表征流体填充管中的断面收缩的设备和方法

表征流体填充管中的断面收缩的设备和方法
【专利摘要】一种表征流体填充管中的断面收缩的系统和方法，所述系统包括：探针，所述探针具有第一测量传感器，用以在沿所述流体填充管的不同位置处进行瞬时测量；用以抽拉所述探针通过所述流体填充管的机构；位置测量仪，用以提供关于所述第一测量传感器进行的相应瞬时测量的位置的位置数据；处理器，用以通过所述瞬时测量计算在沿所述流体填充管的不同位置处的所述流体填充管的特征。
【专利说明】表征流体填充管中的断面收缩的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于表征流体填充管中的断面收缩的设备和方法。
【背景技术】
[0002]形成有缩窄或断面收缩的流体填充管或脉管的实例是具有狭窄的血管。对缩窄的评估或测量有助于检查缩窄的程度和位置。
[0003]一种用于评估流体填充管中的缩窄诸如冠脉狭窄的方法是血流储备分数(FFR)。该技术测量在沿脉管的两点处的压降；参见附图的图1，其中实例点Pl和P4确定在冠状环境中的最大可实现充血条件下能够测量血压和流量的位置。Pd测量值来自导丝上的传感器，并且Pa测量值来自导液管。然后，通过以平均近端压力(Pa)的比例来表达平均远端压力(Pd)做出比较，其中该数值是在至少一个完整心动周期(但通常是平均3次或更多次心跳)中测量的整个心动周期中的平均Pa和Pd:
[0004]
血流储备分数

【发明内容】

[0005]本发明的目标是提供一种描写或表征`流体填充管中的断面收缩的设备和方法。
[0006]本发明的一个方面提供用于表征流体填充管中的断面收缩的系统，该系统包括:探针，其具有第一测量传感器，用以在沿流体填充管的不同位置处进行瞬时测量；用于抽拉所述探针通过所述流体填充管的机构；位置测量仪，用以提供关于第一测量传感器进行相应瞬时测量的位置的位置数据；处理器，用于通过所述瞬时测量计算在沿流体填充管的不同位置处的流体填充管的表征量。
[0007]本发明的另一方面提供一种用于评估流体填充管特性的探针，其包括被以已知距离间隔开的两个传感器和在该两个传感器之间的导线，能够抽拉所述导线通过该流体填充管，以改变第一传感器和第二传感器之间的已知距离。
[0008]本发明的又一方面提供一种使用具有传感器的探针来表征流体填充管中的断面收缩的方法，所述方法包括:在流体填充管内沿流体填充管抽拉探针；记录在沿流体填充管的不同位置处的探针传感器读数；和通过瞬时测量计算流体填充管在沿该流体填充管不同位置处的表征量。
[0009]本发明的又一方面提供一种评估流体填充管的表征量的探针，其包括两个传感器和在该两个传感器之间的导线，能够抽拉所述导线通过该流体填充管，以改变第一传感器和第二传感器之间的距离。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]为了可更易于理解本发明，现在将参考附图描述本发明的实施例，其中:[0011]图1是流体填充管中的一系列缩窄的示意图，其中P为压力，R为压力比，而D是测量之间的距离；
[0012]图2是实施本发明的系统的示意图；
[0013]图3是位于流体填充管中的图2的系统的一部分的示意图；
[0014]图4是使用实施本发明的方法产生的曲线图，其示意一定长度的动脉的IPR ；[0015]图5是根据本发明的一个实施例和基于图4中的数据产生的逐点详述(point-by-point)缩窄程度图,在该实例中，该逐点详述评估是动脉中的狭窄,其中Dci是记录起点，D1是高狭窄程度的起点，D2是高狭窄程度的终点，并且D3是记录终点；
[0016]图6是使用实施本发明的方法产生的曲线图，其示意一定长度的动脉的IPR，和沿位置Dl和D2之间的流体填充管的用于支架的可能点；
[0017]图7是在沿位置Dl和D2之间的流体填充管设置支架的假设血管成形术后，对动脉上的IPR相同表征量的可能影响的曲线图，以及使用实施本发明的方法获得的IPR测量值的曲线图；并且
[0018]图8是示出实施包括反馈程序的本发明的系统的操作的流程图。
[0019]图9是实施本发明的另一方法的示意图。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供一种用于描写或表征流体填充管中的断面收缩的设备和方法。该描写或表征的设备和方法还可用于描写或表征流体填充管中的一系列断面收缩。
[0021]参考图2，实施本发明的用于表征流体填充管中的断面收缩的系统I包括血液动力器械2、导液管4、马达驱动器5和动脉内探针6，所述动脉内探针6诸如动脉内压力导丝(Waveffire或Combowire (Volcano公司))，或具有压力测量换能器(transducer)或传感器7—即测量压力(P)的装置的Radi压力导丝(美国圣犹达医疗设备公司)，所述血液动力器械2包括处理器3。优选，探针6包括导丝和集成在导丝中的传感器7。在图3中示出传感器7处于原位。
[0022]处理器3对传感器7进行的测量进行分析和操作。信号线路8将来自传感器7的压力测量信号传递至处理器3。信号线路8被示意为有线连接8和来自马达驱动器5、导液管4或者直接来自换能器7的无线连接8’两者一任何构造均是可用的。
[0023]处理器3根据下文更详细讨论的若干算法对从换能器7接收的测量值进行操作。
[0024]传感器7是压力测量传感器，但是考虑其它形式的传感器；例如流量传感器。另外，用于测量或计算动脉壁的厚度的电容传感器也在本发明的范围内。
[0025]可以下列构造或构造组合设置系统1，但是这些不是构造的详尽列表:
[0026]i包括与处理器有线连接的能够进行压力测量的探针的孤立装置，以提供在装置上分析；
[0027]ii包括具有与处理器无线连接的能够进行压力测量的探针的装置，以提供在处理器处的分析；
[0028]iii包括能够进行压力测量的探针的孤立装置以及数据存储装置，所述数据存储装置可操作用以实时记录测量数据，或随后传输至处理器，以提供在处理器处的分析(实时和/或线下)；和[0029]iv包括与数据存储装置无线连接的能够进行压力测量的探针的装置，所述数据存储装置可操作用于实时记录测量数据，或随后传输至处理器，以提供在处理器处的分析(实时和/或线下)。
[0030]在其中系统I被构造为血液动力器械的部分的心脏环境中，该系统被构造为使用在血液动力器械中的处理器3，所述血液动力器械诸如麦克森器械一HorizonCardiology?, 一种心血管信息系统(CVIS)。该处理器能够被构造为对该血液动力器械进行补充。这样的构造对于器械处理器执行压力数据的线下分析是特别有效的。
[0031]系统I能够与其它血液动力器械、医疗成像器械和/或患者内标识位置器械结合地使用。
[0032]该系统用于描写或表征流体填充管中的断面收缩。该系统的使用的一个实例是当所述管是动脉并且管中的断面收缩/约束/缩窄是狭窄时，在心脏环境中使用。
[0033]基本系统部件为:探针6，其具有测量传感器7，用以在沿流体填充管的不同位置处进行瞬时测量；马达驱动器5，用于以预定速度将探针6抽拉通过流体填充管；以及处理器3，用于通过所述瞬时测量计算在沿流体填充管的不同位置处的流体填充管的表征量。在该实例中，将检测的特别有用的测量是压力测量，因为在流体流过约束后，产生压降。
[0034]通过表达流体填充管内远端压力对近端压力的比率，做出对流量约束(restriction to flow)的表征或评估。其测量横跨沿流体填充管从位置Dl至D3的长度的所有狭窄的总流量约束，其中在存在或不存在最大充血的条件下，进行相应的压力测量并且表达为比率(P4A31X
[0035]除了计算沿脉管的总流量约束之外，还可以从以D距离隔开的节段中的压力比来计算横跨单个狭窄的瞬时压降。例如，在距离D3上的压降的比率为:
[0036]瞬时压降比率(?) =^l
[0037]其近似地与标准化瞬时压降比率(nIPR)相同:

[0038]标准化瞬时压降比率,

(R3) = P4/P3[0039]在一个实例中，存在彼此移位的两个测量传感器一参见图3。该系统I具有另外的传感器9，使得进行两个瞬时测量，一个由另外的传感器9在沿管的基本恒定位置处进行，另一个由第一传感器7在沿管的不同位置处进行。在该两个传感器之间的导线或导丝能够抽拉通过管，以改变第一传感器和第二传感器之间的距离。一个传感器(在该实例中为9 )被固定在基本恒定位置处。另一传感器(在该实例中为7)相对于该一个传感器9移动。“固定的”传感器9位于导管4的一端，承载另一传感器7的导线6从该端发出。因此，探针传感器7相对于固定传感器9移动。关于在基本恒定或固定位置处进行的测量对测量标准化。
[0040]标准化瞬时压力比更稳健，因为每个远端数值都被与近端主动脉压力标准化，因此由于绝对压力中的扰动被最小化而使沿脉管长度的比较更可靠。
[0041]如图5中所示，以速度U沿脉管系统性地向后移动并且记录探针沿抽出距离的瞬时测量，对每个位置(D1、D2和D3等)产生压力比(RpR2和R3等)。能够使用标准化瞬时压力比或瞬时压力比执行狭窄的描写或评估。
[0042]在一个实例中，探针的抽拉通过流体填充管的预定速度是已知的并且优选是恒定速度。该抽拉是已知速度的抽拉，以允许在沿管抽拉探针时进行瞬时压力测量，因为将作为压力测量记录这些测量，并且将计算沿管的探针的每个位置的压力比。
[0043]优选通过处理器3控制马达驱动器5来朝导液管4向后抽拉探针6。该控制可涉及反馈回路的使用。
[0044]沿脉管的压力的系统性评估是通过以速度U抽回压力传感器而执行的。在每一位置处记录压力。可以通过使用反馈回路来最小化误差和加快采集阶段。在该反馈回路中，传感器被定位在流体填充管中，并且然后被附接至可调速马达驱动器或步进马达。在取样X秒的时段，以对所进行的测量和所计算的表征量建立基线之后，在该情况下所述基线为NIPR或IPR平均值和标准偏差移动平均值，马达驱动器开始以速度U回拉探针。取样还能够处于心跳的部分时间或具体时间点上。 [0045]使用高取样频率以及具有合适频率响应的合适传感器，能够通过在单次心跳中观察局部心脏循环，使得回拉速度U在已知距离上更快。
[0046]压力测量被馈送到控制台中的处理器，并且计算IFR或nIFR。将该实时压力与心脏环境中的前η次心跳的移动均值和标准偏差进行比较。如果该实时压力数据落入相容阈值内，则马达继续回拉。然而，如果该实时压力数据落在容限阈值之外，则马达就暂停，并且做出进一步的压力测量。一旦压力测量落入相容阈值内，马达就继续回拉。通过该方法产生一系列评估或描写。在图6中示出反馈回路实例。
[0047]在另一实例中，抽拉是逐步通过管的，其中在沿着管的每个位置处进行至少一次瞬时测量。然后，探针被以预定距离抽拉通过管、停止并且然后在下一位置处进行另一至少一个瞬时测量，以此类推。优选但非必要地，该预定距离是恒定距离。
[0048]在相应的位置处或关于抽拉距离记录每个瞬时测量。
[0049]实施本发明的替换系统配有位置传感器，该位置传感器在被拉回通过管时监控压力传感器导线的位置。通过该方式，使每个距离点/定位/位置关联至特定压力测量，或与其交叉参考。特别地，该位置传感器监控保持压力传感器的导线。
[0050]现在参考图9，其描述系统的另一实施例，其可以在存在或不存在马达驱动器5的情况下操作。在图2所示的实施例中，该系统依赖于马达，从而以已知方式操作，以确定沿导线6至传感器7的距离X。可使用用于确定从通常在导液管上的已知点至传感器的距离X的其它机构来在不同的已知位置X处进行测量。在纯手动版本的系统中，可通过导液管4手动抽回导线6，并且导线6上的物理记号形式的标记能够将距离X传递至使用者。该系统通过读取探针上的标记或标识获得位置测量。所述标识可以是由激光位置指示器读取的可见指示物。
[0051]半自动版本的系统能够使用通过导管和下列部件的组合的手动抽拉导线6:1 )RF读取器10，其优选位于导管4的头部处，导线6从该头部以距离X突出导管4 ;和ii )沿导线6设置的多个RF标签11。导线6设有一系列等间隔的无源RF标签11，每个RF标签11均具有单独标识符，当(如果不仅是直接接近)紧密接近读取器10时所述标识符被读取。在一个实施例中，RF标签读取器10处于与安装在导液管4的头部处的第二传感器9 一致的位置。该两个元件的一致不是必需的。能够在导液管上使用超过一个RF标签读取器10。
[0052]本地存储的或储存在处理器3中的查找表从读取器10取得读取信息，并且将邻近读取器10的标签识别例如为标签Iltl,并且通过查找表确定位于读取器10处的标签11。沿导线6以距离X远离传感器7，这意味着传感器7处于已知位置P12。然后抽拉导线，直到另一标签11被读取器10读取，该另一标签在这点上被识别，已知其位置处于读取器10处，并且也已知从该另一标签到传感器7的距离，所以已知传感器7的位置。重复该过程，并且识别标签11，将传感器7的位置识别为已知，并且在该已知位置处进行至少一次测量。
[0053]优选地，RF标签11沿导线6等间隔地隔开，但是它们不需要等间隔地隔开，因为它们沿导线6相对于传感器7的位置仅是与每个标签关联的必需数据。该必需数据不需要在进行测量时存在。能够相对每个RF标签标识符进行测量并记录测量，并且然后随后地能够对导线进行测量，以提供每个标签的相对位置信息，并且然后将该位置信息与在每个标签处进行的测量关联。
[0054]优选地，RF标签11是无源RF标签。该RF标签11能够是由导线6中的导体供电的有源RF标签。
[0055]本发明的实例允许沿脉管的一系列压力比的评估。进一步计算压力的变化率或压力比的变化率，以提供狭窄程度的测量。在任何位置处的压力变化率或狭窄程度能够被计算为，如图4中所示的逐点狭窄程度图绘出。
[0056]
【权利要求】
1.一种用于表征流体填充管中的断面收缩的系统，所述系统包括: 探针，所述探针具有第一测量传感器，用以在沿所述管的不同位置处进行瞬时测量； 用以抽拉所述探针通过所述管的机构； 位置测量仪，用以提供关于所述第一测量传感器进行相应瞬时测量的位置的位置数据； 处理器，用以从所述瞬时测量计算在沿所述管的不同位置处的所述管的表征量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述机构是机动化机构。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述机构是用以抽拉所述探针通过所述管的手动机构。
4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述位置测量仪是用以读取所述探针上的标识的读取器。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述探针上的所述标识是RF标签。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其中所述标识由RF读取器读取。
7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述位置测量仪提供所述第一测量传感器关于已知基准的相对位置。
8.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述位置测量仪提供所述第一测量传感器的绝对位置。
9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述瞬时测量是压力测量。
10.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述管的表征量是在沿所述管的不同位置处进行的瞬时测量的比率，所述管的表征量沿所述管可变。
11.根据任一前述权利要求所述的系统，其中提供另外的传感器，使得进行两个瞬时测量，一个瞬时测量由所述另外的传感器在沿所述管的基本恒定位置处进行，并且另一瞬时测量由所述第一传感器在沿所述管的不同位置处进行。
12.根据权利要求11所述的系统，其中经计算的表征量关于所述基本恒定位置标准化。
13.根据任一前述权利要求所述的系统，其中通过所述管抽拉所述探针的预定抽拉速度是恒定速度。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述预定速度是恒定速度。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述预定速度是逐步抽拉通过所述管，其中在沿所述管的一个位置处进行瞬时测量，然后所述探针以预定距离抽拉通过所述管，以在下一位置处进行下一组瞬时测量，以此类推。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述预定距离是恒定距离。
17.根据任一前述权利要求所述的系统，其中在相应的位置处或关于抽拉距离记录每个瞬时测量。
18.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述表征量代表在压降方面沿所述管的流量约束。
19.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述抽拉是已知速度抽拉。
20. 根据任一前述权利要求所述的系统，其中进一步计算压力变化率或压力比变化率，以提供狭窄程度的测量。
21.根据任一前述权利要求所述的系统，其中能够评估所述管的表征量或从所述管的表征量导出的另外的表征量，并且对其定阈值。
22.根据任一前述权利要求所述的系统，其中识别超过预定阈值的所述管的断面收缩的长度和位置。
23.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述管的导出表征量是由所述管中的断面收缩导致的所述管上的累积负荷。
24.根据任一前述权利要求所述的系统，其中对于沿所述管的所述探针的每个位置都记录瞬时压力测量并且计算压力比。
25.一种用于评估流体填充管的表征量的探针，所述探针包括以已知距离间隔开的两个测量传感器和在两个传感器之间的线，所述线能够被抽拉通过所述管以改变在第一传感器和第二传感器之间的已知距离。
26.根据权利要求25所述的探针，其中所述第一传感器被固定，并且所述第二传感器相对于所述第一传感器移动。
27.根据权利要求26所述的探针，其中所述第一传感器位于所述管中的基本恒定位置处，并且所述第二传感器在距所述第一传感器变化的距离处沿所述管移动。
28.一种使用具有传感器的探针表征流体填充管中的断面收缩的方法，所述方法包括: 沿所述管在所述管中抽拉所述探针； 在沿所述管的不同位置处记录探针传感器读数；和 从所述瞬时测量计算在沿所述管的不同位置处的所述管的表征量。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述瞬时测量是压力测量。
30.根据权利要求28或29所述的方法，其中所述管的表征量是在沿所述管的不同位置处进行的瞬时测量的比率，所述管的表征量沿所述管可变。
31.根据权利要求28至30中的任一项所述的方法，其中提供另外的传感器，并且所述方法还包括进行两个瞬时测量，一个瞬时测量由另外的传感器在沿所述管的基本恒定位置处进行，并且另一瞬时测量由第一传感器进行。
32.根据权利要求31所述的方法，包括关于所述基本恒定位置标准化经计算的表征量。
33.根据权利要求28至32中的任一项所述的方法，包括以恒定速度抽拉所述探针通过所述探针的管。
34.根据权利要求28至33中的任一项所述的方法，包括以逐步抽拉方式抽拉所述探针通过所述管，其中在沿所述管的一个位置处进行瞬时测量，并且将所述探针抽拉预定距离至下一位置，以在所述下一位置处进行下一组瞬时测量，以此类推。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述预定距离是恒定距离。
36.根据权利要求28至35中的任一项所述的方法，包括记录测量之间的抽拉距离，并且使所述探针的抽拉距离或位置与每个在所述位置处进行的瞬时测量关联。
37.根据权利要求28至36中的任一项所述的方法，包括抽拉所述探针并且在沿所述管抽拉所述探针时进行瞬时压力测量，记录这些测量作为压力测量并且对沿所述管的所述探针的每个位置计算压力比。
38.根据权利要求28至37中的任一项所述的方法，包括计算压力变化率和压力比变化率，以提供狭窄程度的测度。
39.根据权利要求28至38中的任一项所述的方法，包括对所述管的表征量或从所述管的表征量导出的另外的表征量定阈值，以提供狭窄程度的测度。
40.一种根据权利要求1至27中的任一项所述的设备用来执行根据权利要求28至39中的任一项所述的方法的用途。
41.一种用于评估流体填充管的表征量的探针，所述探针包括两个测量传感器和在两个传感器之间的线，所述线能够被抽拉通过所述管，以改变所述第一传感器和所述第二传感器之间的距离。
42.根据权利要求41所述的探针，其中所述第一传感器被固定，并且所述第二传感器相对于所述第一传感器移动。
43.一种数据存储介质，所述数据存储介质可操作以执行根据权利要求28至39中的任一项所述的方法的步骤。
44.一种处理器，所述处理器可操作以执行根据权利要求28至39中的任一项所述的处理步骤。
45.一种基本如本文所述和/或如在图2至图6和图9中示出的设备、方法、处理器或数据存储介质。
46.本文公开的任何新颖的特征或特征的组合。
【文档编号】A61B5/103GK103582450SQ201280004868
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年1月6日 优先权日:2011年1月6日
【发明者】海伦·凯瑟琳·斯图尔特·戴维斯, 贾斯汀·戴维斯 申请人:麦德索维有限公司