CN112842522A - 一种血管内光学相干断层成像激光消融导管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种血管内光学相干断层成像激光消融导管，采用全光纤阵列式排布和双空心式设计，用于对血管内的病变进行成像和实时消融治疗。导管包括了管头端、管壁部、管腔部和管尾端。导管最中心部分的圆形孔径为引导导丝孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝。导管中心的圆形孔径***设计环形孔隙为生理盐水注入孔径，允许生理盐水的注入或其他微型温度测量设备的导入。导管内由多根光学相干断层成像和激光消融所使用的光纤依次相邻同心圆阵列式排布。导管管壁内外设有微型弹簧和柔性材料，控制导管成像和治疗的弯曲角度。本导管设计可以提高血管内的成像速度，将血管内成像和血管内治疗更好地结合起来。

Description

一种血管内光学相干断层成像激光消融导管

(一)技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种血管内光学相干断层成像激光消融导管。

(二)背景技术

心血管疾病是全球的头号死因，每年死于心血管疾病的人数多于其它死因。世界卫生组织数据显示，2016年全球约有1790万人死于心血管疾病，占全球死亡总数的31％。自2017年以来，心血管病死亡是中国城乡居民首位总死亡原因。心血管疾病的发生与血管中血液的运输受阻有很大的关系。血液运输受阻的很大一部分因素是由于动脉粥样硬化斑块形成，斑块破裂，引发血栓进而阻塞了血管。因此，需要对血管中的斑块进行消融来达到血管再通的目的，最后治愈心血管疾病。

血管疾病的影像检查的临床方法有超声，计算机断层成像，血管造影及磁共振成像。但是这些检查方法仍有一定的局限性。只能对血管的解剖结构和形态进行成像，对于血管内斑块的位置，大小以及血管内具体的病变信息无法获取。而血管内超声成像和血管内光学断层成像新技术的出现弥补了这些局限性。但是血管内超声成像，易受血流噪声的干扰，血管内成像的分辨率较差。血管内光学断层成像，具有较高的分辨率，可以对血管内斑块进行评价，预测血管介入手术后并发症以及支架内膜覆盖程度等作用。

目前对于血管内斑块和血栓的治疗多为在血管造影技术和X射线的引导下，将导管进入人体的血管进行成像和治疗。由于斑块血栓堆积堵塞了血管，临床上治疗需要将球囊进入血管扩大官腔，来进行放置血管支架，进而达到疏通血流的目的。但是血管内的斑块血栓依然存在，并没有完全的消除血栓。此外，这些技术还具有一定的临床并发症。激光消融技术可以将消除血栓斑块，达到最根本的治疗目的。但是为了避免激光伤害血管壁，精确地作用于血栓斑块，需要将血管内成像技术和血管内消融技术进行结合，精确治疗血管内疾病。目前尚无血管内成像和激光消融结合的导管或类似产品。

(三)发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种血管内光学相干断层成像激光消融导管。本发明是在血管内将光学相干断层成像和激光消融进行一体式组合，对血管内的血栓斑块进行实时成像和实时消融治疗。

血管内光学相干断层成像激光消融导管采用了全光纤阵列式排布和双空心式设计。关于导管的具体设计分为四部分：管头端，管壁部，管腔部和管尾端。导管管头端最中心部分设计为一个圆形孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝，到达病变的具***置。导管管头端中心的圆形孔径***设计环形孔隙，允许生理盐水的注入。通过生理盐水的注入可以排除血液的干扰和减少血管壁的损伤，更有助于进行成像和治疗。导管管头***由多根光学相干断层成像和激光消融所使用的光纤依次相邻同心圆阵列式排布。导管管壁内设有柔性材料和微型弹簧，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度。导管管腔内部留有导丝孔径和生理盐水注入孔径。在导管管腔部中设有多根光纤。导管管尾端设计了生理盐水的导入口。血管内光学相干断层成像光纤连接至成像设备，激光消融的光纤连接至多波长功率可调的激光器。

本发明的血管内光学相干断层成像激光消融导管在导丝的引导下，到达病变部位。通过生理盐水的注入将成像区域的血液推开，减少对光线的干扰。激光光源由血管内光学相干断层成像光纤传输到血管内斑块组织，将反射或散射光源进行反射回血管内光学相干断层成像的光纤。在成像设备中对反射或散射的光源信息进行处理，得到实时的血管内图像。根据血管内的图像对导管进行调整角度和选择不同的波长对血管内的病变进行治疗。最终实现血管内成像和激光消融同步进行，缩短血管内介入治疗的时间。

本发明的优点在于：

第一方面：血管内光学相干断层成像激光消融导管采用全光纤阵列式排布，缩小导管的尺寸使得血管内成像和激光消融治疗同步进行，缩短血管内介入治疗的时间；

第二方面：本导管内设置生理盐水注入孔径，生理盐水的随时注入，进一步有助于成像，同时在激光消融时也有助于保护血管壁；

第三方面：导管内光学相干断层成像光纤依次相邻同心圆式阵列排布，采集更多血管内组织的信息，缩短了成像的时间，可得到血管内部多方位多角度的断面图像；

第四方面：本导管中激光消融的光纤所连接的多波长频率可调的激光器，可根据斑块的位置和组织性质来选择不同的激光能量进行激光消融；

第五方面：导管管壁内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度，更灵活的作用于病变组织。

(四)附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为血管内光学相干断层成像激光消融导管管头端的示意图；

图2为血管内光学相干断层成像激光消融导管管腔部的内部图；

图3为血管内光学相干断层成像激光消融导管工作结构的示意图。

图标：

100：光学相干断层成像激光消融导管，110：导管管头端，111：引导导丝孔径，112：生理盐水注入孔径，113：光学相干断层成像光纤，114：激光消融光纤，120：导管管腔部，130：导管管壁部，131：微型弹簧，132：柔性材料，140：导管尾端，200：成像***，210：成像光源，220：隔离器，230：耦合器，240：探测器，250：成像设备，300：盐水注入***，400：激光器

(五)具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：

导管管头端的中心孔径(111)用于穿过引导导丝来达到病变部位，其孔径大小可为0.3-0.4mm。导管管头端中心孔径外部孔隙(112)可为生理盐水的注入口，其空隙大小可为0.1-0.2mm。控制生理盐水的注入时间和注入速度，可以有效减少激光产生的热弛豫中，血管壁损坏的可能性。最后整个导管直径大小的范围可控制在1.5-2.0mm，能顺利通过血管内大动脉的血管腔，进行成像和激光消融。

具体实施方式二：

基于具体实施方式一中的生理盐水注入口(112)可为微型温度测量设备导入口。其微型温度测量设备可为热电偶和微型温度传感器，能够检测在激光消融的过程中血管内温度的变化。

具体实施方式三：

导管中所使用的血管内光学相干成像光纤(113)可为渐变折射率光纤，激光消融的光纤(114)可为多波长光纤。通过使用多根小光纤能够保持在血管内进行成像和治疗的灵活性。光纤必须在纤芯和包层中进行全反射，考虑到光纤的芯包比在1:1.05或1:1.10，因此小根光纤的纤芯直径可控制在40-100微米之间。为了确保导管的柔软性和灵活性，整个导管中的光纤排布的总数量不得超250根，根据导管的尺寸光纤数量可控制在100-200根。

具体实施方式四：

基于具体实施方式三，导管中的光纤围绕管腔同心排列，使用环氧树脂中作为填充材料，以提供高效和可靠的能量传输。激光消融的光纤(114)尖端以一定角度抛光，光纤的外缘确保是圆形的，以便无损伤地放入导管。激光消融的光纤顶端的抛光角度不能超过24°，否则会因内反射而失效。

具体实施方式五：

在导管的尾端(140)，将光学相干断层成像的光纤(113)和激光消融的光纤(114)分别***激光***(400)和宽带激光光源(210)。在插头中，光纤布置成束状，激光能量可以更好的传输到光纤中。整个导管的设计长度可在110-150厘米，用于冠状动脉和四肢血管的血管介入治疗。

具体实施方式六：

基于具体实施方案三，通过具体的临床情况调整光纤的数量，定制成紧密堆积型导管、最佳间距型导管和高密度型导管。紧密堆积型导管会持续产生更大的消融面积，高密度型导管具有能量密度高和最小的光学死角，最佳间距型导管的优势则介于紧密堆积型导管和高密度型导管之间。

具体实施方式七：

由导管远端的管壁(130)外部包裹1-3厘米长的柔性材料(132)和管壁内部微型弹簧(131)来增加导管远端的柔软性。在通过弯曲的血管，弯曲不同的角度进行血管内成像和治疗。其中柔性材料可为硅胶，塑料和碳纳米管的碳材料。导管外部可用聚酯薄膜材料包裹整个导管。

具体实施方式八：

通过将宽带激光光源(210)传输到血管内光学相干成像的光纤(113)中对血管内组织进行照射，其反射或散射光线被光纤所接受传导至探测器(240)进而在计算机成像***(250)进行成像。此处的光纤可为渐变折射率光纤，血管内光学相干断层成像的光源在1300-1700nm。

具体实施方式九：

基于具体实施方式八，宽带激光光源(210)经隔离器(220)沿着光纤对血管内的组织进行成像，其反射的光被光纤所接受后经耦合器(230)，将大量的反射或散射光线传导至探测器(240)，之后在计算机的成像***(250)进行成像。

具体实施方式十：

通过多波长功率可调的激光器(400)将激光传输到激光消融的光纤(114)中对血管内血栓斑块进行作用。根据斑块组织的成分、位置和病变的程度进行选择不同波长和不同功率的激光器来进行清除。在此过程中使用盐水冲洗技术(300)进行在治疗的过程中冲洗血管。

Claims (6)

1.一种血管内光学相干断层成像激光消融导管，导管包括四部分：管头端，管壁部，管腔部和管尾端；所述导管管头端最中心部分设计为一个圆形孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝，到达病变的具***置；所述导管管头端中心的圆形孔径***设计环形孔隙，作为生理盐水的注入孔径；所述导管管头端***由多根光学相干断层成像和激光消融所使用的光纤依次相邻同心圆阵列式排布；所述导管管壁部内外设有微型弹簧和柔性材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度；所述导管管腔部留有导丝孔径和生理盐水注入孔径；所述导管管尾端将血管内光学相干断层成像的光纤连接至成像设备，激光消融的光纤连接至多波长功率可调的激光器，其特征在于：导管内全光纤阵列式排布和双空心式设计，对血管内的血栓斑块进行实时地成像和消融治疗。

2.根据权利要求1所述的导管内全光纤阵列式排布，由多根光学相干断层成像和激光消融所使用的光纤依次相邻同心圆阵列式排布，采集更多血管内组织的信息，缩短了成像的时间，可得到血管内部多方位多角度的断面图像，多根激光消融光纤准确快速的作用于血管内病变组织。

3.根据权利要求1所述的双空心式设计，所述导管管头端最中心部分设计为一个圆形孔径，允许导管灵活地穿过引导导丝，到达病变的具***置；所述导管管头端中心的圆形孔径***设计环形孔隙为生理盐水注入孔径，允许生理盐水的注入。

4.根据权利要求1所述的导管管壁部内外设有微型弹簧和柔性材料，其中微型弹簧和柔性材料的长度为1-3cm，柔性材料为硅胶，塑料和碳纳米管的碳材料，用于控制导管成像和治疗的弯曲角度。

5.根据权利要求2所述的光学相干断层成像和激光消融所使用的光纤，血管内光学相干成像光纤为渐变折射率光纤，激光消融的光纤为多波长光纤，光纤纤芯的直径在40-100μm之间，光纤数量为100-200根，通过具体的临床情况调整光纤的数量，定制成紧密堆积型导管、最佳间距型导管和高密度型导管。

6.根据权利要求3所述的生理盐水注入孔径，生理盐水为成像排除血液的干扰，同时在激光消融时也有助于保护血管壁；所述生理盐水注入孔径为微型温度测量设备，微型温度测量设备为热电偶和微型温度传感器。

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