一种血管内四模态成像及消融一体化导管，属于血管内疾病诊疗技术领域，集成了光声/超声/弹性/温度四模态成像及光热消融的光、声、电通路，解决了传统介入治疗导管无法实现多模态成像与同步消融以及缺乏硬度诊断手段的缺点。导管管身前端设有用来加固及保护内部组件的金属外壳，并在金属外壳内部集成光声、超声、弹性及温度四模态成像组件和激光消融组件。使用该导管进行介入操作，将有能力提供病灶组织的精确结构成分信息、温度分布信息及组织硬度差异信息等，实现治疗边界的精确定位，完成微米级高精度光热消融治疗，有效解决血管内高分辨实时成像和病灶组织性质变化问题。辨实时成像和病灶组织性质变化问题。辨实时成像和病灶组织性质变化问题。
【技术实现步骤摘要】
一种血管内四模态成像及消融一体化导管
[0001]本专利技术属于血管内疾病诊疗
，具体涉及血管内光声、超声、弹性、温度四模态成像及消融一体化导管。
技术介绍
[0002]目前，针对血管内疾病的主要方式诊断方式存在以下问题：
[0003](1)缺少多模态精准诊断的成像技术
[0004]目前，针对血管内疾病的主要方式诊断方式为造影，但造影需要注射造影剂且采用放射性成像方式，对人体健康有一定影响，且体外的成像方式准确度及分辨率远远低于血管内成像方式。除此之外最常用的就是血管介入成像技术，例如IVUS、近红外光谱(NIRS)及近红外荧光(NIRF)等。然而，现有的技术大多为单一模态成像从而不能全面反映病变性质。以动脉粥样硬化为例，IVUS的穿透深度大，可获得整个血管和斑块的深度层次信息，但不能识别薄纤维帽；近红外光谱成像可量化脂质成分，但无法分辨深度，不能获得完整的结构信息；NIRF可标记炎症，但同样无法分辨深度信息，成像结果也仅为功能信息；此外，上述的所有方式都无法直观的反映血管内病变组织与其他正常组织的特性差异如硬度等，为临床上的诊断及治疗和治疗后的靶区评估带来了困难。因此，采用多模态成像技术则可克服单一模态成像的不足，借助某些成像方式的组合可以获取血管的结构、功能及硬度等完整信息，更精准地指导介入治疗。
[0005](2)缺少针对血管疾病的精准适形的治疗手段
[0006]现阶段，针对血管内疾病尤其是对血管内狭窄、动脉粥样硬化最有效的治疗措施是支架植入治疗，但治疗后需长期服用抗栓药物，且存在再狭窄等问题。采用新兴的热物理消融技术有望解决上述问题，但仍存在不足：1)现有单一模态成像不能同时准确获得斑块形态、组分、结构等信息，从而无法根据斑块结构、立体形态进行适形消融，更不能保护内皮细胞；2)由于消融过程中缺乏温度控制及反馈，不能实时精确调节消融功率，无法保证消融治疗的安全性和有效性；3)在成像和消融治疗过程中，现有介入导管装置无法实时反映病灶组织硬度及性质变化情况，无法保证治疗的彻底性、有效性。
[0007]基于上述三个问题，目前暂无此类诊疗一体化导管；
[0008]现阶段的介入设备所用导管皆为单工作模式，即只能实现成像或只能实现治疗，暂无满足临床介入要求的成像、治疗一体化的多功能导管。并且现阶段的血管内成像及治疗设备大多采用集成式设计，导致核心部件即导管无法更换或更换难度大、繁琐。
技术实现思路
[0009]本专利技术为了解决上述问题，进而提供一种血管内光声、超声、弹性、温度四模态成像及消融一体化导管，集成了光声/超声/弹性/温度四模态成像及光热消融的光、声、电通路，解决了传统介入治疗导管无法实现多模态成像与同步消融以及缺乏硬度诊断手段的缺点。
[0010]本专利技术所采取的技术方案是：
[0011]一种血管内四模态成像及消融一体化导管，包括导管管身、套装在导管管身前端外侧的力矩弹簧及导管管身的外皮；所述导管本管身前端设有用来加固及保护内部组件的金属外壳，并在金属外壳内部集成光声、超声、弹性及温度四模态成像组件和激光消融组件。
[0012]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0013]1.本专利技术集成了光声/超声/弹性/温度四模态光、声、电通路，解决了传统介入治疗导管无法实现多模态成像及消融的缺点，使用该导管进行介入操作，将有能力提供病灶组织的精确结构成分信息与温度分布信息，实现治疗边界的精确定位，完成微米级高精度光热消融治疗，本专利技术集成的弹性模态成像包括了光声弹性成像和超声弹性成像，可以提供病灶硬度及性质变化信息，有效区分病变组织与正常组织并可以获得消融前后病灶变化情况，有效解决血管内高分辨实时成像和病灶组织性质变化问题。
[0014]2.本专利技术的导管集成了连续激光通路，可以使用连续型激光进行消融来作为治疗手段，使用外部电脑或数据处理设备可以针对导管的成像结果和温度成像的反馈，控制导管进行精准聚焦和深度控制来实现高精度的消融治疗，实现了血管内的精准适形消融。
[0015]3.本专利技术将光学透镜组、电控单元等数个微型器件多合一，集成为导管；导管设计了多个款式，并设计了快速连接插头可以根据不同应用场景进行选择和快速更换，解决了暂无成像、治疗一体化导管及更换繁琐的问题。
[0016]4.本专利技术的导管具有良好的柔韧性，导管的内部集成多个通路及多根定制光纤，在导管的出光端有微型反射镜，实现了成像激光及治疗激光的侧向出光。
[0017]5.本专利技术通过精密光、机、电耦合设计，实现了介入导管的精密组装。导管采用微型化柔性技术，集成大功率定制光纤，外部装配有力矩弹簧增加其抗弯折性能，并可以实现小偏移角度旋转、高能量传输等功能，前端设计加入反射棱镜及液体透镜实现成像光、消融光的精准出光，并且设计了快速连接插头及多款导管型号可以根据狭窄程度、弯曲半径等不同应用场合进行快速更换。实现了成像、治疗一体化集成，解决了血管内成像及治疗导管相关问题。
[0018]6.本专利技术通过精密设计和组装配合高精度光、机、电耦合，使导管尺寸小，能兼容目前临床血管鞘及各种血管介入通路；导管采用多光束传导设计，支持四模态成像，可以充分获取血管内组织结构信息及温度信息；介入导管加入了连续型激光通路，并可以实现同时传导，实现了成像与消融同时进行的功能，配合前端装置将支持成像引导消融及成像反馈消融功能最终实现精准适形消融的功能；导管集成532nm激光/消融激光耦合及解耦装置，同时安装了高损伤阈值聚焦镜，能够将圆形光斑转换为聚焦光斑发出，并搭配有阵列式超声换能器，从而可以实现弹性成像，其具体包括光声弹性成像、超声弹性成像。导管通过精密设计；光、机、电耦合效果好，传导效率高，抗拉、抗弯折能力强，前端装配镜架及光学透镜组精度高，并设计了多款型号，适配不同应用场景，设计的快速连接插头固定牢固，稳定性好，光通路插入损耗小，可以实现快速插拔。
附图说明
[0019]图1是本专利技术外部结构示意图；
[0020]图2是本专利技术导管管身横截面示意图；
[0021]图3是本专利技术金属外壳内部示意图；
[0022]图4是本专利技术大能量激光/消融激光耦合装置内部结构图；
[0023]图5是本专利技术大能量激光/消融激光解耦及光束转换装置内部结构图；
[0024]图6是本专利技术快速连接插头主视图；
[0025]图7是本专利技术快速连接插头左视图；
[0026]其中：1、力矩弹簧；2、外皮；3、导管管身；4、阻燃和绝缘物；5、第一光纤；6、超声电信号传导线；7、第二光纤；8、阵列式超声换能器电信号传导线；9、耦合模块及滑环；10、大能量激光/消融激光耦合装置；11、反射棱镜；12、出射光；13、金属外壳；14、超声换能器；15、阵列式超声换能器；16、多光束通路；17、高损伤阈值聚焦镜；18、自聚焦透镜；19、大能量激光/消融激光解耦及光束转换装置；20、消融激光；21、大能量激光；22、消融激光聚焦镜；23、大能量激光聚焦镜；24、消融激光反射棱镜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种血管内四模态成像及消融一体化导管，其特征在于：包括导管管身(3)、套装在导管管身(3)前端外侧的力矩弹簧(1)及导管管身(3)的外皮(2)；所述导管管身(3)前端设有用来加固及保护内部组件的金属外壳(13)，并在金属外壳(13)内部集成光声、超声、弹性及温度四模态成像组件和激光消融组件。2.根据权利要求1所述的一种血管内四模态成像及消融一体化导管，其特征在于：所述光声、超声、温度及弹性四模态成像组件中的光声模态由第一光纤(5)、反射棱镜(11)、超声换能器(14)、自聚焦透镜(18)实现，所述第一光纤(5)，是光声模态的光束通路且能够为后端计算机提供数据实现温度模态，第一光纤(5)前端依次设置自聚焦透镜(18)、反射棱镜(11)和超声换能器(14)，第一光纤(5)传输的光声模态激光经自聚焦透镜(18)聚焦和反射棱镜(11)反射后，沿一定角度出射，光声模态激光经成像组织吸收后，产生光声信号，由超声换能器(14)进行探测。3.根据权利要求2所述的一种血管内四模态成像及消融一体化导管，其特征在于：所述光声、超声、温度及弹性四模态成像组件中的弹性模态包括光声弹性成像与超声弹性成像，所述光声弹性成像由第二光纤(7)、耦合模块及滑环(9)、大能量激光/消融激光耦合装置(10)实现，大能量激光/消融激光耦合装置(10)将耦合模块及滑环(9)传导的消融激光(20)和大能量激光(21)合为一根光束，共同在第二光纤(7)中进行传导。4.根据权利要求3所述的一种血管内四模态成像及消融一体化导管，其特征在于：所述大能量激光/消融激光耦合装置(10)包括消融激光聚焦镜(22)和大能量激光聚焦镜(23)、消融激光反射棱镜(24)、合束棱镜(25)及光纤耦合器(27)；消融激光(20)与大能量激光(21)分别通过消融激光聚焦镜(22)和大能量激光聚焦镜(23)进行聚焦，聚焦后的消融激光(20)将由消融激光反射棱镜(24)进行反射变换传播方向照射在合束棱镜(25)上，在合束棱镜(25)上覆盖有第一K9玻璃镀层(26)，聚焦后的大能量激光(21)经过合束棱镜(25)继续向前传播，聚焦后的消融激光(20)将由合束棱镜(25)进行反射，合束棱镜(25)使消融激光(20)反射后与聚焦后的大能量激光(21)传播方向及发散角可以匹配，最终形成两束激光共轴传播，准确进入光纤耦合器(27)进行耦合并最终形成后端合束激光(28)，后端合束激光(28)最终将在导管管身(3)中的第二光纤(7)进行传播。5.根据权利要求3所述的一种血管内四模态成像及消融一体化导管，其特征在于：所述超声弹性成像的激发借助阵列式超声换能器(15)实现，计算出每个独立换能器的超声信号到达聚焦点的时间，在保证到达时间节点相同的前提下，按照远端先触发，近端后触发的原则，依次通过阵列式超声换能器电信号传导线(8)触发多个超声换能器，实现超声聚焦，聚焦后的超声将激发待成像组织产生超声弹性信号，最终由阵列式超声换能器(15)...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙明健，沈毅，吴东剑，马一鸣，马立勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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