JP2000511786A

Detecting thermal discrepancies in vessel walls

Abstract

(57) [Summary] Infrared thermal sensing catheters (10) and their use are disclosed that are particularly useful in identifying potentially critical arterial plaques in patients with coronary and other arterial disease. In one embodiment, the infrared fiber system (70) provided at the tip of the catheter (10) is used to increase the risk of inflamed and feverish rupture, dehiscence or ulcer. Therefore, the location of atherosclerotic plaques at high risk of arterial thrombosis and infarction can be found. In another embodiment, a catheter (10) with an infrared detector at the tip also locates atherosclerotic plaques that are inflamed and generate heat. Also, using the present invention, regions such as pus wounds, infections, and cancers can be detected at a temperature different from the temperature indicated by those regions, that is, the ambient temperature of the tissue immediately adjacent to those regions. The present invention can also be used to detect cell death, thrombi, bleeding, accumulation of calcium or cholesterol, or temperature regions indicating foreign substances, i.e. temperature regions lower than surrounding tissues in vessels or organs. ..

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    【特許請求の範囲】 1. 脈管の光放射を分析するための装置であって、 前記放射を伝送することができるとともに前記脈管の壁の中の箇所に近接して 設置可能な少なくとも一つのファイバと、 前記ファイバの末端を包み込むバルーンと、 前記箇所と前記脈管に沿った平均的な光放射との間の前記放射の差を検出する ことのできる検出器と、 を有し、前記バルーンが前記放射に対して透明であるか又は前記放射に対して不 透明であるとともに黒体の内側表面を有しているような装置。 2. 前記光放射が赤外放射である請求項1記載の装置。 3. 前記脈管が血管である請求項1記載の装置。 4. 少なくとも二つのファイバをさらに有する請求項1記載の装置。 5. 前記ファイバの少なくとも一つが参照用ファイバであり、前記ファイバの 別の一つが信号用ファイバである請求項4記載の装置。 6. 前記信号用ファイバの前記末端が光学反射面へ光学的に接続され、前記光 学反射面が半径方向に生じる光放射を前記末端及び前記ファイバの中へ導くこと ができる請求項5記載の装置。 7. 前記参照用ファイバはその末端において前記光放射が前記参照用ファイバ の中へほとんど入射しないようにする材料がコーティングされている請求項5記 載の装置。 8. 前記不透明なバルーンの前記内側表面が黒体スペクトルを放射する請求項 1記載の装置。 9. 前記バルーンが膨張するによって前記脈管内部の流体の流れをほぼ制限す る請求項1記載の装置。 10. 前記バルーンが膨張することによって前記ファイバと前記箇所に最も近 接する前記脈管の前記壁との間の前記流体をほぼ排除する請求項1記載の装置。 11. 前記設置が前記脈管の軸に沿って行われる請求項1記載の装置。 12. 前記箇所がプラークを含んでいる請求項1記載の装置。 13. 前記プラークのルーメン表面の上又はルーメン表面の下に炎症細胞が存 在するために、前記プラークは破裂する危険性又は血栓の危険性を有する請求項 12記載の装置。 14. 前記壁が前記脈管の内部にある請求項1記載の装置。 15. カテーテルをさらに有する請求項1記載の装置。 16. ガイドワイヤをさらに有する請求項1記載の装置。 17. 前記検出器が前記ファイバの基端へ光学的に接続され、複数のファイバ が設けられている場合には、前記ファイバの各々の基端へ光学的に接続されてい る請求項1記載の装置。 18. 前記検出器が多波長の放射計を有している請求項5記載の装置。 19. 前記放射計が回転式の円形可変フィルタを有し、このフィルタの透過波 長が回転角度の関数である請求項18記載の装置。 20. 前記ファイバがおよそ2~14マイクロメートルの波長を有する放射に対 して透明である請求項19記載の装置。 21. 前記ファイバがおよそ3~7マイクロメートルの波長を有する放射に対し て透明である請求項19記載の装置。 22. 前記信号用ファイバ及び前記参照用ファイバの前記末端が各ファイバか ら放出され前記フィルタの上のほぼ同じ場所を通過する放射をサンプリングでき るだけの十分な距離だけ互いにずらされている請求項19記載の装置。 23. 前記放射計が前記放射を電気信号へ変換することのできる少なくとも一 つの光電デバイスヘ光学的に接続されている請求項18記載の装置。 24. 前記光電デバイスが前記電気信号をデジタル化することのできる装置へ 電気的に接続されている請求項23記載の装置。 25. 前記デジタル化された信号がおよそ300~310°Kの間の温度に維持され た黒体に対するスペクトル曲線から選ばれた曲線に数学的にフィッティングされ 、前記曲線が前記黒体の各々から放出されるフォトンの数として前記波長の各々 に対してプロットされる請求項24記載の装置。 26. 血管の赤外放射を分析するためのカテーテルであって、 少なくとも二つのファイバと、 バルーンと、 ガイドワイヤと、 検出器と、 を有し、前記ファイバが前記放射を伝送することができるとともに前記血管の内 壁の中でプラークを含んでいる箇所に近接して前記血管の軸に沿って設置可能で あり、 前記ファイバの少なくとも一つが参照用ファイバであり、この参照用ファイバ がその末端において前記光放射が前記参照用ファイバの中へほとんど入射しない ようにする材料がコーティングされ、 前記ファイバの残りのうちの少なくとも一つが信号用ファイバであり、この信 号用ファイバの末端が半径方向に生じる光放射を前記信号用ファイバの前記末端 及び前記信号用ファイバの中へ導くことができるような光学反射面へ光学的に接 続され、 前記バルーンが前記ファイバの各々の前記末端を包み込んでおり、前記バルー ンが膨張することによって前記血管内部の流体の流れをほぼ制限し、また前記バ ルーンが前記ファイバと前記箇所に最も近接する前記血管の前記壁との間の前記 流体をほぼ排除し、 前記バルーンが前記放射に対して透明であるか又は前記放射に対して不透明で あるとともに空間的に一定した光放射率を有する内側表面を有し、前記不透明な バルーンの前記内側表面が黒体スペクトルを放射し、 前記検出器が前記ファイバの各々の基端へ光学的に接続され、前記箇所と前記 血管に沿った平均的な光放射との間の前記放射の差を検出することができ、 前記検出器が多波長の放射計を有し、この放射計が回転式の円形可変フィルタ を有し、このフィルタの透過波長が回転角度の関数であり、約3マイクロメート ルの波長を有する放射に対して透明であり、 前記ファイバの前記末端が各ファイバから放出され前記フィルタの上のほぼ同 じ場所を通過する放射をサンプリングできるだけの十分な距離だけ互いにずらさ れ、 前記放射計が前記放射を電気信号へ変換することのできる少なくとも一つの光 電デバイスへ光学的に接続され、前記電気信号がデジタル化可能であり、このデ ジタル化された信号がおよそ300~310°Kの間の温度に維持された黒体に対する スペクトル曲線から選ばれた曲線に数学的にフィッティングされ、前記曲線が前 記黒体の各々から放出されるフォトンの数として前記波長の各々に対してプロッ トされるカテーテル。 27. 脈管壁中のある箇所の光放射を分析する方法であって、 前記放射を伝送することができる少なくとも一つの光ファイバを前記箇所の近 傍に設置する段階と、 前記ファイバの末端を包み込むバルーンを前記脈管の中で膨張させることによ って前記バルーンによって前記脈管の内部の流体の流れを制限させる段階と、 前記放射を前記箇所と前記脈管壁に沿った平均的な光放射との間の前記放射の 差を検出することのできる検出器まで前記ファイバに沿って伝送する段階と、 を有し、前記バルーンが前記放射に対して透明であるか又は前記放射に対して不 透明であるとともに空間的に一定した光放射率を有する内側表面を有している方 法。 28. 前記光放射が赤外放射である請求項27記載の方法。 29. 前記脈管が血管である請求項27記載の方法。 30. 前記箇所に近接させて少なくとも二つのファイバを設置する段階をさら に有する請求項27記載の方法置。 31. 前記ファイバの少なくとも一つが参照用ファイバであり、前記ファイバ の別の一つが信号用ファイバである請求項30記載の方法。 32. 前記信号用ファイバの前記末端が光学反射面へ光学的に接続され、前記 光学反射而が半径方向に生じる光放射を前記末端及び前記ファイバの中へ導くこ とができる請求項31記載の方法。 33. 前記参照用ファイバはその末端において前記光放射が前記参照用ファイ バの中へほとんど入射しないようにする材料がコーティングされている請求項3 2記載の方法。 34. 前記バルーンの前記内側表面が黒体スペクトルを放射する請求項27記 載の方法。 35.前記ファイバの前記設置が前記脈管の軸に沿って行われる請求項27記載 の方法。 36. 前記箇所がプラークを含んでいる請求項27記載の方法。 37. 前記プラークが破裂あるいは血栓の危険性を有する請求項36記載の方 法。 38. 前記壁が前記脈管の内部にある請求項27記載の方法。 39. 前記ファイバと前記バルーンの前記設置がカテーテル挿入によって行わ れる請求項27記載の方法。 40. 前記カテーテル挿入がガイドワイヤの挿入を含む請求項39記載の方法 。 41. 前記検出器が前記ファイバの基端へ光学的に接続されており、複数のフ ァイバが設けられている場合には前記ファイバの各々の基端へ光学的に接続され ている請求項27記載の方法。 42. 前記検出が前記放射を多波長の放射計へ通す段階を有する請求項31記 載の方法。 43. 前記放射を前記放射計へ通す段階がその透過波長が回転角度の関数であ るような円形の可変フィルタを回転する段階と、前記放射を前記回転式フィルタ へ通す段階とを有する請求項42記載の方法。 44. 前記フィルタがおよそ2~14マイクロメートルの波長を有する波長に対 して透明であり、これをサンプリングするために使用される請求項43記載の方 法。 45. 前記フィルタがおよそ3~7マイクロメートルの波長を有する波長に対し て透明であり、これをサンプリングするために使用される請求項43記載の方法 。 46. 前記フィルタがおよそ3マイクロメートルの波長を有する波長に対して 透明であり、これをサンプリングするために使用される請求項43記載の方法。 47. 前記信号用ファイバ及び前記参照用ファイバの前記末端を各ファイバか ら放出され前記フィルタの上のほぼ同じ場所を通過する放射をサンプリングでき るだけの十分な距離だけ互いにずらす段階が設けられている請求項42記載の方 法。 48. 前記検出が前記放射計を少なくとも一つの光電デバイスへ光学的に接続 する段階と、前記放射を電気信号へ変換する段階とによって行われる請求項42 記載の方法。 49. 前記検出が前記電気信号をデジタル化する段階によって行われる請求項 48記載の方法。 50. 前記検出が前記デジタル化された信号をおよそ300~310°Kの間の温度 に維持された黒体に対するスペクトル曲線から選ばれた曲線に数学的にフィッテ ィングする段階と、前記曲線を前記黒体の各々から放出されるフォトンの数とし て前記波長の各々に対してプロットする段階とによって行われる請求項48記載 の方法。 51. 破裂する危険性のあるプラークを血管に沿って検出する方法であって、 ガイドワイヤを前記血管の中に挿入する段階と、 少なくとも二つのファイバを有する前記ガイドワイヤに沿って前記血管にカテ ーテルを挿入する段階と、 を有し、前記ファイバが前記血管の内壁の中でプラークを含んでいる箇所の近傍 において赤外放射を前記血管の軸に沿って伝送することができ、 前記ファイバの少なくとも一つが参照用ファイバであり、この参照用ファイバ はその末端において前記光放射が前記参照用ファイバの中へほとんど入射しない ようにする材料がコーティングされ、 前記ファイバの残りのうちの少なくとも一つが信号用ファイバであり、この信 号用ファイバの末端が半径方向に生じる光放射を前記信号用ファィバの前記末端 及び前記信号用ファイバの中へ導くことができるような光学反射面へ光学的に接 続され、 前記ファイバの各々の前記末端を包み込むバルーンを膨張させる段階がさらに 設けられ、前記バルーンが膨張することによって前記血管内部の流体の流れをほ ぼ制限し、また前記バルーンが前記ファイバと前記箇所に最も近接する前記血管 の前記壁との間の前記流体をほぼ排除し、 前記バルーンが前記放射に対して透明であるか、又は前記放射に対して不透明 であるとともに空間的に一定した光放射率を有する内側表面を有し、前記不透明 なバルーンの前記内側表面が黒体スペクトルを放射し、 前記赤外放射を検出器へ伝送する段階がさらに設けられ、前記検出器が前記フ ァイバの各々の基端へ光学的に接続され、前記箇所と前記血管に沿った平均的な 光放射との間の前記放射の差を検出することができ、 前記検出器が多波長の放射計を有し、この放射計が回転式の円形可変フィルタ を有し、このフィルタの透過波長が回転角度の関数であり、約3マイクロメート ルの波長を有する放射に対して透明であり、 前記ファイバの前記末端が各ファイバから放出され前記フィルタの上のほぼ同 じ場所を通過する放射をサンプリングできるだけの十分な距離だけ互いにずらさ れており、 前記放射計が前記放射を電気信号へ変換することのできる少なくとも一つの光 電デバイスへ光学的に接続され、前記電気信号がデジタル化可能であり、このデ ジタル化された信号がおよそ300~310°Kの間の温度に維持された黒体に対する スペクトル曲線から選ばれた曲線に数学的にフィッティングされ、前記曲線が前 記黒体の各々から放出されるフォトンの数として前記波長の各々に対してプロッ トされ、 前記プラークが前記平均的な血管壁温度よりも高い温度を有しているかを決定 する段階がさらに設けられている方法。 52. 脈管の内部に複数のプラーク箇所を有する患者を外科的に治療する方法 であって、 前記複数のプラーク箇所のどれが脈壁の平均温度よりも高い温度を有するのか を決定する段階と、 前記温度が高いことがわかったプラーク箇所を除去あるいは削減する段階と、 を有する方法。 53. 前記決定する段階が前記脈管壁における前記プラーク箇所の光放射を分 析する段階によって行われ、 前記放射を伝送することができる少なくとも一つのファイバを前記箇所の近傍 に設置する段階と、 前記ファイバの末端を包み込むバルーンを前記脈管の中で膨張させることによ って前記バルーンで前記脈管の内部の流体の流れを制限させる段階と、 前記放射を前記箇所と前記脈管壁に沿った平均的な光放射との間の前記放射の 差を検出することのできる検出器まで前記ファイバに沿って伝送する段階と、 をさらに有し、前記バルーンが前記放射に対して透明であるか、又は前記放射に 対して不透明であるとともに空間的に一定した光放射率を有する内側表面を有し ている請求項51記載の方法。 54. 請求項27の方法における請求項1の装置の使用。 55. 臓器、脈管、体腔又は孔における炎症を検出するための請求項1の装置 の使用。 56. 臓器、脈管、体腔又は孔における生きた細胞の不在を検出するための請 求項1の装置の使用。