[发明专利]经线型超声波系统

说明书

公开了用于对诸如血管的身体部分的内部成像的装置和方法的实施例。在特定实施例中，插管具有腔，腔内放有传感器。线导引通道延伸插管的整个长度。传感器可围绕线导引通道旋转。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月1日提交的美国临时申请No.61/885,155，该申请通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及在人体内使用超声波的装置和方法，包括在诸如血管内部的身体区域内采用超声波的装置和方法，用于成像或治疗用途。

背景技术

超声波技术已被用于治疗和诊断医学程序，其可包括对身体内部进行成像。例如，装置已被提议用于血管内超声波成像，以观看血管的情况和/或位于血管中的装置的放置或情况，以及帮助确定血小板体积和动脉腔内的狭窄症程度。该信息通常难以通过血管造影成像和外部超声波成像获得，尤其是在存在多个重叠的动脉区段的区域。

在腔内超声波过程的一些例子中，插管配备有传感器。线导引结构在使用血管造影或超声波期间位于身体导管内，并用于安全地引导插管通过解剖学结构。插管沿线导引结构滑动，并且被放置在线导引结构的最远端附近。传感器发送和/或接收超声波。

困难在于构造尺寸很小的具有传感器的合适插管，以便安全地到达特定的身体导管，诸如，例如，对于血管内的应用。现有的二维设计的问题包括堵塞一部分声窗的线导引通道。此外，线导引通道占据插管中的可供超声波硬件使用的珍贵空间。可装配到插管中的三种传感器选择在与外部超声波装置比较时各自具有它们自己的困难。

第一种选择是单个元件式传感器。单个元件式传感器的尺寸通常适于身体导管(例如，1-2mm直径)并且灵敏度或信噪比良好。单个元件式传感器受到限制，因为它们需要机械旋转机构，具有固定焦距，并且需要滑动环或旋转变压器，这会增加成本。具有这种设计的现有插管不具有经线(over-the-wire)或快速交换能力。

第二种选择是线性或相控阵列，其包括多个元件，所述元件沿轴向方向对齐。此选择的优点是传感器很灵活并且声学性能通常良好。它也不需要机械旋转。缺点是它不提供360°侧视成像。成本通常高于单个元件式传感器，并且它需要更多的同轴缆线，这可增加体积和复杂性。这对于经线型设计或快速交换型设计存在特定问题，因为插管内没有很多可用空间。

第三种选择的圆形阵列传感器，其具有全都侧面相对的多个元件。圆形阵列设计不需要机械旋转，提供360°剖面成像，并且成本通常类似于单个元件式传感器设计。此设计尤其适合经线型或快速交换型设计，但与其他设计相比成像品质受损。

当前的插管配置存在其他问题。例如，许多这类装置至多提供组织或其他感兴趣项目的剖面图像，即，身体管道内部的薄盘形切片，并且其中心部分不在超声波束的范围内。在一些其他装置中，超声波束以未基本垂直于纵向轴线的固定角度定向(例如，以45度)。在此情形中，成像区域是静止的，并且呈现圆锥表面的截锥部分的形式。在任一情形中，为了显影整个体内较长的长度(例如，组织或装置的表面或部分)，装置必须沿该长度移动，在特定位置获取剖面的相应图像。除了慢之外，这种移动可能不准确，并且可能包括将装置盲插穿过脉管的风险。通常，回拉图像需要约30秒执行时间(速度约为0.1mm/秒)。此外，在回拉期间，传感器的任何方位变化都会使图像变形。

三维信息提供用于导航和确认身体导管内装置的位置的额外值。在血管内例子中，可在脉管内移动插管，并且可结合或以其他方式处理经由超声波获得的图像数据，以便产生3D信息。此技术的限制在于，它不提供实时信息，因此不能帮助装置传送，而是仅在传送之后辅助评估装置的放置。此外，必须已知插管尖端的运动和角度，以便产生准确可用的数据。