[发明专利]用于动脉瘤评估中的具有超声换能器和可变焦透镜的导管

说明书

技术领域

本发明涉及一种导管，其具有超声换能器和位于导管末端的可变焦透镜系统，以及一种方法，用于提供感兴趣的组织(例如血管和动脉瘤)中的动态3D成像和血流测量，并且在外科干预过程中监视血管闭塞性线圈在动脉瘤腔中的合适放置。

背景技术

动脉瘤是由使动脉壁变薄最终导致不同表现形状的肿胀形成物所造成的。虽然肿胀形成物的解剖学和生理学起因尚未完全弄清楚，但是有大量的证据证明血流分布的变化造成了动脉瘤的形成。

当这种动脉瘤的壁变薄时，它会破裂，造成出血。当在大脑中发生时，这会导致中风，可能造成严重的结果。典型地，外科医生将根据动脉瘤的检测立即实施手术。然而，很大一部分(特别是老年)人有无症状的动脉瘤，因此动脉瘤已经稳定从而对患者具有低风险。在此情况下，不建议对动脉瘤进行治疗，因为治疗本身明显地增加了中风的可能性。

动脉瘤的形成从动脉壁中由血流剪切应力造成的内层破坏开始。长时间的剪切应力使得内层细胞改变和毁坏。所述剪切应力取决于管体结构、血粘度、心跳周期、血流速等等。

由于管体结构(弯曲的管部，分叉和三叉)，动脉壁上有些特殊的地方比其它地方更易于产生剪切应力。在已经发生动脉瘤形成之后，动脉瘤囊中的血流分布对于预测生长分布和破裂发生极其重要。

作为动脉瘤的形成和生长的预报的血流评估以及动脉瘤囊内部血流的动态评估至关重要，以便明了和预测动脉瘤的表现。众所周知和临床上被证实并可再现的流评估将潜在地提高脉管干预者或脉管外科医生的能力以限定最为理想的治疗方案。

这里的基本问题是人们如何确定在特定患者中是否需要干预。这转换成确定动脉内部以及动脉瘤中的血流速度的问题。由上述值的比较以及它们随时间的波动，可以对与特定动脉瘤相关的风险进行评估。

此前已经公开有一些技术来评估颅内血流和动脉瘤内流分布，但是迄今没有一个满足临床要求：

MR血流量化方法局限于一些技术缺点：低空间分辨率(不能显现小的脉管和小的动脉瘤)，不能应付湍急的血流(错过脉管和错过动脉瘤)等等。

CT门控多片扫描与各种血流模拟技术相结合。后者基于计算学的流体动态方法，其能够模拟血流并预测心跳周期的不同阶段的剪切应力水平。然而，该技术不基于动脉瘤流分布的实时血管内测量，其常常造成成像结果的错误解释。此外，与心率不同步的空间分辨率问题以及不连续的移动常常也是限制因素。

经颅多普勒成像提供颅外动脉和大脑中动脉的小型补给区域的实时血流评估。然而，该技术在临床上不被视为与颅内血流检测相关。

此外，在治疗动脉瘤时，在颅内腔或动脉瘤囊内部投放或放置栓塞材料(例如血管内或血管闭塞性线圈)已经证明是有效和安全的医学治疗手段。所述技术基于将通过被投放在脉管病变之内的线圈而被治疗的动脉瘤囊的动脉内评估。所述技术(尤其是使用铂制成的线圈)在全世界被认为是治疗各种动脉内和外动脉瘤的良好标准，如图1示意性所示。

在动脉瘤的治疗中，主要考虑的是在治疗过程中或之后线圈的移动以及动脉瘤与血流的大量接触，这最终会导致复发性出血。在治疗过程中要解决的最重要的问题之一是实现线圈的高填充率，其意味着尽可能良好的封装率(通过减少线圈回路之间的空间)。高填充率最终会降低脉动血流的所谓水击效应，并降低再出血的风险。

由于难以做出限定的决策处理，外科医生不知道何时将适当数量的线圈引入动脉瘤，并且他们会放置过多而不是过少。以每个线圈大约1000美元的价格来看，这代表着巨大的能源浪费。举例来说，在单独一个动脉瘤中带有100个以上线圈的患者并不罕见，即使区区10个线圈就已经足够。很显然，这里的问题是确定何时已经将足够的线圈引入动脉瘤。

在治疗过程中的线圈的高封装率通常由于以下多个技术原因而很难实现：

X-射线脉管机器中由于X-射线视场中的高密度材料产生的射线束硬化伪像

放大伪像

尚不存在的对已放置的线圈进行3D评估的估计方法

在精确确定动脉瘤形状(特别是巨型动脉瘤)和它的与放置在动脉瘤之内的线圈的体积相关的体积方面的困难

尚不存在的对充满血栓的动脉瘤体积的估计

X-射线管状定位伪像(在干预过程中线圈在2D投影成像的多次叠加)

为了解决这些问题，同时已经开发了一些技术：

对动脉瘤形状的3D评估和对动脉瘤囊的3D容积分析

对动脉瘤和已插入的线圈的3D评估

虽然前述技术已经改善了血管内治疗动脉瘤的技术状态，但是仍然存在一些尚未解决的问题，如下：