[发明专利]用于三维心腔内超声心动图的导管和包括该导管的系统

说明书

本发明涉及导管，并且更具体地涉及用于三维心腔内超声心动图(ICE)的ICE导管和系统。

声波(尤其包括超声)可用于很多科学或技术领域，诸如医学诊断、机械部件的无损控制和水下成像等。声波能够作为光学观察的补充来进行诊断和控制，因为声波可以在对电磁波不透明的介质中行进。

例如，心腔内超声心动图(ICE)日益成为诊断和治疗诸如心内膜炎、房间隔缺损(ASD)、卵圆孔未闭(PFO)、室间隔缺损(VSD)的很多心脏异常、左心耳封堵术和治疗心房颤动的主要工具。心腔内超声心动图(ICE)已经用于引导射频导管消融术和房间隔穿刺。尤其是在心房颤动的诸如消融的治疗过程中，具有心脏内部的良好解剖信息是非常重要的。将ICE和消融过程组合在一起对临床医师是非常有价值的。

为了这个目的，已经开发出很多ICE导管。

例如，标题为“Ultrasound catheter and method for imaging andhemodynamic monitoring”的美国专利5,713,363描述了一种导管，其具有安装在导管远端附近的线性相控阵列的超声换能器，用于流动测量和成像。同样公开的还有多平面相控阵列的超声换能器的使用。

同时，标题为“Ultrasonic transducer assembly with extended flexiblecircuits”的美国专利5,795,299描述了一种改进的驱动器电路，其与可用在体腔内的超声换能器组件一起使用。

同样，标题为“Catheter-mounted，phased-array ultrasound transducer withimproved imaging”的美国专利5,846,205描述了一种在导管远端处的相控阵列的超声换能器，其中该换能器被基本上不对超声聚焦的出射窗覆盖，以允许更小的导管尺寸。

另外，标题为“Volumetric image ultrasound transducer underfluid catheter”的美国专利6,039,693描述了一种用于生成三维图像的体积超声换能器潜流(underfluid)导管系统。它能够得到组织的潜流特征的实时三维图像，而不需要频繁地旋转、弯曲或伸展导管。

此外，标题为“Volumetric image ultrasound transducer underfluid cathetersystem”的美国专利6,306,096描述了一种通过美国专利6,039,693中描述的设备来观察心脏血管的潜流结构的方法。

总之，在专利文献中描述了ICE导管，其包括一维(“1D”)和二维(“2D”)相控阵列的声换能器，用于实现体内的实时二维和三维超声成像。

在利用一维声换能器阵列的设备中，经常以一种方式布置声换能器元件以优化在单个平面内的聚焦。这允许在轴向维度(即传播方向)和横向维度(即沿着1D阵列的方向)上聚焦所发射和所接收的声压波。

一维声换能器阵列允许对心脏内部进行二维成像。尽管这种二维信息是有价值的，但仅利用二维信息来定位ICE导管的能力是有限的。需要有三维视图以便能够精确引导消融设备到心脏中的正确区域。

如上所述，已经考虑到二维换能器阵列，但是这些设备受到用于驱动换能器的复杂电子电路的影响，这使得这些设备非常昂贵。此外，换能器阵列的尺寸以及驱动该阵列所需的所有电线使得其难以适合进入有限的导管空间。这些电线也可能导致磁共振成像(MRI)的兼容性问题。通常在单用途方案中使用导管，因此导管和成像组件的成本对最终用户和厂商来说变得非常重要。

因此，可能期望提供一种ICE导管，其能够提供心脏内部的三维视图，而不需要利用受到高成本的复杂电子电路和MRI兼容性问题的影响的二维超声换能器阵列。可能进一步期望提供一种利用不需要复杂且昂贵的二维超声换能器阵列的ICE导管来获得心脏内部的三维视图的方法。

在本发明的一个方面，一种导管装置包括：细长本体，其具有近端和远端；声换能器，其被设置为靠近细长本体的远端；以及可变折射声透镜，其耦合到声换能器，该可变折射声透镜适于响应于对其施加的至少一个选择电压来调节其至少一个声信号处理特性。

在本发明的另一方面，一种导管装置包括具有近端和远端的细长本体以及靠近细长本体的远端设置的声换能器，并且还包括可变折射声透镜，该可变折射声透镜适于响应于向其提供的一个或多个控制信号来动态调节与耦合到声换能器的声波相关联的方向。