[发明专利]利用电生理学导管进行实时光声监控

说明书

技术领域

本发明涉及电生理学导管，并且尤其涉及用于监控组织和损伤评估的激光光声电生理学导管。

背景技术

对于最低程度侵入医疗程序的某些类型，关于体内治疗位置的情况的实时信息是难以获得的。这种信息的缺乏在医师使用导管执行一项操作时制约了医师。这样的操作的一个例子是在肝脏和前列腺中肿瘤和疾病的治疗。而这种操作的另一个例子是用于治疗心房纤维性颤动的心脏消融(ablation)。心脏中的这种情况使得在心内组织产生反常的电信号，从而导致心脏的不规则跳动。

心律失常最常见的原因是经过心内组织的反常电流路线。通常，大部分的心律失常通过消融电失灵的疑似中心从而使得这些中心变得失活来治疗。于是，成功的治疗依赖于心脏内的消融位置以及损伤本身。例如，当治疗心房纤维性颤动时，消融导管被操纵进入右侧或左侧心房，在这里其被用来在心脏内产生消融损伤。这些损伤会通过在心房区域之间生成非导通屏障来中断反常电活动通过心脏的通路从而停止心脏的不规则的跳动的。

应当产生损伤从而中断在局部区域(透壁性)的电传导，但是应当小心以免消融临近组织。并且，消融操作还可引起不希望的组织碳化和局域化凝结，并且能蒸发血液和组织中的水份从而产生蒸汽爆裂(steam pops)。

目前，在消融操作之后，通过在心脏内定位用于在该处测量心房内的电活动的标测导管(mapping catheter)对损伤进行评估。这允许外科医生评估最新产生的损伤并确定它们是否会中断传导。如果确定没有充分地形成损伤，则可产生附加的损伤以进一步形成阻挡反常电流通路的线。很明显，事后消融评估是人们所不期望的，因为校正需要另外的医疗程序。因此，人们更加期望损伤在组织中形成的同时对其进行评估。

在损伤形成的同时对其进行评估的已知方法是测量电阻抗。在被消融的和正常的组织之间的生物化学的差别可导致在组织类型之间的电阻抗的改变。虽然在电生理治疗过程中对阻抗进行常规监控，但是其并不直接与损伤形成相关。测量阻抗仅仅提供有关组织损伤位置的数据，但是并不给出用于评估损伤有效性的定性数据。

另外一种方法是测量在组织的两点之间的电导率。这种被称为损伤步测的过程，也能确定损伤治疗的有效性。但是，这种技术测量每一处损伤的成功或者缺乏，但并不能得到有关损伤形成的实时信息。

在更广的意义上讲，超声成像用于利用声学界限来探测在软组织器官中的病变也是已知的。但是，组织可能是声学均匀的，并且因此，无法通过超声成像测定。基于对漫反射光脉冲或光子密度波的时间分辨或相位分辨探测的光学成像同样存在类似的局限性。

激光器光声技术能够提供上述技术所不具备的优点。在灵敏度、空间分辨率以及图像解释上的提高通过利用如下适当处理变得可能：(1)短脉冲激光器照射以在时间应力限制情况下产生瞬时应力波，其中这种照射提供所产生的具有与在组织中的光分布相似的分布的应力的大振幅，以产生具有精确定位的清晰图像；(2)对应力分布的时间分辨探测，用于从所产生的应力波的时间分布(profile)获得诊断信息；以及(3)使用宽带压电探测器以正确再现应力分布从而获得断层摄影的空间分辨率。但是，这一技术在体内的运用，并且尤其是在心脏内和心外膜内的运用，由于包括空间上的制约及仪器的整合在内的多种因素的影响，而在提供对声光数据的照射和探测方面受到限制。

因此，需要一种能够利用声光技术实时地监控组织并执行损伤评估(尤其是心内和心外膜组织的损伤)的集成式电生理学导管，以获得提高的灵敏度和空间分辨率。

发明内容

本发明认识到：在足够短脉冲宽度内传输的光有选择地被组织成分以及周围介质(血液)吸收并且被转化成热。所述热产生能够由声学传感器检测到的声波。声波的接收时间的延迟与产生声波的成分和光传播光学器件之间的距离成比例，并且能够用于确定组织厚度。为此，光声成像使用从在光传输光学器件视场内的物质的光吸收特性产生的非谐振的声频。这样，信号输出相对于具有不同光吸收特性的物质(诸如在组织和血液或者空气之间的物质)而言具有更高的灵敏度。因此，可以通过血液获得生物组织的高分辨率成像，可操作地达到几厘米的范围(这由波长、光吸收性以及声学传感器的尺寸确定)。这种成像在消融过程中或者同时对损伤形成的可视化尤其具有优势。