具有光学感测的导管制造技术

一种导管(12)具有图像感测系统(S1‑S5)，所述图像感测系统用于对导管要被定位于其中的通道的内壁进行成像。导管具有径向成像系统，该径向成像系统包括用于在导管周围生成径向光输出的光源布置和用于在光已经被内壁散射回之后接收大致径向的光的图像传感器。导管以已知的位置和取向被定位于通道内，例如沿着导管的长度相对于前后平面的已知角度，使得已知在沿着导管长度的何处和在导管周围的哪个角位置处，靠近通道壁。光输出在不同的径向方向上具有不同的强度和/或导管包括光传输布置，所述光传输布置在不同的径向方向上实现光输出的不同传输。这些提供了减少图像传感器接收的光的备选措施，从而防止捕获的图像中的泛光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光学感测的导管
本专利技术涉及具有光学感测的导管，例如用于测量通道。
技术介绍
导管相机例如包括径向成像系统，其中，反射锥体将(主要)径向向内接收的光朝向基本上轴向的方向重新定向，以通过轴向对准的相机进行收集。所接收的光最初由照明系统生成，该照明系统将结构化的光图案(例如环形图案)投影到导管位于其中的腔的内壁。处理器例如基于来自相机的图像通过三角测量来计算导管位于其中的通道的横截面。这种导管相机的使用的范例是用于分析上气道，以确定阻塞性睡眠呼吸暂停的原因。阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是最常见的一种睡眠呼吸暂停症，其影响多达十分之一的成年人，其特征在于在睡眠期间呼吸暂停的发生，或浅或不频繁的呼吸的发生。其是由口腔或上气道的堵塞或阻塞导致的，常常是由于睡眠期间的肌张力丧失。OSA的发病率通常与老年发病、肥胖或药物滥用或酒精滥用相关。存在用于处置OSA的一系列治疗，其中最常见的是气道正压(PAP)，其中，通气机用于在升高的压力通过气道递送空气流，以保持气道开放。在患者呈现呼吸暂停低通气指数(AHI)>30的更严重的情况下需要PAP。OSA患者也可能遭受白天嗜睡的影响，并且需要治疗以防止长期合并症的发展。轻度-中度OSA患者常常难以坚持PAP治疗，因为疾病负担不如严重患者那样强，并且因此不愿意顺从如此侵入性的治疗。在这些情况下，存在各种备选处置，诸如位置治疗、下颌前移(口腔器具)、上气道手术和可植入设备。然而，在这些治疗中的每个中，重要的是要理解特别是上气道的哪个(些)部分造成阻塞，使得可以最有效地引导治疗。这解释了优选地在自然睡眠期间对上气道的动态检查的兴趣。一种方法是使用声学反射计技术无创地进行对气道的检查。在这样的技术中，声波通过发射器经由嘴或鼻子沿着患者的气道传播，并且使用邻近发射器的麦克风收听反射。通过对检测到的反射的算法分析(参见例如：Hoffstein,V.和J.J.Fredberg.“Theacousticreflectiontechniquefornon-invasiveassessmentofupperairwayarea”，EuropeanRespiratoryJournal4.5(1991)：602-611)，能够确定作为距发射器的距离的函数的被检查的气道的横截面面积的估计。由此，可以识别在特定位置处的气道的变窄，并且因此确定气道阻塞的具体位置。然而，反射测量技术的缺点是横截面面积估计的准确度随着距发射器的距离而下降。这在测量过程期间由于声音泄漏以及患者移动而加剧，这两者都作用为进一步损害获得的结果的准确度。此外，由沿着气道传播的波所遇到的第一阻塞物导致很多波的初始强度的反射，所以来自气道的随后的部分的反射通常在强度中太弱，而不能导出任何准确的测量结果。因此，通常仅能够使用这些技术准确地确定最高位气道阻塞的位置。最后，所需的噪声、尺寸和声学密封使得该技术在自然睡眠期间对患者的检查是不可行的。相反，使用内窥镜流程，特别是检查或调查人上气道的通畅的流程是已知的。使用标准柔性内窥镜进行气道检查，可以针对特定时间检查上气道的特定部位，以查看是否发生暂时性阻塞。然而，这要求患者正在睡觉时的检查期间内窥镜从一个点移动到另一个，这对于患者和医师而言都是耗时和不方便的。出于这个原因，在自然睡眠期间的内窥镜检查并不成为惯例的部分。已经变成一些国家的标准护理方法的称为药物诱导的睡眠内窥镜(DISE)的备选版本涉及借助于镇静药物将患者带入人工睡眠。这被认为会导致还参与真实睡眠呼吸暂停和呼吸不足的部位处的塌陷。镇静也减轻了内窥镜行进的不适。但是，DISE的接受仍然被限制，因为在镇静状态中塌陷与自然睡眠期间的塌陷之间的链接仍然不清楚，并且可能强烈取决于镇静的深度并且由于总体镇静所涉及的成本和风险。为了在一些离散的关键部位处检查上气道，也能够使用具有多个传感器的导管；一旦导管已经插入，其可以在较长时段期间保持在相同的位置中，而没有针对患者的额外的不适。可以使用图像传感器来获得径向距离的量度，例如，如果图像传感器与在气道的内部投影结构化照明图案(例如环)的照明元件组合，则关于环形图像的所捕获的图像传感器信息可以被分析以导出距离信息(例如通过三角测量)，并且因此使得能够导出内部气道通道的形状。例如，内窥镜或导管可以具有一个或多个光生成模块，所述光生成模块能够产生光的向外引导的环(或径向平面)，使得当插入到管状气道中时，可以照射气道的横截面轮廓以通过相机进行检查。提供这样的光图案的一种已知手段是将来自光纤的经准直的激光朝向偏转锥体引导，该偏转锥体的角度诸如使入射光从其表面在其周围全部方向上径向(例如以90度)偏转。效果是创建从锥体向外投影的光的“环形”图案，其然后可以用于照射气道的圆周部分。具体地，这个概念有两个变化。在第一个中，锥体具有反射性外表面，并且被布置使其尖端面向即将到来的光的方向，使得光从其表面直接反射出。在第二个中，锥体被布置为使其基部面向即将到来的光，并且间距被布置为使得从锥体的内壁上的光纤入射的光通过在相对壁的方向(其通过所述相对壁传输)上的全内反射被反射，由于在这样做时的折射而偏转到与初始入射光成90度的路径中。反射光然后被相机捕获。这可以通过将相机与被检查的内壁定位在视场内来实现，或者也可以使用另一个反射锥体来将反射光重新定向回到几乎轴向的方向以通过轴向对准的相机捕获。在沿气道的一系列间隔点处能够创建多个光环形图案。这可以例如借助于沿导管提供多个照明单元来实现，每个照明单元具有其自己的激光器、光纤(任选地，GRIN透镜)以及锥体。当部署导管时，重力、导管材料的硬度和气道的形状通常将使得导管在气道的不同深度处紧贴前部或后部气道壁。导管的该位置使传感器和最靠近的气道壁之间的距离最小化，但是使到相对的气道壁的距离最大化。这通常会导致问题，尤其是涉及光强度和传感器范围的问题。朝向传感器反射回的光强度随着到气道的距离近似作为关于距离立方的反函数而减小。这是因为，环形光图案的强度与距离成反比(因为其与环的周长成比例地减小)，而从气道壁散射回的光漫散射到所有方向(大致跟随朗伯余弦定律)，从而导致与距离平方的倒数成比例的强度相关性。对于传感器与气道壁之间的小距离，光强度非常高，从而导致使环位置模糊的相机的泛光。对于大的距离，强度非常低，使得在相机噪声中难以看到环。靠近一个气道壁的导管的位置因此最大化壁距离的变化，并因此使光强度差异最大化。图3在左图中示出在气道42内并且被定位于气道的一侧而不是在中间的横截面中的导管40。右图显示了捕获的图像，其中，在该图像的一个部分处出现泛光44，并且在图像55的其他部分处该图像是暗的，使得不能看到气道壁的形状。泛光也使气道壁形状的图像模糊。为了在这种情况下捕获高质量的图像，需要具有高动态范围的相机(这是昂贵的)以以各种角度记录光图案。此外，最靠近传感器的气道所接收的光剂量是不必要高的。这可能会导致不想要的副作用，并且通过造成组织损伤而危害患者的安全。总是尽可能最小化辐射剂量是好的实践。关于传感器范围，很难优化传感器的光学器件部分以在非常大的距离和非常靠近的距离两者处检测气道壁。这是因为，小型相机通常具有非常有限的像素数量。对于短或长气道壁距离优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有图像感测系统的导管，所述图像感测系统用于对所述导管要被定位于其中的通道(42)的内壁进行成像，所述导管包括：径向成像系统，其包括用于在所述导管周围径向地生成光输出的光源布置(91、94、96)和用于在由所述内壁反射之后接收所述径向光输出的图像传感器(102)，其中，所述导管适于沿着所述通道的长度以所述通道内的预定位置和取向被定位于所述通道内，其中，所述光输出在不同的径向方向上具有不同的强度和/或所述导管包括光传输布置，所述光传输布置针对不同的径向方向实现针对所述图像传感器的所述光输出的不同的传输，使得所述导管周围的光输出强度分布的包络形状或所述导管周围的所述光传输布置的光传输函数是非圆形的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.13 EP 15180996.91.一种具有图像感测系统的导管，所述图像感测系统用于对所述导管要被定位于其中的通道(42)的内壁进行成像，所述导管包括：径向成像系统，其包括用于在所述导管周围径向地生成光输出的光源布置(91、94、96)和用于在由所述内壁反射之后接收所述径向光输出的图像传感器(102)，其中，所述导管适于沿着所述通道的长度以所述通道内的预定位置和取向被定位于所述通道内，其中，所述光输出在不同的径向方向上具有不同的强度和/或所述导管包括光传输布置，所述光传输布置针对不同的径向方向实现针对所述图像传感器的所述光输出的不同的传输，使得所述导管周围的光输出强度分布的包络形状或所述导管周围的所述光传输布置的光传输函数是非圆形的。2.如权利要求1所述的导管，其中，所述导管在跨导管长度的横截面中具有非圆形的外部形状(52)。3.如权利要求2所述的导管，其中，与所述导管周围的相对的角位置相比较，在跨所述导管长度的横截面中所述导管外部形状(52)的曲率半径在所述导管周围的一个角位置处更大。4.如权利要求3所述的导管，其中，在跨所述导管长度的横截面中，所述导管在其外部形状中具有平坦边缘，其中，所述导管要与通道壁接触或紧密靠近通道壁。5.如权利要求2至4中的任一项所述的导管，其中，所述外部形状或所述外部形状的角取向沿着所述导管长度变化。6.如前述权利要求中的任一项所述的导管，其中，所述导管...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·米勒，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL