專利名稱：一種新型人體內窺導管及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
一種新型人體內窺導管及系統(tǒng)
技術領域：
本實用新型涉及醫(yī)用設備，更具體地說，涉及一種新型人體內窺導管及系統(tǒng)。
背景4支術
心血管疾病尤其是冠心病目前已經(jīng)成為嚴重威脅人類健康的"頭號殺手"，急
性冠脈綜合癥(acute coronary syndrome, ACS)是導致冠心病患者死亡的主要 原因，而動脈粥樣硬化易損斑塊是誘發(fā)ACS的最重要因素，因此對于動脈粥樣 硬化斑塊的定性和定量檢測具有重要的臨床意義。
長期以來，X線血管造影成像被當作對冠狀動脈、頸動脈及其他心血管病 變進行解剖學診斷的"金標準，，，高清晰度的血管造影可以顯示血管直徑和度量狹 窄程度，并可以顯示粥樣硬化斑塊晚期病變，如斑塊破裂、腔內血栓以及釣化 等。但是由于較低的靈敏度和較差的特異性，再加上這種檢查手段對人體固有 的損傷性，越來越多的方法被用于臨床以彌補X線血管造影成像的不足。
血管腔內超聲(Intravascular Ultrasound, IVUS )成像技術自卯年代以來便 成為冠心病診斷和治療的重要彌補影像手段，甚至被認為是冠心病診斷的新"金 標準，，。它通過將一個微型化的超聲探頭集成在一根專門為血管腔內超聲設計的 導管的遠端(即進入人體血管的一端)來實現(xiàn)，導管的近端(不進入血管的一 端，通常其橫截面積大于其遠端的橫截面積)與超聲設備連接。血管腔內超聲 成像可以提供血管腔、管壁及周圍組織的橫截面圖像，可以對動脈粥樣硬化斑 塊的大小、形態(tài)、組成及分布情況進行定性分析，能提供準確的組織形態(tài)學信 息。但是這種技術無法提供病變的組織病理學信息，不能對病變組織的具體成 分和相對含量進行定量分析；而且對病變組織成分的判斷依賴于超聲回波強度， 靈敏度和特異性較差。
近年來，用于診斷人體組織病變的光學活檢技術已經(jīng)成為現(xiàn)代光學技術應 用的一大方向，其中一個重要方面就是組織光鐠學診斷。激光誘導熒光(Laser Induced Fluorescence, LIF)光語技術以其極高的分辨率、靈敏度和精確度等優(yōu) 點成為了光學活檢技術研究中的一個重要領域。目前，利用激光誘導熒光(LIF)光譜技術診斷各種組織病變已經(jīng)進行了比較深入的研究，包括消化道疾病、皮 膚疾病、血管疾病以及其他部位的組織病變等。熒光輻射由生物體組織在一定 波長的入射光激發(fā)下產(chǎn)生，熒光輻射光譜帶有組織生物化學成分的信息。產(chǎn)生 熒光的熒光基質包括氨基酸、彈性蛋白、角蛋白、維生素和卟啉等。當血管及 其周圍組織發(fā)生病變如產(chǎn)生動脈粥樣硬化斑塊時，因為存在成分、結構及代謝 狀況上的差異，所以其熒光光譜特性與正常組織存在一種或多種差異，才艮據(jù)這 些差異就可以檢測出病變甚至是不同時期的斑塊。時間解析激光誘導熒光光譜
(Time-resolved Laser-induced Fluorescence Spectroscopy, TR-LIFS )技術采用脈 沖激光來激發(fā)組織中的分子，然后測定其獨特的光譜信號以及分子在受激態(tài)中 停留的時間(熒光的壽命)，根據(jù)這些測定的光譜及時間信息確定組織成分，利用 這種技術可以對動脈粥樣硬化易損斑塊作出診斷。激光誘導熒光(LIF)光譜技 術能對組織的生化成分及其相對含量進行定量分析，但是無法提供組織形態(tài)學"息。
由上面的描述可以得知，當前單一的檢測手段要么只能獲得組織形態(tài)學信 息，要么只能獲得組織病理學信息，當既需要人體內部組織形態(tài)學信息又需要 組織病理學信息時，需要對患者進行兩次內窺檢查，這樣，不僅耗時、增加患 者的痛苦，而且需要確保兩次檢查的是同一部位，增加了操作的難度。

實用新型內容
有鑒于此，有必要針對上述耗時、增加患者的痛苦且難于操作的缺陷，提 供一種高效、可以減少患者痛苦且易于操作的一種新型人體內窺導管。
此外，還有必要提供一種使用該導管的信號發(fā)射、采集及處理系統(tǒng)。
一種新型人體內窺導管，包括設置在密封護套內的、將電信號轉換為超聲 波發(fā)射并將人體內組織對所述超聲波的回波轉換為電信號的超聲組件，還包括 同樣設置在所述密封護套內、與所述超聲組件串行排列且更靠近該人體內窺導 管遠端、將激光通過所述密封護套的透明部分傳送到人體內并通過所述密封護 套透明部分采集所述人體內組織在所述激光的作用下發(fā)出的熒光的光學組件。
優(yōu)選地，所述光學組件包括用于傳輸光信號的多^^光纖、與所述光纖一端 相連的準直鏡、與所述準直鏡相對并改變所述激光傳輸方向和接收各個方向所 傳來的所述熒光的直角棱鏡和與所述直角棱鏡相連并帶動其轉動的微馬達；所述微馬達、直角棱鏡、準直鏡和多模光纖沿所述內窺導管遠端至近端方向依次 設置。
優(yōu)選地，還包括設置在所述人體內窺導管近端的、輸入所述激光和輸出所 述熒光的光輸入/輸出接口，所述光纖一端與所述光輸入/輸出接口相連，另一端 與所述準直鏡相連。
優(yōu)選地，所述密封護套還包括設置在其內表面的凹槽，所述光纖設置在所 述凹槽內。
優(yōu)選地，還包括設置在所述人體內窺導管近端的電輸入/輸出接口、將外部 輸入的電信號轉換為超聲波和將所述超聲波的回波轉換為電信號的超聲探頭、 在所述電輸入/輸出接口和所述超聲探頭之間傳送電信號的導線、在所述人體內 窺導管外部的電機帶動下帶動與其相連的所述超聲探頭一起旋轉的轉動軸和連 接所述轉動軸和所述人體內窺導管外部的電機之間的轉動接口 。
優(yōu)選地，所述傳送電信號的導線通過i殳置在所述轉動軸軸線方向上的通孔 連接所述超聲探頭和所述電輸入/輸出接口 。
優(yōu)選地，所述轉動軸和所述密封護套之間還依次設置有具有平滑內表面的
內膜層以及用于屏蔽人體生理信號的金屬層；所述密封護套的透明部分設置在 所述超聲換能組件至所述人體內窺導管末端之間。
優(yōu)選地，所述內膜層所形成的內腔直徑為0.4-0.6毫米，所述內膜層厚度為 20-30微米，所述密封護套外徑為1.0-3.5毫米，其內徑為0.6-2.5毫米。
一種使用上述新型人體內窺導管的系統(tǒng)，包括與所述超聲組件相連的、產(chǎn) 生激勵所述超聲探頭的電信號并將接受超聲回波后超聲探頭形成的電信號轉換 為B超圖像的超聲成像裝置；與所述光學組件相連、產(chǎn)生激光輸入到人體內的 激光發(fā)生器以及與所述光學組件相連、并分析人體內部組織受所述激光激勵而 產(chǎn)生的熒光的熒光光語儀；與所述超聲成像裝置及焚光光i普儀相連并處理和分 析數(shù)據(jù)的計算機工作站從超聲圖像中分析得到組織形態(tài)學信息，從熒光光譜 信號中分析光譜分布及光語湮滅時間從而得到組織病理學信息。
優(yōu)選地，還包括多模光纖耦合器，所述多模光纖耦合器包括三個端口，分 別與所述人體內窺導管的光輸入/輸出接口 、激光發(fā)生器和熒光光譜儀連接。
上述新型人體內窺導管及使用該導管的系統(tǒng)，由于在該內窺導管上設置有 能獲取人體內部組織形態(tài)學信息的超聲組件，又設置有能夠獲取人體內部組織病理學信息的光學組件，所以可以同時獲取組織形態(tài)學和病理學信息，/人而節(jié) 省時間、減少患者痛苦，并提高診斷的準確性和效率。


圖l是一實施例中新型人體內窺導管的結構示意圖； 圖2是圖1中A-A向剖視圖； 圖3是圖1中B-B向剖視圖4是所述實施例中人體內窺導管的遠端結構示意圖; 圖5是所述實施例中所述系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖及實施例作進一步說明。
在一較佳實施例中，人體內窺導管包括設置在密封護套內的、將電信號轉
件，及同樣設置在所述密封護套內、與超聲組件串行排列且更靠近該人體內窺 導管遠端、將激光通過所述密封護套的透明部分傳送到人體內并通過所述密封
件。其中超聲組件包括超聲探頭、傳送電信號的導線、帶動超聲探頭旋轉的轉 動軸和轉動接口 。光學組件包括用于傳輸光信號的多模光纖及光學探頭。
如圖1所示，人體內窺導管遠端(伸進血管并靠近待測部位的一端)的探 頭部分24為超聲探頭22與光學探頭23串行排列而成，其中光學探頭23與超 聲探頭22相比更靠近遠端；導管近端與一個手柄及應力緩沖組件18連接，外 接電機(圖中未示出)驅動導管中間的轉動軸17 (參見圖2、圖3)并帶動超聲 探頭23進行360°掃描。轉動軸17內設多根導線用于信號(包括從超聲成像裝 置發(fā)出的激勵超聲探頭的電信號以及由超聲探頭接收的超聲回波并轉換成的電 信號)的傳輸。
圖2是圖1中A-A向橫截面視圖，人體內窺導管還包括密封護套25、內膜 層27、由密封護套和內膜包裹的金屬層26。內膜層27形成的導管內腔28用于 安裝轉動軸17。在本實施例中，內膜層27由擁有較小的摩擦系數(shù)的材料聚四氟 乙烯(也稱為鐵氟龍)形成，這樣可以形成一個平滑且摩擦系數(shù)較小的內表面，有利于轉動軸17的轉動。由于密封護套與血管直接接觸，為了避免損傷血管，
必須有極好的彈性和較小的硬度，尤其是導管遠端部分。導管的外膜可以是任 何能提供所希望的強度、彈性以及其他一些所需特性的材料，在本實施例中是 熱塑性聚合物。在其他實施例中，也可以是聚氨酯、彈性聚酰胺、硅樹脂及某
些共聚物。通常內膜包裹形成的內腔直徑為0.5毫米左右，內膜的厚度大約為 25微米；密封護套25的內徑是l毫米，外徑為2毫米。在密封護套25的內壁 上設置一條直徑大約0.2毫米的凹槽容納一根多模光纖29，使多模光纖29嵌于 密封護套25和金屬層26之間。
圖3是圖1中B-B向剖面視圖，導管中間是轉動軸17。金屬層26主要起屏 蔽生理信號的作用，在本實施例中，利用螺旋狀切割增加金屬層26的彈性，在 其他實施例中，金屬層也26可以用海波管代替。
圖4是圖1中導管遠端的探頭部分24的結構示意圖，轉動軸17與超聲探 頭22連接，并通過上述外接電機驅動超聲探頭22作360。掃描。內膜層27和金 屬層26都延伸至與轉動軸17相同的長度，密封護套25的透明部分33在導管 遠端形成的腔體收容了圖1中的光學探頭23。光學探頭23包括準直鏡30、與 準直鏡30相對的直角棱鏡31以及內置微馬達32,多模光纖29與準直鏡30相 連，微馬達32驅動直角棱鏡31實現(xiàn)360度掃描，透明護套33保證光信號順利 通過，這里所講的光信號包括由上述直角棱鏡31反射到組織的激光和受到上述 激光照射的組織所發(fā)出的熒光。
在本實施例中，該內窺導管還包括光輸入/輸出接口 、電輸入/輸出接口以及 轉動接口，上述三個接口作為設置在導管內部的超聲探頭22、光學探頭23以及 轉動軸17接受控制信號或輸出接受到的信號的端口，都設置在該內窺導管的近 端，其中，光輸入/輸出接口通過上述嵌在所述密封護套25內表面的凹槽中的多 模光纖29與光探頭相連，即通過多模光纖29連接在上述準直鏡30上；而上述 電輸入/輸出接口通過設置在所述轉動軸17中的軸向通孔中的導線與上述超聲 探頭相連，將外部產(chǎn)生的電信號傳送到超聲探頭使其產(chǎn)生超聲波，并將超聲探 頭接受的超聲回波轉換成的電信號引出到外接的超聲成像設備；而轉動接口是 一個傳動裝置，其將外接電機的轉動軸與導管內部的轉動軸17連接起來，使得 導管內部的轉動軸17隨上述外接電機的轉動軸轉動。
在本實施例中，通過上述聲光雙模內窺導管的設計，將血管腔內超聲成像(IVUS)與激光誘導熒光光譜(LIF)技術集成為一個系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)能同時 提供心血管病變的組織形態(tài)學信息和組織病理學信息，從而提高了4企查的準確 性和效率，節(jié)省了檢查時間，減少了病人痛苦且易于操作。圖5示出了該系統(tǒng) 的結構示意圖，在圖5中，超聲成像裝置11發(fā)出電信號經(jīng)電輸入/輸出接口 102、 設置在轉動軸17中的導線激勵所述內窺導管10中的超聲探頭22 (參見圖4) 發(fā)射超聲波，外接電機12通過轉動接口 103驅動轉動軸17 (參見圖4)并帶動 超聲探頭22實現(xiàn)360°掃描，由組織反射的超聲回波經(jīng)超聲探頭22接收并轉換 成電信號，通過所述導線及電輸入/輸出接口 102傳輸?shù)匠暢上裱b置11進行分 析處理并形成B-mode超聲圖像；激光產(chǎn)生器14發(fā)射激光經(jīng)多模光纖耦合器15、 光輸入/輸出接口 101到達多模光纖29，并通過準直鏡30匯聚后入射到直角棱 鏡31上，通過內置微馬達32帶動直角棱鏡31實現(xiàn)360。掃描，該直角棱鏡31 與準直鏡30相對，當該直角棱鏡31轉動時，改變了由準直鏡30傳來的激光方 向，使其向垂直于該導管的各個方向傳輸出去；同時，因為直角棱鏡31的轉動， 使其接收垂直于該導管的各個方向所傳來的、激光激勵組織產(chǎn)生的熒光信號， 該信號經(jīng)上述光路逆向返回，依次經(jīng)過嵌入密封護套25內壁凹槽的多模光纖29、 光輸入/輸出接口 101和多模光纖耦合器15傳輸?shù)綗晒夤庾V儀16,在進入熒光 光譜儀16之前通常利用一個長波通濾波器濾除激光產(chǎn)生器對受激熒光信號的影 響;超聲成像裝置11及熒光光譜儀16和一個計算機工作站13相連，由計算機工 作站13處理和分析數(shù)據(jù)，從B-mode超聲圖像得到組織形態(tài)學信息，從激光誘 導熒光光語得到組織病理學信息，因此，該聲光雙模新型人體內窺導管及系統(tǒng) 集成了血管腔內超聲成像和激光誘導熒光光譜技術，可以大大提高心血管病變 診斷的準確性和效率，尤其在動脈粥樣硬化斑塊的"^斷上有獨特的優(yōu)勢。
本實施例給出了一個用于血管檢查的人體內窺導管及使用該導管的信號發(fā) 射、采集及處理系統(tǒng)，在其他實施例中，改變所述導管的尺寸，也可以將所述 內窺導管及上述系統(tǒng)用于人體內其他組織或系統(tǒng)的內窺檢查，例如消化道等。
以上所述實施例僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本 領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若 干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的 保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1、一種新型人體內窺導管，包括設置在密封護套內的、將電信號轉換為超聲波發(fā)射并將人體內組織對所述超聲波的回波轉換為電信號的超聲組件，其特征在于，還包括同樣設置在所述密封護套內、與所述超聲組件串行排列且更靠近該人體內窺導管遠端、將激光通過所述密封護套的透明部分傳送到人體內并通過所述密封護套透明部分采集所述人體內組織在所述激光的作用下發(fā)出的熒光的光學組件。
2、 根據(jù)權利要求1所述的人體內窺導管，其特征在于，所述光學組件包括 用于傳輸光信號的多模光纖、與所述光纖一端相連的準直鏡、與所述準直鏡相 對并改變所述激光傳輸方向和接收各個方向所傳來的所述熒光的直角棱鏡和與 所述直角棱鏡相連并帶動其轉動的微馬達；所述微馬達、直角棱鏡、準直鏡和 多模光纖沿所述內窺導管遠端至近端方向依次設置。
3、 根據(jù)權利要求2所述的人體內窺導管，其特征在于，還包括設置在所述 人體內窺導管近端的、輸入所述激光和輸出所述熒光的光輸入/輸出接口，所述 光纖一端與所述光輸入/輸出接口相連，另一端與所述準直鏡相連。
4、 根據(jù)權利要求3所述的人體內窺導管，其特征在于，所述密封護套還包 括設置在其內表面的凹槽，所述光纖設置在所述凹槽內。
5、 根據(jù)權利要求1-4任意一項所述的人體內窺導管，其特征在于，還包 括設置在所述人體內窺導管近端的電輸入/輸出接口 、將外部輸入的電信號轉換 為超聲波和將所述超聲波的回波轉換為電信號的超聲探頭、在所述電輸入/輸出 接口和所述超聲探頭之間傳送電信號的導線、在所述人體內窺導管外部的電機 帶動下帶動與其相連的所述超聲探頭一起旋轉的轉動軸和連接所述轉動軸和所 述人體內窺導管外部的電機之間的轉動接口 。
6、 根據(jù)權利要求5所述的人體內窺導管，其特征在于，所述傳送電信號的輸出接口。
7、 根據(jù)權利要求6所述的人體內窺導管，其特征在于，所述轉動軸和所述 密封護套之間還依次設置有具有平滑內表面的內膜層以及用于屏蔽人體生理信 號的金屬層；所述密封護套的透明部分設置在所述超聲換能組件至所述人體內 窺導管末端之間。
8、 根據(jù)權利要求7所述的人體內窺導管，其特征在于，所述內膜層所形成的內腔直徑為0,4-0.6毫米，所述內膜層厚度為20-30孩￡米，所述密封護套外徑 為1.0-3.5毫米，其內徑為0.6-2.5毫米。
9、 一種使用如權利要求1所述的新型人體內窺導管的系統(tǒng)，其特征在于， 包括與所述超聲組件相連的、產(chǎn)生激勵所述超聲探頭的電信號并將接受超聲回 波后超聲探頭形成的電信號轉換為B超圖像的超聲成像裝置；與所述光學組件 相連、產(chǎn)生激光輸入到人體內的激光發(fā)生器以及與所述光學組件相連、并分析 人體內部組織受所述激光激勵而產(chǎn)生的熒光的熒光光譜儀。
10、 根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括多模光纖耦合器， 所述多模光纖耦合器包括三個端口 ，分別與所述人體內窺導管的光輸入/輸出接 口、激光發(fā)生器和熒光光鐠儀連接。
專利摘要本實用新型涉及一種新型人體內窺導管，包括設置在密封護套內的、將電信號轉換為超聲波發(fā)射并將人體內組織對所述超聲波的回波轉換為電信號的超聲組件，還包括同樣設置在所述密封護套內、與所述超聲組件串行排列且更靠近該人體內窺導管遠端、將激光通過所述密封護套的透明部分傳送到人體內并通過所述密封護套透明部分采集所述人體內組織在所述激光的作用下發(fā)出的熒光的光學組件。本實用新型還涉及一種使用上述內窺導管的系統(tǒng)。實施本實用新型的人體內窺導管及系統(tǒng)，具有以下有益效果可以同時獲得組織形態(tài)學和組織病理學信息，從而節(jié)省時間、減少患者痛苦，極大的提高診斷的準確性和效率。
文檔編號A61B8/12GK201320183SQ20082023506
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權日2008年12月15日
發(fā)明者濤 凌, 張元亭, 洋 沈, 鄭海榮 申請人:深圳先進技術研究院