[发明专利]用于生成机械脉冲的方法和系统

说明书

描述了一种用于生成机械波的方法，包括：生成高幅度机械脉冲；将机械脉冲耦合在传输构件的近端中；从其近端和远端将机械脉冲传播到传输构件中；并且在远端处传输机械脉冲。

技术领域

本发明涉及用于生成机械脉冲的方法和系统的领域。

背景技术

心血管疾病仍然是全球死亡的主要原因。动脉粥样硬化由沿动脉内壁的斑块积聚组成。慢性完全闭塞(CTO)表示血管完全堵塞。这些闭塞(occlusion)难以使用传统的经皮腔内血管成形术(PTA)技术和装置进行再通。手术成功被定义为跨CTO使标准PTA装置通过的能力。针对CTO，PTA手术缺陷和并发症通常较高。在CTO病变中钙化和纤维化组织的存在以及血管尺寸和弯曲度可能是潜在并发症的原因。因此，使用侵入性旁路手术来治疗大量CTO。然而，使用PTA手术穿过CTO有好处。此外，一些专家认为，PTA领域中的新装置和技术可能会提高CTO干预的成功率，并且缩短CTO干预的程序时间。

多年来，已经开发和提出了各种装置和方法，以通过微创手术来实现CTO再通。例如，装置利用了使用或不使用传输构件(transmission member)的机械冲击器、具有传输线的窄带超声波源以及CTO病变附近的各种其他能量沉积方法。

针对使用机械冲击器执行的手术，发射体被加速并且撞击与闭塞直接接触的传输构件的近端或远端帽。可以使用气动源、螺线管、机械弹簧或其他装置来加速发射体。发射体的质量及其冲击速度在冲击表面处产生高应力，并且因此需要相称的维护。此外，该方法可以对生成的机械脉冲的参数提供非常有限的控制。此外，这样的装置可能是嘈杂的。

另一现有技术示例在于包括在与喇叭和堆叠式换能器共振时激发的超声波线的系统。这构成了与窄带源的使用相关联的第一示例。这种布置被用于放大与闭塞接触的装置的远端处的位移。超声波线通常被用于具有冷却流体循环的专用导管内。通过这样做，装置变得更加庞大，并且因此在小而曲折的解剖结构中其达到CTO的能力受到限制。当装置被激活时，在弯曲处也可能发生相当大的损失(由于信号失真和非线性而造成)和/或模式转换(从轴向到横向)。操作频率(典型地在20kHz左右)可能会在超声波线与喇叭的结节处和超声波线本身内产生较大的应力、应变和热转换。这可能促成减弱超声波线，导致更高的故障风险。

窄带源的第二示例与以相控阵方式分布的多个谐振元件的使用相关联，以沿着传输线生成和发射超声波能量。例如，所有谐振元件传输垂直于波导轴线的超声波能量(即径向波)。因此，大部分能量可能被困在近端构件内部，从而使装置效率低下。在另一示例中，剪切波谐振元件被用于诱发波导线内部的纵向传播波(即轴向波)。这些剪切波谐振元件和波导之间的接合点可能是一个问题，这是因为接合介质(例如环氧树脂)可能会迅速失效和/或可能由于接合材料吸收而增加显着的衰减。因此，这样的装置就功率和鲁棒性而言可能受到限制。

可以在CTO病变附近使用其他现有技术的能量沉积形式。例如，可以在导管的远端处或附近使用一个或多个机电换能器以在闭塞附近产生机械波。这种方法就考虑到其微型尺寸而生成的功率而言可能受到限制。此外，该换能器的制造可能是复杂和昂贵的，特别是考虑到在使用后必须丢弃该装置以防止污染。此外，需要电线来驱动一个或多个传感器，这能够泄漏身体内的电流并影响正常心律。

激光能量可以与光纤一起使用，以在闭塞病变处有效地递送高强度光的脉冲。然而，光纤的固有脆性使得它们容易断裂，特别是在曲折的解剖结构中使用时。此外，这种形式的能量可能难以控制，并且因此对附近的健康组织是不安全的；这也需要昂贵的激光源。

射频(RF)能量是可以使用电极和高电压(即1kV或更高)在闭塞位置处递送的另一种现有技术的能量源。然而，RF能量就控制能力而言可能受到限制，并且可能倾向于产生大的热沉积，导致对附近健康组织的损伤。电火花放电也可以被用于在闭塞附近生成冲击波，这需要更高的电压(即大于2kV)。针对某些设计，电极的侵蚀和机械磨损可能表示安全性和可靠性问题。此外，针对安全问题，在心脏中使用放电的装置需要与患者的心律同步，因此其必须是可预测的和恒定的。