[发明专利]具有组合的超声和光学成像装置的成像探头

说明书

本申请是申请人桑尼布鲁克健康科学中心的申请日为2008年1月21日、国家申请号为200880009104.1(国际申请号为PCT/CA2008/000089)、发明名称为“具有组合的超声和光学成像装置的成像探头”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请涉及2007年1月19日用英语提交的、发明名称为“IMAGING PROBE(成像探头)”的美国临时专利申请No.60/881,169并且要求其优先权，该申请通过引用而被整体结合在此。

技术领域

本发明基本上涉及使用组合的高频超声(IVUS)以及光学成像方法例如光学相干断层(OCT)、通过高分辨率成像对哺乳动物组织和结构进行成像的领域，并且涉及对扫描关注区域期间从超声图像信号和光学图像信号中获得的图像进行精确的联合配准。

背景技术

人体内部(或者对于不局限于内部的皮肤或者眼科应用)的高分辨率成像用于多种目的，包括以下任何一种：i)评定组织结构和解剖结构及组分；ii)设计和/或引导人体局部区域上的介入；以及iii)评定改变局部区域的结构、组成或者其它特性的介入的结果。这种特定情况下的高分辨率成像指的是高频超声和光学成像方法。对于本发明，高频超声一般指的是频率大于3MHz的成像，并且更典型地指的是9至100MHz范围之内。

高频超声对于血管内和心脏内处置是非常有用的。对于这些应用，超声传感器被结合到可被插入到人体内的导管或其它装置中。作为示例，高频超声的两个尤其重要的实施方式是用于对血管进行成像的血管内超声(IVUS)和用于对心腔进行成像的心脏内超声心动描记法(ICE)。ICE和IVUS都是最低程度地损害，并且包括将一个或多个超声传感器放置在血管或心腔内从而获取这些结构的高质量图像。

基于在医疗领域中使用的光纤技术的光学成像方法包括光学相干断层成像、血管镜法、近红外光谱法、Raman光谱法以及荧光光谱法。这些方法一般需要使用一根或多根光纤，用于沿着成像位置与成像检测器之间的轴传送光能。光学相干断层成像是超声的光学模拟，并且提供了1-30微米量级的成像分辨率，但是在大多情况下不像超声那样深入地穿入到组织里。光纤还可被用于向治疗操作(例如组织的激光烧蚀以及光力学治疗)传送能量。

与本发明有关的其它成像形式包括血管镜、内窥镜以及其它类似的成像机构，其基于光的往回反射通过探头并且来获取图像，从而对病人体内位置进行成像。

高分辨率成像装置已经以多种形式实施，用于评定哺乳动物解剖结构的多个不同区域，包括胃肠系统、心血管系统(包括冠状、外围以及神经脉管系统)、皮肤、眼睛(包括视网膜)、泌尿生殖系统、乳房组织、肝组织以及其它。作为示例，使用高频超声或者光学相干断层成像的心血管系统成像已经发展用于评定动脉斑块的结构和组成。

高分辨率成像已被用于测量脉管或斑块形状、流经患病动脉的血流以及动脉斑块上的介入效果(例如通过粥样斑块切除术、血管成形术和/或支架术)。还尝试使用高分辨率成像来识别还没有引起临床症状但是破裂或侵蚀及引起剧烈心肌梗塞的风险却在增大的血管损坏。这些所谓的“易损斑块”是重点关注区域，因为处理这种斑块以提前应对不利临床事件的前景在构想上是有吸引力的。

慢性完全闭塞病变是血管损害的一种特定子集，其中脉管的全部内腔在大约一个月时间内被堵塞(根据损害部的血管造影)。大多数血管内成像形式是“侧向观察”并且需要一条用于使血管内成像装置穿过损害部的通道。为了对慢性完全闭塞病变进行成像，高分辨率成像方法如果能适于“前方观察”而不是“侧向观察”配置的话则会更加有用。

这些高分辨率成像装置中的一些依赖于使用旋转轴将转矩传送到探头远端附近的成像装置。这些旋转轴通常是长的、细的以及柔性的，从而使得它们可以被运送穿过解剖学导管，例如脉管系统、生殖泌尿道、呼吸道以及其它这类人体空腔。理想地，当连续转矩在特定方向上施加到线缆时，转矩线缆逐渐形成其近端和远端的旋转度之间具有密切关系的特性。这样通过使转矩线缆远端处(人体内)的旋转角度成为转矩线缆近端处(人体外)的旋转角度的合理近似，从而能够使得超声导管的设计简单化。