JP2006505360A - 改良された視野を有する分光器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は分光法に関し、具体的には、血管壁内の不安定プラークを検出するための分光器に関する。
アテローム性動脈硬化は、血液を運ぶ脈管の壁の変化を特徴とする血管の疾患である。病的変化をきたした血管中の不連続な位置またはポケットにそのような変化が生じた場合はプラークとよばれる。特定の種類のプラークは卒中や心筋梗塞などの急性症状と関連性がある。これらのプラークは「不安定プラーク」とよばれる。不安定プラークは通常、薄い線維性のキャップにより血液から隔離された、脂質を含む壊死性デブリを有する。血管内圧上昇または血管攣縮が生じると、線維性キャップが破壊され、血管中を流れる血液にプラークの内容物が接触する。その結果生じる血栓は虚血または塞栓発生の原因となる。
本発明は、鏡面反射光と再入光との空間分布の違いを利用して再入光を優先的に集光ファイバーへと誘導できるという認識に基づいている。
システムの概要
図1に、患者の動脈壁14内の不安定プラーク12を発見するための診断システム10を示す。この診断システムは、患者体内の選択された動脈(例えば冠動脈)に挿入するためのカテーテル16を有する。送光ファイバー18および集光ファイバー20はカテーテル16の遠位端22と近位端24との間にわたる。
図3に、中に集光ファイバー20および送光ファイバー18が配置された光学ベンチ48を示す。光学ベンチ48は、ハウジング54の遠位端の第一の壁52Aと第二の壁52Bとの間のくぼみ50に配置される。ハウジング54はトルクケーブル28の遠位端に連結される。くぼみ50は、集光ファイバー20および送光ファイバー18が互いに接してちょうど収まるだけの幅を有する。第一の壁52Aと第二の壁52Bとの間に位置し且つくぼみ50全体にわたるフロア56は、集光ファイバーおよび送光ファイバー18、20の両方を支持する。
図4において、光は送光ミラー60から放射方向外側に進む際に、管腔68を満たしている血液に遭遇する。血液中の粒子により散乱が生じるため、多数の光子は動脈壁14に到達しない。図中には、ビームが動脈壁14に近づくにつれて細くなることによりこのエネルギー損失を表している。残りの光子61は動脈壁14に到達する。これら光子の一部は動脈壁14で反射される。鏡面反射されるこれらの光子62は動脈壁14の奥の構造64に関する情報をほとんど含んでおらず、したがってほとんど価値がない。動脈壁を通過する光子63のうち多数は吸収される。その残り66は動脈壁14の奥の構造64により散乱される。散乱後、これら残りの光子66のうちごく一部は動脈壁14を再度通過し管腔68に再入する。この、動脈壁に入射した光61の残り(本明細書において「再入光66」とよぶ)は、動脈壁14の奥の構造64について重要な情報を含んでいる。したがって、集光ファイバー20へと誘導しなければならないのはこの再入光66である。
再入光66のうちできるだけ多数の光子を回収するため、視野32は再入領域70と可能な限り大きく重複している必要がある。視野32は、再入領域70からはみ出す程度に、暗領域80へと広がり且つ鏡面反射領域78から離れている必要がある。
図3において、集光ファイバー20は送光ファイバー18の先端より先までわたり、切頭体58の垂直面と同一平面で終端する。光学ベンチ48の一部は、集光ファイバー20の遠位端のすぐ先で、光学ベンチ48の横断面全体にわたり且つフロア56に対して135度の角度をつくる傾斜面を形成する。傾斜面をコーティングする反射性材料により、集光ミラー82が形成される。この集光ミラー82は動脈壁14から入った光を集光ファイバー20へと反射する。集光ミラー82および集光ファイバー20はともに、視野32から光を集める集光サブシステム84を形成する。
上記の各遮蔽物によるビーム形成機能は、集光ミラー82と光学的に連絡した光学系を設けることによって実現してもよい。このような光学系は、曲面もしくはレンズアセンブリ、またはその両方を有する集光ミラー82であってもよい。例えば図19において、集光ミラー82は平面ではなく円柱面を有する。この図19の構成により得られる視野は、図20に示すように、アスペクト比がより1に近い楕円126である。または、他の曲面を用いると、視野、または、図21に示すように、放射方向にわたるのが楕円128の長軸ではなく短軸である楕円128が得られる。
使用時は、先端アセンブリ94を血管(典型的には動脈)に挿入し、関心対象の位置まで誘導する。次に送光ファイバー18に光を送る。この光は送光ファイバー18の遠位端から出て、送光ミラー60で反射して送光ファイバー18および集光ファイバー20を含む面から外れ、そして動脈壁上の照射スポット32を照射する。動脈壁14を通過した光は動脈壁内の構造により散乱される。この散乱光の一部が血管内に再入し、集光ミラー82の表面に衝突する。集光ミラー82はこの光を集光ファイバー20へと向ける。
以上、本発明をその詳細な説明との関連で説明したが、以上の説明は例示を目的としたものであり、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。この他の局面、利点、および改変も添付の特許請求の範囲に含まれる。
(図2)図1のカテーテルの断面図である。
(図3)図1のカテーテルの先端アセンブリ部の光学ベンチを示した図である。
(図4)図1の照射ファイバーから出た光が通る経路を示した図である。
(図5)図4の光の空間分布の断面図である。
(図6)集光ファイバーおよび光学ベンチの横断面図であり、周知の集光ファイバーストップを示した図である。
(図7)図6の集光ファイバーの視野を図4の光の空間分布に重ねた略図である。
(図8および9)延長した集光ファイバーストップを有する光学ベンチの縦断面図および横断面図である。
(図10)図8および図9の延長集光ファイバーストップによりつくられる視野を示した略図である。
(図11および12)集光ファイバーストップから突出したタブを有する光学ベンチの縦断面図および横断面図である。
(図13)図11および図12のタブによりつくられる三日月形の視野を示した略図である。
(図14および15)集光ファイバーストップから突出したポストにより支持された遮光ディスクを有する光学ベンチの縦断面図および横断面図である。
(図16)集光ミラー上のマスクの平面図である。
(図17)遠位端アセンブリを囲む孔あきシェルの略図である。
(図18)遠位端アセンブリを囲むバンド付きシースの略図である。
(図19)集光ファイバーと光学的に連絡している曲面を有するミラーの略図である。
(図20および21)種々の曲面を有するミラーにより改良された視野の例を示した略図である。
(図22)集光ファイバーと光学的に連絡しているレンズの略図である。
(図23)集光ファイバーと光学的に連絡している透過性の回折素子の略図である。
(図24)集光ミラーの表面上に組み込まれた反射性の回折素子の略図である。
Claims (26)
- 以下を含む分光器:
カテーテル;
カテーテルの中をわたる光ファイバーであって、視野を有する光ファイバー;および
視野の一部を塞ぐために配置された遮光物。 - 遮光物が、コアの1弦にわたるレッジであって弦とコアの境界とにより囲まれた領域を塞ぐレッジを含む、請求項1記載の分光器。
- 遮光物が、コアの少なくとも一部にわたるタブを含む、請求項1記載の分光器。
- タブが、弯曲した先端を含む、請求項3記載の分光器。
- 遮光物が、視野の一部の円形部分を塞ぐよう配置されたディスクを含む、請求項1記載の分光器。
- 光ファイバーと光学的に連絡しているミラーをさらに含む請求項1記載の分光器であって、遮光物が、視野の一部を妨げるような形状のミラーの非反射領域を含む分光器。
- ファイバーを囲む孔あきマスクをさらに含む請求項1記載の分光器であって、遮光物が、ファイバーと光学的に連絡し且つその視野の一部を妨げるような形であるアパーチャを形成する壁を含む分光器。
- ファイバーを囲む透明シースをさらに含む請求項1記載の分光器であって、遮光物が、ファイバーと光学的に連絡し且つその視野の一部を妨げるように配置された不透明バンドを含む分光器。
- 視野の形状が切頭楕円になるように遮光物の形状が選択される、請求項1記載の分光器。
- 視野の形状が三日月形になるように遮光物の形状が選択される、請求項1記載の分光器。
- 視野の形状が環状になるように遮光物の形状が選択される、請求項1記載の分光器。
- 遮光物が、入射光を回折させるよう構成された縁端を有し、これにより選択された視野が形成される、請求項1記載の分光器。
- 以下を含む分光器:
カテーテル;
カテーテルの中をわたる光ファイバー;
ファイバーと光学的に連絡している光学系であって、有限の焦点距離を有する光学系。 - 光学系が、曲面を有する光学素子を含む、請求項13記載の分光器。
- 光学系が、誘電率が空間的に一様でない光学素子を含む、請求項13記載の分光器。
- 曲面が円柱面を含む、請求項14記載の分光器。
- 曲面が、放物面、楕円面、双曲面、および球面からなる群より選択される形状の部分を含む、請求項14記載の分光器。
- 光学系が、曲面を有するミラーを含む、請求項13記載の分光器。
- 光学系がレンズを含む、請求項13記載の分光器。
- 以下を含む分光器:
カテーテル;
カテーテルの中をわたる光ファイバー;
ファイバーと光学的に連絡している回折素子であって、選択された視野を形成するよう構成された回折素子。 - 回折素子が透過性の回折素子を含む、請求項20記載の分光器。
- 回折素子が反射性の回折素子を含む、請求項20記載の分光器。
- 回折素子が回折格子を含む、請求項20記載の分光器。
- 回折素子が振幅格子を含む、請求項20記載の分光器。
- 回折素子が位相格子を含む、請求項20記載の分光器。
- 回折素子がホログラフィック格子を含む、請求項20記載の分光器。
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