血管内超声超声诊断与光声治疗装置及其治疗方法

摘要

本发明提供一种血管内超声诊断与光声治疗装置及其治疗方法，所述治疗装置包括介入导管，介入导管中含有高频超声换能器、内置光纤束和通过介入导管内部的导丝实现换能器旋转及前后移动的自动回撤装置；外置提供光声治疗激光光源的可调谐脉冲激光器、用于换能器探测数据的采集控制卡以及具有相应的数字信号、图像处理功能的计算机。本发明采用血管内超声成像与光声治疗技术相结合，在对血管超声成像的同时还能对心血管病及时进行治疗，有效的消融血栓、破碎斑块，实现血管的通畅。利用该发明装置，更有利于医生掌握病患病情，并可在介入手术的治疗中实施治疗，降低手术成本与治疗风险，普惠大众。

说明书

技术领域

本发明属于超声成像诊断与治疗技术领域，特别涉及血管内超声超声诊断与光声治疗装置及其治疗方法。

 

背景技术

血管内超声(intravenous ultrasound，IVUS)  是无创性的超声技术和有创性的导管技术相结合的一种新的诊断方法。它利用导管将一高频微型超声探头导入血管腔内进行探测，再经数字成像系统来显示心血管组织结构和几何形态的微细结构信息。由于超声探头直接置于血管腔内探测，因此，血管内超声不仅可准确测量管腔及粥样斑块或纤维斑块的大小，它还可提供粥样斑块的大体组织信息，在显示因介入治疗所致的复杂的病变形态时明显优于数字血管造影技术。因此，运用IVUS方法可以准确掌握血管的管壁形态及狭窄程度，尤其是在冠心病的介入性诊疗中有很高的指导价值。近年来，血管内超声已成为冠心病等心血管疾病诊断治疗的重要影像手段，被认为是血管检查的新“金标准”。    然而目前市场上销售的血管内超声成像仪，无论是采用机械旋转式探头，如Boston Scientific生产的iLab血管内超声成像仪，还是电子相控阵探头如Volcano公司生产的S5系列血管内超声成像仪，都只是利用超声反射成像，测量血管管腔尺寸，粥样或纤维斑块的大小及部分组织信息等，进而诊断病情，确定治疗方案等，却无法直接进行有效的治疗，如血栓消融、凝块乳化、斑块破碎等。若需治疗一般还需根据IVUS获得的血管内病情状况，通过放置支架，注入溶血栓药剂等，不但手续复杂而且其医疗价格也十分昂贵。

因此，鉴于现有技术的不足，医疗人员希望有一种能够不仅实时对血管成像，更能够同时进行诊断的血管内超声诊断与治疗仪器。

 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种血管内超声超声诊断与光声治疗装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

    一种血管内超声超声诊断与光声治疗装置，包括：

介入导管，介入导管中含有高频超声换能器、内置光纤束及注药管，内置光纤束前端设有光纤探头；

用于实现高频超声换能器旋转及前后移动的自动回撤装置，与介入导管连接；

外置提供光声治疗激光光源的可调脉冲激光器、用于调节可调脉冲激光器输出光强的密度衰减片、用于分光的分束器和用于监控可调脉冲激光器输出光强的光功率计；

用于将激光束耦合进介入导管内的光耦合器，连接在分束器上；

数据采集控制采集卡与介入导管相连，并连接至具有相应的数字信号、图像处理功能的计算机。

优选的，所述介入导管由高频超声换能器、内置光纤束、反射镜以及导丝组成，反射镜置于高频超声换能器的前端，内置光纤束由介入导管的后端延伸至反射镜附近，高频超声换能器置于内置光纤束的侧面附近，导丝与高频超声换能器连接；所述反射镜为反射平面镜或反射凹面镜。

    优选的，所述介入导管由可供光纤探头和高频超声换能器旋转及前后移动的引导导丝，高分子导管膜及内部中空腔组成，所述高分子导管膜包裹在内部中空腔的外部，引导导丝由外部导入高分子导管膜的膜前端内部。

利用上述血管内超声诊断与光声治疗装置的治疗方法，包括如下步骤:

步骤1）通过触发高频超声换能器的阵元，形成一个方向的扫描超声场；

步骤2）高频超声换能器接收超声回波信号，并将采集到的数据传输到血管内超声成像仪中；

步骤3）转动高频超声换能器中的导丝，使高频超声换能器的扫描方向旋转一定角度；

步骤4）重复步骤1）和步骤2），获取下一个扫描方向的血管内超声数据；

步骤5）重复步骤3）和步骤4），直至获取该段血管所有角度的超声数据；

步骤6）在步骤1）至5）进行的同时，根据采集到的血管内超声数据，经相应滤波、去噪、解包络、图像合成等处理，实时显示该段血管超声图像；

步骤7）回撤导丝，使高频超声换能器移动到下一个扫描位置；

步骤8）重复步骤1）到步骤6），直至获取新位置段血管所有角度的超声图像；

步骤9）重复步骤7）和步骤8），直至获取扫描血管段的全部超声图像，并合成该血管的三维图像；

步骤10）根据获取的血管内超声图像判断血管病变状况，如堵塞情况或斑块组织特性，判断是否需进行光声治疗，若需光声治疗，确定其血栓和斑块的位置、大小，以及激光脉冲强度、波长、重复频率、功率等技术参数；

步骤11）将介入导管移动至需进行治疗的位置，打开作为激励光源的激光器，并通过内置在血管内超声介入导管中的单模光纤束将激光传播到血管内，经固定在导丝前端的反射平面镜或凹面镜，将光束聚集到血栓或斑块处；

步骤12）通过光声效应产生的超声波及声空化效应，破碎掉该位置的血栓或斑块；

步骤13）利用药水泵将溶栓药物通过介入导管内通道引入到血管中，消融破碎的凝血栓或斑块；

步骤14）重复步骤11）和步骤13）直至清除掉血管内所有血栓和斑块，使血管通畅。

    与现有技术相比，本发明的技术方案的优势为：

本发明提供的血管内超声超声诊断与光声治疗装置，采用血管内超声成像与光声治疗技术相结合，不仅能对血管超声成像，同时还能对心血管病及时进行治疗。可根据获取的血管结构及血栓或斑块的状况，确定治疗所需激光的强度、波长、脉宽等，以便更有效的消融血栓、破碎斑块，实现血管的通畅。利用该发明装置，更有利于医生掌握病患病情，并可在介入手术的治疗中实施治疗，降低手术成本与治疗风险，普惠大众。

 

附图说明

图1为本发明的血管内超声成像与光声治疗装置的结构示意图。

图2为本发明的血管内超声成像与光声治疗装置中超声探头的结构示意图。

图3为本发明的血管内超声成像与光声治疗装置中介入导管的结构示意图。

图中标号说明：1.高频超声换能器，2.光纤探头，3.介入导管，4.自动回撤装置，5.数据采集控制卡，6.计算机，7.可调谐脉冲激光器，8.密度衰减片，9.分束器，10.光功率计，11.光耦合器，12.注药泵, 22.内置光纤束，23.反射镜，24.导丝，35.中空腔，36.引导导丝，37.高分子导管膜。

 

具体实施方式

实施例1

    如图1所示，一种血管内超声超声诊断与光声治疗装置，包括：

介入导管3，介入导管3中含有高频超声换能器1、内置光纤束22及注药管，内置光纤束22前端设有光纤探头2；通过介入导管3内部的导丝实现光纤探头2和高频超声换能器1旋转及前后移动的自动回撤装置4，与介入导管3连接；

外置提供光声治疗激光光源的可调谐脉冲激光器7、用于调节可调脉冲激光器7输出光强的密度衰减片8、用于分光的分束器9和用于监控可调脉冲激光器7输出光强的光功率计10；

用于将激光束耦合进介入导管3内的光耦合器11，连接在分束器9上；

数据采集控制采集卡5，用于控制与采集高频超声换能器1的探测数据，与介入导管3相连，并连接至具有相应的数字信号、图像处理功能的计算机6。

其中核心部件换能器及光声治疗一体化探头的具体结构如图2所示，该探头由高频超声换能器1、内置光纤束22、反射镜23以及导丝24组成。反射镜23置于高频超声换能器1的前端，内置光纤束22由高频超声换能器1的后端延伸至反射镜23附近，高频超声换能器1置于内置光纤束22的侧面附近，导丝24与高频超声换能器1连接。所述反射镜23为反射平面镜或反射凹面镜。

    其工作时的导管结构如图3所示，介入导管3由可供光纤探头2旋转及前后移动的引导导丝36，高分子导管膜37及内部中空腔35组成，内部中空腔35可供探头前后移动和旋转，以及生理药水的灌注等。高分子导管膜37及用于放置高频超声换能器1的内部中空腔35组成，高分子导管膜37包裹在内部中空腔35的外部，引导导丝36由外部导入高分子导管膜37的膜前端内部。

利用上述血管内超声诊断与光声治疗装置的治疗方法，包括如下步骤:

步骤1）通过触发高频超声换能器的阵元，形成一个方向的扫描超声场；

步骤2）高频超声换能器接收超声回波信号，并将采集到的数据传输到血管内超声成像仪中；

步骤3）转动高频超声换能器中的导丝，使高频超声换能器的扫描方向旋转一定角度；

步骤4）重复步骤1）和步骤2），获取下一个扫描方向的血管内超声数据；

步骤5）重复步骤3）和步骤4），直至获取该段血管所有角度的超声数据；

步骤6）在步骤1）至5）进行的同时，根据采集到的血管内超声数据，经相应滤波、去噪、解包络、图像合成等处理，实时显示该段血管超声图像；

步骤7）回撤导丝，使高频超声换能器移动到下一个扫描位置；

步骤8）重复步骤1）到步骤6），直至获取新位置段血管所有角度的超声图像；

步骤9）重复步骤7）和步骤8），直至获取扫描血管段的全部超声图像，并合成该血管的三维图像；

步骤10）根据获取的血管内超声图像判断血管病变状况，如堵塞情况或斑块组织特性，判断是否需进行光声治疗，若需光声治疗，确定其血栓和斑块的位置、大小，以及激光脉冲强度、波长、重复频率、功率等技术参数；

步骤11）将介入导管移动至需进行治疗的位置，打开作为激励光源的激光器，并通过内置在血管内超声介入导管中的单模光纤束将激光传播到血管内，经固定在导丝前端的反射平面镜或凹面镜，将光束聚集到血栓或斑块处；

步骤12）通过光声效应产生的超声波及声空化效应，破碎掉该位置的血栓或斑块；

步骤13）利用药水泵将溶栓药物通过介入导管内通道引入到血管中，消融破碎的凝血栓或斑块；

    步骤14）重复步骤11）和步骤13）直至清除掉血管内所有血栓和斑块，使血管通畅。

    上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。