[发明专利]光声成像装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像领域，更特别地涉及用于光学相干层析(OCT)和诸如超声的其他光学成像技术的光纤探针的设计。 

背景技术

近年来，突然心脏病发作(急性心肌梗塞或AMI)的根本原因获得了大量注意。冠状动脉逐渐堵塞的旧的流行理论已经被新理论取代，新理论基于广泛的组织病理学证据，即AMI是冠状动脉壁破裂的结果，特别是“易损斑块(vulnerable plaque)”的破裂。易损斑块，也就是所谓的薄帽纤维粥样斑块(Thin-CappedFibro-Artheroma(TCFA))，其特征为覆盖位于动脉壁下脂类池的薄纤维帽。基于血管造影技术的传统X射线可用来检测动脉窄化。然而，直接看动脉壁的表面对检测TCFA是重要的。因此，存在对能够检测并肉眼观察表面下生物组织和脂类池的探针设计的需要。 

发明内容

本发明涉及利用光学和声学成像技术用于对生物组织和其他材料成像的方法和设备。光学相干层析(OCT)、干涉仪成像技术、和血管内超声(IVUS)的结合理论上适于经由小直径探针表面下显示诸如动脉壁的生物组织。所公开的方法基于IVUS(血管内超声)和OCT(光学相干层析)技术的结合，其有利地克服了各单项技术 的缺点。特别地，IVUS和OCT的结合得到具有许多优点的鲁棒性探针。 

IVUS是中等分辨率(约100微米)、中等穿透(约2厘米)成像技术。相反，OCT是高分辨率(5-20微米)，浅穿透(约1毫米)技术。两项技术都不能单独检测动脉壁状态。例如，潜在危险的TCFA的帽厚度范围在约25微米到约100微米之间。该范围在OCT测量分辨率内，但超出IVUS测量分辨率。相反，薄帽下面的深脂类池显著增加了AMI的危险。OCT不能用来容易地穿透这么深的脂类池，但IVUS可易于用来显现这类脂类池。 

本发明的目的是说明由此IVUS和OCT可同时执行的装置和方法。本发明的进一步目的是说明可组合到同一导管传送系统中的OCT光学传感器和IVUS超声传感器。 

本发明的一个优点是OCT和超声传感器的对准特征，从而可以获得通过这两种传感器获得的横截面图像的高精度联合记录(co-registration)。以前说明的这类结合的导管不能提供所需的联合记录水平。联合记录之所以重要，是因为冠状动脉形态通常在小于毫米的纵向距离上都会发生迅速改变。 

本发明另一个目的是说明传感器结构，其中两个探针束相对导管纵轴以基本相同的角度定向。再次，这促进了图像适当地联合记录。探针束的不同投射角(launch angle)意味着两种图像彼此深度差异。该差异的计算校正复杂并且可导致图像呈现上的错误。 

本发明另一个目的是说明提供光学和电气能量至导管尖端(catheter tip)的旋转传感器组件的有效方法。使用不同的扭矩线和涂层光纤作为同轴信号线从而节省导管体内的宝贵空间。 

本发明进一步的目的是说明探针机构和配置，该探针同时减小不必要的寄生声学和光学背(反)射，同时提供对准的和其它功能探针组件。 

本发明另一个目的是说明用于将电气和光学能量同时耦合到导管中的有效旋转机构。 

本发明的另一个目的是说明组合的探针，其利用电容式微加工超声传感器(CMUT)形成双元素探针，以便超声束和光束同时基本聚焦在同一组织点上。 

一个方面，本发明涉及探针。该探针包括：护套；位于护套内的柔性双向可旋转光学子系统，该光学子系统包括传输光纤，该光学子系统能够沿具有预定波束尺寸的第一波束传输和收集预定波长范围的光。探针还包括超声子系统，该超声子系统位于护套内并适于沿具有第二预定波束尺寸的第二波束传播预定频率范围的能量。在一个实施例中，部分第一波束和第二波束在不同时间点扫描同一区域。可选择地，第一波束可已被引导扫描区域的第一带，区域的第一带基本邻近于该区域的第二带，其中第二波束扫描第二带。 

在另一个方面，本发明涉及医学检查的系统。该系统包括第一图像处理装置和第二图像处理装置。该系统还包括与第一图像处理装置和第二图像处理装置电通信的探针。而该探针包括光学相干层析成像系统的第一传感器，其具有引导并发射光到被引入检查区域的导管端部的邻近区域以及引导反射光从被照明的检查区域到第一图像处理装置的光纤；和血管内超声成像系统的第二传感器，其用于传输和接收声学信号至第二图像处理装置作为电气信号。进一步，该系统还包括显示装置，用于输出第一图像处理装置和第二图像处理装置处理的图像。