描述了用于借助光学相干层析成像(OCT)数据控制导丝的系统和方法。导丝包括至少一根光纤、柔性基板以及一个或多个光学元件。至少一根光纤发射源辐射束。柔性基板包括多个波导。多个波导中的至少一个波导将一个或多个辐射束从导丝发射出去，并且多个波导中至少一个接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束。多路复用器从源辐射束生成一个或多个曝光辐射束。一个或多个光学元件对一个或多个辐射束进行聚焦和转向中的至少一个。
An optical coherence tomography probe for coronary artery occlusion
Systems and methods for controlling a guide wire by means of optical coherence tomography (OCT) data are described. The guide wire includes at least one optical fiber, a flexible substrate, and one or more optical elements. At least one optical fiber emitting source radiation beam. The flexible substrate includes a plurality of waveguides. At least one waveguide in the plurality of waveguides emits one or more radiation beams from the guide wire, and at least one of the plurality of waveguides receives one or more scattered radiation beams that have been reflected or scattered from the sample. The multiplexer generates one or more exposure radiation beams from the source radiation beam. At least one of a plurality of optical elements focusing and steering one or more radiation beams.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于穿越冠状动脉闭塞的光学相干层析成像探针相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月8日提交的美国临时申请No.62/035,301的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术的实施例涉及与光学组织检查一起使用的导丝和/或导管的设计和使用方法。
技术介绍
冠状动脉闭塞是指冠状动脉中血流的阻塞。闭塞可以是部分的或完全的，并且它会引起严重的并发症：部分闭塞迫使心脏更努力工作，并且它可以派生出心绞痛，而完全阻塞可以引起心肌梗塞或甚至死亡。这些闭塞可以通过在冠状动脉壁四周逐渐沉积胆固醇和脂肪物质而产生。部分闭塞可以对药物治疗(硝酸盐、钙拮抗剂等)有响应。在其它情况下，血管成形术可以为动脉闭塞提供有效的解决方案。血管成形术是一种提供微创技术以维持被阻塞的动脉中的血液流动的经皮方法。通过气囊导管机械地扩张动脉。导管的尖端穿过阻塞物，然后使气囊膨胀。然后，支架通常被插入血管中，在阻塞位置处充当台架，以维持血液流动。血管造影术是基于x射线的成像技术，通常用于气囊导管或导丝穿过血管的导航。它被用于通过放射性造影剂使血管可视化。创伤性较小的方法是磁共振血管造影术，但是它需要更复杂的设置。血管造影术仅提供关于闭塞结构的有限信息，并且提供关于组织特性的非常少的信息。当前的工具不能生成关于导丝相对于血管的真实内腔的位置的足够信息。
技术实现思路
在本文给出的实施例中，描述了用于使用导丝或导管安全地穿过闭塞的系统和方法。在一个实施例中，导管包括远侧区段、近侧区段和多路复用器。远侧区段基本上围绕导丝并且包括在柔性基板上图案化的多个波导。多个波导中的至少一个将一个或多个辐射束从导管的远侧区段发射出去，并且多个波导中的至少一个接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束。远侧区段还包括对一个或多个辐射束进行聚焦和转向中的至少一个的一个或多个光学元件。近侧区段包括生成源辐射束的光源和生成与一个或多个散射辐射束相关联的深度分辨光学数据的检测器。多路复用器从源辐射束生成一个或多个曝光辐射束。在另一个实施例中，导丝包括至少一根光纤、柔性基底以及一个或多个光学元件。至少一根光纤发射源辐射束。柔性基板包括多个波导。多个波导中的至少一个将一个或多个辐射束从导丝发射出去，并且多个波导中的至少一个接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束。多路复用器从源辐射束生成一个或多个曝光辐射束。一个或多个光学元件对一个或多个辐射束进行聚焦和转向中的至少一个。描述了一种示例方法。该方法包括：经由导丝内的柔性基板上的一个或多个波导发射一个或多个辐射束，并从样本接收一个或多个散射辐射束或反射辐射束。该方法还包括使用处理设备基于所接收的一个或多个散射辐射束或反射辐射束来生成样本的深度分辨光学数据。该方法包括基于深度分辨光学数据确定导丝与动脉壁之间的距离以及导丝与动脉内的闭塞之间的距离当中至少一个，以及基于所确定的一个或多个距离控制导丝在动脉内的位置。附图说明并入本文并构成说明书一部分的附图例示了本专利技术的实施例，并且与描述一起进一步用于解释本专利技术的原理并且使得相关领域的技术人员能够制作并使用本专利技术。图1例示了根据实施例的具有导丝的导管。图2A-2B例示了根据实施例的导丝内的元件。图3显示了根据实施例的布置在导丝四周的光学元件。图4A-4B显示了根据实施例的布置在导管内的光学元件。图5例示了根据实施例的干涉测量系统的框图。图6例示了根据实施例的闭塞的干涉测量扫描。图7显示了示例射线跟踪模拟。图8显示了根据实施例的横向分辨率相对于像平面和物平面的视场的模拟结果。图9显示了根据实施例的景深相对于像平面和物平面的视场的模拟结果。图10显示了根据实施例的相对峰值功率相对于像平面和物平面的视场的模拟结果。图11显示了根据实施例的近轴倍率相对于像平面的视场的模拟结果。图12描绘了根据实施例的方法。图13例示了用于实现各种实施例的示例计算机系统。将参照附图来描述本专利技术的实施例。具体实施方式虽然讨论了具体的配置和布置，但是应当理解，这仅仅是为了例示的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不背离本专利技术的精神和范围的情况下，可以使用其它配置和布置。对于相关领域的技术人员来说，可以认识到也可以在各种其它应用中采用本专利技术。应当指出，说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括该特定特征、结构或特性。而且，这种短语不必指相同的实施例。另外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其它实施例达成这种特征、结构或特性都在本领域技术人员的知识范围内。应当指出，虽然本申请可以具体涉及冠状动脉闭塞以及成功穿过这种闭塞，但是本文所述的实施例可以用于导管或导丝被引导通过身体的任何其它情形。本文描述了用于导航通过血管(诸如动脉)的导管或导丝的实施例。通过使用在导管或导丝的远侧端四周的多个观察端口来辅助导航，通过远侧端来发射和从周围组织接收辐射束。辐射束由图案化的波导引导并且被包括在干涉测量系统中。如本文所述，所使用的干涉测量技术是光学相干层析成像(OCT)。但是，也可以使用其它干涉测量技术。OCT数据可以用于生成周围组织和阻塞导丝行进的路径的任何闭塞的图像。数据还可以提供导丝与组织和/或闭塞之间的距离信息。这个距离信息可以被用户或自动反馈系统用来在导丝或导管在动脉内移动时保持导丝或导管在动脉中基本居中。在一个实施例中，闭塞的OCT数据可以用于确定通过闭塞的一个或多个微通道的位置。导丝或导管可以基于微通道的位置被引导通过闭塞。例如，微通道可以指示闭塞的更弱并且更容易用导丝刺穿的区域。在本文中，术语“电磁辐射”、“光”和“辐射束”都用于描述传播通过各种所述的元件和系统的相同电磁信号。一般导管设计图1例示了根据实施例的导管100。导管100包括近侧部分102、远侧部分104以及耦合在近侧部分102和远侧部分104之间的护套106。在一个实施例中，护套106包括用于导航目的的一个或多个不透射线标记(Radiopaquemarkers)。在一个实施例中，导管100包括在导管100和处理设备108之间的通信接口110。通信接口110可以包括处理设备108和导管100之间的一根或多根线。在其它示例中，通信接口110是允许无线通信(诸如蓝牙、WiFi、蜂窝等)的接口组件。通信接口110可以与位于导管100的近侧部分102或远侧部分104内的一个或多个收发器元件进行通信。在一个实施例中，护套106和远侧部分104是一次性的。照此，每次要执行新的过程时，近侧部分102可以通过附连新的护套106和远侧部分104来重新使用。在另一个实施例中，近侧部分102也是一次性的。近侧部分102可以容纳在导管100的操作中使用的各种电气组件和光学组件。例如，电源可以被包括在近侧部分102中，以向位于近侧部分102或远侧部分104内的各种元件供应电信号。照此，在护套106内，一根或多根导电线(或任何电气传输介质)可以从电源通向远侧部分104。此外，近侧部分102可以包括用于生成辐射束的光源。光源可以包括一个或多个激光二极管或发光二极管(LED)。由光源生成的辐射束可以具有在红外范围内的波长。在一个示例中，辐射束具有1.3μ本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种导管，包括：远侧区段，其中远侧区段基本上围绕导丝，并且包括：在柔性基板上图案化的多个波导，其中所述多个波导中的至少一个波导被配置为将一个或多个辐射束从所述导管的所述远侧区段发射出去，并且所述多个波导中的至少一个波导被配置为接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束，以及一个或多个光学元件，被配置为对所述一个或多个辐射束进行聚焦和转向中的至少一个；近侧区段，包括：光源，被配置为生成源辐射束，以及检测器，被配置为生成与所述一个或多个散射辐射束相关联的深度分辨光学数据；以及多路复用器，被配置为从所述源辐射束生成一个或多个曝光辐射束。如权利要求1所述的导管，其中所述多路复用器被设置在柔性基板上。如权利要求2所述的导管，其中所述多路复用器是无源元件。如权利要求2所述的导管，其中所述多路复用器是电气驱动的。如权利要求1所述的导管，其中所述柔性基板被折叠成环形形状。如权利要求5所述的导管，其中所述一个或多个光学元件被布置成使得所述一个或多个光学元件与所述多个波导中的对应波导基本对准。如权利要求1所述的导管，还包括被配置为将所述源辐射束引导到所述远侧区段的光纤。如权利要求1所述的导管，还包括被配置为将多个辐射束引导到所述远侧区段的多根光纤。如权利要求1所述的导管，还包括处理单元，所述处理单元被配置为：接收所述深度分辨光学数据，以及基于所述深度分辨光学数据生成所述样本的图像。如权利要求1所述的导管，其中所述一个或多个光学元件中的至少一个光学元件包括渐变折射率(GRIN)透镜。如权利要求1所述的导管，其中所述多个波导被配置为使得所述多个波导中的至少一个波导以相对于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线的非零角度发射辐射。如权利要求1所述的导管，其中所述多个波导被配置为使得所述一个或多个辐射束中的至少一个辐射束被指引成基本上平行于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线。如权利要求1所述的导管，其中所述多个波导在所述柔性基板上以大约50微米彼此隔开。如权利要求1所述的导管，还包括致动器，所述致动器被配置为使所述远侧区段关于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线旋转。如权利要求14所述的导管，还包括应变仪，所述应变仪被配置为监视由于所述旋转而在所述远侧区段上引起的应变。一种导丝，包括：至少一根光纤，被配置为发射源辐射束；柔性基板，包括多个波导，其中所述多个波导中的至少一个波导被配置为将一个或多个辐射束从所述导丝发射出去，并且所述多个波导中的至少一个波导被配置为接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束；多路复用器，被配置为从所述源辐射束生成所述一个或多个辐射束；以及一个或多个光学元件，被配置为对所述一个或多个辐射束进行聚焦和转向中的至少一个。根据权利要求16所述的导丝，其中所述多路复用器被设置在柔性基板上。如权利要求16所述的导丝，其中所述导丝的远侧端包括一个或多个切割唇缘。如权利要求16所述的导丝，其中所述导丝的远侧端具有锥形形状。如权利要求16所述的导丝，其中所述多路复用器是无源元件。如权利要求16所述的导丝，其中所述多路复用器是电气驱动的。如权利要求16所述的导丝，其中所述一个或多个光学元件中的至少一个光学元件包括渐变折射率(GRIN)透镜。如权利要求16所述的导丝，其中所述多个波导被配置为使得所述一个或多个辐射束中的至少一个辐射束基本上平行于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线被发射。如权利要求23所述的导丝，其中所述多个波导在所述柔性基板上以大约50微米彼此隔开。如权利要求23所述的导丝，其中所述一个或多个辐射束中的所述至少一个辐射束通过在所述导丝的远侧端的尖端处的开口被发射。如权利要求23所述的导丝，还包括反射元件，其中所述多个波导中的至少一个波导被配置为在所述反射元件的方向上发射辐射束。如权利要求26所述的导丝，其中所述反射元件被配置为以相对于所述轴线的非零角度并远离所述导丝发射所述辐射束。如权利要求26所述的导丝，其中所述反射元件被配置为以相对于所述轴线90度角并远离所述导丝发射所述辐射束。如权利要求26所述的导丝，其中所述反射元件是球面反射器。如权利要求16所述的导丝，还包括致动器，所述致动器被配置为使所述导丝关于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线旋转。如权利要求30所述的导丝，还包括应变仪，所述应变仪被配置为监视由于所述旋转而在所述导丝上引起的应变。一种用于穿越动脉内闭塞的方法，包括：经由导丝内的柔性基板上的一个或多个波导发射一个或多个辐射束；从样本接收一个或多个散射辐射束或反射辐射束；使用处理设备基于所接收的一个或多个散射辐射束或反射辐射束来生成所述样本的深度分辨光学数据；基于所述深度分辨光学数据确定所述导丝与所述动脉的壁之间的距离和所述导丝与所述动脉内的闭塞之间...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.08 US 62/035,301;2015.08.06 US 14/820,2551.一种导管，包括：远侧区段，其中远侧区段基本上围绕导丝，并且包括：在柔性基板上图案化的多个波导，其中所述多个波导中的至少一个波导被配置为将一个或多个辐射束从所述导管的所述远侧区段发射出去，并且所述多个波导中的至少一个波导被配置为接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束，以及一个或多个光学元件，被配置为对所述一个或多个辐射束进行聚焦和转向中的至少一个；近侧区段，包括：光源，被配置为生成源辐射束，以及检测器，被配置为生成与所述一个或多个散射辐射束相关联的深度分辨光学数据；以及多路复用器，被配置为从所述源辐射束生成一个或多个曝光辐射束。如权利要求1所述的导管，其中所述多路复用器被设置在柔性基板上。如权利要求2所述的导管，其中所述多路复用器是无源元件。如权利要求2所述的导管，其中所述多路复用器是电气驱动的。如权利要求1所述的导管，其中所述柔性基板被折叠成环形形状。如权利要求5所述的导管，其中所述一个或多个光学元件被布置成使得所述一个或多个光学元件与所述多个波导中的对应波导基本对准。如权利要求1所述的导管，还包括被配置为将所述源辐射束引导到所述远侧区段的光纤。如权利要求1所述的导管，还包括被配置为将多个辐射束引导到所述远侧区段的多根光纤。如权利要求1所述的导管，还包括处理单元，所述处理单元被配置为：接收所述深度分辨光学数据，以及基于所述深度分辨光学数据生成所述样本的图像。如权利要求1所述的导管，其中所述一个或多个光学元件中的至少一个光学元件包括渐变折射率(GRIN)透镜。如权利要求1所述的导管，其中所述多个波导被配置为使得所述多个波导中的至少一个波导以相对于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线的非零角度发射辐射。如权利要求1所述的导管，其中所述多个波导被配置为使得所述一个或多个辐射束中的至少一个辐射束被指引成基本上平行于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线。如权利要求1所述的导管，其中所述多个波导在所述柔性基板上以大约50微米彼此隔开。如权利要求1所述的导管，还包括致动器，所述致动器被配置为使所述远侧区段关于沿着所述导丝的长度延伸并穿过所述导丝的中心的轴线旋转。如权利要求14所述的导管，还包括应变仪，所述应变仪被配置为监视由于所述旋转而在所述远侧区段上引起的应变。一种导丝，包括：至少一根光纤，被配置为发射源辐射束；柔性基板，包括多个波导，其中所述多个波导中的至少一个波导被配置为将一个或多个辐射束从所述导丝发射出去，并且所述多个波导中的至少一个波导被配置为接收已经从样本反射或散射的一个或多个散射辐射束；多路复用器，被配置为从所述源辐射束生成所述一个或多个辐射束；以及一个或多个光学元件，被配置为对所述一个或多个辐射束进行聚焦和转向中...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·马伽罗巴尔巴斯，A·巴瑞加瑞夫拉，J·L·路比欧圭沃诺，S·瓦勒罗吉米纳兹，J·洛雷特索莱尔，
申请(专利权)人：梅德路米克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES
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