[發明專利]具有低混響殼體的血管內成像裝置及相關的系統和方法

有效

• 申請號: 201580046816.0
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN106793997B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: P·D·科爾
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司;飛利浦影像引導治療公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00;A61B8/08;A61B8/12;A61B8/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

本公開內容的實施例涉及具有低混響殼體的血管內成像裝置及相關的系統和方法。在某些特定實施例中，本公開內容的裝置包括換能器殼體，其包括在所述超聲換能器的背側上的槽，以使超聲信號偏轉遠離所述超聲換能器。例如，在一些實施方式中，提供一種血管內成像裝置，其包括：導管主體；穿過所述導管主體的管腔延伸的驅動線纜；聯接到所述驅動線纜的遠側節段的殼體；以及安裝在所述殼體內的超聲換能器，其中所述殼體包括在所述超聲換能器的背側上的槽，所述槽被成形以使超聲信號偏轉遠離所述超聲換能器。還提供了制造這種裝置和系統的方法。

技術領域

本公開內容總體上涉及血管內裝置，尤其涉及具有用于改進成像保真度的低混響殼體的成像導管。

背景技術

血管內超聲(IVUS)成像被廣泛地應用在介入性心臟病學中作為診斷工具以評估病變的血管，例如人體內的動脈，以確定是否需要進行治療，以引導介入術，和/或評估其有效性。IVUS成像技術使用超聲回波以形成所關注血管的橫截面圖像。通常，IVUS導管上的超聲換能器既發射超聲脈沖又接收反射的超聲回波。超聲波容易地穿過大多數組織和血液，但它們被由組織結構(如血管壁的各層)、紅細胞、以及其它所關注的特征而產生的不連續而部分地反射。IVUS成像系統，其經由患者界面模塊連接到IVUS導管，處理所接收的超聲回波來產生所述導管所在的血管的橫截面圖像。

當今普遍使用兩種類型的IVUS導管：固態的和旋轉的，每一種均具有優點和缺點。固態的IVUS導管使用圍繞該導管的圓周分布并連接到電子多路復用器電路的超聲換能器(通常是64個)的陣列。多路復用器電路選擇用于發射超聲脈沖和接收回波信號的陣列元件。通過發射接收對的序列的步進，固態的IVUS系統可以合成機械掃描換能器元件的效果，但沒有運動部件。由于沒有旋轉的機械元件，所述換能器陣列可以放置成與血液和血管組織直接接觸，且對血管損傷的風險最小，并且固態的掃描儀可以用簡單的電纜和標準的可分離電連接器而直接連接到成像系統。

在典型的旋轉式IVUS導管中，由壓電陶瓷材料制成的單個超聲換能器元件設置于柔性驅動軸的末端，該柔性驅動軸在插入到所關注血管中的塑料護鞘內旋轉。該換能器元件被定向使得超聲波束大致垂直于所述導管的軸線傳播。流體填充的護鞘保護血管組織免受旋轉的換能器和驅動軸的損害，同時允許超聲信號自由地從換能器傳播到組織和傳回。當驅動軸旋轉時(通常以每秒30轉)，該換能器被高電壓脈沖周期性激勵以發射超聲的短脈沖。該同一換能器然后監聽從各種組織結構反射回來的返回回波，并且該IVUS成像系統根據換能器的單次旋轉期間所產生的這些超聲波脈沖/回波采集序列的幾百個序列匯編成血管橫截面的二維顯示。

雖然固態的IVUS導管由于缺少運動部件而使用簡單，但它不能匹配現有的旋轉式IVUS導管所獲得的圖像質量。在相同的高頻下難以如旋轉式IVUS裝置一樣操作固態IVUS導管，并且與較高頻率的旋轉式IVUS導管相比，固態的IVUS導管的較低的操作頻率轉換為較差的分辨率。基于陣列的成像還會產生偽影，例如旁瓣、柵瓣、較差的高程聚焦(垂直于成像平面)，而對于旋轉式IVUS裝置來說，這些被大大減少或完全沒有出現。盡管旋轉式IVUS導管的圖像質量有優勢，但這些裝置中的每一個在介入心臟病學市場中已發現短板，在易于使用是至關重要的、且針對特定的診斷需求圖像質量降低是可以接受的情形下固態IVUS是優選的，而在圖像質量是最重要的、耗費更多的時間準備導管是合理的情形下旋轉式IVUS是優選的。

在旋轉式IVUS導管中，超聲換能器通常是具有低電阻抗的壓電陶瓷元件，其能夠直接驅動連接換能器到成像系統硬件的電纜。在這種情況下，單對電導線(或同軸電纜)用于經由患者界面模塊從系統發射脈沖至換能器，并將從換能器接收的回波信號傳輸回到成像系統，在成像系統中它們被匯編成圖像。為了進一步改善旋轉式IVUS成像的圖像質量，需要使用具有更寬帶寬的換能器并把聚焦整合到換能器中。如在美國專利6,641,540中所公開的，使用聚合物壓電材料制造的壓電微加工超聲換能器(PMUT)，提供大于100％的帶寬以獲得在徑向方向上的最佳分辨率，以及球狀聚焦孔徑以獲得最佳的方位角和仰角分辨率。