具有增強的回波產(chǎn)生性的涂層的醫(yī)療裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)藥、物理學和生物技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了在患者體內(nèi)精確定位醫(yī)療裝置（例如針或?qū)Ч埽?，通常使用超聲成像。超?成像依賴于聲波從物質(zhì)之間界面反射的不同方式。頻率高于正常人類聽力可聽范圍（通常 從20kHz至幾千兆赫）的超聲波在密度不同的區(qū)域中被反射。實踐中，使用變換器發(fā)射超 聲波，隨后通過將振動轉(zhuǎn)化為電脈沖的變換器檢測一些被反射的聲波。對這些電脈沖進行 處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像。
[0003] 超聲成像用于醫(yī)療裝置是本領域中公知的。為了增強醫(yī)療裝置的超聲圖像的質(zhì) 量，該裝置的表面通常是帶槽的或粗糙的，或者向該裝置的至少部分表面涂布超聲涂層。 例如US專利5, 289, 831和5, 081，997描述了產(chǎn)生回波的醫(yī)療裝置，其具有帶有部分球形 壓痕的表面，或具有涂覆有球形顆粒的表面，該球形顆粒散射超聲信號。國際專利申請WO 00/51136描述了氣泡或金屬顆粒在增強超聲信號方面的用途。歐洲專利申請EP 0624342 中也描述了使用含有腔室或氣泡的產(chǎn)生回波的材料，而國際專利申請WO 98/18387和TO 00/66004描述了具有氣泡產(chǎn)生裝置的醫(yī)療器械，其產(chǎn)生超聲可見的氣泡。另外，US專利申 請2004/0077948公開了具有捕獲氣體的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生回波的表面，被捕獲的氣體使得裝置 超聲可見。
[0004] US專利申請2005/0074406描述了含有包封氣體填充核的膜的超聲涂層。
[0005] 歐洲專利申請EP 1118337和US專利6, 506, 156利用包括具有多個空隙空間或玻 璃微球顆粒或二者的聚合物基質(zhì)的產(chǎn)生回波的層。US專利申請2009/0318746描述了潤滑 性的產(chǎn)生回波的涂層，其含有包含微顆粒的聚合物氣體/液體。
[0006] 然而，利用粗糙表面來增強超聲可視度涉及使患者不適的增加的風險，因為粗糙 表面通常需要更大的力從而在患者的體內(nèi)移動該裝置并且僅帶來有限的超聲可視度增強。 利用氣泡來改善超聲可視度的缺點在于，其難以控制所形成的氣泡的濃度和尺寸，這造成 涂層之間的變化，以使得更加難以獲得最優(yōu)化的超聲成像涂層。
[0007] 因此，使用產(chǎn)生回波的顆粒是優(yōu)選的。盡管已經(jīng)有多種用于超聲成像的可替代方 式，但使所獲得的超聲圖像的可視度（即，精度）最優(yōu)化是有利的。本發(fā)明的目的在于提供 這樣的用于超聲檢測的優(yōu)化涂層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了這樣的構(gòu)思，即，如果醫(yī)療裝置上的至少60%的產(chǎn)生回波的微顆粒 的直徑在10至45 μ m之間且該裝置表面上的產(chǎn)生回波的微顆粒的密度為45至450個顆粒 /mm2之間，則超聲圖像最優(yōu)化。例如，這可見于實施例：當使用直徑在10至45 μ m之間的顆 粒且密度為45至450個顆粒/mm2之間時，提供了被涂覆對象的良好可視度，而更低或更高 的密度通常導致圖像具有對象尺寸的不希望偏差。因此，當使用45至450個顆粒/mm 2之 間的密度時，對象的可視度最好。在一個優(yōu)選的實施方式中，醫(yī)療裝置涂覆有這樣的產(chǎn)生回 波的顆粒，其中該醫(yī)療裝置上的至少60%的產(chǎn)生回波的微顆粒的直徑在22至45 μ m之間 且該裝置表面上的產(chǎn)生回波的微顆粒的密度為45至450個顆粒/mm2之間，或優(yōu)選地，為60 至450個顆粒/mm 2之間。
[0009] 如本文中使用的，用超聲波測量的對象的可視度（也被稱為對象的超聲可視度） 被定義為能夠確定所述對象的準確位置的精度。因此，可視度與所獲得的超聲圖像的詳細 程度或銳度成正比；圖像越詳細（銳度越高），使用者就能夠更好地定位圖像，因而對象的 可視度就越好。有趣的是，在所測試的密度范圍內(nèi)（〇至1800微球/mm 2之間），其大體對應 于0. 1至100%的表面堆積（表面堆積為100%意味著達到了球形顆粒在平面中最大可能 的六方堆積），對象顯示出具有表面密度，并且因此高于最佳值的反射率導致在超聲下過高 估計了對象尺寸。因此，超聲波的反射率較高并不一定會導致醫(yī)療對象的可視度更好。相 反，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了存在最佳顆粒密度，其取決于粒徑。如果密度變得太高，則反射率會 增加，但使用者確定裝置準確位置的能力會下降，因為超聲圖像會提供對于對象尺寸的過 高估計。對象和環(huán)境之間的邊界變得更加模糊，從而降低了對象的可視度。
[0010] 不希望受到理論的束縛，認為隨著表面上顆粒數(shù)目的增加，更多的超聲波被散射 并返回變換器，這導致反射率增加。在低顆粒密度時，反射率的這種增加使得當與環(huán)境介質(zhì) 的信號相比較時，超聲機屏幕上的被覆裝置的信號的信噪比增加，并且還使得圖像的銳度 增加，這使得屏幕上的超聲圖像得到改善。然而，當顆粒的數(shù)目增加超過最優(yōu)點時，散射進 一步增加而裝置的超聲圖像變得更大且更不清晰，這導致屏幕上的更不清晰或銳度更低的 圖像。對于使用者而言，這導致對于裝置尺寸的過高估計、超聲偽像的出現(xiàn)和較不清晰的超 聲圖像。其結(jié)果是裝置的亞最佳圖像，并且因此可視度降低。
[0011] 本發(fā)明的構(gòu)思與現(xiàn)有技術(shù)中的一般教導不同。例如Couture等人（Ultrasound in Medicine and Biology, Vol. 32, No. 8, ρρ· 1247-1255, 2006)描述了兩種數(shù)學模型來預測表 面上的信號增強或微顆粒的反射性。在所謂的層模型中，超聲顆粒被看作覆蓋表面的連續(xù) 的膜，其厚度對應于粒徑。根據(jù)這種模型，反射性僅取決于膜厚度（粒徑）而非顆粒密度。 在Couture等人提出的第二種數(shù)學模型中，在低表面濃度下，對超聲輻射的應答被建模為 所有顆粒的單個脈沖應答之和，所有的相都被計算在內(nèi)。根據(jù)Couture等人在第1249頁上 的等式（5)，顯然根據(jù)該模型，反射率與超聲顆粒的表面密度成正比。試驗數(shù)據(jù)隨后證明了 對于高達200%的融合分數(shù)（表面堆積）（當使用Couture等人所述的5 μπι顆粒時，其粗 略對應于高達70. 000個顆粒/mm2的顆粒密度）的情況而言確實如此。出于實際原因，在 醫(yī)療裝置上通常并不使用這樣的高顆粒密度，因為將如此大量的顆粒結(jié)合于表面會出現(xiàn)問 題。因此，Couture等人僅研究了產(chǎn)生回波的顆粒的超聲反射率并且教導了反射率和高達 70. 000個顆粒/mm2的顆粒密度之間的線性關系。然而，Couture等人并沒有認識到本發(fā)明 的構(gòu)思，即超聲顆粒的反射率的量并不總是對應于患者中的裝置的可視度。本發(fā)明提供了 這樣的構(gòu)思，即過高的反射率實際上會降低可視度。根據(jù)本發(fā)明，如果反射率過高，則信號 展寬且開始出現(xiàn)偽像，并且使用者所見的超聲圖像變得不那么清晰（銳度較低）。在這種 情況下，使用者會過高估計裝置尺寸并損失精度。因此，本發(fā)明提供了具有改善的超聲可視 度的被覆醫(yī)療裝置。調(diào)節(jié)產(chǎn)生回波的顆粒的直徑和密度以獲得具有改善的可視度的超聲圖 像，這意味著使用者能夠精確地確定裝置在體內(nèi)的位置。
[0012] 因此，本發(fā)明提供了包含涂層的用于超聲檢測的醫(yī)療裝置，所述涂層包含超聲可 見的微顆粒，其中所述醫(yī)療裝置上的至少60%的所述微顆粒的直徑在10至45 μ m之間，并 且其中所述醫(yī)療裝置的表面上的所述微顆粒的密度為45至450個顆粒/mm2之間。優(yōu)選地， 所述醫(yī)療裝置上至少65 %的所述微顆粒的直徑在10至45 μ m之間。更優(yōu)選地，所述醫(yī)療裝 置上至少70 %，或至少75 %的所述微顆粒的直徑在10至45 μ m之間。更優(yōu)選地，所述醫(yī)療 裝置上至少80 %，或至少85 %，或至少90 %的所述微顆粒的直徑在10至45 μ m之間。最優(yōu) 選地，所述醫(yī)療裝置上至少95 %的所述微顆粒的直徑在10至45 μ m之間。通過利用高比例 的直徑在10至45 μπι之間、且表面密度為45至450個顆粒/mm2之間的顆粒，獲得了醫(yī)療 裝置的最佳可視度。在一個尤其優(yōu)選的實施方式中，提供了包含涂層的用于超聲檢測的醫(yī) 療裝置，其中所述涂層包含超聲可見的微顆粒，并且其中所述醫(yī)療裝置上的至少60% (優(yōu) 選至少65%，70%，75%，80%，85%，90%或95% )的所述微顆粒的直徑在22至45 μπι 之間，并且其中所述醫(yī)療裝置的表面上的所述微顆粒的密度為45至450個顆粒/mm2之間。 在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述密度為60至450個顆粒/mm 2之間。
[0013] 在一個實施方式中，至少60%的單個顆粒的粒徑在10至45μπι之間隨機分布。在 另一個實施方式中，至少60%的單個顆粒的粒徑在22至45 μπι之間隨機分布。也可以使 用較高比例的粒徑在更窄的子范圍內(nèi)的顆粒的顆?；旌衔?。例如一個優(yōu)選的實施方式提供 了根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療裝置，其中所述醫(yī)療裝置上的至少60 %的所述微顆粒的直徑在22至 27 μπι之間。在這種情況下，在150至450個顆粒/mm2之間的顆粒密度提供了醫(yī)療裝置的 最佳可視度，因此，是優(yōu)選的。甚至更優(yōu)選地，對于最佳可視度，所述顆粒密度為150至300 個顆粒/mm 2之間。
[0014] 因此，一個實施方式提供了包含涂層的用于超聲檢測的醫(yī)療裝置，所述涂層包含 超聲可見的微顆粒，其中所述醫(yī)療裝置上至少60 %的所述微顆粒的直徑在22至27 μ m，并 且其中所述醫(yī)療裝置表面的所述微顆粒的密度為150至450個顆粒/mm2,優(yōu)選為150至 300個顆粒/mm 2之間。優(yōu)選地，所述醫(yī)療裝置上的至少65 %，更優(yōu)選至少70 %，更優(yōu)選至少 75 %，更優(yōu)選至少80 %，更優(yōu)選至少85 %，更優(yōu)選至少90 %，更優(yōu)選至少95 %的所述微顆粒 的直徑在22至27 μ m之間。
[0015] 在另一個實施方式中，醫(yī)療裝置涂覆有超聲顆粒，其中所述醫(yī)療裝置上至少60% 的所述微顆粒的直徑在27至32 μ m之間。在這種情況下，70至450個顆粒/mm2之間的顆 粒密度是尤其優(yōu)選的，因為27至32 μπι之間的粒徑和70至450個顆粒/mm2之間的密度的 組合改善了醫(yī)療裝置在體內(nèi)的可視度。甚至更優(yōu)選地，對于最佳可視度，所述顆粒密度為80 至300個顆粒/mm 2。
[0016] 因此，進一步提供了包含涂層的用于超聲檢測的醫(yī)療裝置，所述涂層包含超聲可 見的微顆粒，其中所述醫(yī)療裝置上至少60 %的所述微顆粒的直徑在27至32 μ m，并且其中 所述醫(yī)療裝置表面上的所述微顆粒的密度為70至450