[发明专利]光学导管和回拉和旋转系统和方法

说明书

相关申请

本申请依照35U.S.C.119(e)要求2006年10月20日提交的美 国临时申请No.60/862,309的优先权，该申请在此整体引为参考。

背景技术

基于导管(catheter)的光学系统可用于多种诊断和治疗医疗应 用。光学X线断层摄影术，通常是光学相干X线断层摄影术(OCT)，用 于提供空间分辨率，能够成像内部结构。频谱学用于表征结构的组成， 能够通过在癌性的、畸形的、和正常的组织结构之间进行区分来诊断医 疗状况，例如。反射分析是光谱学的一种简化形式，其分析结构的光学 属性，通常是在特定波长段中。荧光和拉曼光谱分析包括以一个波长来 激发组织，并且然后分析由于非弹性光子散射过程处于荧光波长或者拉 曼频移波长的光。它们都共有某些导管要求，包括需要将光信号传送到 感兴趣的内部结构，并且然后检测返回的光，通常将该返回的光沿着导 管的长度传送回来。

例如，在一个特定的光谱应用中，光源，例如可调谐激光器，用 于利用(access)或者扫描感兴趣的光谱带，例如接近红外波长或者 750纳米(nm)到2.5微米(μm)中的扫描带，或者一个或多个部分波 段。所产生的光用于利用导管照射体内的目标区域中的组织。由于照射 而产生的漫反射光然后被收集，并且传送到检测系统，在其处，分辨出 光谱响应。该响应用于评价组织的成分以及因此的状态。

这个系统可用于诊断主动脉粥样硬化，并且尤其用于识别主动脉 粥样硬化病变或者斑块。这是动脉异常，涉及到中等或者大尺寸动脉的 内膜(intimae)，通常包括主动脉、颈动脉、冠状动脉和大脑动脉。

包括拉曼和基于荧光的方案的诊断系统已经被提出。其它的波长， 例如可见的或者紫外线的，也可以使用。

在OCT应用中，相干光源用于照射目标区域中的组织。通过分析 来自目标区域返回的光和从基准臂返回的光之间的干涉，产生深度信 息，提供了表面拓扑(topology)和底层结构的信息。

其它的非光学技术同样存在。例如，血管内超声波(IVUS)使用 心脏超声波(超声心动图)和心导管插入法的组合。这个应用中，超声 波导管插入到动脉中，并且移动到目标区域。它然后产生和接收到超声 波，该超声波然后可以被构建成图像，显示出目标区域处的表面拓扑和 内部结构。

用于这些应用的探头或导管通常具有小的横向尺寸。这个特征允 许它们插入到切口或者管腔中，例如血管，同时对病人具有小的影响和 损伤。探头的主要功能是将光传送到病人中感兴趣的目标区域或者区域 或者从目标区域或者区域接收光，用于基于光学的技术。在动脉粥样硬 化的诊断情况中，例如，目标区域是病人动脉中这样的区域，该区域会 显示出或者处于产生动脉粥样硬化病变的风险。

在每个这些应用中，目标区域或者感兴趣的区域通常位于导管头 的横向。也就是，在管腔的实例中，探头穿过管腔推进，直到它到达感 兴趣的区域，该区域通常会是靠近探头的管腔壁，即平行于探头推进方 向延伸。“侧面发光”导管头沿着探头横向侧发出或者接收光或超声信 号。在用于基于光学应用的导管的实例中，光通过探头传播，直到它到 达探头或者导管头。光然后被重新引导从而被径向发射或者沿着与探头 的推进方向或者纵向轴线正交的方向发射。在光采集的实例中，来自探 头横向侧的光被采集并且然后传播通过探头到达分析器，在其处，在动 脉粥样硬化的诊断的光谱分析的实例中，返回的光的光谱被分辨从而确 定血管或者管腔壁的组成。

为了完全的表征目标区域，组织的相对长的区域，例如血管，必 须被扫描，并且在血管的情况中，血管的整个360度圆周必须被记录。 为了执行纵向和旋转运动的组合，导管通常由称为回拉和旋转(PBR) 系统的装置驱动。

回拉和旋转系统连接到导管的近端。它们通常保持着固定的外部 护套或者夹套，同时包括导管头的内部导管扫描主体被旋转，并且被回 退穿过一段血管。这个扫描，与驱动导管头相结合，产生了螺线扫描， 这种扫描用于产生了血管内壁的光栅扫描图像。

发明内容

通常，根据一个方面，本发明特征是一种导管系统，包括：腔内 导管，用于插入病人中；和手柄部分。腔内导管包括外部护套(jacket) 和内部扫描主体，该扫描主体在外部衬套内旋转和纵向移动。手柄部分 包括：外部壳体，该外部壳体机械连接到外部内护套；和内部托架，机 械的连接到内部扫描主体。