BR112016017757B1 - Cateter e método - Google Patents

Abstract

CATETER DE ABLAÇÃO POR RADIOFREQUÊNCIA COM AVALIAÇÃO ÓTICA DE TECIDO Sistemas e métodos para executar ablação por RF enquanto monitorando o procedimento usando dados de interferometria de baixa coerência (LCI) são descritos. Um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um multiplexador e um revestimento acoplado entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui um ou mais eletrodos configurados para aplicar energia RF a uma parte de uma amostra em contato com o eletrodo. A seção distal também inclui uma pluralidade de elementos óticos configurados para transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição para longe da seção distal do cateter. A seção proximal inclui uma fonte ótica configurada para gerar um feixe de fonte de radiação e um detector configurado para gerar dados óticos de profundidade resolvida. O multiplexador é configurado para gerar o um ou mais feixes de radiação de exposição a partir do feixe de fonte de radiação.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício de acordo com o 35 U.S.C. § 119(e) do pedido de patente provisório US 61/933.752, depositado em 30 de janeiro de 2014, o qual está incorporado a este documento pela referência na sua totalidade.

ANTECEDENTES Campo

[002] Modalidades da invenção dizem respeito a projetos e métodos de uso de um cateter de ablação por RF juntamente com inspeção ótica de tecido.

Antecedentes

[003] Ablação por radiofrequência (RF) é uma técnica médica para produzir necrose de tecido. É usada para ajudar a tratar diferentes patologias incluindo câncer, esôfago de Barret ou arritmias cardíacas, entre outras. A aplicação de corrente alternada com uma frequência oscilante acima de várias centenas de kHz evita a estimulação de tecido excitável enquanto entregando calor por meio do efeito Joule. O aumento em temperatura de tecido produz desnaturação das moléculas biológicas, incluindo proteínas tais como colágeno. Tradicionalmente, ablação por RF é feita ao colocar um eletrodo externo sobre o corpo do paciente, e aplicar um potencial alternante à ponta de um cateter que é colocado em contato com o tecido a ser tratado dentro do corpo do paciente. O efeito de ablação depende de um número de fatores, incluindo energia elétrica aplicada, qualidade do contato elétrico, propriedades de tecido local, presença de fluxo de sangue perto da superfície de tecido e o efeito de irrigação. Por causa da variabilidade destes parâmetros, é difícil de obter resultados consistentes.

[004] De fato, este procedimento tem mostrado somente efetividade limitada quando usado em fibrilação atrial, com taxas de sucesso individuais dependentes fortemente da habilidade e capacidade do clínico executante. Mesmo em centros qualificados, na fase aguda após ablação, taxas de tratamentos bem sucedidos somente vão até 80%, enquanto que reincidências em um período de acompanhamento de um ano podem alcançar 20%. Alguns fatores associados a casos recorrentes são linhas de ablação descontínuas e ablação de parede incompleta. Ablação incompleta resultando em edema em vez de necrose completa não pode ser identificada de modo apropriado com ferramentas correntes.

[005] Um problema adicional com ablação por cateter são os longos tempos de intervenção que são exigidos em procedimentos de ponto a ponto no átrio. Nestes casos, linhas contínuas são criadas em um padrão predefinido em volta de estruturas anatômicas para obter o efeito de isolamento elétrico desejado. Uma vez que ablação é feita localmente, um grande número de lesões individuais é comumente concatenado. Assegurar a continuidade de um padrão como este em um coração pulsante exige trabalho e atenção meticulosos. Uma vez que o procedimento frequentemente é executado com o suporte de fluoroscopia, ele pode fornecer uma significativa dose de radiação para o clínico e o paciente.

SUMÁRIO

[006] O uso de ablação por RF ponto a ponto para ajudar a mitigar os efeitos de fibrilação atrial é aperfeiçoado ao fornecer informação direta e imediata a respeito de transmuralidade de lesão, continuidade de lesão e energia total entregue para o tecido sendo removido cirurgicamente. Nas modalidades apresentadas neste documento, sistemas e métodos para executar ablação por RF enquanto monitorando o procedimento usando dados de interferometria de baixa coerência (LCI) são descritos.

[007] Em uma modalidade, um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um multiplexador e um revestimento acoplado entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui um ou mais eletrodos configurados para aplicar energia RF a uma parte de uma amostra em contato com o um ou mais eletrodos, de tal maneira que a parte da amostra é removida cirurgicamente. A seção distal também inclui uma pluralidade de elementos óticos que transmitem um ou mais feixes de radiação de exposição para longe da seção distal do cateter e recebem um ou mais feixes de radiação espalhada que tenham sido refletidos ou espalhados pela amostra. A seção proximal inclui uma fonte ótica que gera um feixe de fonte de radiação e um detector que gera dados óticos de profundidade resolvida, associados com o um ou mais feixes de radiação espalhada. O multiplexador gera o um ou mais feixes de radiação de exposição a partir do feixe de fonte de radiação.

[008] Em uma outra modalidade, um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um dispositivo de processamento e um revestimento acoplado entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui um ou mais eletrodos configurados para aplicar energia RF a uma parte de uma amostra em contato com o um ou mais eletrodos de tal maneira que a parte da amostra é removida cirurgicamente. A seção distal também inclui uma pluralidade de elementos óticos configurados para transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição para longe da seção distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação espalhada que tenham sido refletidos ou espalhados pela amostra. A seção proximal inclui uma fonte ótica configurada para gerar um feixe de fonte de radiação e um detector configurado para gerar dados óticos de profundidade resolvida, associados com o um ou mais feixes de radiação espalhada. O dispositivo de processamento atualiza um modelo de propriedades térmicas da amostra com base pelo menos nos dados óticos de profundidade resolvida.

[009] Um método de exemplo é descrito. O método inclui transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição via aberturas correspondentes arranjadas em uma extremidade distal de um cateter. Um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida são recebidos de uma amostra perto da extremidade distal do cateter. Usando um dispositivo de processamento, dados óticos de profundidade resolvida da amostra são gerados com base no um ou mais feixes de radiação espalhados ou refletidos recebidos. O método também determina se a amostra é tecida com base nos dados óticos de profundidade resolvida. Se a amostra for determinada como sendo tecido, então uma distância entre a extremidade distal do cateter e a amostra é determinada com base pelo menos nos dados óticos de profundidade resolvida.

[010] Um outro método de exemplo é apresentado. O método inclui remover cirurgicamente uma parte de uma amostra usando energia RF gerada de um ou mais eletrodos em uma extremidade distal de um cateter, e transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição via aberturas correspondentes arranjadas na extremidade distal do cateter. Um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida são recebidos da parte da amostra. Dados óticos de profundidade resolvida são gerados com base no um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida recebidos. Um modelo de propriedades térmicas da amostra pode ser fornecido com base pelo menos nos dados óticos de profundidade resolvida.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS/FIGURAS

[011] Os desenhos anexos, os quais estão incorporados a este documento e formam uma parte do relatório descritivo, ilustram modalidades da presente invenção e, juntamente com a descrição, servem adicionalmente para explicar os princípios da invenção e para capacitar uma pessoa qualificada na técnica pertinente para construir e usar a invenção.

[012] A figura 1 ilustra um cateter, de acordo com uma modalidade.

[013] As figuras 2A - 2B ilustram seções transversais de um cateter, de acordo com modalidades.

[014] As figuras 3A - 3B exibem uma extremidade distal de um cateter, de acordo com modalidades.

[015] A figura 4 exibe uma extremidade distal de um cateter, de acordo com uma modalidade.

[016] A figura 5 ilustra um diagrama de blocos de um sistema LCI, de acordo com uma modalidade.

[017] As figuras 6A - 6B ilustram eixos de polarização de luz de imageamento e uma amostra.

[018] A figura 7 exibe uma distribuição de temperaturas de exemplo em uma amostra, de acordo com uma modalidade.

[019] A figura 8 exibe uma distribuição de temperaturas de exemplo em uma amostra, de acordo com uma modalidade.

[020] A figura 9 exibe resultados óticos em virtude de desnaturação de tecido, de acordo com uma modalidade.

[021] A figura 10 representa um método, de acordo com uma modalidade.

[022] A figura 11 representa um método, de acordo com uma outra modalidade.

[023] A figura 12 representa um método, de acordo ainda com uma outra modalidade.

[024] A figura 13 ilustra um sistema de computador de exemplo útil para implementar várias modalidades.

[025] Modalidades da presente invenção serão descritas com referência para os desenhos anexos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[026] Embora configurações e arranjos específicos sejam discutidos, deve ser entendido que isto é feito somente para propósitos ilustrativos. Uma pessoa qualificada na técnica pertinente reconhecerá que outras configurações e arranjos podem ser usados sem divergir do espírito e escopo da presente invenção. Estará aparente para uma pessoa qualificada na técnica pertinente que esta invenção também pode ser empregada em uma variedade de outras aplicações.

[027] É notado que referências no relatório descritivo para “uma modalidade”, “uma modalidade de exemplo”, etc. indicam que a modalidade descrita pode incluir um recurso, estrutura ou característica particular, e cada modalidade não precisa incluir necessariamente o recurso, estrutura ou característica particular. Além disso, tais frases não se referem necessariamente à mesma modalidade. Adicionalmente, quando um recurso, estrutura ou característica particular é descrito em conexão com uma modalidade, está dentro do conhecimento dos versados na técnica, utilizar tal recurso, estrutura ou característica em conexão com outras modalidades se ou não descrito explicitamente.

[028] Deve ser notado que, embora este pedido possa se referir especificamente à ablação cardíaca, as modalidades descritas neste documento também podem visar outras patologias. Os princípios de usar energia RF para tratar outras patologias são similares, e por esta razão as técnicas usadas para aplicar a energia RF são similares.

[029] São descritas neste documento modalidades de um cateter que combina ablação por RF com LCI para fornecer controle aperfeiçoado durante o procedimento de ablação. Adicionalmente, métodos para combinar informação LCI com um modelo computacional de transferência de calor permite estimar entrega de energia e distribuição de temperaturas no tecido durante ablação. Estes métodos podem ser implementados por um dispositivo de computação para fornecer processamento de sinais/imagens que alimenta com informação de LCI um dado modelo computacional. O modelo, ou quaisquer saídas do modelo, pode ser fornecido para um usuário do cateter, tal como um doutor ou técnico. Alternativamente ou de forma adicional, quaisquer aspectos do modelo podem ser usados para fornecer controle automático sobre o processo de ablação usando, por exemplo, um laço de realimentação. Em algumas modalidades, o cateter inclui adicionalmente um ou uma combinação de sensores de pressão, temperatura, posição ou de forma. Subsistemas adicionais tais como, por exemplo, um sistema de irrigação ou ferramentas de medição de impedância pode ser incluído com o cateter. Embora modalidades neste documento descrevam o uso de um cateter de ablação por RF, outras técnicas de ablação também podem ser utilizadas sem divergir do escopo ou espírito da invenção, tal como, por exemplo, ablação a laser.

[030] Neste documento, os termos “radiação eletromagnética”, “luz” e “feixe de radiação” são todos usados para descrever os mesmos sinais eletromagnéticos se propagando através dos vários elementos e sistemas descritos.

Modalidades de cateter.

[031] A figura 1 ilustra um cateter 100 de acordo com uma modalidade. O cateter 100 inclui uma parte proximal 102, uma parte distal 104 e um revestimento 106 acoplado entre a parte proximal 102 e a parte distal 104. Em uma modalidade, o revestimento 106 inclui um ou mais marcadores radiopacos para propósitos de navegação. Em uma modalidade, o cateter 100 inclui uma interface de comunicação 110 entre o cateter 100 e um dispositivo de processamento 108. A interface de comunicação 110 pode incluir um ou mais fios entre o dispositivo de processamento 108 e o cateter 100. Em outros exemplos, a interface de comunicação 110 é um componente de interface que permite comunicação sem fio, tal como Bluetooth, WiFi, celular, etc. A interface de comunicação 110 pode se comunicar com um ou mais elementos transceptores localizados dentro da parte proximal 102 ou da parte distal 104 do cateter 100.

[032] Em uma modalidade, o revestimento 106 e a parte distal 104 são descartáveis. Como tal, a parte proximal 102 pode ser reutilizada ao fixar um novo revestimento 106 e parte distal 104 a cada vez que um novo procedimento é para ser executado. Em uma outra modalidade, a parte proximal 102 também é descartável.

[033] A parte proximal 102 pode alojar vários componentes elétricos e óticos usados na operação do cateter 100. Por exemplo, um fornecimento de energia pode ser incluído dentro da parte proximal 102 para aplicar energia RF a um eletrodo localizado na parte distal 104 para ablação de tecido. O fornecimento de energia pode ser projetado para gerar uma corrente alternada em frequências pelo menos entre 350 e 500 kHz. Como tal, um ou mais fios condutivos (ou qualquer meio de transmissão elétrica) podem se estender do fornecimento de energia para a parte distal 104 dentro do revestimento 106. Além disso, a parte proximal 102 pode incluir uma fonte ótica para gerar um feixe de radiação. A fonte ótica pode incluir um ou mais diodos laser ou diodos emissores de luz (LEDs). O feixe de radiação gerado pela fonte ótica pode ter um comprimento de onda dentro da faixa de infravermelho. Em um exemplo, o feixe de radiação tem um comprimento de onda central de 1,3 μm. A fonte ótica pode ser projetada para produzir um feixe de radiação somente em um único comprimento de onda, ou ela pode ser uma fonte varrida e ser projetada para produzir uma faixa de diferentes comprimentos de onda. O feixe de radiação gerado pode ser guiado na direção da parte distal 104 através de um meio de transmissão ótica conectado entre a parte proximal 102 e a parte distal 104 dentro do revestimento 106. Alguns exemplos de meios de transmissão ótica incluem fibras óticas multimodo e de modo único e guias de ondas óticas integradas. Em uma modalidade, o meio de transmissão elétrica e o meio de transmissão ótica são fornecidos pelo mesmo meio híbrido permitindo propagação de sinal tanto elétrico quanto ótico.

[034] Em uma modalidade, a parte proximal 102 inclui um ou mais componentes de um interferômetro a fim de executar LCI usando a luz gerada pela fonte ótica. Detalhes adicionais do sistema LCI são discutidos com referência para a figura 5. Por causa da natureza da análise de dados interferométricos, em uma modalidade o meio de transmissão ótica usado para guiar a luz para a extremidade distal 104 e a partir dela não afeta o estado e grau de polarização de luz. Em uma outra modalidade, o meio de transmissão ótica afeta a polarização em um modo constante e reversível.

[035] A parte proximal 102 pode incluir adicionalmente elementos de interface com os quais um usuário do cateter 100 pode controlar a operação do cateter 100. Por exemplo, a parte proximal 102 pode incluir um mecanismo de controle de deflexão que controla um ângulo de deflexão da parte distal 104. O mecanismo de controle de deflexão pode exigir um movimento mecânico de um elemento na parte proximal 102, ou o mecanismo de controle de deflexão pode usar conexões elétricas para controlar o movimento da parte distal 104. A parte proximal 102 pode incluir várias teclas ou comutadores que permitem a um usuário controlar quando energia RF é aplicada à extremidade distal 104, ou quando os feixes de radiação são transmitidos da extremidade distal 104, permitindo a aquisição de dados óticos.

[036] A parte distal 104 inclui um ou mais eletrodos externos para ablação, de acordo com uma modalidade. Para simplicidade, no restante da descrição é considerado que somente um eletrodo de ablação está presente. A parte distal 104 também inclui uma pluralidade de portas de visualização ótica. Em uma modalidade, uma ou mais das portas de visualização ótica são usinadas em cada um de o um ou mais eletrodos.

[037] O eletrodo usado para ablação está em conexão elétrica com pelo menos um cabo se estendendo ao longo do comprimento do revestimento 106. As portas de visualização ótica são distribuídas sobre o lado de fora da parte distal 104, resultando em uma pluralidade de direções de visualização distintas, de acordo com uma modalidade. Em uma modalidade, cada uma da pluralidade de direções de visualização é substancialmente não coplanar. As portas de visualização ótica também podem ser projetadas com funcionalidade de irrigação para resfriar a parte distal 104 e tecido circundante para evitar superaquecimento durante ablação. Detalhes adicionais a respeito do projeto da parte distal 104 são discutidos com referência para as figuras 3A, 3B e 4.

[038] As figuras 2A e 2B ilustram vistas de seções transversais do revestimento 106, de acordo com modalidades. O revestimento 106 pode incluir todos os elementos interligando a parte proximal 102 com a parte distal 104. O revestimento 106a ilustra uma modalidade que aloja um canal de irrigação 202, o meio condutivo RF 204, o mecanismo de deflexão 206, as conexões elétricas 208 e o meio de transmissão ótica 210. A figura 2A ilustra uma cobertura de proteção 212 enrolada em volta tanto das conexões elétricas 208 quanto dos meios de transmissão ótica 210. As conexões elétricas 208 podem ser usadas para fornecer sinais para componentes de modulação ótica localizados na parte distal 104. Um ou mais meios de transmissão ótica 210 guiam luz gerada pela fonte ótica (luz de exposição) na direção da parte distal 104, enquanto que um outro subconjunto dos meios de transmissão ótica 210 guia luz retornando da parte distal 104 (luz espalhada ou refletida) para a parte proximal 102. Em um outro exemplo, o mesmo um ou mais meios de transmissão ótica 210 guiam luz em ambas as direções.

[039] O canal de irrigação 202 pode ser um tubo vazio usado para guiar fluido de resfriamento na direção da parte distal 104. O canal de irrigação 202 pode incluir elementos de aquecimento e/ou de resfriamento dispostos ao longo do canal para afetar a temperatura do fluido. Em uma outra modalidade, o canal de irrigação 202 também pode ser usado como uma passagem para arrastar fluido circundando a parte distal 104 para trás na direção da parte proximal 102.

[040] O meio condutivo RF 204 pode ser um fio ou cabo usado para fornecer energia RF para o eletrodo de ablação localizado na parte distal 104. O mecanismo de deflexão 206 pode incluir elementos elétricos ou mecânicos projetados para fornecer um sinal para a parte distal 104 a fim de mudar um ângulo de deflexão da parte distal 104. O sistema de deflexão capacita guiamento da parte distal 104 por meio de acionamento de um controle mecânico colocado na parte proximal 102, de acordo com uma modalidade. Este sistema pode ser baseado em uma série de recortes alinhados e espaçados uniformemente no revestimento 106 com o objetivo de fornecer deflexão unidirecional da parte distal 104, em combinação com um fio que conecta o controle de mecanismo de deflexão na parte proximal 102 com a ponta de cateter na parte distal 104. Deste modo, um certo movimento da parte proximal pode ser projetado para a parte distal. Outras modalidades envolvendo a combinação de vários fios de controle fixados à ponta de cateter podem capacitar a deflexão da ponta de cateter ao longo de direções diferentes.

[041] A figura 2B ilustra uma seção transversal do revestimento 106b. O revestimento 106b representa uma modalidade tendo vários elementos do revestimento 106a da figura 2A, exceto que não existem as conexões elétricas 208. O revestimento 106b pode ser usado em situações onde modulação (por exemplo, multiplexação) do feixe de radiação gerado é executada na parte proximal 102.

[042] As figuras 3A e 3B ilustram vistas dentro da parte distal 104, de acordo com modalidades. A figura 3A ilustra a parte distal 104a. A parte distal 104a representa uma modalidade tendo uma pluralidade das portas de visualização 302, uma pluralidade das fibras óticas 304, um eletrodo 306 que também age como um corpo externo da parte distal 104, e um ou mais canais de irrigação 310 localizados substancialmente em uma ponta da parte distal 104a. A pluralidade das portas de visualização 302 pode ser arranjada em volta do lado de fora da parte distal 104a em qualquer padrão para alcançar várias vistas de uma amostra 308. Energia RF pode ser aplicada ao eletrodo 306 para remover cirurgicamente uma parte da amostra 308. O eletrodo 306 pode representar um ou mais eletrodos na parte distal 104a. Em uma modalidade, as fibras óticas 304 podem ser qualquer outro tipo de estruturas de guia de onda, tais como guias de onda definidos dentro de um circuito ótico integrado. Em uma outra modalidade, as fibras óticas 304 podem ser estruturas de guia de onda definidas em um substrato flexível. Uma unidade de multiplexação 312 também pode ser definida no mesmo substrato flexível que inclui as estruturas de guia de onda.

[043] As fibras óticas 304 são usadas em cada uma da pluralidade das portas de visualização 302 tanto para transmitir quanto para receber luz através de cada uma da pluralidade das portas de visualização 302. Luz de exposição é transmitida através das portas de visualização 302 para longe da parte distal 104a e para a amostra 308, enquanto que luz que é espalhada ou refletida pela amostra 308 é recebida através das portas de visualização 302. Cada porta de visualização da pluralidade das portas de visualização 302 pode incluir mais de uma fibra ótica tal como, por exemplo, um feixe de fibras. Luz gerada pela fonte ótica dentro da parte proximal 102 pode ser dividida para cada uma das portas de visualização 302 usando a unidade de multiplexação 312. Alternativamente, a unidade de multiplexação 312 pode selecionar uma da pluralidade das portas de visualização 302 para luz se deslocar para ela ou a partir dela. A unidade de multiplexação 312 recebe um feixe de radiação de entrada via linha de transmissão ótica 316. A linha de transmissão ótica 316 pode incluir qualquer número de elementos de transmissão ótica (por exemplo, fibras óticas), e pode ser similar aos meios de transmissão ótica 210 das figuras 2A e 2B. Os fios elétricos 318 podem ser incluídos para carregar sinais de controle para a unidade de multiplexação 312 provenientes da parte proximal 102 do cateter 100.

[044] A unidade de multiplexação 312 pode incluir os componentes eletrônicos associados 314 que fornecem sinais de controle para vários elementos de modulação da unidade de multiplexação 312. A unidade de multiplexação 312 pode usar qualquer método de multiplexação que possibilite a separação de contribuições da luz coletada pelas várias portas de visualização 302. Um método de multiplexação como este é multiplexação no domínio do tempo, em que a unidade de multiplexação 312 comuta entre diferentes guias de onda de saída em um modo controlado, de maneira que em um dado tempo somente uma das portas de visualização 302 associadas está ativa. Um outro método de multiplexação adequado é multiplexação no domínio da frequência, em que luz atravessando cada uma das portas de visualização 302 é modulada de uma tal maneira que o comportamento de tempo-frequência de sinais correspondendo a diferentes portas de visualização 302 pode ser diferenciado por um dispositivo de processamento. Multiplexação no domínio da coerência também pode ser usada na unidade de multiplexação 312, ao introduzir um atraso de grupo diferente para a luz atravessando cada porta de visualização 302, de maneira que os sinais correspondendo às diferentes portas de visualização 302 aparecem em diferentes posições de coerência e por esta razão podem ser diferenciados por um dispositivo de processamento. Em uma modalidade, estes métodos são não exclusivos e podem ser combinados a fim de encontrar o melhor ajuste de projeto. Alguns dos métodos de multiplexação, tais como multiplexação no domínio da coerência, não exigem qualquer acionamento elétrico da unidade de multiplexação 312. Assim, em uma modalidade, implementações baseadas em multiplexação no domínio da coerência não exigem meios de transmissão elétrica para sinais de controle.

[045] Em uma modalidade, a unidade de multiplexação 312 é produzida em um chip ótico de fotônica de silício usando uma rede de comutadores óticos termoelétricos. Outros materiais adequados para uso na unidade de multiplexação 312 incluem nitreto de silício, dióxido de silício, oxinitreto, niobato de lítio, materiais semicondutores III-V, carboneto de silício e polímeros de grau ótico. Outros efeitos de modulação para suportar a operação de comutação ótica incluem o efeito eletro- ótico, efeitos de densidade de portador de carga, efeitos fotomecânicos, modulação de índice refrativo baseada em cristal líquido, etc. A função de multiplexação também pode ser obtida por meio de dispositivos microeletromecânicos (MEMS) na medida em que restrições de miniaturização e acondicionamento podem ser satisfeitas. As conexões entre os fios elétricos 318 e a unidade de multiplexação 312 podem ser alcançadas por meio de união ou soldagem de fio individual, ou por meio de um substrato intermediário que permite montagem por viragem em um processo individual ou em lote. Em uma modalidade, este substrato intermediário é flexível.

[046] Em uma modalidade, a unidade de multiplexação 312 é fabricada em um substrato flexível. Um processo para formar os elementos óticos em um substrato flexível inclui uma etapa de pós-processamento de transferência de substrato aplicada a chips ou pastilhas de Silício em Isolador (SOI), tal como descrito com mais detalhes no pedido US copendente 13/761.054, cuja revelação está incorporada a este documento pela referência na sua totalidade. Em uma modalidade, o dispositivo flexível resultante é mais fino (<100 μm) que a espessura inicial (500-700 μm). A unidade de multiplexação 312 pode ser implementada por meio de um chip ótico integrado que é parcialmente flexível. A pluralidade das fibras óticas 304 é flexível adequadamente a fim de alcançar as várias portas de visualização 302 arranjadas em volta da parte distal 104a, de acordo com uma modalidade. Os componentes eletrônicos associados 314 podem ser fixados ao lado inferior ou ao lado superior de um chip integrado que inclui a unidade de multiplexação 312. Em uma outra modalidade, tanto a unidade de multiplexação 312 quanto os componentes eletrônicos associados 314 são dispostos em um substrato flexível. Em um exemplo, o substrato flexível tendo tanto a unidade de multiplexação 312 quanto os componentes eletrônicos associados 314 é enrolado em uma forma cilíndrica para encaixar dentro da parte distal 104a do cateter 100.

[047] A parte distal 104a pode incluir um ou mais canais de irrigação 310 para entregar fluido para uma pluralidade de furos (não mostrados) no lado de fora da parte distal 104a. O fluido entregue via canais de irrigação 310 pode ser usado para resfriamento durante o procedimento de ablação. Em outras modalidades, os canais de irrigação 310 podem ser projetados para entregar fluidos terapêuticos para a amostra 308.

[048] A parte distal 104a também pode incluir um sensor de força 317. Em uma modalidade, o sensor de força 317 é projetado para medir uma força aplicada à parte distal 104a durante operação ao longo de um ou mais eixos de referência. O sensor de força 317 pode incluir um elemento rígido chegando do revestimento (por exemplo, um fio rígido) conectado mecanicamente a uma parte do sensor, enquanto que um eletrodo externo é conectado a uma parte diferente do sensor. A montagem geral do cateter e de qualquer elemento de fixação mecânica agindo entre o eletrodo 306 e o revestimento deve assegurar transferência de tensão suficiente para o sensor de força 317. Em uma outra modalidade, o sensor de força 317 pode ser um sensor de pressão baseado, por exemplo, em um medidor de deformação.

[049] O sensor de força 317 pode ter seu elemento de leitura definido no mesmo substrato da unidade de multiplexação 312, de acordo com uma modalidade. O princípio de leitura pode ser baseado em uma análise interferométrica de mudança de distância associada à deformação, em um dispositivo piezoelétrico, em uma medição de capacitância, ou baseado em uma medição eletromagnética. De acordo com uma modalidade, os sinais gerados pelo sensor de força 317 se propagam através de cabos e/ou meios de transmissão ótica adicionais se estendendo através do revestimento 106. Alternativamente, os sinais podem se propagar através dos mesmos caminhos elétricos e óticos usados pela unidade de multiplexação 312 e por seus componentes eletrônicos associados 314. No último caso, o caminho ótico multiplexado e o caminho de dados do sensor de força 317 podem ser separados por meio de uma técnica de multiplexação de sinal adequada. Adicionalmente, se os canais de irrigação 310 forem utilizados para passar líquido em um fluxo baixo e constante, a pressão pode ser medida indiretamente ao adicionar um transdutor de pressão na parte proximal 102 do cateter 100.

[050] Em uma modalidade, um sensor de temperatura 319 pode ser incluído na parte distal 104a, medindo a temperatura substancialmente na ponta do cateter durante operação. O sensor de temperatura 319 pode ser um termopar, um elemento com uma dependência resistiva conhecida em temperatura, um elemento onde um parâmetro ótico muda com temperatura, ou qualquer outro tipo de sensor de temperatura. O sensor de temperatura 319 pode ser incluído como um elemento definido no mesmo substrato da unidade de multiplexação 312. De acordo com uma modalidade, os sinais gerados pelo sensor de temperatura 319 se propagam através de cabos e/ou meios de transmissão ótica adicionais se estendendo através do revestimento 106, ou através dos mesmos caminhos elétricos e óticos usados pela unidade de multiplexação 312 e por seus componentes eletrônicos associados 314. No último caso, o caminho ótico multiplexado e os caminhos de dados do sensor de temperatura 319 podem ser separados por meio de uma técnica de multiplexação sinal adequada.

[051] A figura 3b ilustra uma outra modalidade da parte distal, representada como a parte distal 104b. A parte distal 104b inclui muitos dos mesmos elementos descritos na parte distal 104a. Entretanto, a parte distal 104b não inclui a unidade de multiplexação 312 e os componentes eletrônicos associados 314. Um feixe das fibras 320 é usado para fornecer luz para a pluralidade das fibras óticas 304 dentro da parte distal 104b. Em uma modalidade de cateter usando a parte distal 104b, uma unidade de multiplexação pode ficar localizada dentro da parte proximal 102 ou externa ao cateter 100 (tal como, por exemplo, no dispositivo de processamento 108).

[052] Em uma e outra modalidade da parte distal 104 ilustrada nas figuras 3A e 3B, a pluralidade das portas de visualização 302 pode incluir uma ou mais lentes e/ou espelhos projetados para focalizar a luz atravessando qualquer uma das portas de visualização 302. O material usado dentro de cada porta de visualização 302 é substancialmente transparente para o comprimento de onda da luz usada para interrogação ótica, de acordo com uma modalidade. As lentes podem ser revestidas com uma camada antirrefletiva para minimizar perdas óticas. Os espelhos podem ser produzidos localmente por meio da evaporação seletiva de uma camada metálica através de uma máscara sobre as superfícies a ser tornadas refletivas, e podem ser planos ou fornecer uma função de focalização. O corpo da parte distal 104 pode ser formado usando plástico moldado por injeção, e projetado para suportar o acondicionamento da unidade de multiplexação 312. Em uma modalidade, as lentes usadas na pluralidade das portas de visualização 302 incluem lentes de índice de gradiente e/ou lentes com pontas afuniladas.

[053] Em uma modalidade, uma ou mais da pluralidade das portas de visualização 302 incluem um elemento de varredura (não mostrado) que permite que o feixe de radiação saia através da porta de visualização 302 (a radiação de exposição) para ser varrido em uma dada direção. O elemento de varredura pode incluir um componente de sistema microeletromecânico (MEMS), ou pode usar moduladores eletro-óticos para direcionar o ângulo de saída do feixe de radiação a partir de uma porta de visualização associada. Detalhes e exemplos adicionais com relação à varredura dos feixes de radiação podem ser encontrados no pedido US copendente 14/118.629, cuja revelação está incorporada a este documento pela referência na sua totalidade.

[054] A figura 4 ilustra uma vista externa da parte distal 104, de acordo com uma modalidade. A pluralidade das portas de visualização 302 pode ficar localizada em qualquer lugar em volta da superfície externa total da parte distal 104 para fornecer qualquer número de ângulos para visualizar uma amostra de tecido (por exemplo, uma parede atrial) ao redor da parte distal 104. Adicionalmente, a parte distal 104 pode incluir uma pluralidade dos orifícios 402 que são associados com os canais de irrigação 310 mostrados nas figuras 3A e 3B. Os orifícios 402 também podem ser colocados em qualquer lugar em volta da superfície externa da parte distal 104 e usados para expelir líquido para a área circundando a parte distal 104 ou para arrastar líquido da área circundando a parte distal 104.

Modalidade de Sistema LCI

[055] Várias modalidades do presente pedido incluem um sistema LCI integrado dentro do cateter 100 para interrogação ótica do tecido circundando a parte distal 104. A figura 5 ilustra um sistema LCI de exemplo 501 para imagear uma amostra 510, de acordo com uma modalidade. Por exemplo, a amostra 510 pode ser uma parte de uma parede atrial a ser removida cirurgicamente. Uma unidade de atraso 512 pode incluir vários elementos de modulação de luz. Estes elementos de modulação podem executar modulação de fase e/ou de frequência para agir contra efeitos óticos não desejados na luz, e para selecionar uma ou mais profundidades da amostra 510 a ser imageada. O uso do termo “luz” pode se referir a qualquer faixa do espectro eletromagnético. Em uma modalidade, o termo “luz” se refere à radiação infravermelha em um comprimento de onda de cerca de 1,3 μm.

[056] O sistema LCI 501 inclui adicionalmente uma fonte ótica 502, um elemento de divisão 504, um braço de amostra 506, um braço de referência 508 e um detector 514. Na modalidade mostrada a unidade de atraso 512 está localizada no braço de referência 508. Entretanto, deve ser entendido que a unidade de atraso 512 em vez disto pode ficar localizada no braço de amostra 506. Alternativamente, vários elementos da unidade de atraso 512 podem estar presentes tanto no braço de amostra 506 quanto no braço de referência 508. Por exemplo, elementos da unidade de atraso 512 que introduzem um atraso variável para a luz podem ficar localizados no braço de amostra 506, enquanto que elementos que modulam diferentes modos de polarização da luz podem ficar localizados no braço de referência 508. Em um exemplo, o braço de amostra 506 e o braço de referência 508 são guias de ondas óticas, tais como guias de ondas modelados ou fibras óticas. Em uma modalidade, todos os componentes do sistema LCI 501 são integrados a um circuito planar de onda de luz (PLC). Em uma outra modalidade, pelo menos os componentes dentro da unidade de atraso 512 são integrados ao mesmo substrato de um PLC. Outras implementações também podem ser consideradas, tais como, por exemplo, sistemas de fibras óticas, sistemas óticos de espaço livre, sistemas de cristais fotônicos, etc.

[057] Deve ser entendido que o sistema LCI 501 pode incluir qualquer número de outros elementos óticos não mostrados para efeito de clareza. Por exemplo, o sistema LCI 501 pode incluir espelhos, lentes, redes de difração, divisores, elementos micromecânicos, etc., ao longo dos caminhos do braço de amostra 506 ou do braço de referência 508.

[058] O elemento de divisão 504 é usado para direcionar luz recebida da fonte ótica 502 para ambos de o braço de amostra 506 e o braço de referência 508. O elemento de divisão 504 pode ser, por exemplo, um acoplador bidirecional, um divisor ótico ou qualquer outro dispositivo ótico de modulação que converta um único feixe de luz em dois ou mais feixes de luz.

[059] Luz que se desloca para o braço de amostra 506 no final colide com a amostra 510. A amostra 510 pode ser qualquer amostra adequada a ser imageada, tal como tecido. A luz se espalha e reflete para trás a partir de várias profundidades dentro da amostra 510 e a radiação espalhada/refletida é coletada de volta para dentro do braço de amostra 506. Em uma outra modalidade, a radiação espalhada/refletida é coletada de volta para dentro de um guia de onda diferente do guia de onda de transmissão. A profundidade de varredura pode ser escolhida por meio do atraso imposto à luz dentro da unidade de atraso 512.

[060] Luz dentro do braço de amostra 506 e do braço de referência 508 é recombinada antes de ser recebida no detector 514. Na modalidade mostrada, a luz é recombinada pelo elemento de divisão 504. Em uma outra modalidade, a luz é recombinada em um elemento de acoplamento ótico diferente do elemento de divisão 504. O detector 514 pode incluir qualquer número de fotodiodos, dispositivos de acoplamento de carga e/ou estruturas CMOS para converter a luz recebida em um sinal elétrico. O sinal elétrico contém dados óticos de profundidade resolvida relacionados com a amostra 510 e pode ser recebido por um dispositivo de processamento para análise e procedimentos de processamento de sinal adicionais. Tal como usado neste documento, o termo “profundidade resolvida” define dados nos quais uma ou mais partes dos dados relacionados com profundidades específicas de uma amostra imageada podem ser identificadas.

[061] Em uma modalidade, a fonte ótica 502, o detector 514 e a unidade de atraso 512 ficam localizados dentro da parte proximal 102 do cateter 100. O elemento de divisão 504 e pelo menos parte de um ou de ambos de o braço de amostra 506 e o braço de referência 508 podem ficar localizados na parte proximal 102 ou na parte distal 104 do cateter 100. Em uma outra modalidade, todos os elementos do sistema LCI 501 ficam localizados na parte distal 104 do cateter 100. A fonte ótica 502 pode incluir um ou mais diodos emissores de luz (LEDs) ou diodos laser. Por exemplo, LEDs podem ser usados ao executar análise no domínio do tempo e/ou no domínio espectral, enquanto que lasers sintonizáveis podem ser usados para varrer o comprimento de onda da luz através de uma faixa de comprimentos de onda. Em uma outra modalidade, a fonte ótica 502 e o detector 514 ficam localizados externos ao cateter 100, por exemplo, no dispositivo de processamento 108.

[062] O sistema LCI 501 está ilustrado como um projeto de interferômetro similar a um interferômetro de Michelson, de acordo com uma modalidade. Entretanto, outros projetos de interferômetro também são possíveis, incluindo projetos de interferômetro de Mach-Zehnder ou de Mireau.

Métodos e Modos de Operação de Exemplo

[063] O cateter 100 pode ser usado para executar ablação ao aplicar corrente alternada de alta frequência ao tecido em contato com a parte distal 104 do cateter 100. Frequências oscilantes variando de 350 a 500 kHz podem ser usadas. Deve ser entendido que outras frequências também podem ser usadas e que quaisquer frequências acima de cerca de 1 kHz raramente produzem estimulação elétrica de células excitáveis. Uma fonte de energia de alta frequência de potência ajustável fornecendo a energia RF para o eletrodo 306 na parte distal 104 pode ser usada. A física fundamentando a transferência de calor para tecido é baseada em uma impedância elétrica alta da interface ponta-tecido. A impedância desta interface tecido-eletrodo, na frequência de ablação, pode ser substancialmente maior que aquela do eletrodo de retorno. Para uma dada corrente entregue através do corpo, uma queda de tensão maior pode ser gerada nesta interface produzindo calor na localização desejada. Deste modo, um pequeno volume de tecido circundando a ponta de cateter é removido cirurgicamente, em vez de todo o volume de tecido da ponta de cateter para o contato de terra, o qual tipicamente é colocado nas costas do paciente durante tratamento de ablação cardíaca. Ao ajustar a energia RF e tempo de ablação, a energia total entregue para tecido pode ser controlada exatamente. Outras técnicas de ablação baseadas em dispositivos criogênicos ou óticos (por exemplo, ablação a laser) também podem ser usadas para o tratamento de diferentes patologias.

[064] Em modalidades onde a unidade de multiplexação ótica 312 dentro do cateter 100 usa multiplexação no domínio do tempo, somente um subconjunto das portas de visualização 302 em contato com tecido será considerado enquanto ablação estiver ocorrendo, de acordo com uma modalidade. Deste modo, a taxa de aquisição de linha pode ser maximizada para as portas de visualização ativas durante o processo de ablação. A sequência de linhas LCI da região sujeita à ablação pode ser coletada durante um período de tempo. Algoritmos de processamento de sinais podem ser usados para monitorar progresso de lesão ao considerar mudanças no sinal ao longo do tempo. Tais algoritmos podem ser executados pelo dispositivo de processamento 108. Por exemplo, uma varredura M envolve uma varredura axial repetida na mesma localização física como uma função do tempo. Em particular, uma representação de varredura M pode ser construída com início de aquisição imediatamente antes da entrega de energia RF. De acordo com uma modalidade, o software de processamento de sinais e imagens, executado pelo dispositivo de processamento 108, recebe informação de sincronismo associada com a aplicação de energia RF pelo cateter 100. Deste modo, dados podem ser coletados somente durante os tempos nos quais ablação de tecido está ocorrendo.

[065] Em uma modalidade, o software de processamento de sinais e imagens considera a birrefringência do tecido. A birrefringência das fibras de tecido pode ser alterada por causa de diversos potenciais fatores fora do procedimento de ablação. É conhecido que fibras biológicas de conexão tais como colágeno exibem propriedades birrefringentes. Quando necrose total de tecido é alcançada por meio de transferência de calor, fibras de colágeno desnaturam. Esta desnaturação produz uma perda do comportamento birrefringente destas fibras. Desnaturação irreversível de fibras de colágeno ocorre em cerca de 60 °C. Morte de célula é causada por uma combinação de uma temperatura suprafisiológica e sua duração. Entretanto, uma perda parcial de birrefringência pode ser indicativa de dano de tecido parcial (edema), o que no final pode comprometer a eficácia do procedimento. Em um exemplo, em temperaturas menores que 60°C, desnaturação de colágeno causada por ligações de hidrogênio de hélice tripla se decompõe e pode reduzir birrefringência em um modo reversível. Em outros exemplos, a combinação de ambos de o tempo de exposição e a temperatura elevada produz desnaturação e morte de célula.

[066] O uso de técnicas LCI sensíveis à polarização (PS-LCI) permite o monitoramento de mudanças birrefringentes no tecido, e por esta razão pode resultar em uma estimativa do grau de desnaturação induzido no tecido. Em uma modalidade, o software de processamento de sinais e imagens é capaz de combinar dados relacionados com propriedades de tecido relacionadas com polarização com dados estruturais associados com uma amplitude total dos dados óticos de profundidade resolvida, coletados pelo sistema LCI. Os dados considerando polarização das fibras de tecido também podem ser extraídos dos dados óticos de profundidade resolvida. Uma imagem da amostra pode ser gerada por um dispositivo de processamento com base em uma diferença nas propriedades birrefringentes de várias partes da amostra. Por exemplo, a birrefringência exibida pela parte de amostra removida cirurgicamente é diferente da birrefringência exibida por partes não removidas cirurgicamente da amostra.

[067] Materiais birrefringentes podem ser caracterizados por duas polarizações lineares ortogonais tendo uma certa orientação. Cada polarização caracteriza um índice refrativo diferente, conhecidos como eixos lento e rápido. As figuras 6A e 6B ilustram este conceito, de acordo com uma modalidade. Na figura 6A, a parte distal 104 de um cateter está mostrada com luz saindo de uma da pluralidade das portas de visualização 302 para a amostra 308. Em ambas as figuras 6A e 6B, FAS e SAS representam o eixo rápido e o eixo lento, respectivamente, do Sistema LCI. FAt e SAt representam o eixo rápido e o eixo lento, respectivamente, associados com a amostra 308. A amostra 308 pode ser, por exemplo, uma amostra de tecido.

[068] Contraste específico de tecido pode ser dependente da magnitude da birrefringência de tecido, assim como da orientação dos eixos de birrefringência do tecido (FAt e SAt) em relação ao estado de polarização da luz incidente. Entretanto, os eixos de birrefringência do tecido podem mudar com o tempo por causa da tensão gerada pelo cateter e da temperatura. Adicionalmente, o estado de polarização da luz incidente pode mudar com o tempo por causa da temperatura e da tensão geradas em meios de transmissão ótica durante o procedimento de imageamento. Isto forma uma divergência de ângulo (θ na figura 6B) entre os eixos da luz incidente e os eixos relacionados associados com a amostra 308.

[069] Em uma modalidade, um módulo de correção configurado para corrigir a divergência de ângulo θ é implementado dentro do sistema LCI. O módulo de correção pode ser implementado em hardware, por exemplo, com componentes de polarização em um chip. Os componentes em um chip podem ser parte da unidade de atraso 512 no sistema LCI 501. Em um outro exemplo, o módulo de correção pode ser implementado com controladores de polarização baseados em fibras. Em um outro exemplo, o módulo de correção pode ser implementado em software e executado por um dispositivo de computação, tal como o dispositivo de processamento 108 na figura 1.

[070] De acordo com uma modalidade, o módulo de correção é projetado para girar o estado de polarização da luz incidente na faixa de π/2 radianos enquanto monitorando a birrefringência do sinal retroespalhado pela amostra. Como um resultado desta varredura de orientação de polarização, o estado de polarização exibindo um valor ideal (por exemplo, um contraste de sinal máximo) pode ser obtido e fixado. Alternativamente, uma varredura contínua do estado de polarização da luz incidente também pode ser usada em sincronização com aquisição de dados óticos.

Modelagem Térmica

[071] Os dados óticos de profundidade resolvida coletados também podem ser usados em um dispositivo de processamento para gerar e/ou aprimorar um modelo térmico de dissipação de calor dentro da amostra removida cirurgicamente, de acordo com uma modalidade. A velocidade e extensão de mudanças detectadas nos sinais LCI são excelentes indicadores de entrega de energia térmica para tecido, e podem ser quantificadas com base, por exemplo, no modelo de biocalor, tal como na equação 1 abaixo.

[072] Esta equação representa a transferência de calor em uma amostra biológica usando uma fonte externa. Nesta equação, p é a densidade de massa, c é o calor específico, T é a temperatura, k representa a condutividade térmica, q é a fonte de calor (efeito Joule), Qp é a perda de calor por convecção e Qw é o calor metabólico.

[073] De acordo com uma modalidade, mudanças na polarização da luz recebida da amostra podem ser ligadas a um limiar de temperatura específico no tecido sendo removido cirurgicamente, o que por sua vez pode ser ligado a um processo de desnaturação definido das biomoléculas. Com base no tempo para induzir este processo a uma dada distância do eletrodo de ablação e na progressão geral da lesão ao longo do tempo e profundidade, uma boa avaliação de transferência de energia pode ser feita.

[074] A figura 7 ilustra como calor é entregue para o tecido a partir de uma ponta de cateter de ablação 702, de acordo com uma modalidade. A ponta de cateter 702 é colocada em contato com uma superfície de amostra 704 tal como, por exemplo, uma interface de tecido, e energia RF é entregue para a amostra para remover cirurgicamente uma parte da amostra. Um gradiente de calor gerado pela entrega da energia RF é formado na amostra tal como representado pelas áreas limites isotérmicas 708a-708c. Por exemplo, a área limite 708a pode ser associada com as temperatura mais altas geradas pela aplicação da energia RF enquanto que as áreas limites 708b e 708c representam temperaturas progressivamente mais baixas. A ponta de cateter 702 também inclui uma pluralidade de portas de visualização, tais como aquelas descritas anteriormente com referência para as figuras 3A e 3B, as quais permitem que as varreduras M 706a-706c sejam consideradas em ângulos e/ou localizações diferentes dentro da amostra, de acordo com uma modalidade. Cada varredura M pode ser considerada como sendo equivalente à luz espalhada/refletida recebida retornando de múltiplas profundidades dentro da amostra.

[075] Em uma modalidade, os dados recebidos das varreduras M 706a-706c fornecem informação do processo de desnaturação ocorrendo ao longo de cada linha varrida. Por exemplo, os dados recebidos de cada varredura M 706a-706c podem ser usados para gerar e/ou aprimorar um modelo térmico da distribuição de calor presente na amostra.

[076] A figura 8 ilustra um outro exemplo de como calor é entregue para o tecido 804 a partir de uma ponta de cateter de ablação 802 e monitorado usando quatro portas de visualização (1-4). Em uma modalidade, a posição relativa da ponta de cateter 802 é inferida ao computar a primeira reflexão de luz em cada porta de visualização (1-4) que define uma distância da porta de visualização para o tecido 804. Isto pode fornecer uma estimativa de contato de tecido e por esta razão uma aproximação da impedância da interface tecido-eletrodo. Em uma modalidade, as distâncias d1, d2, d3 e d4 representam a primeira reflexão e por esta razão a distância de cada porta de visualização associada para o tecido 804. As curvas identificadas por t1 a t4 representam o perfil da temperatura de desnaturação nos tempos t1 a t4. Em uma modalidade, as curvas ilustradas obtidas em cada porta de visualização (1-4) representam a variação da diferença de fase/atraso medida em PS-LCI contra o tempo. Diferentes taxas de decaimento são observadas dependendo da direção da varredura M chegando de cada uma das portas de visualização (1-4). Estas taxas de decaimento também podem depender de irrigação, a qual resfria a superfície e resulta em um padrão de difusão de calor tal como mais cônico. Em uma modalidade, a correlação da informação obtida pelo sinal PS-LCI de cada porta de visualização (1-4) fornece amostragem espacial da linha isotérmica na qual colágeno desnatura. Ao usar os dados PS-LCI, a dinâmica de desnaturação de colágeno, entrega de energia e/ou ablação de tecido podem ser estimadas.

[077] A figura 9 ilustra uma curva de exemplo representando o atraso de fase/grupo médio obtido das varreduras M contra tempo de ablação. Dados com relação à mudança em certos parâmetros ao longo do tempo, tais como aqueles ilustrados na figura 9, podem ser usados para gerar e/ou aprimorar o modelo térmico da amostra durante ablação.

[078] O modelo térmico pode ser apresentado para um usuário do cateter para fornecer informação adicional com relação ao procedimento de ablação. Em uma outra modalidade, dados deste modelo térmico podem ser usados para controlar automaticamente o processo de ablação. Por exemplo, o modelo térmico pode ser usado para controlar um ciclo de trabalho da energia RF aplicada, ou para desligar a aplicação da energia RF se a temperatura aumentar para acima de um limiar.

[079] Propriedades térmicas gerais da amostra de tecido, incluindo capacidade térmica e difusibilidade de calor, juntamente com outros efeitos de transferência de calor derivados do modelo térmico, tal como convecção próxima à superfície, podem ser usadas para computar adicionalmente parâmetros clínicos relevantes, tais como profundidade e largura da lesão criada. Os parâmetros térmicos conhecidos do tecido podem ser usados para gerar um modelo básico de transferência de calor no tecido com base no método de elementos finitos ou em relações analíticas mais simples. As entradas para o modelo podem então ser refinadas adicionalmente usando informação obtida dos dados óticos de profundidade resolvida coletados pelo sistema LCI. As saídas do modelo térmico podem ser usadas para calcular um tempo de tratamento exigido em amostras mais grossas onde as varreduras M LCI não oferecem informação de profundidade suficiente. Por exemplo, para assegurar transmuralidade direta, os parâmetros de modelo térmico podem ser usados para otimizar aquecimento de tecido perto das estruturas sensíveis, assim como fornecer uma estimativa inicial da extensão lateral da lesão formada. Estas saídas de modelo podem ser apresentadas para o usuário (por exemplo, em um mostrador) ou usadas para controlar diretamente entrega de energia RF. Uma combinação de informação LCI, o modelo computacional e outra informação relevante tal como a temperatura da ponta do cateter ou impedância eletrodo- tecido pode ser usada para predizer a distribuição de temperaturas no tecido durante ablação e entender a cinética do crescimento de lesão.

[080] Em uma modalidade, duas fases são distinguidas ao usar o modelo computacional junto com a informação coletada: uma fase onde desnaturação ocorre dentro da profundidade de penetração axial da radiação LCI, e uma fase onde desnaturação ocorre além do limite de penetração axial. Durante o primeiro estágio, a evolução temporal da linha isotérmica na qual birrefringência de colágeno é perdida pode ser monitorada junto com a temperatura da ponta do cateter. Em uma modalidade, um dispositivo de processamento acoplado ao cateter tira vantagem desta informação para estimar parâmetros envolvidos em transferência de calor, tal como difusibilidade térmica, assim como para caracterizar os efeitos de irrigação, entre outros. Uma vez que estes parâmetros tenham sido definidos, modelos computacionais podem ser usados para predizer a evolução de ablação de tecido além do limite de penetração axial da radiação LCI. A informação com relação à impedância também pode ser correlacionada com os dados coletados anteriormente.

[081] O modelo térmico da amostra também pode ser aprimorado por meio de informação estrutural com relação à amostra. Por exemplo, tal informação pode ser obtida de varreduras de imageamento de ressonância magnética (MRI) ou de tomografia computadorizada (CT) pré-operatórias e, quando combinada de modo apropriado com informação de navegação, pode fornecer informação a respeito de espessura de parede, forma e composição de tecido nas proximidades da parte distal do cateter.

[082] A figura 10 ilustra um método de exemplo 1000 para executar ablação por RF enquanto coletando dados LCI, de acordo com uma modalidade. O método 1000 pode ser executado por vários componentes do cateter 100 em associação com o dispositivo de processamento 108.

[083] No bloco 1002, uma parte de uma amostra é removida cirurgicamente. A ablação pode ser por causa da aplicação de energia RF por um eletrodo na extremidade distal de um cateter, ou por meio de outros métodos de ablação tais como ablação a laser. A parte de amostra pode ser, por exemplo, uma parte de uma parede atrial sendo removida cirurgicamente para ajudar a corrigir uma arritmia cardíaca.

[084] No bloco 1004, dados óticos LCI da amostra são coletados enquanto a ablação está ocorrendo. Os dados óticos LCI podem incluir dados com relação à parte sendo removida cirurgicamente e/ou às partes da amostra não sendo removidas de forma cirúrgica correntemente. A coleta dos dados óticos LCI pode envolver transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição via aberturas correspondentes arranjadas em uma extremidade distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida pela amostra.

[085] No bloco 1006, dados óticos de profundidade resolvida são gerados com base nos feixes de radiação recebidos da amostra. Por exemplo, um detector pode gerar um sinal elétrico com base nos feixes de radiação recebidos. O sinal elétrico gerado pode então ser recebido por um dispositivo de processamento para análise e processamento de sinal adicionais para executar certas ações e/ou gerar modelos com base nos dados óticos de profundidade resolvida. Por exemplo, os dados óticos de profundidade resolvida podem ser usados para determinar um grau de ablação para a parte de amostra sendo removida cirurgicamente.

[086] No bloco 1008, um modelo de dissipação de calor da amostra é fornecido com base nos dados óticos de profundidade resolvida. O modelo térmico pode ser gerado ou atualizado com base nos dados óticos de profundidade resolvida, tais como os dados coletados de várias varreduras M. Propriedades térmicas gerais da amostra de tecido, incluindo capacidade térmica e difusibilidade de calor, juntamente com outros efeitos de transferência de calor derivados do modelo térmico, tais como convecção próxima à superfície, podem ser usadas para computar adicionalmente parâmetros clínicos relevantes, tais como profundidade e largura da lesão criada, de acordo com uma modalidade. O modelo térmico também pode ser gerado com base em outros dados coletados além dos dados óticos de profundidade resolvida. Por exemplo, a temperatura na extremidade distal do cateter e/ou impedância medida na extremidade distal do cateter podem ser coletadas e usadas ao gerar o modelo térmico. Em uma modalidade, o modelo térmico pode ser usado para monitorar o processo de ablação de tecido além da faixa de penetração da radiação LCI. Em um outro exemplo, o modelo de dissipação de calor é usado para evitar entregar energia RF demais que pode resultar em perfuração de parede atrial, transladando assim para complicações sérias para o paciente durante o procedimento.

[087] Adicionalmente, o modelo térmico pode ser apresentado para um usuário ou usado para determinar se o usuário deve ser alertado em algum modo. Por exemplo, enquanto o procedimento de ablação estiver ocorrendo, se a temperatura da região removida cirurgicamente aumentar para acima de um dado limiar, tal como determinado pelo modelo térmico, um sinal de advertência pode ser transmitido para o usuário. Exemplos de sinais de advertência incluem emitir uma advertência de áudio, ativar uma luz, ou piscar uma luz. Advertências tácteis também podem ser emitidas, tais como uma pequena vibração na parte do sistema de cateter sendo operada manualmente pelo usuário. Em um outro exemplo, enquanto o procedimento de ablação estiver ocorrendo, se a temperatura de uma parte da amostra perto da parte sendo removida cirurgicamente aumentar para acima de um dado limiar, tal como determinado pelo modelo térmico, um sinal de advertência pode ser transmitido para o usuário. Alternativamente, o procedimento de ablação pode ser controlado automaticamente com base em saídas do modelo térmico.

[088] Em uma outra modalidade, o modelo térmico é associado com um controlador adaptativo/preditivo para garantir entrega de energia RF segura. Um controlador adaptativo pode ser usado para controlar diretamente os parâmetros da energia RF usada para ablação com base no modelo térmico. Em uma outra modalidade, controle preditivo de modelo, redes neurais ou algoritmos genéticos podem ser usados para minimizar uma função de custo definida em termos de segurança de paciente e entrega de energia precisa.

Navegação de Cateter

[089] Dados óticos de profundidade resolvida, gerados pelo sistema LCI também podem ser usados para ajudar na navegação do cateter para um local de ablação, de acordo com uma modalidade. Em um exemplo, coleta de dados pode ocorrer ao comutar entre portas de visualização disponíveis na extremidade distal de um cateter em um modo predefinido ou aleatório. Em uma outra modalidade, o sistema pode monitorar simultaneamente sinais de diferentes portas de visualização na extremidade distal do cateter. De acordo com uma modalidade, enquanto o cateter está sendo dirigido através de uma câmara cardíaca, um dispositivo de processamento pode ser configurado para usar os dados óticos para monitorar proximidade ou contato com tecido em uma ou mais das portas de visualização ótica. Uma mudança significativa na amplitude das varreduras LCI é observável entre sangue, solução salina e tecidos a ser removidos cirurgicamente (tais como as diferentes camadas da parede atrial). Portanto, o dispositivo de processamento pode ser configurado para caracterizar se a amostra sendo imageada a partir de uma dada porta de visualização é sangue, solução salina ou tecido. O coeficiente de absorção e espalhamento efetivo, o qual pode ser calculado a partir dos dados óticos de profundidade resolvida, variará entre sangue, solução salina e tecido. Por exemplo, em um comprimento de onda de 1,3 μm, o coeficiente é de cerca de 8-10 mm-1 na parede endocardial, de cerca de 15-20 mm-1 em sangue, e ele pode ser considerado desprezível em soluções salinas. A superfície endocardial da parede atrial produzirá adicionalmente um pico de reflexão, seguido por uma rotação no sinal de polarização. Este sinal característico pode ser usado para avaliar contato de tecido e distância para a parede atrial a partir de qualquer dada porta de visualização na extremidade distal do cateter. Varreduras obtidas sequencialmente para a mesma porta de visualização podem ser comparadas ao longo do tempo. Em uma modalidade, esta informação pode ser usada para ajudar na navegação do cateter ao determinar uma distância entre a extremidade distal do cateter e qualquer tecido percebido.

[090] Além disso, o dispositivo de processamento pode ser configurado para validar a suposição de contato contínuo e posição estacionária em relação ao tecido a ser removido cirurgicamente durante o procedimento de ablação. Em uma modalidade, a validação é executada ao verificar com relação a variações abruptas que podem aparecer nos sinais LCI e na informação de polarização, e ao monitorar uma distância para a primeira reflexão aparecendo tipicamente na superfície da parede de tecido. Se deslizamento ou perda de contato durante ablação for detectado, uma notificação para o usuário pode ser produzida. Alternativamente, um sistema de controle de realimentação pode ser implementado para estabilizar o cateter durante o procedimento de ablação.

[091] Em uma modalidade, o dispositivo de processamento usa duas fontes de informação a fim de avaliar contato de tecido durante a fase de navegação, mas outros parâmetros resultando da análise dos sinais LCI podem ser considerados, incluindo aqueles extraídos usando redes neurais, análise de ondeleta ou outros conhecidos para os versados na técnica. Por exemplo, o dispositivo de processamento pode usar informação de sinal LCI assim como dados de sensor de pressão (ou dados coletados de um sensor de impedância) para avaliar contato de tecido. Dada a taxa de aquisição de linha rápida que é possível (vários quilohertz), cálculo de média, filtragem ou outras formas de combinação de sinal podem ser usadas para aumentar qualidade de sinal/imagem. Adicionalmente, os sinais LCI obtidos podem ser acumulados para formar uma varredura M e esta informação apresentada para a(s) porta(s) de visualização ativa(s).

[092] A figura 11 ilustra um outro método de exemplo 1100 para navegação de um cateter enquanto coletando dados LCI, de acordo com uma modalidade. O método 1100 pode ser executado por vários componentes do cateter 100 em associação com o dispositivo de processamento 108.

[093] No bloco 1102, dados óticos LCI de uma amostra ao redor do cateter são coletados. A amostra pode incluir sangue, solução salina e tecido de uma parede atrial à medida que o cateter é dirigido através da câmara cardíaca. Os dados óticos LCI podem incluir dados com relação a uma parte da amostra a ser removida cirurgicamente e/ou partes da amostra que não serão removidas cirurgicamente. A coleta dos dados óticos LCI pode envolver transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição via aberturas correspondentes arranjadas em uma extremidade distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida pela amostra.

[094] No bloco 1104, dados óticos de profundidade resolvida são gerados com base nos feixes de radiação recebidos da amostra. Por exemplo, um detector pode gerar um sinal elétrico com base nos feixes de radiação recebidos. O sinal elétrico gerado pode então ser recebido por um dispositivo de processamento para análise e processamento de sinal adicionais para executar certas ações e/ou gerar modelos com base nos dados óticos de profundidade resolvida.

[095] No bloco 1106, os dados óticos de profundidade resolvida são usados para caracterizar a amostra. Por exemplo, um ou mais parâmetros dos dados óticos de profundidade resolvida podem ser comparados para determinar se a amostra é sangue, solução salina ou tecido. Em um outro exemplo, a impedância elétrica da amostra pode ser calculada ao usar uma injeção bipolar de corrente alternada em uma frequência diferente daquela usada para ablação. Em uma modalidade, um dispositivo de processamento é configurado para executar software para analisar os dados óticos de profundidade resolvida. Uma determinação do tipo de amostra pode ser apresentada para um usuário do cateter, usado para gerar um mapa ou imagem da área circundando o cateter, ou usado para ajudar diretamente na navegação do cateter. Por exemplo, o dispositivo de processamento pode fornecer dados a respeito de tipo de tecido, tais como extraídos dos dados óticos de profundidade resolvida, para um sistema de navegação configurado para deslocar o cateter através do corpo de um paciente. Informação a respeito de tipo de tecido e de resultados de ablação pode ser exibida em um mapa anatômico do tecido a ser removido cirurgicamente. Estes dados podem ser úteis ao resguardar continuidade de lesão no final de um procedimento, ou durante o mesmo.

[096] No bloco 1108, uma determinação é feita com relação a se a amostra é tecido ou não. Se a amostra sendo analisada correntemente não for tecido, o método 1100 repete em o bloco 1102 ou o bloco 1104. Quando dados LCI adicionais ao redor do cateter precisam ser coletados, o método 1100 é repetido no bloco 1102. Alternativamente, o método 1100 pode ser repetido no bloco 1104 de tal maneira que dados óticos de profundidade resolvida podem ser gerados e analisados a partir de uma parte diferente dos dados LCI já coletados. Por exemplo, dados LCI adicionais são coletados da área circundando o cateter (bloco 1102) somente após todos os dados LCI coletados correntemente terem sido analisados (bloco 1104). Se a amostra for determinada como seno tecido, o método 1000 prossegue para o bloco 1110.

[097] No bloco 1110, uma distância entre o tecido e a extremidade distal do cateter é determinada. Esta determinação pode ser feita por meio de um dispositivo de processamento configurado para analisar os dados óticos de profundidade resolvida e calcular uma aproximação da distância entre o tecido e a extremidade distal do cateter. Por exemplo, um tempo de vôo da luz refletida por uma superfície do tecido pode ser extraído dos dados óticos de profundidade resolvida e usado para determinar distância. A informação de distância gerada pelo dispositivo de processamento pode ser apresentada para o usuário para ajudar em navegação, ou usada para controlar automaticamente o movimento do cateter.

Imageamento de Tomografia de Coerência Ótica

[098] Em uma modalidade, o dispositivo de processamento fornece um modo adicional no qual a informação derivada dos dados óticos de profundidade resolvida é usada para determinar a posição e orientação espacial 3D da ponta de cateter. O cateter pode fazer varredura sobre uma parte da amostra enquanto dados LCI estão sendo coletados, para fornecer dados resolvidos espacialmente para modelagem 3D. O dispositivo de processamento pode ser configurado para acumular os dados óticos de profundidade resolvida, associados com uma ou mais varreduras LCI a partir da porta de visualização ótica ativa, e arranjar os dados de acordo com uma posição espacial do cateter em uma ou mais imagens de Tomografia de Coerência Ótica (OCT) ou de reconstruções 3D. Em uma modalidade, o dispositivo de processamento adapta uma taxa de varredura do sistema LCI e a função do multiplexador ótico para casar com a velocidade de varredura lateral variável do cateter. As imagens OCT podem ser puramente estruturais ou podem incluir informação a respeito de refratividade do tecido (por exemplo, birrefringência). Estas imagens podem ser úteis ao assegurar qualidade de lesão, continuidade e transmuralidade no final de um procedimento ou durante o mesmo.

[099] A figura 12 ilustra um outro método de exemplo 1200 para coletar imagens OCT de uma amostra ao redor de um cateter. O método 1200 pode ser executado por vários componentes do cateter 100 em associação com o dispositivo de processamento 108.

[100] No bloco 1202, dados óticos LCI de uma amostra ao redor do cateter são coletados. A amostra pode incluir sangue, solução salina e tecido da parede atrial à medida que o cateter é dirigido através da câmara cardíaca. Os dados óticos LCI podem incluir dados com relação a uma parte da amostra a ser removida cirurgicamente e/ou partes da amostra que não serão removidas cirurgicamente. A coleta dos dados óticos LCI pode envolver transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição via aberturas correspondentes arranjadas em uma extremidade distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida pela amostra.

[101] No bloco 1204, o cateter executa varredura sobre uma parte da amostra. De acordo com uma modalidade, a varredura ocorre enquanto os dados LCI estão sendo coletados. Alternativamente, o cateter propriamente dito pode ficar substancialmente estacionário enquanto que elementos de varredura localizados nas portas de visualização do cateter induzem luz de exposição saindo das portas de visualização para executar varredura em uma dada direção.

[102] No bloco 1206, dados óticos de profundidade resolvida são gerados com base nos feixes de radiação recebidos da amostra. Por exemplo, um detector pode gerar um sinal elétrico com base nos feixes de radiação recebidos. O sinal elétrico gerado pode então ser recebido por um dispositivo de processamento para análise e processamento de sinal adicionais para executar certas ações e/ou gerar modelos com base nos dados óticos de profundidade resolvida.

[103] No bloco 1208, uma imagem OCT da parte da amostra varrida pelo cateter é gerada com base nos dados óticos de profundidade resolvida. Um dispositivo de processamento pode ser configurado para gerar um modelo 3D da parte de amostra ao combinar os dados óticos de profundidade resolvida, obtidos durante a varredura. A imagem OCT pode ser apresentada para um usuário, por exemplo, como uma imagem em um dispositivo de exibição, para prover o usuário com uma representação visual melhor da amostra ao redor do cateter. O dispositivo de processamento também pode ser configurado para determinar parâmetros relevantes a respeito da amostra a partir dos dados OCT, tais como, por exemplo, um coeficiente de refratividade associado com birrefringência.

Modalidade de Sistema de Computador de Exemplo

[104] Vários métodos de processamento de imagens e outras modalidades descritos até aqui podem ser implementados, por exemplo, usando um ou mais sistemas de computadores bem conhecidos, tais como o sistema de computador 1300 mostrado na figura 13. Em uma modalidade, o sistema de computador 1300 pode ser um exemplo do dispositivo de processamento 108 ilustrado na figura 1.

[105] O sistema de computador 1300 inclui um ou mais processadores (também chamados de unidades centrais de processamento, ou CPUs), tais como um processador 1304. O processador 1304 é conectado a uma infraestrutura ou barramento de comunicação 1306. Em uma modalidade, o processador 1304 representa uma matriz de portas programáveis em campo (FPGA). Em um outro exemplo, o processador 1304 é um processador de sinal digital (DSP).

[106] Cada um do um ou mais processadores 1304 pode ser uma unidade de processamento gráfico (GPU). Em uma modalidade, uma GPU é um processador que é um circuito eletrônico especializado projetado para processar rapidamente aplicações intensivas matematicamente em dispositivos eletrônicos. A GPU pode ter uma estrutura altamente paralela que é eficiente para processamento paralelo de grandes blocos de dados, tais como dados intensivos matematicamente comuns para aplicações de gráficos de computador, imagens e vídeos.

[107] O sistema de computador 1300 também inclui os dispositivos de entrada/saída de usuário 1303, tais como monitores, teclados, dispositivos indicadores, etc., os quais se comunicam com a infraestrutura de comunicação 1306 por meio da(s) interface(s) de entrada/saída de usuário 1302.

[108] O sistema de computador 1300 também inclui uma memória principal ou primária 1308, tal como memória de acesso aleatório (RAM). A memória principal 1308 pode incluir um ou mais níveis de cache. A memória principal 1308 tem armazenado na mesma lógica de controle (isto é, software de computador) e/ou dados.

[109] O sistema de computador 1300 também pode incluir um ou mais dispositivos ou memória de armazenamento secundário 1310. A memória secundária 1310 pode incluir, por exemplo, uma unidade de disco rígido 1312 e/ou um dispositivo ou unidade de armazenamento removível 1314. A unidade de armazenamento removível 1314 pode ser uma unidade de disco flexível, uma unidade de fita magnética, uma unidade de disco compacto, um dispositivo de armazenamento ótico, dispositivo recuperação de fita e/ou qualquer outro dispositivo/unidade de armazenamento.

[110] A unidade de armazenamento removível 1314 pode interagir com uma unidade de armazenamento removível 1318. A unidade de armazenamento removível 1318 inclui um dispositivo de armazenamento utilizável ou legível por computador tendo armazenado no mesmo software de computador (lógica de controle) e/ou dados. A unidade de armazenamento removível 1318 pode ser um disco flexível, fita magnética, disco compacto, Disco Versátil Digital (DVD), disco de armazenamento ótico ou qualquer outro dispositivo de armazenamento de dados de computador. A unidade de armazenamento removível 1314 lê e/ou grava na unidade de armazenamento removível 1318 em um modo bem conhecido.

[111] A memória secundária 1310 pode incluir outros dispositivos, meios ou abordagens para permitir que programas de computador e/ou outras instruções e/ou dados sejam acessados pelo sistema de computador 1300. Tais dispositivos, meios ou outras abordagens podem incluir, por exemplo, uma unidade de armazenamento removível 1322 e uma interface 1320. Exemplos da unidade de armazenamento removível 1322 e da interface 1320 podem incluir um cartucho de programa e interface de cartucho (tais como aqueles encontrados em dispositivos de videojogo), um chip de memória removível (tal como uma EPROM ou PROM) e encaixe associado, um cartão de memória e porta de barramento serial universal (USB), um cartão de memória e ranhura para cartão de memória associada e/ou qualquer outra unidade de armazenamento removível e interface associada.

[112] O sistema de computador 1300 pode incluir adicionalmente uma interface de comunicação ou de rede 1324. A interface de comunicação 1324 capacita o sistema de computador 1300 para se comunicar e interagir com qualquer combinação de dispositivos remotos, redes remotas, entidades remotas, etc. (referenciados individualmente e coletivamente pelo número de referência 1328). Por exemplo, a interface de comunicação 1324 pode permitir que o sistema de computador 1300 se comunique com os dispositivos remotos 1328 por meio do caminho de comunicações 1326, o qual pode ser com fio e/ou sem fio, e que pode incluir qualquer combinação de redes de área local (LANs), redes de área estendida (WANs), a Internet, etc. Lógica e/ou dados de controle podem ser transmitidos para e a partir do sistema de computador 1300 via caminho de comunicações 1326.

[113] Em uma modalidade, um aparelho ou artigo de fabricação tangível compreendendo uma mídia tangível utilizável ou legível por computador tendo lógica de controle (software) armazenada na mesma também é referido neste documento como um produto de programa de computador ou dispositivo de armazenamento de programas. Isto inclui, mas não está limitado a isto, o sistema de computador 1300, a memória principal 1308, a memória secundária 1310 e as unidades de armazenamento removíveis 1318 e 1322, assim como artigos de fabricação tangíveis incorporando qualquer combinação dos indicados anteriormente. Tal lógica de controle, quando executada por um ou mais dispositivos de processamento de dados (tal como o sistema de computador 1300), induzem tais dispositivos de processamento de dados para operar tal como descrito neste documento.

[114] Com base nos preceitos contidos nesta revelação, estará aparente para pessoas qualificadas na(s) técnica(s) pertinente(s) como construir e usar a invenção usando dispositivos de processamento de dados, sistemas de computador e/ou arquiteturas de computador a não ser essa mostrada na figura 13. Em particular, modalidades podem operar com software, hardware e/ou implementações de sistemas de operação a não serem esses descritos neste documento.

[115] É para ser percebido que a seção Descrição Detalhada, e não as seções Sumário e Resumo são pretendidas para ser usada para interpretar as reivindicações. As seções, Sumário e Resumo, podem expor uma ou mais, mas não todas, modalidades exemplares da presente invenção como consideradas pelo(s) inventor(s), e assim não são pretendidas para limitar a presente invenção e as reivindicações anexas em nenhum modo.

[116] Modalidades da presente invenção foram descritas acima com a ajuda de blocos de construção funcionais ilustrando a implementação de funções e relações especificadas das mesmas. Os limites destes blocos de construção funcionais foram definidos arbitrariamente neste documento para comodidade de descrição. Limites alternativos podem ser definidos contanto que as funções e relações especificadas dos mesmos sejam executadas de modo apropriado.

[117] A descrição anterior das modalidades específicas revelará assim totalmente a natureza geral da invenção que outros, ao aplicar conhecimento conforme experiência profissional na técnica, podem prontamente modificar e/ou adaptar para várias aplicações tais modalidades específicas, sem experimentação inadequada, sem divergir do conceito geral da presente invenção. Portanto, tais adaptações e modificações são pretendidas para estar dentro do significado e faixa de equivalências das modalidades reveladas, com base no ensinamento e guiamento apresentados neste documento. É para ser entendido que a fraseologia ou terminologia neste documento é para o propósito de descrição e não de limitação, de tal maneira que a terminologia ou fraseologia do presente relatório descritivo é para ser interpretada pelos versados na técnica considerando os preceitos e guiamento.

[118] A amplitude e escopo da presente invenção não devem ser limitados por qualquer uma das modalidades exemplares descritas anteriormente, e devem ser definidos somente de acordo com as reivindicações a seguir e suas equivalências.

Claims (26)

1. Cateter (100), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma seção distal (104) compreendendo: um ou mais eletrodos (306) configurados para aplicar energia RF a uma parte de uma amostra (308) em contato com o um ou mais eletrodos, de tal maneira que a parte da amostra é removida cirurgicamente; uma pluralidade de portas de visualização (302); e uma pluralidade de guias de ondas (304) definidos em um circuito ótico integrado, cada guia de onda da pluralidade de guias de ondas sendo configurado para transmitir radiação de exposição, ou receber radiação espalhada que foi refletida ou espalhada pela amostra, através de uma porta de visualização (302) correspondente da pluralidade de portas de visualização; uma seção proximal (102) compreendendo: uma fonte ótica (502) configurada para gerar um feixe de fonte de radiação; e um detector (514) configurado para gerar dados óticos de profundidade resolvida associados com radiação refletida ou espalhada; um multiplexador (312) configurado para gerar radiação de exposição a partir do feixe de fonte de radiação; e um revestimento (106) acoplado entre a seção proximal (102) e a seção distal (104).

2. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o multiplexador fica localizado dentro da seção distal do cateter.

3. Cateter, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o multiplexador é fornecido no circuito ótico integrado.

4. Cateter, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito ótico integrado inclui um substrato flexível.

5. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o multiplexador fica localizado dentro da seção proximal do cateter.

6. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada porta de visualização correspondente inclui uma lente.

7. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais canais de irrigação acoplados a uma ou mais aberturas na seção distal.

8. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de processamento configurada para: receber os dados óticos de profundidade resolvida; e gerar uma imagem da amostra com base nos dados óticos de profundidade resolvida.

9. Cateter, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERI ZADO pelo fato de que os dados óticos de profundidade resolvida incluem dados associados com uma birrefringência da amostra, e em que a imagem da amostra é gerada com base em uma diferença entre uma primeira birrefringência associada com a parte da amostra removida cirurgicamente pela energia RF e uma segunda birrefringência associada com pelo menos uma outra parte não removida cirurgicamente da amostra.

10. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de processamento configurada para atualizar um modelo de propriedades térmicas da amostra com base pelo menos nos dados óticos de profundidade resolvida.

11. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um transmissor configurado para transmitir os dados óticos para uma unidade de processamento localizada remotamente.

12. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERI ZADO pelo fato de que a seção distal compreende adicionalmente um sensor de força.

13. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção distal compreende adicionalmente um sensor de temperatura.

14. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção distal compreende adicionalmente um sensor de impedância.

15. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um módulo de correção configurado para corrigir uma divergência de ângulo entre um eixo de polarização da radiação de exposição e um eixo de polarização associado da amostra.

16. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção distal e o revestimento são descartáveis.

17. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção proximal inclui uma tecla ou um comutador configurado para controlar a aplicação de energia RF.

18. Cateter, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção proximal inclui uma tecla ou um comutador configurado para controlar quando a radiação de exposição é transmitida pela seção distal.

19. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um dispositivo de processamento (108) configurado para atualizar um modelo de aquecimento da amostra (308) com base pelo menos nos dados de tomografia de coerência ótica.

20. Cateter, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de portas de visualização são arranjadas em volta de uma superfície externa da seção distal.

21. Cateter, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de processamento é configurado adicionalmente para: receber os dados de tomografia de coerência ótica; e gerar uma imagem da amostra com base nos dados de tomografia de coerência ótica.

22. Cateter, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que os dados de tomografia de coerência ótica incluem dados associados com uma birrefringência da amostra, e em que a imagem da amostra é gerada com base em uma diferença entre uma primeira birrefringência associada com a parte da amostra removida cirurgicamente pela energia RF e uma segunda birrefringência associada com pelo menos uma outra parte não removida cirurgicamente da amostra.

23. Método, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: transmitir a radiação de exposição via uma pluralidade de guias de ondas (304) definidos em um circuito ótico integrado, cada guia de onda da pluralidade de guias de ondas sendo configurado para transmitir a radiação de exposição através de uma porta de visualização (302) correspondente de uma pluralidade de portas de visualização arranjadas em uma extremidade distal (104) de um cateter (100); receber radiação espalhada ou refletida por uma amostra (308) perto da extremidade distal do cateter através de uma ou mais portas de visualização da pluralidade de portas de visualização; gerar, usando um dispositivo de processamento, dados óticos de profundidade resolvida da amostra (308) com base no um ou mais feixes de radiação espalhada ou refletida recebidos; determinar se a amostra (308) é tecido com base nos dados óticos de profundidade resolvida; e quando a amostra (308) é determinada como sendo tecido, determinar uma distância entre a extremidade distal (104) do cateter e a amostra (308) com base pelo menos nos dados óticos de profundidade resolvida.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente determinar se a amostra é sangue.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente determinar se a amostra é solução salina.

26. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente varrer com o cateter em uma dada direção e gerar uma ou mais imagens de tomografia de coerência ótica da superfície de amostra com base na radiação espalhada ou refletida recebidos durante a varredura com o cateter.

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