tambien se puede integrar la formacion de imagenes optoacusticas, asf como otros modos de formacion de imagenes opticas, tales como espectroscopia Raman, tomograffa de coherencia optica (OCT) y espectroscopia NIR. En aplicaciones que incluyen tanto formacion de imagenes optoacusticas como formacion de imagenes acusticas (tal como con formacion de imagenes optoacusticas y acusticas duales o con formacion de imagenes opticas, optoacusticas y acusticas triples), una operacion de formacion de imagenes puede seguir a la otra operacion de formacion de imagenes de manera consecutiva, en lugar de realizar las operaciones simultaneamente, para evitar interferencias entre los dos modos. Ademas, en algunas aplicaciones, el sistema de cateter hffbrido 10 puede proporcionar multiples modos de formacion de imagenes opticas, tal como la formacion combinada de imagenes de fluorescencia NIR y OCT.

Como se describe anteriormente, el sistema de cateter hffbrido 10 puede dimensionarse para su uso en la formacion de imagenes intraluminales. Por ejemplo, un diametro menor o igual a aproximadamente 1 miffmetro puede permitir una navegacion intraluminal segura del sistema de cateter hffbrido 10. Durante la formacion de imagenes intraluminales, el sistema de cateter hffbrido 10 se inserta y se mueve a lo largo de una luz con el uso de un medio de empuje/traccion (no mostrado), mientras que la sonda 13 se activa para girar angularmente alrededor del eje 22 para permitir una captura de informacion acustica y/u optica dentro de un rango sustancialmente circunferencial o de 360 grados (es decir, transversal al eje optico 22) dentro de la luz hueca. Mas en concreto, la unidad de acoplamiento optico 16 y el transductor 14 pueden controlarse para girar, simultanea o independientemente, alrededor del eje optico 22 y con respecto a una parte de arbol estacionario 38 en el extremo proximal 24 (tal como se muestra en las figuras 1a y 1b), por ejemplo de forma continua o a intervalos angulares, para permitir la captura de imagenes de 360 grados (es decir, una vista cilrndrica) de la luz hueca a traves de la formacion de imagenes opticas, optoacusticas y/o acusticas. Para efectuar tal reposicionamiento y/o reorientacion de la sonda 13 en algunas aplicaciones, una realizacion del cateter hffbrido 10 puede comprender una junta giratoria 40 que incluye una junta giratoria optica opcionalmente integrada con una junta giratoria electrica. Por ejemplo, para proporcionar conexiones electricas entre el transductor 14 y el sistema de procesamiento de datos de imagen 35, la junta giratoria electrica puede implementarse utilizando anillos deslizantes centrados en la junta giratoria optica, proporcionando asf una junta unica combinada similar en configuracion a las juntas giratorias utilizadas para transmisiones de potencia de baja frecuencia.

El funcionamiento simultaneo de multiples modos de formacion de imagenes, asf como el reposicionamiento y la reorientacion angular de la sonda 13 del cateter a lo largo de una luz, permite el registro conjunto de imagenes multimodales para lograr una captura de datos de imagen de 360 grados a lo largo de una longitud de la luz. Por ejemplo, el sistema de procesamiento de datos de imagen 35 puede determinar y/o controlar la velocidad de rotacion y el movimiento de retroceso del cateter 10, ejecutado por un procesador del sistema de procesamiento de datos de imagen 35, en unidades ffsicas (tales como grados y centimetres, respectivamente, a traves del tiempo). Estas mediciones ffsicas se pueden registrar conjuntamente despues con tasas de adquisicion de la energfa acustica adquirida y la luz emitida a traves de la unidad optoelectrica 12 y la junta giratoria 40 del cateter 10 desde la estructura biologica diana 34 y/o la velocidad de iluminacion de la fuente de luz para producir imagenes dimensionalmente precisas. Al utilizar un producto de programa informatico adecuado almacenado, por ejemplo, en un medio tangible legible por ordenador asociado al sistema de procesamiento de datos de imagen 35, el sistema de procesamiento de datos de imagen 35 puede generar imagenes tridimensionales de la luz o imagenes representativas bidimensionales de tales imagenes tridimensionales.

De este modo, el sistema de cateter tffbrido 10 puede permitir la formacion combinada de imagenes de fluorescencia cuantitativas de dos o tres dimensiones con la formacion de imagenes optoacusticas y/o IVUS de organos huecos empleando la formacion de imagenes integradas de la arquitectura de estructura hueca. La formacion de imagenes de fluorescencia de resolucion de profundidad y de correccion de propiedades opticas, que utiliza las tecnicas descritas anteriormente, integrada con la formacion de imagenes optoacusticas multiespectrales o de frecuencia unica y/o formacion de imagenes IVUS puede producir una gran cantidad de informacion, incluida informacion anatomica, funcional y/o molecular precisa. En un ejemplo espedfico, tales capacidades pueden aumentar considerablemente el potencial clrnico de la presente invencion tal como un cateter intravascular para la deteccion in vivo de lesiones ateroscleroticas de alto riesgo y la evaluacion de la patologfa de stent vascular, asf como el avance de la enfermedad y su tratamiento (por ejemplo, a traves del registro conjunto preciso de biomarcadores de estructura y enfermedad).

Con referencia ademas al diseno de un solo arbol de la presente invencion, este diseno se puede lograr mediante el uso de la fibra optica unica 18 y las conexiones electricas 32 (tales como microhilos) integradas dentro del revestimiento 28 de la fibra optica 18. Implementaciones relacionadas de cateteres optico-electricos tubridos se basan en dos o mas arboles o hebras que se mantienen uno al lado de otro en una sola funda, tal como uno o mas arboles habilitados para un funcionamiento puramente electrico y conectados a un transductor de ultrasonido y uno o mas arboles adaptados para una funcion puramente optica. Los disenos de doble arbol o de doble hebra tienen dos inconvenientes principales en comparacion con el diseno de un solo arbol de la presente invencion: tamano y complejidad. En lo que se refiere al tamano, debido a que se usan al menos dos arboles en lugar de uno, y debido a que la funda adicional a menudo es necesaria para sostener estos arboles como una sola unidad, el tamano del cateter resultante es mayor que la suma de los tamanos de los componentes del cateter. Como resultado de ello, los disenos de cateter de doble arbol pueden ser inseguros o incompatibles para la formacion de imagenes intraluminales, donde se requieren dimensiones mas pequenas para la navegacion a traves de una luz biologica. En lo que se refiere a la complejidad, el uso de geometnas no concentricas, en las que ambos arboles no giran alrededor de sus propios ejes, requiere juntas giratorias mas sofisticadas para conectar el arbol optico y electrico giratorio a los arboles estacionarios. Tales juntas giratorias a menudo se caracterizan por altas perdidas opticas. Por el contrario, debido a que el centro de rotacion del presente sistema 10 es a traves del centro de la fibra optica 18 (es decir, el eje optico 22), las juntas giratorias opticas concentricas convencionales pueden usarse opcionalmente en el extremo proximal 24 del cateter 10 (tal como se describe en la patente de Estados Unidos 4.398.791.

Ademas, los cateteres intraluminales de ultrasonido convencionales (es decir, no los cateteres tubridos) requieren cables coaxiales para pasar senales electricas hacia y desde los transductores. Este enfoque convencional se caracteriza por bajas perdidas de las senales transmitidas. Sin embargo, el uso de hilos, como el que se usa en la presente invencion, es poco comun en ultrasonido porque su atenuacion de senal asociada es significativamente mayor que la que se obtiene en cables coaxiales. Por ejemplo, en general, cuando se usan microhilos, puede esperarse una perdida de senal debido a la flexion y a perdidas por resistencia. No obstante, la atenuacion de senal en hilos dimensionados para la presente invencion (tales como hilos de 50 micrometros de diametro) puede ser aceptable para los usos descritos anteriormente de la presente invencion. Por ejemplo, un experimento de viabilidad que compara microhilos con cables coaxiales, ilustra que el uso de microhilos puede derivar en una perdida de aproximadamente el 50 por ciento en la amplitud de senal. En concreto, las senales coaxiales se generaron utilizando un transductor de 15 MHz con un cable coaxial conectado a un pulsador/receptor de ultrasonido. La disposicion se hizo funcionar con una tecnica de pulso-eco para medir la reflexion acustica de un tubo de carbono colocado a una distancia del transductor. Luego se generaron senales de microhilos reemplazando el cable coaxial por dos hilos de 2 metros de largo y 50 micrometros de diametro. Se realizo la misma operacion y se midio la reflexion acustica desde la misma diana. Aunque el uso de los hilos dio como resultado una perdida mas o menos no deseada en la atenuacion de senal en comparacion con los cables coaxiales, tal atenuacion de senal es aceptable para los usos de la presente invencion. Ademas, esta perdida tambien puede reducirse mediante la optimizacion del diseno de sistema de cateter hfbrido.

Con referencia nuevamente a las figuras 2a y 2b, se ilustran ejemplos de secciones transversales de fibras opticas 18A, 18B, respectivamente, del elemento optoelectrico 12 de una realizacion de arbol unico del cateter hfbrido 10 de la invencion. La naturaleza de un solo arbol o de una sola hebra de la estructura de esta realizacion permite que el elemento optoelectrico 12 funcione como una unidad unica sustancialmente concentrica. La figura 2a ilustra una realizacion de la fibra optica 18A con el nucleo 20, la envoltura 30, un primer revestimiento 28 y un segundo revestimiento flexible opcional 28A. Los dos conectores electricos 32 pueden integrarse a lo largo de los lados del primer revestimiento 28, y el segundo revestimiento 28A se puede aplicar para cubrir la estructura hfbrida. La figura 2b ilustra una realizacion de la fibra optica 18B con el nucleo 20, una envoltura 30A y un revestimiento unico 28. En esta disposicion, una fibra optica no recubierta personalizada que incluye dos ranuras o canales opuestos 42 en la envoltura 30A se puede usar como la base de diseno. Un ejemplo de fibra no recubierta con ranuras opuestas se describe en la patente de Estados Unidos 5.768.462, cuyos contenidos completos se incorporan aqrn como referencia. Al usarse esta estructura de base, los conectores electricos 32 se pueden colocar o encajar dentro de las ranuras 42, y el revestimiento 28 se puede aplicar para cubrir la estructura hfbrida y para integrar los conectores electricos 32. En algunas realizaciones, como se muestra en las figuras 2a y 2b, los dos conectores electricos 32 se pueden colocar simetricamente a lo largo de la fibra optica 18. En otras realizaciones, los dos conectores electricos 32 pueden colocarse asimetricamente a lo largo de la fibra optica 18. Por ejemplo, la fibra optica 18B puede disenarse con ranuras asimetricas 42 en la envoltura 30A, lo que hace que los conectores electricos encajados 32 se coloquen asimetricamente a lo largo de la fibra optica 18B.

Los disenos de arbol anteriores de la presente invencion, en los que los conectores electricos 32 se yuxtaponen a la fibra optica 18 al integrarlos dentro del revestimiento de fibra 28, son ventajosos con respecto a otras tecnicas conocidas para formatear los conectores electricos (tales como, por ejemplo, metalizacion o fibras con electrodos internos). Las tecnicas de metalizacion a menudo dan como resultado arboles fragiles que se agrietan facilmente. Ademas, las tecnicas de metalizacion estandar ofrecen una cobertura uniforme de la superficie de fibra con un material de metalizacion, mientras que la estructura de los conectores de electrodo en una realizacion de la presente invencion incluye dos electrodos individuales aislados entre sf. Con respecto a las fibras con electrodos internos, tales tecnicas se han utilizado ampliamente para aplicaciones de polarizacion. Para habilitar electrodos internos, se fabrican fibras con dos orificios capilares en sus envolturas, en las que se pueden insertar hilos manualmente. Sin embargo, la insercion manual de hilos es tecnicamente diffcil y se limita a fibras mas cortas de aproximadamente 1 m. En lugar de insertar manualmente los hilos, se puede pasar metal fundido a traves de los orificios, que se convierten en hilos electricos despues de la solidificacion. Esta tecnica tambien requiere mucho tiempo, requiere especial atencion para evitar huecos en los hilos depositados y la estabilidad mecanica de los hilos resultantes no esta clara. Ademas, la conectorizacion de los electrodos requiere un pulido lateral de la fibra y la fijacion de hilos externos a los electrodos utilizando epoxi conductor. Ademas de la complejidad del proceso, la estabilidad a largo plazo de estos contactos no esta clara. En otra tecnica, los hilos pueden insertarse en los orificios a medida que se extrae la fibra, lo que permite la fabricacion de fibras largas con buenas propiedades mecanicas. Sin embargo, esta tecnica tambien requiere pulido lateral para acceder a los hilos. Se senala ademas que tales tecnicas basadas en fibras con orificios capilares solo se han desarrollado para dispositivos opticos estacionarios y no para usar en aplicaciones medicas, donde se requiere un mayor grado de rendimiento mecanico. A la luz de los inconvenientes anteriores de otras tecnicas, las ventajas del metodo de integracion de la presente invencion incluyen la simplicidad de produccion y conectorizacion, y buenas propiedades mecanicas del cateter (por ejemplo, porque no se rompera cuando se doble). La capacidad de conectorizar facilmente es el resultado de colocar los hilos en la parte de cristal de la fibra y debajo del revestimiento. Ademas, si los conectores electricos 32 son mas largos que la fibra 18, sobresaldran de forma natural, en comparacion con las tecnicas convencionales descritas anteriormente, en las que necesitanan seguir siendo extrafdas o formadas de otra manera.

En el sistema de cateter hfbrido 10, la protuberancia natural de conectores electricos mas largos 32 puede facilitar las conexiones electricas realizadas entre los conectores electricos 32 y el transductor 14, y los conectores electricos 32 y la junta giratoria 40. Mas en concreto, en el extremo proximal 24, los conectores electricos 32 pueden extenderse desde el arbol y pueden conectarse a la junta giratoria 40. Ademas, como se describe anteriormente, el extremo proximal 24 de la fibra optica 18 se puede conectorizar y conectar a la junta giratoria 40. La junta giratoria 40 puede conectar despues el arbol giratorio a la parte estacionaria 38, que puede conectarse a controles opticos y electricos del sistema de imagen, asf como al sistema de procesamiento de datos de imagen 35.

Un ejemplo de un metodo de la invencion se muestra esquematicamente en un organigrama de la figura 3, en el que, en una etapa 310, se transmite energfa optica en una primera longitud de onda hacia una diana a traves del extremo distal de un elemento optoelectrico. El elemento optoelectrico incluye una grna de onda optica (tal como una fibra optica) y un elemento electricamente conductor integrado en una capa de revestimiento de esta para conectar electricamente los extremos proximal y distal de la grna de onda optica. La estructura diana puede incluir una luz, con el elemento optoelectrico dimensionado con criterio para encajar dentro de dicha luz. En una etapa 320, se adquiere una energfa de retorno generada por la diana en respuesta a ser irradiada con la energfa optica transmitida a traves del elemento optoelectrico, en el elemento optoelectrico, en una forma de al menos una de energfa optica en una segunda longitud de onda y una energfa acustica. La energfa de retorno adquirida (ya sea la energfa optica o la energfa acustica y/o ambas) se transmite despues, en una etapa 330, a traves del elemento optoelectrico y su extremo proximal, al circuito de procesamiento de datos tal como, por ejemplo, un procesador informatico espedficamente programado para formar, en una etapa 340, datos que representan la diana y, opcionalmente, crear una imagen de la diana en funcion al menos en parte de tales datos formados. La etapa opcional de formacion de una imagen diana puede incluir la generacion de una imagen 3D. Ademas, el metodo puede incluir (no mostrado en la figura 3) al menos una de las etapas de (i) determinar al menos una de informacion funcional y estructural sobre la diana en funcion de los datos que representan la diana; (ii) transmitir una senal de excitacion acustica hacia la diana a traves del elemento optoelectrico; y (iii) adquirir energfa acustica de la diana en respuesta a la senal de excitacion acustica transmitida recibida por la diana.

Las referencias hechas a lo largo de esta memoria descriptiva a “una realizacion”, “una realizacion relacionada” o lenguaje similar significan que un rasgo, estructura o caractenstica particular descrito con relacion a la “realizacion” mencionada se incluye al menos en una realizacion de la presente invencion. Por tanto, la aparicion de estas frases y terminos puede referirse, aunque no necesariamente, a la misma implementacion. Debe entenderse que ninguna parte de la descripcion, tomada por sf sola y en posible conexion con una figura, pretende proporcionar una descripcion completa de todas las caractensticas de la invencion.

Ademas, la siguiente divulgacion puede describir caractensticas de la invencion con referencia a los dibujos correspondientes, en los que numeros similares representan los mismos elementos o elementos similares siempre que sea posible. Se entiende que, en los dibujos, los elementos estructurales representados generalmente no estan a escala, y algunos componentes se pueden ampliar con respecto a otros componentes con fines de enfasis y claridad de comprension. Tambien debe entenderse que no se pretende que un unico dibujo contenga una descripcion completa de todas las caractensticas de la invencion. Es decir, un dibujo dado es generalmente descriptivo de solo algunas, y generalmente no todas, caractensticas de la invencion. Un dibujo dado y una parte asociada de la descripcion que contiene una descripcion que hace referencia a tal dibujo no contiene, en general, todos los elementos de una vista particular o todas las caractensticas que se pueden presentar en esta vista, con el fin de simplificar el dibujo y el analisis dados, y dirigir el analisis a elementos particulares que se presentan en este dibujo. Un experto en la materia reconocera que la invencion puede posiblemente ponerse en practica sin uno o mas de los rasgos, elementos, componentes, estructuras, detalles o caractensticas espedficos, o con el uso de otros metodos, componentes, materiales, etc. Por tanto, aunque un detalle particular de una realizacion de la invencion puede no mostrarse necesariamente en todos y cada uno de los dibujos que describen tal realizacion, la presencia de este detalle en el dibujo puede suponerse a menos que el contexto de la descripcion requiera lo contrario. En otros casos, estructuras, detalles, materiales u operaciones bien conocidos pueden no mostrarse en un dibujo dado o describirse en detalle para evitar ocultar aspectos de una realizacion de la invencion que se estan analizando. Ademas, los rasgos, estructuras o caractensticas individuales descritos de la invencion pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o mas realizaciones adicionales.

Ademas, en el diagrama del organigrama logico esquematico, el orden representado y las etapas marcadas del flujo logico son indicativos de una realizacion del metodo presentado. Se pueden concebir otras etapas y metodos que sean equivalentes en funcion, logica o efecto a una o mas etapas, o partes de estas, del metodo ilustrado.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de recogida de datos estructurado para obtener informacion relacionada con al menos una parte de una diana, comprendiendo el sistema:

un elemento optoelectrico que incluye

un elemento de fibra optica que tiene un nucleo, un revestimiento que rodea el nucleo, un eje optico, un extremo proximal y un extremo distal, conteniendo el elemento de fibra optica una fibra optica multimodo estructurada para transmitir luz entre los extremos proximal y distal, y un elemento electrico integrado en el interior del revestimiento a lo largo del eje optico para conectar electricamente los extremos proximal y distal; una unidad de acoplamiento optico en el extremo distal; y

un transductor dispuesto en el extremo distal y conectado electricamente al elemento electrico, sirviendo el transductor

para recibir una primera energfa, generada en respuesta a una luz de excitacion que se ha transmitido desde el extremo proximal al extremo distal a lo largo de dicha fibra optica multimodo y desacoplada del extremo distal hacia la diana, y

para convertir la primera energfa recibida en una senal electrica para ser transmitida a lo largo del elemento electrico,

en el que el elemento de fibra optica esta configurado para recoger, a traves de la unidad de acoplamiento optico, radiacion fluorescente generada en dicha al menos una parte de la diana en respuesta a la irradiacion de dicha al menos una parte con la luz de excitacion a traves de la unidad de acoplamiento optico, siendo dicho sistema un cateter.

2. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la primera energfa es energfa acustica.

3. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la unidad de acoplamiento optico esta dispuesta entre el extremo distal y el transductor, pudiendo girar la unidad de acoplamiento optico alrededor del eje optico.

4. Sistema segun la reivindicacion 3, en el que la unidad de acoplamiento optico y el transductor pueden girar simultaneamente alrededor del eje optico.

5. Sistema segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, en el extremo proximal,

un circuito de procesamiento de datos de imagen conectado de manera funcional al elemento optoelectrico a traves de una junta giratoria y configurado para recibir dicha radiacion fluorescente procedente del elemento optoelectrico, y

un filtro optico configurado para impedir que componentes de radiacion fluorescente, que han sido recogidos por la fibra optica desde la al menos una parte pero que no se han originado en dicha al menos una parte de la diana, sean recibidos por el circuito de procesamiento de datos de imagen.

6. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la diana incluye una luz, y el elemento optoelectrico esta configurado como un cateter de un solo arbol dimensionado para ser insertado en el interior de la luz.

7. Sistema segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, una fuente de luz acoplada opticamente al extremo proximal y configurada para generar la luz de excitacion, a frecuencias suficientes para hacer que la diana genere la primera energfa, y dicha fluorescencia en respuesta a ser iluminada con la luz de excitacion.

8. Sistema segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un circuito de procesamiento de datos de imagen conectado de manera funcional al elemento optoelectrico a traves de una junta giratoria en el extremo proximal.

9. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el elemento optoelectrico esta equipado para desacoplar la luz procedente del extremo distal en una direccion que es transversal al eje optico.

10. Sistema segun la reivindicacion 1, que comprende, ademas, una junta giratoria configurada para permitir una rotacion simultanea del elemento optoelectrico y el transductor alrededor del eje optico.

11. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el elemento optoelectrico incluye dos elementos electricos y en el que una capa de envoltura de la fibra optica multimodo del elemento optoelectrico contiene canales, que se extienden a lo largo de dicho elemento desde el extremo proximal hasta el extremo distal, estando cada uno de dichos canales dimensionado para alojar en su seno un elemento electrico respectivamente correspondiente.

12. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la primera energfa incluye la energfa acustica emitida desde la al menos una parte de la diana en respuesta a dicha luz de excitacion que incide sobre la misma, y comprende ademas un circuito de procesamiento de datos de imagen configurado para generar una imagen que representa la estructura de la al menos una parte de la diana a partir de la senal electrica emitida al circuito de procesamiento de datos de imagen a lo largo del elemento electrico.

13. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el sistema esta, ademas, configurado para:

a) transmitir luz de excitacion a una primera longitud de onda hacia la al menos una parte de la diana;

b) adquirir, a partir de dicha al menos una parte de la diana, al menos una de radiacion fluorescente a una segunda longitud de onda y energfa acustica, en respuesta a la recepcion de la luz de excitacion transmitida a dicha al menos una parte de la diana; y

c) efectuar al menos una de (i) una transmision de energfa optica adquirida en la segunda longitud de onda a traves de la fibra optica y (ii) una transmision de energfa acustica adquirida a traves del elemento electricamente conductor a un circuito de procesamiento de datos de imagen para formar datos que representan dicha al menos una parte de la diana.

14. Sistema segun la reivindicacion 13 y configurado ademas para d) generar una imagen de la diana utilizando radiacion fluorescente adquirida en la segunda longitud de onda y energfa acustica adquirida.

15. Sistema segun la reivindicacion 14, en el que la diana incluye una luz hueca, y en el que el sistema esta, ademas, configurado para realizar las etapas a) a b) a intervalos angulares dentro de la luz hueca, y en el que la etapa d) incluye generar una imagen tridimensional circunferencial de la luz hueca.

16. Sistema segun la reivindicacion 13, configurado, ademas, para

determinar al menos una de una informacion funcional y una informacion estructural referente a la diana en funcion de los datos que representan dicha al menos una parte de la diana, y

generar un informe que contenga dicha informacion.

17. Sistema segun la reivindicacion 13, en el que la etapa c) incluye convertir la energfa acustica adquirida en una senal electrica,

y ademas configurado para:

transmitir una senal de excitacion acustica a dicha al menos una parte de la diana a traves de dicho elemento optoelectrico; y

adquirir energfa acustica a partir de la diana en respuesta a la senal de excitacion acustica transmitida que ha sido recibida en dicha al menos una parte de la diana.