[发明专利]经皮针、血管内导管和其他介入式设备的超声可视化

说明书

本发明涉及医学诊断超声成像，并且，特别地涉及对在医疗过程中插入体内的介入式设备进行超声成像。

通过非介入成像对许多介入过程进行强化，特别地，当介入式设备被插入体内以对靶组织进行治疗时。例如，在超声的辅助下，活检针通常是可视的，从而针直接并确定地到达靶组织或细胞团。临床医师可以随着针被插入体内以对体内的可疑病理组织进行采样或移除而可视地观察针的路径。另一示例为r.f.消融针，所述消融针被插入体内以接合肿瘤，在施加r.f.能量之前所述肿瘤由所述针的齿抓住或围绕。可视化确保针齿准确并完全接合肿瘤。另一示例为血管内导管，其可以被引导从其在例如股动脉的进入点在体内经过长的距离。导管的尖端可以由超声成像观察以确保其在例如心脏的靶室中的准确放置。

然而，通常难以对超声场中的介入式设备进行清晰可视化。如针的介入式设备通常在非常接近超声探头处被插入体内。这些固态仪器为对来自探头的超声波束呈现出浅入射角的镜面反射体。许多时候，仪器的位置实际上平行于波束方向。从而，声波可以被较深地反射到体内而非提供强的返回信号。结果，在超声图像中，设备将出现破碎或不清晰的外观。已经进行尝试以减轻这一问题，诸如在美国专利4,401,124(Guess等人)中所描述的在针的尖端附近形成衍射光栅，但是该方法仍是角度相关的。另一方法为如在美国专利5,095,910(Powers)中所描述的对针的运动进行多普勒解调，但是只有当针在运动时这一技术才有效。因此，希望能够用超声对介入式仪器清晰成像而不管所述介入仪器在声场中的位置。

根据本发明的原理，要由超声进行成像的介入式医学仪器使用微泡流体用于改进可视化。微泡流体为悬浮于流体内的封装气态粒子或气态前体(pre-cursor)。微泡可以非常小，在十微米的数量级，并且由盐水或其他流体携带。流体可以为连续流动的，或者以闭合路径循环通过仪器，或者可以流出仪器的远端以使得设备的尖端在图像中能够被清晰地定位。流体中的微泡对撞击超声波呈现出漫反射，使得设备可以被清晰地成像而不管其在超声场中的位置。

在附图中：

图1为根据本发明的原理构造的具有开放微泡流体路径的介入式医学设备的横截面视图；

图1a为图1的针的尖端的放大视图，示出由微泡围绕的针尖端；

图2为具有使流体循环到仪器的尖端或者从仪器的尖端开始循环的闭环微泡流体路径的介入式医学仪器的横截面视图；

图2a为图2的针鞘的横截面视图，示出连接供应流体路径和返回流体路径的路径；

图3为r.f.消融针的横截面视图，其中以微泡流超声辐照针齿；

图4为适于对与介入式医学设备相关的微泡进行成像的超声成像系统的方框图；

图5为示出根据本发明的原理的以图3的针执行r.f.消融的示例性步骤的流程图。

首先参照图1，这里示出为活检针20的介入式医学仪器是根据本发明的原理进行构造的。针20包括外鞘21，有时被称为插入针，其朝向要进行活检或者由仪器以其他方式进行探测的组织插入体内。外鞘21携带口针或针或其他工具24。当外鞘21接近要被探测的组织而被插入体内时，口针24延伸以穿透可疑组织并获取样本或在组织上执行其他操作。在一些过程中，插入针被从身体移除，而口针或工具24被留在原位用于后续操作。

根据本发明的原理，包含微泡的流体的流26通过针的内腔被提供。在该实施例中，流体路径在插入针的远端是开放的，并且微泡流体可以从插入针21的尖端流出并围绕口针24的尖端。微泡流体可以为包含气体粒子的诸如水或盐溶液的任意生物相容性流体。气体粒子可以为气泡、封装微泡、相位转换纳米微粒、搅拌盐水或超声造影剂，仅举几例。微泡为高回波粒子，其提供来自撞击超声波的相对强的超声回波。与为球面反射体的针相比较，球形微泡或其他粒子将返回具有很小角度依赖性或无角度依赖性的显著回波信号，其中，来自所述球面反射体的返回回波的强度为高角度依赖的。因此，围绕针24的尖端的微泡的槽26将辐照尖端定位以及针和口针的轴而与针的角度无关。在另一方面，针可以引起撞击超声以针的角度掠过并在较深的组织中散射而非返回超声转换器，引起超声图像中信号丢失以及针和口针的不规则的外观。这一难题由微泡流体路径解决，所述微泡流体路径从沿着针的长度返回超声而有很小的角度依赖或者无角度依赖或者有很小的图像丢失或无图像丢失。

图1a为口针24的尖端的放大视图，其示出围绕仪器的尖端的微泡26。因此从微泡26返回的回波将辐照超声图像中尖端的定位。