使用超声测量和力测量来测量组织厚度的制作方法
【专利说明】使用超声测量和力测量来测量组织厚度
【背景技术】
[0001 ] 1.技术领域
[0002] 本发明涉及使用超声波的检查。更具体地，本发明涉及分析超声探头与身体组织 之间的接触。
[0003] 2.相关领域描述
[0004] 侵入式和非侵入式超声技术已用于评估身体内的组织。这些技术特别是与其中有 必要知道某些组织与其它组织和与受到来自器械诸如消融导管、活检针等的损伤的器官的 关系的医疗过程相关。例如，当心脏组织的区域异常地将电信号传导到相邻组织，由此中断 正常的心脏周期并导致心律不齐时，发生心律失常，诸如心房纤颤。
[0005] 用于治疗心律失常的过程包括外科中断导致心律失常的信号的来源，以及中断此 类信号的传导通路。通过经由导管施加能量来选择性地消融心脏组织，有时可以终止或更 改无用电信号从心脏一部分传播到另一部分。该消融方法通过形成非传导性消融灶来破坏 无用的电通路。
[0006] 使用射频能量消融心脏组织的已知困难在于控制组织的局部加热。存在期望形成 足够大的消融灶以有效地消融异常组织焦点或阻断异常传导模式与过度局部加热的不良 效应之间的权衡。如果射频装置形成太小的消融灶，则医疗过程可能不太有效，或可能需要 太多的时间。另一方面，如果过度加热组织，则可存在由于过热而引起的局部炭化效应、凝 固物、和或爆炸性蒸汽爆裂。如果射频装置形成太大的消融灶，则可无意中消融相邻的组 织。在一些情形中，可能发生心脏壁的穿孔。因此，期望的是知道被消融的组织的厚度。
[0007] 授予Sliva等人的美国专利8,628,473提出了一种消融导管，该消融导管包括消融 元件和一个或多个声换能器，所述消融元件用于在导管主体外部的靶区域处消融生物成 分，所述一个或多个声换能器分别被配置成将声束朝相应靶消融区域引导并且从相应靶消 融区域接收反射回波。远侧构件包括换能器外壳，声换能器设置于该换能器外壳中，该换能 器外壳包括至少一个换能器窗口，该至少一个换能器窗口为远侧构件中的唯一部分，声束 穿过该唯一部分。至少存在远侧构件的至少一个换能器窗口部分。
[0008] 由Rosenberg等人所著的美国专利申请公布2013/0123629描述了一种其中在测量 时对组织施加力从而使脂肪组织层变窄的压缩身体脂肪测量技术。脂肪层厚度测量中的偏 压特别通过与脂肪组织层厚度的超声测量同时地或间歇地测量组织阻抗的变化来处理。
[0009] 由Ludwin等人所著的美国专利申请公布2014/0142438描述了一种方法，该方法包 括将医疗探头的远侧端部抵靠体腔的壁按压上，并且从探头接收由远侧端部对壁施加的力 的第一测量。该方法还包括从探头接收指示响应于力的壁的位移的第二测量结果。该方法 还包括基于第一测量结果和第二测量结果来估计壁的厚度。
【发明内容】
[0010] 在本发明的实施例中，通过下述方式使用超声来测量组织厚度:通过确定来自换 能器的超声脉冲被反射回到换能器的周期（以换能器的操作的A模式）。如附图所示，导管可 被配置成通过在导管远侧末端中并入换能器来测量组织厚度;换能器被放置成与组织的表 面接触。实际上，该测量是困难的，因为在由换能器获取的信号内，经反射的脉冲难以与由 换能器接收的其它背景声区分开。
[0011] 本发明的实施例通过下述方式克服此问题:将换能器放置成与组织接触，并且使 远侧末端竖直地（即，与组织表面正交）、前后运动，从而在换能器操作的同时对组织进行压 缩以及解压缩。竖直运动可为自动的，使用例如并入到远侧末端中的线性致动器。另选地， 竖直运动可由系统的使用者手动产生或者可由于心脏的收缩而自然地发生。竖直运动使脉 冲在不同周期返回，因为由脉冲横贯的组织的距离不同。
[0012] 远侧末端还具有位于末端中的接触力传感器，并且由该传感器测量的力在末端运 动时变化。本发明的实施例使所测量的接触力与由换能器获取的信号相关，以将从感兴趣 的组织界面返回的脉冲与背景反射和噪声分隔。该相关可利用如下事实：高力下的返回脉 冲周期小于低力下的返回脉冲周期，因为与低力情况对比，实际组织厚度在高力情况下较 小。
[0013] 该相关提高了所测量的返回脉冲周期的信噪比，从而提供对组织厚度的精确测 量。
[0014] 根据本发明的实施例，提供了一种方法，该方法通过将导管插入成与受检者的身 体中的腔的壁接触来实施。导管的远侧段具有接触力传感器和超声换能器。该方法还通过 下述方式来实施:致动换能器以从腔的壁获取超声反射数据，并且当致动换能器时，使导管 抵靠腔的壁往复运动并且测量导管与腔的壁之间的接触力。该方法还通过下述方式来实 施:使反射数据与接触力相关，识别与接触力具有最高相关性的一组相关的反射数据，根据 内表面与所识别的一组反射数据之间的飞行时间来确定内表面与所识别的一组反射数据 之间的组织厚度。
[0015] 该方法的一个方面包括响应于组织厚度来消融腔的壁。
[0016] 根据该方法的一个方面，换能器以Μ模式操作。
[0017] 根据该方法的另一个方面，使导管与壁的内表面正交地往复运动。
[0018] 根据该方法的又一个方面，腔为受检者的心脏的室并且心脏的周期性运动迫使导 管进行往复运动。
[0019] 根据该方法的又一个方面，使导管往复运动是通过连接到导管的致动器来执行 的。
[0020] 该方法的附加的方面包括使致动器与心脏的周期性运动同步。
[0021] 该方法的另一个方面包括根据心内流体压力来调节致动器的脉冲功率。
[0022] 根据该方法的一个方面，使导管往复运动是以足以将腔的壁压缩0.3-0.5mm的力 来执行的。
[0023]根据该方法的另一个方面，使导管往复运动是以1-lOHz的频率执行的。
[0024]根据本发明的实施例，还提供了一种设备，该设备包括导管，该导管被配置用于插 入成与体腔的壁接触。接触力传感器和超声换能器设置于导管的远侧段中。该设备包括超 声发生器和致动器，该超声发生器操作以用于致动换能器以从腔的壁获取超声反射数据， 致动器操作以用于在换能器处于活动时使导管抵靠腔的壁往复运动。连接到接触力传感器 的电路操作以用于测量导管与腔的壁之间的接触力。连接到电路和换能器的处理器接收反 射数据。处理器操作以用于识别与接触力具有最高相关性的一组相关的反射数据并且用于 根据内表面与所识别的一组反射数据之间的飞行时间来确定内表面与所识别的一组反射 数据之间的组织厚度。
[0025] 根据该设备的一个方面，消融器操作以用于消融腔的壁，该消融器可响应于组织 厚度而调节。
【附图说明】
[0026] 为了更好地理解本发明，以举例的方式提供本发明的详细说明，应结-合以下附图 来阅读详细说明，附图中相同的元件用相同的附图标号来表示，并且其中：
[0027] 图1为根据本发明的公开实施例的用于对心脏执行导管插入手术的系统的立体说 明图；
[0028] 图2为根据本发明实施例的与被评估的组织接触的导管的远侧部分的示意图；
[0029] 图3为示出根据本发明实施例的导管末端的接触力与到组织界面的飞行时间之间 的相关性的曲线图；
[0030] 图4为示出根据本发明实施例的导管末端的接触力与到组织界面的飞行时间之间 的相关性的曲线图；并且
[0031] 图5为根据本发明实施例的使用超声测量和力测量来确定组织厚度的方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0032]为了全面理解本发明的各种原理，在以下说明中阐述了许多具体细节。然而，对于 本领域的技术人员将显而易见的是，并非所有这些细节都是实施本发明所必需的。在此示 例中，未详细示出熟知的电路、控制逻辑、和用于常规算法和过程的计算机程序指令的细 节，以免不必要地使主要概念变得模糊。
[0033] 本发明的方面可实施于软件编程代码中，该软件编程代码通常保持在永久性存储 装置，诸如计算机可读介质等中。在客户端/服务器环境中，此类软件编程代码可存储在客 户端或服务器上。软件编程代码可实施于与数据处理系统一起使用的多种已知非临时性介 质诸如磁盘、硬盘驱动器、电子介质或⑶-ROM中的任一种上。代码可分布于此类介