專利名稱：用于進行血管內(nèi)結(jié)構(gòu)分析以補償化學分析模態(tài)的系統(tǒng)和方法
用于進行血管內(nèi)結(jié)構(gòu)分析以補償化學分析模態(tài)的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
血管內(nèi)超聲術(shù)(IVUS)是一項醫(yī)學成像技術(shù)。它使用專門設(shè)計的包含超聲換能器 的導(dǎo)管。在常見應(yīng)用中，將該導(dǎo)管插入患者的脈管系統(tǒng)并移動至目的動脈或靜脈。它允許醫(yī) 生獲得血管內(nèi)壁的圖像，甚至透過居間血液獲得。具體地，它允許觀察血管的內(nèi)皮(內(nèi)壁) 和血管壁內(nèi)的結(jié)構(gòu)。在其常見應(yīng)用中，IVUS用于心臟的冠狀動脈中以定位、鑒定和表征患者中的動脈 粥樣硬化斑塊。它可以用來確定血管壁中的斑塊體積并且還用來確定血管的狹窄(變窄) 程度。以這種方式，IVUS是用于血管結(jié)構(gòu)分析的重要技術(shù)。光學相干斷層攝影術(shù)(OCT)是一項新興技術(shù)，它也提供類似于IVUS的結(jié)構(gòu)信 息。OCT也使用通過血管移動至目的區(qū)域的導(dǎo)管。光信號從導(dǎo)管頭部發(fā)射并且通常在 Michelson干涉儀中分析返回信號的相位或相干性。OCT具有勝過IVUS的潛在優(yōu)點。通常而言，OCT可提供高得多的空間分辨率，但是 光信號對血液的穿透作用十分有限，并且當穿透血管壁傳播時極迅速地衰減。使用基于OCT和IVUS結(jié)構(gòu)成像技術(shù)的系統(tǒng)的目的是早期鑒定易損斑塊，因為動脈 粥樣硬化斑塊的解體或破裂似乎是心肌梗塞和中風的主要原因。斑塊破裂后，在血管內(nèi)發(fā) 生局部阻塞性血栓形成。靜脈性和動脈性血栓形成均可以發(fā)生。冠狀動脈血栓經(jīng)常最初在 易損斑塊破裂的部位形成，即在具有富含脂質(zhì)核心和薄纖維狀帽結(jié)構(gòu)(薄帽纖維動脈粥樣 化或TCFA)的斑塊的位置處形成。另一類血管內(nèi)分析系統(tǒng)涉及使用化學分析模態(tài)診斷和分析動脈粥樣硬化。這些方 法一般依賴于光學分析法，包括近紅外(NIR)、拉曼和熒光光譜分析法。這些化學分析模態(tài)中最常見和發(fā)展最完善的可能是血管壁的OTR分析。類似于 OCTjIR分析利用血管內(nèi)光學導(dǎo)管。在常見應(yīng)用中，導(dǎo)管受撤回和轉(zhuǎn)動單元驅(qū)動，該單元在 通過目的血管區(qū)域撤回導(dǎo)管頭部時同時使導(dǎo)管頭部繞其縱軸轉(zhuǎn)動。在這個撤回操作期間，在光柵掃描操作中獲得血管內(nèi)壁的光譜響應(yīng)。這提供對目 的區(qū)域的空間解析光譜分析。該策略是，通過確定血管壁的光譜響應(yīng)，可以借助例如應(yīng)用化 學計量分析法確定那些血管壁的化學組分。以這種方式，鑒定潛在易損的斑塊，從而可以例 如放置支架以降低心肌梗塞風險。在拉曼光譜分析中，血管的內(nèi)壁被窄帶(如激光)信號照亮。然后檢測拉曼光譜 響應(yīng)。這種響應(yīng)由光子與血管壁內(nèi)化學成分之間的非彈性碰撞產(chǎn)生。這類似地產(chǎn)生該血管 壁的化學信息。然而，與拉曼分析有關(guān)的問題是，拉曼過程極弱并且要求使用高功率光信號以產(chǎn) 生足夠強的拉曼響應(yīng)。熒光具有一些優(yōu)點，在于熒光響應(yīng)有時比拉曼響應(yīng)大得多。然而，熒 光分析通常不產(chǎn)生如拉曼分析或NIR分析那樣多的信息。NIR分析的另一個優(yōu)點是該分析期間實際上無需阻塞血流。恰當選擇光信號的波 長允許充分穿透居間血液至血管壁并返回導(dǎo)管頭部。
在從化學分析模態(tài)和結(jié)構(gòu)分析模態(tài)獲得有價值信息的努力中，已經(jīng)提出了組合 IVUS/光學導(dǎo)管。例如在美國專利號6，949，072中公開了“用于易損斑塊檢測的裝置”。具 體地，該專利涉及血管內(nèi)探頭，該探頭包括用于近紅外分析血管壁的光波導(dǎo)器和端口，而同 時包括在該探頭中旨在能夠IVUS分析血管壁的超聲換能器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及多模式血管內(nèi)分析。它使用了補償化學分析模態(tài)的結(jié)構(gòu)性血管內(nèi)分析 模態(tài)。結(jié)構(gòu)分析法的實例是ivus、OCT(包括光學相干域反射計測量法(OCDR)和光學頻域 成像法(OFDI))和/或聲納范圍測定術(shù)(sonar range finding)?；瘜W或功能性分析法的 實例是光學法、OTR、拉曼法、熒光法和光譜術(shù)、熱成像術(shù)和反射計測量法。在一個實例中，該 結(jié)構(gòu)分析法用來表征環(huán)境如導(dǎo)管頭部-血管壁距離。這種信息隨后用來選擇深度(例如淺 與深)特異性的兩種或多種算法以改善化學或功能性分析中的精度。通常而言，根據(jù)一個方面，本發(fā)明以用于分析血管壁的方法為特征。該方法包將導(dǎo) 管通過血管推進到血管壁的目的區(qū)域。第一形式能量從導(dǎo)管頭部傳輸出來并與血管壁相互 作用后被檢測。第二形式能量也傳輸出來并從血管壁被檢測。第一形式能量用來確定與血 管壁相關(guān)的結(jié)構(gòu)性量度。隨后，使用由基于所檢測到的第一形式能量而確定的結(jié)構(gòu)性量度 補償?shù)牡诙问侥芰糠治鲅鼙?。以這種方式，本發(fā)明涉及一個組合系統(tǒng)，該組合系統(tǒng)聯(lián)合了兩種不同分析模態(tài)的 用途與側(cè)重結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的第一模態(tài)；并與主要是化學分析模態(tài)的第二模態(tài)聯(lián)合。以這 種方式，結(jié)構(gòu)分析信息用來補償或改善來自化學分析法的信息，所述的化學分析法具有提 供關(guān)于目的區(qū)域和特定易損斑塊病變是否存在的更優(yōu)直接信息的潛力。在一個實施方式中，第一形式能量是超聲能。以這種方式，該系統(tǒng)具有IVUS能力。 在一些實例中，光聲地產(chǎn)生這種超聲信號。在其他實例中，該超聲能用于更簡單的聲納范圍 測定術(shù)實施方式中。仍在其他實例中，第一形式能量是如OCT分析中所用的光信號。在優(yōu)選的實施方式中，第二形式能量是光能。具體地，分析血管壁包括使用所檢測 到的光能來解析血管壁的光譜響應(yīng)。在實例中，獲得血管壁的OTR響應(yīng)、熒光響應(yīng)或拉曼響 應(yīng)。仍在其他實例中，使用第二形式能量簡單地檢測血管壁的反射率。在一個實例中，使用第一形式能量來選擇用于分析所檢測到的第二形式能量的預(yù) 測模式。在其他實例中，使用第一形式能量來選擇用于分析所檢測到的第二形式能量的閾值。在實施中，結(jié)構(gòu)性量度包括導(dǎo)管頭部與血管壁之間的物理關(guān)系。在其他情況下，它 包括血管壁斑塊的厚度或血管壁本身的厚度。以這種方式，通過使用基于點對點的結(jié)構(gòu)分 析模態(tài)確定導(dǎo)管頭部與血管壁之間的距離，由OTR分析血管壁產(chǎn)生的化學計量分析結(jié)果可 以用這種信息補償，由此可改善這種化學計量分析結(jié)果的精度。根據(jù)不同的實施方式，在通過血管撤回導(dǎo)管頭部時同時傳輸?shù)谝恍问侥芰亢偷诙?形式能量。在其他實例中，在導(dǎo)管頭部的連續(xù)撤回和轉(zhuǎn)動操作期間產(chǎn)生并檢測第一形式能 量和第二形式能量。
通常而言，根據(jù)另一方面，本發(fā)明以用于分析血管壁的系統(tǒng)為特征。該系統(tǒng)包含了 通過血管推進到血管壁的目的區(qū)域的導(dǎo)管。該導(dǎo)管包含導(dǎo)管頭部。該導(dǎo)管頭部容納第一能 量形式系統(tǒng)和第二能量形式系統(tǒng)，所述第一能量形式系統(tǒng)從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰坎?檢測來自血管壁的第一形式能量，所述第二能量形式系統(tǒng)傳輸來自導(dǎo)管的第二形式能量并 接收來自血管壁的第二形式能量。一個撤回和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)用來同時通過血管撤回導(dǎo)管頭部并 使該頭部繞導(dǎo)管縱軸轉(zhuǎn)動。最終，分析儀聯(lián)合來自第一和第二形式分析結(jié)果中每種結(jié)果的 信息以便改善對血管壁的分析。具體地，該分析儀使用第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度并隨 后使用由所確定的結(jié)構(gòu)性量度補償后的所檢測的第二形式能量分析血管壁。本發(fā)明的上述和其他特征，包括零件的構(gòu)建和聯(lián)合的多種新穎細節(jié)，及其他優(yōu)點， 現(xiàn)在將更具體地參考附圖進行描述并在權(quán)利要求書中指出。將理解的是體現(xiàn)本發(fā)明的具體 方法和裝置通過舉例說明的方式顯示，而不作為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明的原理和特征可 以用在許多不同的實施方式中而不脫離發(fā)明的范圍。附圖簡述在附圖中，附圖標記指遍及不同視圖的相同部分。附圖實際上不是按比例的，而是 在于重點說明本發(fā)明的原理。在所述圖中

圖1是在導(dǎo)管遠端帶導(dǎo)絲的血管內(nèi)探頭的截面視圖；圖2是說明本發(fā)明導(dǎo)管系統(tǒng)和系統(tǒng)控制器的用途的示意圖；圖3是說明本發(fā)明方法的流程圖，所述方法使用來自結(jié)構(gòu)分析模態(tài)的信息以補償 來自化學分析模態(tài)的信息。圖4是說明本發(fā)明另一種方法的流程圖，所述方法使用來自結(jié)構(gòu)分析模態(tài)的信息 以補償來自化學分析模態(tài)的信息；和圖5是說明用于化學計量模式補償?shù)谋景l(fā)明點對點方法的示意圖。優(yōu)選實施方式的詳述圖1顯示了基于兩種形式的能量(產(chǎn)生空間分析的結(jié)構(gòu)信息或甚至圖像的第一形 式能量和產(chǎn)生空間分析的化學信息的第二形式能量)而聯(lián)合兩種分析模態(tài)的血管內(nèi)導(dǎo)管 系統(tǒng)100的實施方式。來自兩個來源的信息用來鑒定患者的動脈壁104中的易損斑塊102。 1)使用紅外光譜學來檢測脂質(zhì)含量的化學分析模態(tài)和幻使用IVUS來檢測帽厚度或與血管 壁的距離的形態(tài)測定分析模態(tài)的聯(lián)合比二者之一的單獨檢測模態(tài)能夠在鑒定潛在易損斑 塊方面產(chǎn)生更大的選擇性。這兩種檢測模態(tài)可以實現(xiàn)高度敏感性，甚至在含血液的環(huán)境中 也是如此。更具體地，血管內(nèi)導(dǎo)管系統(tǒng)100包括在導(dǎo)管系統(tǒng)100遠端的導(dǎo)絲腔110。在常見操 作中，將血管內(nèi)導(dǎo)管100使用穿過導(dǎo)絲腔110的導(dǎo)絲108推進至血管18。導(dǎo)管系統(tǒng)100還包含內(nèi)部掃描導(dǎo)管頭部112和外鞘114。掃描導(dǎo)管頭部112和外 鞘114的聯(lián)合使內(nèi)部掃描導(dǎo)管頭部112能夠進行縱向平移和轉(zhuǎn)動，同時外鞘114防止這種 運動破壞脈管18和尤其防止破壞壁104。至少外鞘114的遠端由紅外線可透過的材料(例如，聚合物)組成。掃描導(dǎo)管112 的頭部位于導(dǎo)管100的遠端并包括傳輸及接收紅外光的光具座118和傳輸及接收超聲能的 超聲換能器120。光具座118含有遞送纖維122和收集纖維123的末端，所述末端在導(dǎo)管100近端7與遠端之間延伸。光源將光線偶合至遞送纖維122的近端，并且遞送鏡IM將自遞送纖維 122遠端發(fā)射的光線125反射至動脈壁104。收集鏡1 將自動脈壁104的多個深度散射 的光線127反射到收集纖維123的遠端中。與光具座118縱向鄰近的超聲換能器系統(tǒng)120包括一個或多個換能器，所述的換 能器將超聲能130指向動脈壁104并接收從動脈壁104反射的超聲能132。在一個執(zhí)行中 使用時間多路傳輸，單個超聲換能器既生成傳輸?shù)哪芰?30，又將接收的能量132轉(zhuǎn)換成導(dǎo) 線1 上所載的電信號。例如，在第一時間間隔期間，導(dǎo)線1 上所載的電信號激勵超聲換 能器120發(fā)射相應(yīng)的超聲信號130。隨后在第二時間間隔期間，在超聲信號130已經(jīng)從動脈 壁104反射后，超聲換能器120產(chǎn)生導(dǎo)線1 上所載的電信號。該這電信號對應(yīng)于接收的 超聲信號132。隨著該頭部掃描遍及血管18，接收的電信號132用來例如對沿壁104的每 個空間分析點重構(gòu)動脈壁的形狀(包括帽厚度)、任何斑塊102的形狀和/或掃描導(dǎo)管112 的頭部或遠端與血管壁104之間的距離D (壁)。在其他實施方式中，超聲信號通過經(jīng)光纖發(fā)送光脈沖光聲地產(chǎn)生，其中所述的光 脈沖具有足夠能量以產(chǎn)生被IVUS換能器系統(tǒng)120檢測的聲學事件。在外鞘114內(nèi)部是包圍超聲換能器120以改善聲學傳輸?shù)膫鬏斀橘|(zhì)134，如鹽水 或其他液體。選擇的傳輸介質(zhì)134對發(fā)射自光具座118并被其接收的紅外光而言也是透明 的。扭矩電纜136連接至掃描導(dǎo)管架116并圍繞光纖122、123和導(dǎo)線128。電纜136 傳輸來自撤回和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的扭矩貫通至掃描導(dǎo)管頭部112。該特征使掃描導(dǎo)管頭部112在 外鞘114內(nèi)部轉(zhuǎn)動以用光線125和超聲能130圍繞動脈104掃描。圖2說明用于檢測和分析兩種能量形式掃描過程中光譜響應(yīng)的示例性系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般包含導(dǎo)管100、控制器300和用戶界面320。在操作后，通過外周血管(如股動脈10)向患者首先插入導(dǎo)絲并且隨后插入導(dǎo)管 100。隨后移動導(dǎo)管頭部112至想要的靶區(qū)域，如心臟16的冠狀動脈18或頸動脈14。通過 在導(dǎo)絲上移動導(dǎo)管頭部112直至達到主動脈12，實現(xiàn)這一點。此時，在一個實施方式中在所需的部位產(chǎn)生OTR輻射。在優(yōu)選的實施方式中，化學 分析子系統(tǒng)312中的可調(diào)諧激光產(chǎn)生了覆蓋一個或多個目的光譜帶的窄帶光信號，其中所 述的窄帶光信號在NIR中的掃描能帶范圍內(nèi)被波長掃描。在其他實施方式中，一個或多個 寬帶源用來獲得目的光譜帶。在任何一種情況下，均將所述光信號偶合入導(dǎo)管100的單模 式遞送纖維122以傳輸?shù)焦饩咦?18。在其他實例中，測量反射率。這基于以下發(fā)現(xiàn)在NIR中，富含脂質(zhì)的斑塊比其他 斑塊“更亮”而血液一般比組織“更暗”。從而，對血液深度校正的亮度量值有時就產(chǎn)生了足 夠的檢測精度。在這一實施方式中，將近紅外(NIR)光譜區(qū)中的光輻射用于光譜術(shù)。示例性掃描 能帶通常包括 1000 至 1450 納米(nm)、或 IOOOnm 至 1350nm、1150nm 至 1250nm、1175nm 至 1280nm,并且更具體地1190nm至1250nm。其他示例性掃描能帶包括1660nm至1740nm和 1630nm 至 1800nm。然而，在其他光學實施方式中，適于熒光和/或拉曼光譜術(shù)的寬帶信號、其他掃描 能帶或單頻率激發(fā)信號由化學分析子系統(tǒng)312產(chǎn)生。仍在其他實施方式中，使用可見區(qū)或紫外區(qū)內(nèi)的掃描能帶。在本實施方式中，將返回的光線沿導(dǎo)管100的多模式收集纖維123向下傳輸返回。 提供返回的輻射至可以包含一個或多個光探測儀或光度計的化學分析子系統(tǒng)312。化學分析子系統(tǒng)312監(jiān)測探測儀的響應(yīng)，同時控制該光源或可調(diào)諧激光以解析包 括靶區(qū)域的血管壁104的光譜響應(yīng)，其中所述的靶區(qū)域一般在血管18的內(nèi)壁上和穿過居間 血液或其他不想要的信號源。隨導(dǎo)管頭部轉(zhuǎn)動和通過血管18抽回，進一步空間地解析該光 譜響應(yīng)。因此，化學分析子系統(tǒng)312能夠收集光譜。當光譜的獲得結(jié)束時，化學分析子系統(tǒng) 312隨后向多模式分析儀316提供數(shù)據(jù)。在一個實施方式中，結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310使用來自超聲換能器120的信息以產(chǎn)生 一個或多個結(jié)構(gòu)性量度。在其他實例中，這些結(jié)構(gòu)性量度由OCT、聲納范圍測定術(shù)或其他結(jié) 構(gòu)分析子系統(tǒng)310產(chǎn)生。隨著頭部112掃描遍及血管18，結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310產(chǎn)生了相對 于該血管也進行空間解析的結(jié)構(gòu)信息，如結(jié)構(gòu)性量度。向多模式分析儀316提供這種結(jié)構(gòu) 信息，如結(jié)構(gòu)性量度。更詳細地，結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310包含IVUS型系統(tǒng)中的用于驅(qū)動超聲換能器120并 分析換能器120響應(yīng)以確定目的結(jié)構(gòu)性量度的驅(qū)動電子系統(tǒng)。在其他實例中，其中第二能 量來源是OCT系統(tǒng)的情況下，結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310經(jīng)常是干涉儀，所述的干涉儀解析從掃描 導(dǎo)管112返回的光的相位或相干性。通常，分析儀316估計血管壁104的狀態(tài)，該狀態(tài)通過界面320呈現(xiàn)給操作員。收 集的光譜響應(yīng)用來確定血管壁104的每個目的區(qū)域是否包含脂質(zhì)池或富含脂質(zhì)的動脈粥 樣化、破裂的斑塊、易損斑塊或薄帽纖維動脈粥樣化(TCFA)、纖維變性病變、鈣化病變和/ 或正常組織。應(yīng)當指出，在結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310、化學分析子系統(tǒng)312、多模式分析儀316和用 戶界面320之間造成明顯的分離以描述在優(yōu)選實施方式中進行的多個過程，并且這個明顯 分離因而在一些實施方式中僅是注釋性分開。也即，結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310、化學分析子系統(tǒng) 312、多模式分析儀316和用戶界面320的數(shù)據(jù)處理功能由單獨一個或者是多個計算機系統(tǒng) 在不同實施方式中執(zhí)行。分析儀316使用來自結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310的結(jié)構(gòu)分析信息以補償來自化學分析子 系統(tǒng)312的信息。具體地，結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)提供由多模式分析儀316使用的結(jié)構(gòu)性量度。結(jié) 構(gòu)性量度的實例包括導(dǎo)管頭部112與血管壁104(D(壁))之間的即時距離和/或血管壁的 厚度。另一個結(jié)構(gòu)性量度是病變102的帽厚度(t。)。該信息用來補償來自化學分析子系統(tǒng) 312(如充當化學計量算法的輸入量)的信息，其中所述的化學計量算法具有導(dǎo)管頭部112 與血管壁104之間即時或平均距離的依賴性。又一個結(jié)構(gòu)性度量是血管壁中斑塊的橫向范 圍。撤回和轉(zhuǎn)動單元105用于掃描導(dǎo)管112的機械驅(qū)動并且還偶聯(lián)來自導(dǎo)管的IVUS 和OTR分析部分的信息或光信號。具體地，撤回和轉(zhuǎn)動單元105驅(qū)動掃描導(dǎo)管112轉(zhuǎn)動并 通過外鞘114撤回。圖3是說明在一個實施方式中操作多模式分析儀316的流程圖。具體地，NIR光譜響應(yīng)410由化學分析子系統(tǒng)312產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)信息413進一步從結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)310獲得。根據(jù)不同的實施方式，在掃描導(dǎo)管112的相同或不同掃描期間產(chǎn)生結(jié)構(gòu)分析信息 413和化學分析信息410。例如，在一個實施方式中，在通過血管104撤回和轉(zhuǎn)動掃描導(dǎo)管 112時，同時地捕獲由OTR分析產(chǎn)生的化學分析信息410和由IVUS分析產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)信息 413。在其他實施方式中，在不同地撤回和轉(zhuǎn)動操作掃描導(dǎo)管112期間捕獲由OTR分析產(chǎn)生 的化學分析信息410和由IVUS分析產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)信息413。隨后，由OTR分析產(chǎn)生的化學分 析信息410數(shù)據(jù)集合和由IVUS分析產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)信息413數(shù)據(jù)結(jié)合相互地進行空間比對。這 種比對包括補償VUS換能器120與光具座118之間的偏心距D (偏離)，見圖1。該種結(jié)構(gòu)信息在中步驟412用來確定即時(即空間解析的光譜信號是否從 掃描導(dǎo)管112的頭部與血管壁104之間大于3毫米的距離獲得。如果該距離大于3毫米，則對預(yù)處理算法進行實時更新。在一個實例中，此類預(yù)處 理算法在
公開日2005年2月5日，名為“用于區(qū)分易損斑塊的光譜不利信號濾鏡和其使用 方法”的美國專利公開號為US2004/0024298-A1的文件中描述。該申請通過引用的方式完 整并入本文中。具體地，根據(jù)獲得信息時導(dǎo)管頭部112與血管壁104之間的距離，這些預(yù)處 理算法差異地加工近紅外信息。在步驟416中，基于0至2毫米距離選擇區(qū)分模式。現(xiàn)有處理步驟校正了以大于 3. Omm產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集合，從而它們可以基于0-2mm距離用區(qū)分模式進行分析。更詳細地，基于由結(jié)構(gòu)分析法413產(chǎn)生的導(dǎo)管頭部112與血管壁104之間距離 的更精確測定，使用5個閾值422、似6、430、434、438之一。即，參考結(jié)構(gòu)分析信息413獲 得OTR數(shù)據(jù)時，對于沿著血管壁的每個位置，根據(jù)導(dǎo)管頭部112與血管壁之間的距離處理 相應(yīng)的數(shù)據(jù)。在實例中，不同閾值的粒度小于0. 5mm(步驟420)、0. 5-1. Omm(步驟424)、1.0-1. 5mm(步驟似8)、1. 5-2. Omm(步驟 432)和 2. 0-2. 5mm(步驟 436)。隨后使用 5 個閾 值422、426、430、434、438中的一個獨立閾值，處理在這沿該壁的每個位置處的數(shù)據(jù)。因而，基于獲得每個OTR光譜信號時管頭部112與血管壁104之間的距離，使用不 同的閾值。在一個實例中，在步驟440內(nèi)，該閾值用來確定是否存在高概率的簿帽動脈粥樣 化。圖4顯示另一種實施方式。如果血液距離在步驟414步驟中大于3毫米，則該實施 方式類似地使用預(yù)處理。隨后，基于獲得數(shù)據(jù)時導(dǎo)管頭部與血管壁之間的距離，在步驟510、 512、514、516、518中使用不同的局部模式。這些局部模式是用來評估OTR光譜信號410的 化學計量模式。這里，IVUS血液深度信息用來改善預(yù)測精度。針對不同血液深度小于 0. 5mm (步驟 420)、0. 5-1. Omm (步驟 424)、1. 0-1. 5mm (步驟 428)、1. 5-2. Omm (步驟 432)和2.0-2. 5mm(步驟436)建立不同的化學計量預(yù)測模式510、512、514、516、518。在一些實例中，“手工”測定血液深度。用戶在測量圖像后輸入血液深度。在其他實例中，OTR預(yù)測模式隨IVUS血液深度信息啟動。圖5仍說明本發(fā)明的另一個實施方式。具體地，該實施方式說明血管壁的 點-對-點OTR分析(分析(Pn))在每種情況下由來自IVUS或第一能量形式的即時信息 (距離Pn)補償。以這種方式，當獲得OTR信號310以獲得由結(jié)果分析(Pl)和分析(P2)補 償?shù)木嚯x時，內(nèi)壁掃描結(jié)果中的鄰近的點和它們不同的NIR響應(yīng)(Pl的響應(yīng))和(P2的響10應(yīng))與血管壁的即時距離(距離Pl)和(距離P2)合并。以這種方式，第一能量形式信息 以很高水平的粒度(granularity)使用，以便補償化學和/或結(jié)構(gòu)分析模態(tài)的空間分辨率 的OTR光譜信號信息。 盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方式具體地顯示和描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人 員會理解可以在其中進行形式和細節(jié)方面的多種改變而不脫離由所附權(quán)利要求書包括的 本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.(原始)用于分析血管壁的方法，該方法包括將導(dǎo)管通過血管推進到血管壁的目的區(qū)域；從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰坎z測來自血管壁的第一形式能量；從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰坎z測來自血管壁的第二形式能量；使用所檢測到的第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度；和使用由基于所檢測到的第一形式能量而確定的結(jié)構(gòu)性量度補償?shù)乃鶛z測到的第二形 式能量分析血管壁。
2.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中導(dǎo)管的推進包括將導(dǎo)管通過血管沿導(dǎo)絲推進。
3.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰颗c檢測第一形式能量 和從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰颗c檢測第二形式能量在通過血管撤回導(dǎo)管頭部時進行。
4.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰颗c檢測第一形式能量 和從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰颗c檢測第二形式能量在同時通過血管撤回導(dǎo)管頭部并使 頭部繞該導(dǎo)管縱軸轉(zhuǎn)動時進行。
5.(原始)權(quán)利要求4的方法，其中從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰颗c檢測第一形式能量 和從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰颗c檢測第二形式能量相互同時進行。
6.(原始)權(quán)利要求4的方法，其中從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰颗c檢測第一形式能量 和從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰颗c檢測第二形式能量在導(dǎo)管頭部的不同撤回和轉(zhuǎn)動操作 期間進行。
7.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰颗c檢測第一形式能量 和從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰颗c檢測第二形式能量相互同時進行。
8.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中使用由所確定的結(jié)構(gòu)性量度補償?shù)乃鶛z測到的第一 形式能量分析血管壁包括選擇用于分析響應(yīng)于所檢測到的第一形式能量的所檢測到的第 二形式能量的預(yù)測模式。
9.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中使用由所確定的結(jié)構(gòu)性量度補償?shù)乃鶛z測到的第二 形式能量分析血管壁包括選擇用于分析響應(yīng)于所檢測到的第一形式能量的所檢測到的第 二形式能量的閾值。
10.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中結(jié)構(gòu)性量度是導(dǎo)管頭部與血管壁之間的物理關(guān)系。
11.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中結(jié)構(gòu)性量度是血管壁斑塊的厚度。
12.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中結(jié)構(gòu)性量度是血管壁的厚度。
13.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中使用所檢測到的第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度包 括確定導(dǎo)管頭部與血管壁之間的距離。
14.(原始)權(quán)利要求1的方法，還包括使用所檢測到的第二形式能量分析沿著血管壁 的多個點，所述的第二形式能量由為沿血管壁的那些點中的每個點所確定的不同的結(jié)構(gòu)性 量度補償。
15.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中第一形式能量是超聲能。
16.(原始)權(quán)利要求15的方法，還包括從經(jīng)過導(dǎo)管傳輸至導(dǎo)管頭部的光能在導(dǎo)管頭部 附近或在其中光聲地產(chǎn)生超聲能。
17.(原始)權(quán)利要求15的方法，其中使用所檢測到的超聲能確定導(dǎo)管頭部與血管壁之 間物理關(guān)系的步驟包括使用聲納范圍測定術(shù)。
18.(原始)權(quán)利要求15的方法，還包括使用所檢測到的超聲能推測出血管壁的厚度。
19.(原始)權(quán)利要求15的方法，還包括使用所檢測到的超聲能推測出血管壁斑塊的橫 向范圍。
20.(原始)權(quán)利要求15的方法，還包括使用所檢測到的光能推測出血管壁斑塊的帽厚度。
21.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中第二形式能量是光能。
22.(原始)權(quán)利要求21的方法，其中使用所檢測到的光能分析血管壁包括從所檢測到 的光信號解析血管壁的光譜響應(yīng)以產(chǎn)生光譜數(shù)據(jù)。
23.(原始)權(quán)利要求21的方法，其中使用所檢測到的光能分析血管壁包括解析血管壁 的光譜響應(yīng)以產(chǎn)生光譜數(shù)據(jù)，并使用所述光譜數(shù)據(jù)來進行血管壁的化學計量分析。
24.(原始)權(quán)利要求21的方法，其中使用所檢測到的光能分析血管壁包括從所檢測到 的光信號確定血管壁的反射率。
25.(原始)權(quán)利要求21的方法，其中使用所檢測到的光能分析血管壁包括從所檢測到 的光信號確定血管壁的拉曼光譜響應(yīng)。
26.(原始)權(quán)利要求21的方法，其中使用所檢測到的光能分析血管壁包括從所檢測到 的光信號確定血管壁的熒光響應(yīng)。
27.(原始)權(quán)利要求1的方法，其中使用所檢測到的第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度包 括對光信號進行相干性分析。
28.(原始)權(quán)利要求27的方法，其中相干性分析利用光學頻域成像術(shù)。
29.(原始)權(quán)利要求27的方法，其中相干性分析利用光學相干斷層攝影術(shù)。
30.(原始)用于分析血管壁的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過血管被推進至血管壁目的區(qū)域的導(dǎo)管，該導(dǎo)管包含容納第一能量形式系統(tǒng)和第二 能量形式系統(tǒng)的導(dǎo)管頭部，所述第一能量形式系統(tǒng)從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)谝恍问侥芰坎z測來 自血管壁的第一形式能量，所述第二能量形式系統(tǒng)從導(dǎo)管頭部傳輸?shù)诙问侥芰坎⒔邮諄?自血管壁的第二形式能量；用于同時通過血管撤回導(dǎo)管頭部并使該頭部繞導(dǎo)管縱軸轉(zhuǎn)動的撤回和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)；和分析儀，其使用來自第一能量形式系統(tǒng)的第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度，并使用由基 于所檢測到的第一形式能量而確定的結(jié)構(gòu)性量度補償?shù)乃鶛z測到的來自第二能量形式系 統(tǒng)的第二形式能量分析血管壁。
31.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，還包含沿其推進導(dǎo)管的導(dǎo)絲。
32.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中導(dǎo)管頭部在被所述撤回和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)撤回時傳輸?shù)?一形式能量并檢測第一形式能量并且傳輸?shù)诙问侥芰坎z測第二形式能量。
33.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中導(dǎo)管頭部在被所述撤回和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)同時通過血管 撤回并繞縱軸轉(zhuǎn)動時傳輸?shù)谝恍问侥芰坎z測第一形式能量并且傳輸?shù)诙问侥芰坎z 測第二形式能量。
34.(原始)權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中導(dǎo)管頭部在被所述撤回和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)撤回時傳輸?shù)?一形式能量并檢測第一形式能量并且同時傳輸?shù)诙问侥芰坎z測第二形式能量。
35.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中分析儀通過選擇用于分析響應(yīng)于所檢測到的第一 形式能量的所檢測到的第二形式能量的預(yù)測模式，使用由所確定的結(jié)構(gòu)性量度所補償?shù)乃鶛z測到的第一形式能量。
36.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中分析儀通過選擇用于分析響應(yīng)于所檢測到的第一 形式能量的所檢測到的第二形式能量的閾值，使用由所確定的結(jié)構(gòu)性量度所補償?shù)乃鶛z測 到的第二形式能量。
37.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中結(jié)構(gòu)性量度是導(dǎo)管頭部與血管壁之間的物理關(guān)系。
38.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中結(jié)構(gòu)性量度是血管壁斑塊的厚度。
39.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中結(jié)構(gòu)性量度是血管壁的厚度。
40.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中使用所檢測到的第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度包 括確定導(dǎo)管頭部與血管壁之間的距離。
41.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的第二形式能量分析沿著血 管壁的多個點，所述的第二形式能量由為沿血管壁的那些點中的每個點所確定的不同的結(jié) 構(gòu)性量度補償。
42.(原始)權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中第一能量形式系統(tǒng)產(chǎn)生超聲能。
43.(原始)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中分析儀使用超聲能進行聲納范圍測定術(shù)。
44.(原始)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的超聲能推測出血管壁的厚度。
45.(原始)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的超聲能推測出血管壁斑塊 的橫向范圍。
46.(原始)權(quán)利要求42的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的光能推測出血管壁斑塊的帽厚度。
47.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中第二形式能量是光能。
48.(原始)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的光能通過從所檢測到的光 信號解析血管壁的光譜響應(yīng)以產(chǎn)生光譜數(shù)據(jù)而分析血管壁。
49.(原始)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的光能通過解析血管壁的光 譜響應(yīng)以產(chǎn)生光譜數(shù)據(jù)并使用所述光譜數(shù)據(jù)進行血管壁的化學計量分析而分析血管壁。
50.(原始)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的光能通過從所檢測到的光 信號確定血管壁的反射率而分析血管壁。
51.(原始)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的光能通過從所檢測到的光 信號確定血管壁的拉曼光譜響應(yīng)而分析血管壁。
52.(原始)權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其中分析儀使用所檢測到的光能通過從所檢測到的光 信號確定血管壁的熒光響應(yīng)而分析血管壁。
53.(原始)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中使用所檢測到的第一形式能量確定結(jié)構(gòu)性量度包 括對光信號進行相干性分析。
全文摘要
多模式血管內(nèi)分析法使用結(jié)構(gòu)性血管內(nèi)分析模態(tài)補償化學分析模態(tài)。結(jié)構(gòu)分析法的實例是IVUS、OCT(包括光學相干域反射計測量法(OCDR)和光學頻域成像法(OFDI))和/或聲納范圍測定術(shù)?；瘜W或功能性分析法的實例是光學法、NIR、拉曼法、熒光法和光譜術(shù)、熱成像術(shù)和反射計測量法。在一個實例中，結(jié)構(gòu)分析法用來結(jié)構(gòu)地表征環(huán)境如導(dǎo)管頭部-血管壁距離。這種信息隨后用來選擇深度(例如淺與深)特異性的兩種或多種算法以改善化學或功能性分析中的精度。
文檔編號A61B5/00GK102056534SQ200980120789
公開日2011年5月11日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者J·D·卡普蘭, 譚湖偉 申請人:英弗拉雷德克斯公司