PT1636627E - Instrumento artroscópico e método para recolher luz profundamente difusa - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

INSTRUMENTO ARTROSCÓPICO E MÉTODO PARA RECOLHER LUZ PROFUNDAMENTE DIFUSA

CAMPO DA INVENÇÃO A invenção refere-se a espectroscopia, e em particular, espectroscópios para a detecção de placas vulneráveis dentro de uma parede de um vaso sanguíneo.

ANTECEDENTES A aterosclerose é uma doença vascular, caracterizada por uma alteração das paredes dos vasos sanguíneos de transporte. Tais alterações, quando ocorrem em locais discretos ou bolsas de vasos doentes, são chamadas de placas. Certos tipos de placas estão associadas com eventos agudos, tais como acidente vascular cerebral ou enfarte do miocárdio. Estas placas são chamadas de "placas vulneráveis". A placa vulnerável normalmente inclui um conjunto de lipídios, contendo restos necróticos separados do sangue por uma fina capa fibrosa. Em resposta à pressão intraluminal elevada ou vasoespasmo, a cápsula pode ser interrompida, expondo o conteúdo da placa ao fluxo do sangue. 0 trombo resultante pode levar à isquemia ou ao derramamento de êmbolos.

Um método de localização de placas vulneráveis é observar atentamente através da parede arterial com luz infravermelha. Para isso, insere-se um cateter através de um lúmen da artéria. 0 cateter inclui uma fibra de entrega que emite luz infravermelha para um espelho de entrega. A luz infravermelha é reflectida no espelho de entrega em direcção a um ponto na parede arterial. Algumas destas luzes infravermelhas penetram na parede, espalhando para 1 fora das estruturas dentro da parede arterial, e reentrando no lúmen. Esta luz reentrante cai num espelho de recolha que, em seguida, a orienta para uma fibra de recolha. O espelho de recolha e o espelho de entrega são separados entre si por um intervalo. Como o cateter deve ser estreito o suficiente para caber através dos vasos sanguíneos, o espelho de recolha e o espelho de entrega são normalmente separados na direcção axial.

Em grande medida, a separação entre o espelho de entrega e o espelho de recolha controla a profundidade a partir do qual a maioria da luz recolhida pelo espelho de recolha é dispersa. Para captar mais luz espalhada a partir de dentro da parede, tem de se aumentar o intervalo entre o espelho de recolha e o espelho de entrega. 0 espelho de recolha e o espelho entrega são montados numa caixa rígida na extremidade distai do cateter. Para habilitar o cateter para negociar curvas fechadas, é desejável que a caixa rígida seja o mais curta possível. Isto coloca um limite superior na extensão do intervalo entre os dois espelhos e, portanto, um limite máximo para a profundidade a partir do qual a luz espalhada pode ser recolhida. A US 6346830 (Durell et al) revela um artroscópio de vista variável tendo um tubo alongado em que se encontram um par de feixes de fibra óptica 43 (Fig. 6D) para distribuir luz e um conjunto de relé de lentes 53 (Figs. 6A a 6D) para recolher a luz. A luz distribuída pelos feixes de fibra óptica 43 passa desde a extremidade do artroscópio através de uma extremidade do tubo de selagem das lentes 37 tendo um par de superfícies côncavas e a luz recolhida passa através das lentes 37 e é reflectida através de um espelho movido axialmente 4 7 e um espelho fixo 52 no conjunto de relé das lentes 53. O operador do dispositivo pode variar a posição axial do espelho 47 para obter uma selecção de vistas. 2 A US 5190028 (Citation) revela um método para fabricar uma sonda artroscópica descartável. A extremidade da sonda está ilustrada em secção cruzada na Figura 4, e inclui um caminho de iluminação 30 formado por séries de fibras 70 e um caminho de imagem 28 formado por uma única fibra com uma lente na extremidade. A fibra única do caminho de imagem tem uma dobra (de preferência, de 25°) perto da sua extremidade externa de tal modo que a extremidade das lentes esteja directamente para longe do caminho de iluminação. A luz distribuída no caminho de iluminação 30 passa através da extremidade da sonda, e a luz entrando na extremidade da sonda é recolhida no caminho de imagem 28. A US 3818902 (Olympus) revela um endoscópio tendo um corpo através do qual se estende um feixe de fibras de distribuição de luz 10 e um feixe de fibras de recolha de luz 36. O feixe de fibras de distribuição de luz é dobrado próximo à extremidade de endoscópio para sair do corpo através de uma janela lateral 6. A luz de retorno entra no corpo através de uma segunda janela lateral 8 e é direccionada através de um prisma rotativo 24 para as fibras de recolha de luz 36. Um operador pode controlar a posição angular do prisma 24 de tal modo que seja possível obter uma colecção de vistas. A US 4195904 (Olympus) revela um endoscópio tendo um par de prismas conectados à sua extremidade externa, um prisma para redireccionar a luz distribuída e o outro prisma para redireccionar a luz recolhida. A vantagem do arranjo de prismas duplos é que uma área alargada pode ser visionada sem a presença de imagens fantasma e brilho.

RESUMO A invenção é baseada no reconhecimento de que pode-se aumentar a distância de separação efectiva entre um feixe 3 de recolha redireccionador e um feixe de distribuição redireccionador, controlando as direcções nas quais se redirecciona a de luz directa.

Num aspecto, a invenção proporciona um espectroscópio como definido na reivindicação 1.

Numa modalidade, o redireccionador do feixe de distribuição inclui um espelho. No entanto, o redireccionador do feixe de distribuição pode também ser um sistema de lentes ou um elemento de difracção. Em alternativa, dobrando a primeira fibra para iluminar a primeira área, o redireccionador do feixe de distribuição torna-se a extremidade distai da primeira fibra.

Em outra modalidade, a extensão na qual a distância da segunda separação excede a distância de separação entre os redireccionadores do feixe de distribuição e do feixe de recolha é escolhida para aumentar a recolha de luz difusa de um alvo localizado a uma distância seleccionada da primeira área.

Em outro aspecto, a invenção fornece um método usando o aparelho da reivindicação 1, para recolher a luz dispersa por trás de uma parede arterial, utilizando um redireccionador do feixe de distribuição e o redireccionador do feixe de recolha separados um do outro por uma primeira distância de separação medida na direcção arterial axial, o referido método incluindo as etapas de: assinalar o redireccionador do feixe de distribuição para distribuir um feixe para um ponto de iluminação na parede arterial; assinalar o redireccionador do feixe de recolha para recolher a luz reentrante num ponto de recolha na parede arterial; e, recolher a luz difusa através do redireccionador do feixe de recolha do ponto de recolha. A primeira distância de separação entre o redireccionador do 4 feixe de distribuição e do feixe de recolha é maior do que o diâmetro de quer o ponto de iluminação ou do ponto de recolha, e em que o ponto de iluminação está separado do ponto de recolha por uma segunda distância de separação que excede a primeira distância de separação.

Em algumas práticas da invenção, apontando um redireccionador do feixe de recolha inclui a orientação de um espelho de recolha para recolher a luz de uma direcção para longe do ponto de iluminação. Em outras práticas da invenção, apontando um redireccionador do feixe de recolha inclui o fornecimento de uma lente à luz directa recebida de uma direcção para longe do ponto de iluminação, ou orientando uma extremidade da fibra óptica para receber luz a partir de uma direcção fora do ponto de iluminação.

Em outras práticas da invenção, apontando um redireccionador do feixe de recolha inclui a selecção de uma profundidade a partir da qual receber a luz difusa, e apontando o redireccionador do feixe de recolha numa direcção que aumenta a quantidade de luz recebida dessa profundidade.

Em algumas práticas da invenção, apontando um redireccionador do feixe de distribuição inclui a orientação de um espelho de distribuição à luz directa ao longo de uma direcção para longe do ponto de recolha. Outras práticas incluem apontar um redireccionador do feixe de distribuição proporcionando uma lente à luz directa ao longo de uma direcção para longe do ponto de recolha, ou orientando a extremidade de uma fibra óptica à luz directa ao longo de uma direcção para fora do ponto de recolha.

Ainda em outras práticas, o método inclui seleccionar uma profundidade a partir da qual se recolhe a luz difusa, e apontando o redireccionador do feixe de distribuição numa 5 direcção que aumenta a quantidade de luz recebida da profundidade seleccionada.

Salvo indicação em contrário, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como geralmente compreendido por um perito na técnica a que esta invenção pertence. Embora os métodos e materiais similares ou equivalentes aos descritos neste documento possam ser utilizados na prática ou testes da presente invenção.

Outras características e vantagens da invenção serão evidentes da seguinte descrição detalhada e, a partir das reivindicações.

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DAS FIGURAS A FIG. 1 é um esquema de um sistema de identificação de placas vulneráveis num paciente. A FIG. 2 é uma secção transversal do cateter na FIG. 1. A FIG. 3 é uma vista de um banco óptico no conjunto da ponta do cateter na FIG. 1. A FIG. 4 é um esquema dos caminhos percorridos pela luz a partir da fibra de distribuição da FIG. 1. A FIG. 5 é um corte transversal da distribuição espacial da luz mostrada na FIG. 4.

As FIGS. 6-10 são esquemas de modalidades diferentes de redireccionadores de feixes. A FIG. 11 é um gráfico de contorno da profundidade de penetração média em função da separação e da orientação dos redireccionadores de feixes. 6 A FIG. 12 é um esquema de um par de redireccionadores de feixes para gerar o gráfico de contorno da FIG. 11.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Visão geral do sistema A FIG. 1 mostra um sistema de diagnóstico 10 para a identificação de placas vulneráveis 12 numa parede arterial 14 de um paciente. O sistema de diagnóstico apresenta um cateter 16 para ser inserido numa artéria seleccionada, por exemplo, uma artéria coronária, do paciente. Uma fibra de distribuição 18 e uma fibra de recolha 20 estendem-se entre uma extremidade distai 22 e uma extremidade proximal 24 do cateter 16.

Como mostrado na FIG. 2, o cateter 16 inclui uma bainha de 26 em torno de um cabo de torque rotativo 28. A fibra de distribuição 18 estende-se ao longo do centro de um cabo de torque 28, e a fibra de recolha 20 estende-se paralelamente a ela, mas radialmente deslocada da fibra de distribuição 18. O cabo de torque rotativo 28 roda a uma taxa entre cerca de 1 volta por segundo e 400 voltas por segundo.

Na extremidade distai 21 do cateter 16, um conjunto de ponta 30 acoplada ao cabo de torque 28 direcciona a luz axialmente sobre a fibra de distribuição 18 em direcção a um ponto de iluminação 32 na parede arterial 14. O conjunto de ponta 30 também recolhe a luz de um ponto de recolha 34 na parede arterial 14 e direcciona essa luz numa fibra de recolha 20. 7 0 conjunto de ponta 30 é tipicamente uma caixa rígida, que é transparente à luz infra-vermelha. Para habilitar o cateter 16 a rodar uma vez que percorre o sistema vascular, é desejável que o conjunto da ponta 30 se estenda apenas a uma curta distância na direcção axial.

Um acoplador multi-canal 36 impulsionado por um motor 38 envolve a extremidade proximal 24 do cabo de torque 28. Quando o motor 38 gira o acoplador multi-canal 36, ambos o acoplador 36, o cabo de torque 28, e o conjunto de ponta 30 giram em conjunto como uma unidade. Este recurso permite que o sistema de diagnóstico 10 varra circunferencialmente a parede arterial 14, com o ponto de iluminação 32.

Além do cabo de torque 28 girar, o acoplador multi-canal 36 guia a luz de um laser 40 (ou outra fonte de luz tal como um díodo emissor de luz, um díodo super luminescente, ou uma lâmpada de arco) na fibra de distribuição 18 e guia a luz que emerge a partir da fibra de recolha 20 num ou mais detectores (não visível na FIG. 1) .

Os detectores fornecem um sinal eléctrico indicativo da intensidade da luz a um amplificador 42 conectado a um conversor analógico-digital ("A/D") 44. O conversor A/D 44 converte este sinal em dados digitais que podem ser analisados por um processador 46 para identificar a presença de uma placa vulnerável 12 escondida por baixo da parede arterial 14.

Banco óptico A FIG. 3 mostra um banco óptico 48 em que estão localizadas a fibra de recolha 20 e a fibra de distribuição 18. O banco óptico 48 é assente num recesso 50 entre as primeira 8 e segunda paredes laterais 52A-B da extremidade distai de uma caixa 54. A caixa 54 é, por sua vez acoplada à extremidade distai do cabo de torque 28. 0 recesso 50 é apenas de largura suficiente para permitir que a fibra de recolha 20 e a fibra de distribuição 18 se aninhem adjacentes uma à outra. Um piso 56 que se estende entre as primeira e segunda paredes laterais 52A-B e através do recesso 50 apoia a fibra de recolha e a fibra de distribuição 18,20.

Apenas distai à extremidade da fibra de distribuição 18, uma parte do banco óptico 48 forma um tronco 58. O tronco 58 estende-se transversalmente apenas a meio caminho entre o banco óptico 48, permitindo assim à fibra de recolha 20 se estender distalmente passando a extremidade da fibra de distribuição 18. O tronco 58 tem uma superfície inclinada de frente para a extremidade distai da fibra de distribuição 18 e uma superfície vertical, de frente para a extremidade distai do banco óptico 48. A superfície inclinada forma um ângulo de 135 graus em relação ao piso 56. No entanto, outros ângulos podem ser seleccionados dependendo do sentido em que a luz da fibra de distribuição 18 deve ser dirigida. Um revestimento de material reflector forrando a superfície inclinada forma um redireccionador de feixes, que neste caso é um espelho de distribuição 60. Quando a luz sai axialmente a partir da fibra de distribuição 18, o espelho de distribuição 60 intercepta a luz e redirecciona-a radialmente para fora da parede arterial 14. Exemplos de outros redireccionadores de feixes incluem prismas, lentes, grades de difracção e suas combinações. A fibra de recolha 20 ultrapassa a extremidade da fibra de distribuição 18 até que ela termine num plano que é coplanar com a face vertical do tronco 58. Só para além da extremidade distai da fibra de recolha 20, uma parcela do banco óptico 48 forma uma superfície inclinada estendendo- 9 se transversalmente através do banco óptico 48 e fazendo um ângulo superior a 135 graus em relação ao piso 56. Um revestimento de material reflector reveste a superfície inclinada formando um espelho de recolha 82.

Uma fibra de distribuição de paragem 86 moldada no banco óptico 48 proximal ao tronco 58 facilita a colocação da fibra de distribuição 18 numa localização desejada proximal ao espelho de distribuição 60. Da mesma forma, uma fibra de recolha de paragem 88 moldada no banco óptico 48 apenas proximal ao espelho de recolha 82 facilita a colocação da fibra de recolha 20 num local desejado proximal ao espelho de recolha 82.

Distribuição espacial da luz difusa

Referindo-se à FIG. 4, a luz viaja radialmente para fora a partir do espelho de distribuição 60 para o ponto de iluminação 32 na parede arterial 14. Como é costume a luz fazer, ela encontra o sangue que enche um lúmen 68. Por causa da difusão por partículas no sangue, muitos fotões nunca atingem a parede 14. Esta perda de energia está representada esquematicamente por uma redução progressiva do feixe, ao aproximar-se da parede 14. Os fotões 61 restantes, eventualmente, atingem a parede arterial 14. Alguns desses fotões são reflectidos pela parede 14. Estes fotões reflectidos especularmente 62 carregam pouca ou nenhuma informação sobre as estruturas 64 por trás da parede arterial 14 e, portanto, são de pouco valor. Desses fotões 63 que penetram na parede, muitos outros são absorvidos. Os restantes 66 estão difusos por estruturas 64 por trás da parede 14. Depois de terem sido difundidos alguns destes fotões restantes 66 passam novamente através da parede arterial 14 e reentram no lúmen 68. Este remanescente de luz 61 originalmente incidente na parede, que é aqui referida como a "luz reentrante 66", traz informações importantes sobre as estruturas 64 por trás da 10 parede arterial 14. É, portanto, esta luz reentrante 66 que está a ser guiada para a fibra de recolha 20.

Conforme sugerido pela FIG. 4, luz reentrante 66 tende a reentrar no lúmen ao longo das regiões anulares concêntricas 70A-F que são radialmente separadas da luz reflectida especularmente 62. Cada reentrante na sua região anular 70C, melhor visto na FIG. 5, é uma região por onde a luz difusa a partir de uma determinada profundidade dentro da parede 14 e é mais provável que volte a reentrar no lúmen 68. A luz que penetra apenas superficialmente na parede 14, antes de serem dispersa geralmente reentra no lúmen 68 através do interior 70D-F de tais regiões anulares. A luz que penetra mais profundamente na parede 14, antes de serem dispersa tende a voltar a reentrar no lúmen 68 através de uma das zonas exteriores reentrantes 70A-B.

As FIGS. 4-5 indicam que para recolher a luz profundamente difusa, é desejável recolher a luz de um ponto de recolha 34, que resida numa região anular 70C que esteja relativamente longe do ponto de iluminação 32. Uma maneira de alcançar este objectivo é estender a distância de separação entre o espelho de distribuição 60 e o espelho de recolha 82. No entanto, isso resulta num conjunto de ponta 30 mais longo. Como alternativa, o espelho de distribuição 60 pode ser inclinado em relação ao espelho de recolha 82, como mostrado na FIG. 6.

Na FIG. 6, o espelho de distribuição 60 é orientado para dirigir a luz radialmente para fora do cateter, assim distribuindo essa luz para um ponto de iluminação 32 directamente sob o espelho 60. O espelho de recolha 82, no entanto, tem um ângulo para recolher a luz de um ponto de recolha 34, que está mais longe do ponto de iluminação 32 do que a distância de separação entre o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60. 11 0 ponto de recolha 34 e o ponto de iluminação 32 podem ser feitos de outras formas mais distantes do que através da orientação do espelho de recolha 82. Por exemplo, na FIG. 7, um sistema de refracção 83 no caminho óptico entre a fibra de recolha 20 e o ponto de recolha 34 causa que o ponto de recolha 34 fique mais longe do ponto de iluminação 32 do que a distância de separação entre o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60. Outros elementos ópticos, tais como um sistema de difracção, podem ser usados no lugar de um sistema de refracção 83. O sistema de refracção 83 pode ser uma lente discreta, como mostrado na FIG. 7, um conjunto de lentes, ou uma lente integralmente formada com a fibra de recolha 20.

Em alternativa, quer o ponto de recolha 34, o ponto de iluminação 32, ou ambos, podem ser deslocados em relação ao outro, dobrando a fibra de recolha 20 e a fibra de distribuição 18, como mostrado na FIG. 8. A separação do ponto de recolha 34 e do ponto de iluminação 32 também pode ser alcançada através da orientação do espelho de distribuição 60, como mostrado na FIG. 9, ou orientando tanto o espelho de distribuição 60 e o espelho de recolha 82, conforme mostrado na FIG. 10. Em ambas as FIGS. 9 e 10, o movimento do ponto de iluminação 32 pode ser conseguido através de um sistema de refracção 83, usando um sistema de difracção, ou dobrando as fibras 18,20 como descrito acima.

Em todos os casos anteriores, existe um redireccionador do feixe de distribuição, através do qual a luz sai do cateter, e um redireccionador do feixe de recolha, através do qual a luz difusa entra no cateter. Se os redireccionadores dos feixes são espelhos, lentes, ou extremidades de uma fibra dobrada, permanece o facto de que eles serão separados espacialmente uns dos outros. 12

As FIGS. 6-10 mostram modalidades em que só há uma fibra de recolha 20 fibras e uma fibra de distribuição 18. No entanto, um cateter também pode ter várias fibras de recolha 20 e/ou diversas fibras de distribuição 18, cada um com seu elemento de redireccionamento do feixe associado. Os elementos redireccionadores de feixes associados com fibras de distribuição diferentes e/ou fibras de recolha são orientados em ângulos diferentes que permitam a recolha de luz de diferentes profundidades. Em modalidades com fibras de recolha e/ou fibras de distribuição múltiplas o espaçamento entre as fibras é entre 50 e 2500 micrómetros. Os elementos redireccionadores dos feixes são orientados em ângulos separados por um quarto da abertura numérica da fibra que tenha a menor abertura numérica.

Para uma escolha particular de fibras, a distância entre o ponto de iluminação 32 e o ponto de recolha 34 determina a profundidade de penetração média da luz incidente no espelho de recolha 82. Esta distância depende de duas variáveis independentes: a distância que separa o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60; e a orientação angular do espelho de recolha 82 em relação à do espelho de distribuição 60. Para a geometria mostrada na FIG. 12, o gráfico de contorno da FIG. 11 mostra a relação entre a profundidade média de penetração de luz recebida no espelho de recolha 82, a separação entre o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60 e o ângulo Θ como mostrado na FIG. 12.

Na FIG. 12, um espelho de distribuição 60 é orientado para dirigir um feixe de iluminação radial para longe do cateter. Um espelho de recolha 82 é orientado num ângulo Θ relativo a uma linha normal à parede 14. Os valores positivos de Θ são aqueles em que o espelho de recolha 82 é orientado para receber a luz a partir de um ponto de recolha 34, que está mais próximo do ponto de iluminação 32 que a separação entre o redireccionador do feixe de recolha e o redireccionador do feixe de distribuição. Por outro lado, os valores negativos de, como mostrado na FIG. 12, são aqueles em que o espelho de recolha 82 é orientado para 13 receber a luz a partir de um ponto de recolha 34, que está mais longe do ponto de iluminação 32 do que a separação entre o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60.

Resulta da FIG. 11 que para uma dada separação entre o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60, pode-se recolher a luz mais profundamente na parede 14, aumentando o ângulo Θ no sentido negativo. Isto torna possivel a recolha de luz dispersa no interior profundo da parede 14, sem necessariamente aumentar a separação entre o espelho de recolha 82 e o espelho de distribuição 60. Como resultado, o conjunto da ponta 30 pode ser menor sem necessariamente comprometer a capacidade de detectar a luz difusa da profundidade dentro da parede 14. Uma escolha apropriada para o ângulo Θ (também conhecido como o ângulo de inclinação), depende da abertura numérica da fibra de recolha e da fibra de distribuição. Uma escolha apropriada é aquela em que o ângulo Θ é a soma dos arc-senos das aberturas numéricas.

As FIGS. 11 e 12 são discutidas no contexto dos espelhos como redireccionadores de feixes de recolha e de distribuição. No entanto, será evidente que princípios semelhantes se aplicam a outros tipos de redireccionadores feixe de recolha, tais como aqueles divulgados aqui.

Além disso, na discussão das FIGS. 11 e 12, apenas o ângulo do espelho de recolha 82 é alterado. No entanto, efeitos semelhantes podem ser alcançados pela orientação correcta do espelho de distribuição 60, ou pela orientação tanto dos espelhos de distribuição e de recolha 60,82 juntos. 0 ângulo de inclinação está entre 0 radianos e π radianos. A separação axial entre a fibra de distribuição e a fibra de recolha 18,20 é um pouco maior que o diâmetro médio das 14 fibras, mas inferior a 3 milímetros. Como usado aqui, "ligeiramente superior" significa "cerca de 0,1 milímetros maior que" e "diâmetro médio das fibras" significa média dos diâmetros da fibra de recolha 20 e a fibra de distribuição 18.

Em outras modalidades, o ângulo de inclinação é entre n/2 e o menor dos arcos-seno das aberturas numéricas da fibra de distribuição 18 e da fibra de recolha 20. Neste caso, a separação axial entre a fibra de distribuição 18 e a fibra de recolha 20 é ligeiramente maior que o diâmetro médio das fibras, mas inferior a 1,5 milímetros.

Em outras modalidades, o ângulo de inclinação está dentro de uma janela de 0,5 radiano tendo um arco-seno no limite inferior definido pela maior das aberturas numéricas das fibras de distribuição 18 e das fibras de recolha 20. Neste caso, a distância axial entre a fibra de distribuição 18 e a fibra de recolha 20 está dentro de uma janela de 0,5 milímetros tendo um limite inferior definido por uma distância um pouco maior que o diâmetro médio das fibras.

Em, ainda, outras modalidades, o ângulo de inclinação está dentro de uma janela de 0,1 radiano centrado na soma das aberturas numéricas das fibras de recolha e de distribuição 18. Neste caso, a separação axial entre as fibras de distribuição e de recolha 18,20 está dentro de um intervalo de 0,1 milímetros tendo um limite inferior que é 0,35 milímetros maior que o diâmetro médio das fibras.

Modalidades adicionais incluem aquelas em que o ângulo de inclinação está entre 0 e n/2 radianos e a separação axial entre as fibras de distribuição e de recolha 18, 20 situa-se entre 0,25 milímetros e três milímetros; aquelas em que o ângulo de inclinação é de 0,12 radianos e n/2 radianos e a separação axial entre as fibras de distribuição e de 15 recolha 18, 20 é entre 0,25 milímetros e 1,5 milímetros, e aquelas em que o ângulo de inclinação está entre 0,25 e 0,75 radianos e a separação axial entre as fibras de distribuição e de recolha 18,20 está entre 0,25 milímetros e 0,75 milímetros.

Fibras adequadas para uso como uma fibra de distribuição 18 incluem aquelas que têm uma abertura numérica de seno (0,12 radianos) e diâmetro de núcleo de 9 micrómetros, 100 micrómetros, e 200 micrómetros. Fibras adequadas para uso como uma fibra de recolha 20 incluem aquelas que têm uma abertura numérica de seno (0,22 radianos) e diâmetro de núcleo de 100 micrómetros ou 200 micrómetros. Também é adequado para uso como uma fibra de recolha 20 são fibras tendo uma abertura numérica de seno (0,275 radianos) e um diâmetro de núcleo de 62,5 micrómetros.

As superfícies dos espelhos de distribuição e de recolha 60,82 podem ser revestido com uma camada reflectora, como ouro, prata ou alumínio. Estes revestimentos podem ser aplicados por técnicas de deposição a vapor conhecidas. Alternativamente, para certos tipos de plástico, uma camada reflectora pode ser colocada electricamente nessas superfícies. Ou, o plástico em si, pode ter uma carga reflectora, como o ouro ou alumínio em pó, incorporado dentro dele. O banco óptico 48 é fabricado por moldagem por injecção de plástico num molde. Além de ser simples e barato, o processo de moldagem por injecção faz com que seja fácil de integrar os elementos do banco óptico 48 num único monólito e de modo a revestir estruturas com superfícies curvas. Exemplos de plásticos apropriados incluem polímeros de cristal líquido (LCPs), polifenilsulfona, policarbonato, acrilonitrila butadieno-estireno (ABS), poliamida ("nylon"), polietersulfona e polieterimida. 16

Alternativamente, o banco óptico pode ser fabricado por micro máquinas de plástico ou de metal, por meio de métodos de litografia, por condicionamento, por técnicas de fabricação de bancos ópticos de silicio, ou por moldagem por injecção de metal. Outros materiais para além de plástico podem ser usados para a fabricação da caixa 54 e do banco óptico 48. Esses materiais incluem metais, quartzo ou vidro e cerâmica. 0 piso 56, na modalidade ilustrada, é parte integrante da caixa 54. No entanto, o piso 56 também pode fazer parte do banco óptico 48.

Conforme descrito aqui, a caixa 54 e o banco óptico 48 são fabricados separadamente e depois unidos. No entanto, a caixa 54 e o banco óptico 48 também pode ser fabricados em conjunto como uma estrutura unitária.

Utilização do cateter

Em uso, o conjunto da ponta distai 30 é inserido num vaso sanguíneo, geralmente uma artéria, e guiado para um local de interesse. A luz é então direccionada para a fibra de distribuição 18. Essa luz sai da fibra de distribuição 18 na sua ponta distai, reflecte no espelho de distribuição 60 na direcção oposta em relação ao plano que contém as fibras de distribuição e de recolha de 18, 20, e ilumina um ponto de iluminação 32 na parede da artéria. A luz penetrando a parede arterial 14 é então dispersa por estruturas dentro da parede. Alguma desta luz difusa reentra no vaso sanguíneo e colide com o plano e sobre o espelho de recolha 82. O espelho de recolha 82 direcciona esta luz para a fibra de recolha 20. 17

Alternativamente, a luz incidente na parede 14 pode estimular a fluorescência das estruturas em ou dentro da parede 14. A porção desta luz fluorescente que é incidente sobre o espelho de recolha 82 é direccionada para a fibra de recolha 20. 18

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho para recolher luz difusa por trás de uma parede arterial compreendendo: um cateter (16) tendo um eixo longitudinal: fibras de distribuição e de recolha (18,20) que se estende através do cateter um redireccionador de feixes de distribuição (60) em comunicação óptica com a fibra de distribuição (18), estando o redireccionador de feixes de distribuição orientado para iluminar um ponto de iluminação (32) na parede arterial; um redireccionador de feixes de recolha (82) em comunicação óptica com a fibra de recolha (20) e separado do redireccionador de feixes de distribuição ao longo de uma direcção longitudinal paralela ao dito eixo longitudinal por uma primeira distância de separação, estando o redireccionador de feixes de recolha (82) orientado para recolher luz de um ponto de recolha (34) na parede arterial separado do ponto de iluminação (32) ao longo de uma direcção longitudinal paralela ao dito eixo longitudinal por uma segunda distância de separação que excede a primeira distância de separação.
2. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que o redireccionador de feixes de distribuição compreende um espelho.
3. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que O redireccionador de feixes de distribuição compreende um sistema de lentes.
4. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3 em que O redireccionador de feixes de distribuição compreende um espelho em comunicação óptica com o sistema de lentes.
5. 5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que o redireccionador de feixes de distribuição compreende uma porção distai da primeira fibra, sendo a porção distai dobrada para iluminar o ponto de iluminação. 1
6. 6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que o redireccionador de feixes de distribuição compreende um elemento de difracção.
7. 7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que a extensão na qual a segunda distância de separação excede a primeira distância de separação é escolhida para aumentar a recolha de luz difusa de um alvo localizado a uma distância seleccionada do ponto de iluminação.
8. 8. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que pelo menos uma das fibras de distribuição e de recolha compreende uma fibra óptica tendo uma abertura numérica de seno (0.12 radiano) e um diâmetro de núcleo seleccionado do grupo consistindo em 9 micrómetros, 100 micrómetros e 200 micrómetros.
9. 9. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que pelo menos uma das fibras de distribuição e de recolha compreende uma fibra óptica tendo uma abertura numérica de seno (0.12 radiano) e um diâmetro de núcleo seleccionado do grupo consistindo em 100 micrómetros ou 200 micrómetros.
10. 10. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que pelo menos uma das fibras de distribuição e de recolha compreende uma fibra óptica tendo uma abertura numérica de seno (0.275 radiano) e um diâmetro de núcleo de 62,5 micrómetros.
11. 11. Método de recolher luz difusa por trás de uma parede arterial usando o aparelho de acordo com a reivindicação 1. 2