BR112018001899B1 - RADIOFREQUENCY ABLATION CATHETER WITH OPTICAL TISSUE EVALUATION - Google Patents

RADIOFREQUENCY ABLATION CATHETER WITH OPTICAL TISSUE EVALUATION Download PDF

Info

Publication number
BR112018001899B1
BR112018001899B1 BR112018001899-6A BR112018001899A BR112018001899B1 BR 112018001899 B1 BR112018001899 B1 BR 112018001899B1 BR 112018001899 A BR112018001899 A BR 112018001899A BR 112018001899 B1 BR112018001899 B1 BR 112018001899B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
catheter
optical
sample
tissue
radiation
Prior art date
Application number
BR112018001899-6A
Other languages
Portuguese (pt)
Other versions
BR112018001899A2 (en
Inventor
Eduardo MARGALLO BALBÁS
José Luis Rubio Givernau
Santiago Jiménez Valero
Alejandro Barriga Rivera
Justo Contreras Bermejo
Juan Lloret Soler
Original Assignee
Medlumics S.L.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/220,186 external-priority patent/US10194981B2/en
Application filed by Medlumics S.L. filed Critical Medlumics S.L.
Publication of BR112018001899A2 publication Critical patent/BR112018001899A2/en
Publication of BR112018001899B1 publication Critical patent/BR112018001899B1/en

Links

Abstract

CATETER DE ABLAÇÃO DE RADIOFREQUÊNCIA COM AVALIAÇÃO DE TECIDO ÓPTICA. São descritos sistemas e métodos para realizar ablação de RE enquanto monitoram o procedimento usando dados de interferometria de baixa coerência (LCI). Um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um multiplexador e uma bainha acoplada entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui várias portas ópticas interligadas configuradas para transmitir a radiação de exposição em direção a uma amostra e receber radiação que foi refletida ou dispersa a partir da amostra. As portas ópticas interligadas são formadas sobre um substrato tendo seções rígidas e seções flexíveis dispostas em torno da seção distal. Um suporte mantém os elementos ópticos interconectados em uma relação espacial fixa.RADIOFREQUENCY ABLATION CATHETER WITH OPTICAL TISSUE EVALUATION. Systems and methods for performing ER ablation while monitoring the procedure using low coherence interferometry (LCI) data are described. A catheter includes a distal section, a proximal section, a multiplexer, and a sheath attached between the distal section and the proximal section. The distal section includes several interlocking optical ports configured to transmit exposure radiation toward a sample and receive radiation that has been reflected or scattered from the sample. The interconnected optical ports are formed on a substrate having rigid sections and flexible sections arranged around the distal section. A support holds the interconnected optical elements in a fixed spatial relationship.

Description

FUNDAMENTOSFUNDAMENTALS

[001] Este pedido reivindica a prioridade ao pedido No. de Série 62/198.591 depositado em 29 de julho de 2015, que é aqui incorporado por referência na sua totalidade.[001] This order claims priority over order No. of Série 62/198,591 filed on July 29, 2015, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

CampoField

[002] As modalidades da invenção referem-se a desenhos e métodos de utilização de um cateter de ablação de RF juntamente com a inspeção de tecido óptica. Fundamentos[002] Embodiments of the invention relate to designs and methods of using an RF ablation catheter along with optical tissue inspection. Fundamentals

[003] A ablação por RÁDIOFREQUÊNCIA (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 outros. A aplicação de corrente alternada com uma frequência oscilante acima de várias centenas de kHz evita a estimulação de tecido excitável enquanto fornece calor por meio do efeito de Joule. O aumento da temperatura do tecido produz a desnaturação das moléculas biológicas, incluindo proteínas como o colágeno. Tradicionalmente, a ablação de RF é feita colocando um eletrodo externo no corpo do paciente e aplicando um potencial alternativo 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 vários fatores, incluindo energia elétrica aplicada, qualidade do contato elétrico, propriedades locais do tecido, presença de fluxo sanguíneo próximo da superfície do tecido e efeito da irrigação. Devido à variabilidade desses parâmetros, é difícil obter resultados consistentes.[003] RADIOFREQUENCY (RF) ablation is a medical technique to produce tissue necrosis. It is used to help treat different pathologies, including cancer, Barrett's esophagus, or cardiac arrhythmias, among others. Application of alternating current with an oscillating frequency above several hundred kHz prevents stimulation of excitable tissue while providing heat via the Joule effect. The increase in tissue temperature causes the denaturation of biological molecules, including proteins such as collagen. Traditionally, RF ablation is done by placing an external electrode on the patient's body and applying an alternative potential to the tip of a catheter that is placed in contact with the tissue to be treated inside the patient's body. The ablation effect depends on several factors, including applied electrical energy, quality of electrical contact, local tissue properties, presence of blood flow near the tissue surface, and effect of irrigation. Due to the variability of these parameters, it is difficult to obtain consistent results.

[004] De fato, este procedimento mostrou apenas uma eficácia limitada quando utilizado na fibrilação atrial, com taxas de sucesso individuais fortemente dependentes da perícia e capacidade do clínico realizando o mesmo. Mesmo em centros qualificados, na fase aguda após a ablação, as taxas de tratamento bem-sucedidas elevam-se até 80%, enquanto as recorrências no período de seguimento de um ano podem atingir 20%. Alguns fatores associados a casos recorrentes são linhas de ablação descontínuas e ablação incompleta da parede. Ablação incompleta que resulta em edema em vez de necrose completa não pode ser identificada corretamente com as ferramentas atuais.[004] In fact, this procedure has shown only limited effectiveness when used in atrial fibrillation, with individual success rates heavily dependent on the skill and ability of the clinician performing the same. Even in qualified centers, in the acute phase after ablation, successful treatment rates rise up to 80%, while recurrences in the one-year follow-up period can reach 20%. Some factors associated with recurrent cases are discontinuous ablation lines and incomplete wall ablation. Incomplete ablation that results in edema rather than complete necrosis cannot be correctly identified with current tools.

[005] Um outro problema com a ablação de cateter é os tempos de intervenção longos que são necessários nos procedimentos ponto-a-ponto no átrio. Nesses casos, linhas contínuas são criadas em um padrão predefinido em torno de estruturas anatômicas para obter o efeito de isolamento elétrico desejado. Uma vez que a ablação é feita localmente, um grande número de lesões individuais é comumente concatenado. Garantir a continuidade de tal padrão em um coração batendo requer trabalho e atenção minuciosos. Uma vez que o procedimento é frequentemente realizado com o suporte da fluoroscopia, pode representar uma dose de radiação significativa para o clínico e para o paciente.[005] Another problem with catheter ablation is the long intervention times that are required in point-to-point procedures in the atrium. In these cases, continuous lines are created in a predefined pattern around anatomical structures to achieve the desired electrical isolation effect. Since the ablation is done locally, a large number of individual lesions are commonly concatenated. Ensuring the continuity of such a pattern in a beating heart requires painstaking work and attention. Since the procedure is often performed with the support of fluoroscopy, it can represent a significant radiation dose for both the clinician and the patient.

BREVE SUMÁRIOBRIEF SUMMARY

[006] O uso da ablação de RF ponto a ponto para ajudar a mitigar os efeitos da fibrilação atrial é melhorado, fornecendo informações diretas e imediatas sobre transmuralidade da lesão, continuidade da lesão e energia total entregue ao tecido que está sendo ablado. Nas modalidades aqui apresentadas, são descritos sistemas e métodos para realizar ablação de RF enquanto monitoram o procedimento usando dados de interferometria de baixa coerência (LCI).[006] The use of point-to-point RF ablation to help mitigate the effects of atrial fibrillation is improved by providing direct and immediate information about lesion transmurality, lesion continuity, and total energy delivered to the tissue being ablated. In the embodiments presented here, systems and methods for performing RF ablation while monitoring the procedure using low coherence interferometry (LCI) data are described.

[007] Em uma modalidade, um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um multiplexador e uma bainha acoplada entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui um ou mais eletrodos, uma pluralidade de portas ópticas, e um suporte. O um ou mais eletrodos são configurados para aplicar energia de RF a uma porção de uma amostra em contato com o um ou mais eletrodos, de modo que a porção da amostra é ablada. A pluralidade de portas ópticas interligadas é configurada para transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição para longe a partir da seção distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação dispersa que foram refletidos ou dispersos a partir da amostra, em que a pluralidade de portas ópticas interligadas é formada sobre um substrato com seções rígidas e seções flexíveis. O suporte é configurado para manter os elementos ópticos interligados em uma relação espacial fixa. O multiplexador é configurado para dividir o um ou mais feixes de radiação de exposição a partir do feixe fonte de radiação e combinar um ou mais feixes de radiação dispersa.[007] In one embodiment, a catheter includes a distal section, a proximal section, a multiplexer, and a sheath coupled between the distal section and the proximal section. The distal section includes one or more electrodes, a plurality of optical ports, and a holder. The one or more electrodes are configured to apply RF energy to a portion of a sample in contact with the one or more electrodes, such that the portion of the sample is ablated. The plurality of interconnected optical ports are configured to transmit one or more beams of exposure radiation away from the distal section of the catheter and receive one or more beams of scattered radiation that have been reflected or scattered from the sample, wherein the plurality of interconnected optical ports are formed on a substrate with rigid sections and flexible sections. The support is configured to hold the optical elements interconnected in a fixed spatial relationship. The multiplexer is configured to split the one or more exposure radiation beams from the source radiation beam and combine one or more scattered radiation beams.

[008] Em outra modalidade, um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um multiplexador e uma bainha acoplada entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui um ou mais eletrodos configurados para aplicar energia de RF a uma porção de uma amostra em contato com um ou mais eletrodos, de tal modo que a porção da amostra é ablada. A seção distal também inclui uma pluralidade de elementos ópticos que transmitem um ou mais feixes de radiação de exposição para longe a partir da seção distal do cateter e recebem um ou mais feixes de radiação dispersa que foram refletidos ou dispersos a partir da amostra. A seção proximal inclui uma fonte óptica que gera um feixe fonte de radiação e um detector que gera dados ópticos de profundidade resolvida associados a um ou mais feixes de radiação dispersa. O multiplexador gera um ou mais feixes de radiação de exposição a partir do feixe fonte de radiação.[008] In another embodiment, a catheter includes a distal section, a proximal section, a multiplexer, and a sheath coupled between the distal section and the proximal section. The distal section includes one or more electrodes configured to apply RF energy to a portion of a sample in contact with the one or more electrodes, such that the portion of the sample is ablated. The distal section also includes a plurality of optical elements that transmit one or more beams of exposure radiation away from the distal section of the catheter and receive one or more beams of scattered radiation that have been reflected or scattered from the sample. The proximal section includes an optical source that generates a source beam of radiation and a detector that generates depth-resolved optical data associated with one or more beams of scattered radiation. The multiplexer generates one or more exposure radiation beams from the radiation source beam.

[009] Em uma outra modalidade, um cateter inclui uma seção distal, uma seção proximal, um dispositivo de processamento e uma bainha acoplada entre a seção distal e a seção proximal. A seção distal inclui um ou mais eletrodos configurados para aplicar energia de RF a uma porção de uma amostra em contato com um ou mais eletrodos de tal modo que a porção da amostra é ablada. A seção distal também inclui uma pluralidade de elementos ópticos configurados para transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição para longe a partir da seção distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação dispersa que foram refletidos ou dispersos a partir da amostra. A seção proximal inclui uma fonte óptica configurada para gerar um feixe fonte de radiação e um detector configurado para gerar dados ópticos de profundidade resolvida associados com um ou mais feixes de radiação dispersa. O dispositivo de processamento atualiza um modelo de propriedades térmicas da amostra com base, pelo menos, nos dados óticos de profundidade resolvida.[009] In another embodiment, a catheter includes a distal section, a proximal section, a processing device, and a sheath coupled between the distal section and the proximal section. The distal section includes one or more electrodes configured to apply RF energy to a portion of a sample in contact with the one or more electrodes such that the portion of the sample is ablated. The distal section also includes a plurality of optical elements configured to transmit one or more beams of exposure radiation away from the distal section of the catheter and receive one or more beams of scattered radiation that have been reflected or scattered from the sample. The proximal section includes an optical source configured to generate a radiation source beam and a detector configured to generate depth resolved optical data associated with one or more scattered radiation beams. The processing device updates a model of the sample's thermal properties based on at least the depth-resolved optical data.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS/FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS/FIGURES

[010] Os desenhos anexos, que são aqui incorporados e formam parte da especificação, ilustram modalidades da presente invenção e, em conjunto com a descrição, servem ainda para explicar os princípios da invenção e para permitir que uma pessoa habilitada na pertinente arte faça e use a invenção.[010] The accompanying drawings, which are incorporated herein and form part of the specification, illustrate embodiments of the present invention and, together with the description, further serve to explain the principles of the invention and to enable a person skilled in the relevant art to make and use the invention.

[011] A Figura 1 ilustra um cateter, de acordo com uma modalidade.[011] Figure 1 illustrates a catheter, according to one embodiment.

[012] As Figuras 2A-2B ilustram seções transversais de um cateter, de acordo com as modalidades.[012] Figures 2A-2B illustrate cross sections of a catheter, according to the modalities.

[013] As Figuras 3A - 3G exibem uma extremidade distal de um cateter, de acordo com modalidades.[013] Figures 3A - 3G show a distal end of a catheter, according to modalities.

[014] As Figuras 4A-4B exibem uma extremidade distal de um cateter, de acordo com as modalidades.[014] Figures 4A-4B show a distal end of a catheter, according to the embodiments.

[015] A Figura 5 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de LCI, de acordo com uma modalidade.[015] Figure 5 illustrates a block diagram of an LCI system, according to one embodiment.

[016] As Figuras 6A - 6B ilustram os eixos de polarização da luz de captura de imagem e uma amostra.[016] Figures 6A - 6B illustrate the polarization axes of the image capture light and a sample.

[017] A Figura 7 exibe um exemplo de distribuição de temperatura em uma amostra, de acordo com uma modalidade.[017] Figure 7 shows an example of temperature distribution in a sample, according to a modality.

[018] A Figura 8 mostra um exemplo de distribuição de temperatura em uma amostra, de acordo com uma modalidade.[018] Figure 8 shows an example of temperature distribution in a sample, according to a modality.

[019] A Figura 9 exibe resultados óticos em vista da desnaturação do tecido, de acordo com uma modalidade.[019] Figure 9 displays optical results in view of tissue denaturation, according to one modality.

[020] A Figura 10 representa um método, de acordo com uma modalidade.[020] Figure 10 represents a method, according to an embodiment.

[021] A Figura 11 representa um método, de acordo com outra modalidade.[021] Figure 11 represents a method, according to another modality.

[022] A Figura 12 representa um método, de acordo com ainda outra modalidade.[022] Figure 12 represents a method, according to yet another embodiment.

[023] A Figura 13 ilustra um exemplo de sistema de computador útil para implementar várias modalidades.[023] Figure 13 illustrates an example of a useful computer system to implement various modalities.

[024] As modalidades da presente invenção serão descritas com referência aos desenhos anexos.[024] Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

[025] Embora sejam discutidas configurações e arranjos específicos, deve ser entendido que isso é feito somente para fins ilustrativos. Um especialista na arte pertinente reconhecerá que outras configurações e arranjos podem ser usados, sem se afastar do espírito e do alcance da presente invenção. Será evidente para um especialista na técnica pertinente que esta invenção também pode ser empregada em uma variedade de outras aplicações.[025] While specific configurations and arrangements are discussed, it should be understood that this is done for illustrative purposes only. One skilled in the relevant art will recognize that other configurations and arrangements can be used without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to one skilled in the relevant art that this invention can also be employed in a variety of other applications.

[026] Deve ser notado que as referências na especificação para "1 modalidade", "uma modalidade", "uma modalidade exemplar", etc., indicam que a modalidade descrita pode incluir um recurso, estrutura ou característica particular, mas cada modalidade pode não incluir necessariamente o recurso, estrutura ou característica particular. Além disso, tais frases não se referem necessariamente à mesma modalidade. Além disso, quando um recurso, estrutura ou característica particular é descrito em conexão com uma modalidade, seria dentro do conhecimento de um especialista na técnica efetuar tal recurso, estrutura ou característica em conexão com outras modalidades descritas ou não explicitamente.[026] It should be noted that references in the specification to "1 embodiment", "one embodiment", "one exemplary embodiment", etc., indicate that the embodiment described may include a particular feature, structure or feature, but each embodiment may not necessarily include the particular feature, structure or feature. Furthermore, such phrases do not necessarily refer to the same modality. Furthermore, when a particular feature, structure or feature is described in connection with an embodiment, it would be within the knowledge of one skilled in the art to effect such feature, structure or feature in connection with other embodiments described or not explicitly described.

[027] Deve ser notado que, embora esta aplicação possa se referir especificamente à ablação cardíaca, as modalidades aqui descritas podem também alvejar outras patologias. Os princípios de utilização de energia de RF para tratar outras patologias são semelhantes e, portanto, as técnicas utilizadas para aplicar a energia de RF são semelhantes.[027] It should be noted that although this application may specifically refer to cardiac ablation, the modalities described here may also target other pathologies. The principles of using RF energy to treat other conditions are similar and therefore the techniques used to apply RF energy are similar.

[028] São aqui descritas modalidades de um cateter que combina a ablação de RF com LCI para fornecer controle melhorado durante o procedimento de ablação. Além disso, os métodos para combinar a informação de LCI com um modelo computacional de transferência de calor permitem estimar a distribuição de energia e distribuição de temperatura no tecido sob ablação. Esses métodos podem ser implementados por um dispositivo de computação para fornecer processamento de sinal/imagem que alimenta informações de LCI em um determinado modelo computacional. O modelo, ou qualquer saída do modelo, pode ser fornecido a um usuário do cateter, como um médico ou técnico. Alternativamente ou adicionalmente, qualquer aspecto do modelo pode ser usado para fornecer controle automático sobre o processo de ablação usando, por exemplo, um loop de retorno. Em algumas modalidades, o cateter inclui ainda uma ou uma combinação de sensores de pressão, temperatura, posição ou forma. Subsistemas adicionais, como, por exemplo, um sistema de irrigação ou ferramentas de medição de impedância podem ser incluídos no cateter. Embora as modalidades aqui descritas descrevam a utilização de um cateter de ablação de RF, outras técnicas de ablação também podem ser utilizadas sem se desviar do alcance ou espírito da invenção, como, por exemplo, a ablação a laser.[028] Embodiments of a catheter that combine RF ablation with LCI are described here to provide improved control during the ablation procedure. Furthermore, methods for combining LCI information with a computational model of heat transfer allow estimating the energy distribution and temperature distribution in the tissue under ablation. These methods can be implemented by a computing device to provide signal/image processing that feeds LCI information into a given computational model. The model, or any output from the model, can be provided to a user of the catheter, such as a physician or technician. Alternatively or additionally, any aspect of the model can be used to provide automatic control over the ablation process using, for example, a feedback loop. In some embodiments, the catheter further includes one or a combination of pressure, temperature, position or shape sensors. Additional subsystems, such as an irrigation system or impedance measurement tools, can be included in the catheter. Although the embodiments described herein describe the use of an RF ablation catheter, other ablation techniques can also be used without departing from the scope or spirit of the invention, such as, for example, laser ablation.

[029] Aqui, os termos "radiação eletromagnética", "luz" e "feixe de radiação" são usados para descrever os mesmos sinais eletromagnéticos que se propagam através dos vários elementos e sistemas descritos. Modalidades do cateter[029] Here, the terms "electromagnetic radiation", "light" and "radiation beam" are used to describe the same electromagnetic signals that propagate through the various elements and systems described. Catheter modalities

[030] 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 uma bainha 106 acoplada entre a parte proximal 102 e a parte distal 104. Em uma modalidade, a bainha 106 inclui um ou mais marcadores radio-opacos para fins 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 a comunicação sem fio, como Bluetooth, WiFi, celular, etc. A interface de comunicação 110 pode se comunicar com um ou mais elementos de transceptor localizados dentro da parte proximal 102 ou parte distal 104 do cateter 100.[030] Figure 1 illustrates a catheter 100 according to one embodiment. Catheter 100 includes a proximal portion 102, a distal portion 104, and a sheath 106 coupled between the proximal portion 102 and the distal portion 104. In one embodiment, the sheath 106 includes one or more radio-opaque markers for navigational purposes. In one embodiment, the catheter 100 includes a communication interface 110 between the catheter 100 and a processing device 108. The communication interface 110 can include one or more wires between the processing device 108 and the catheter 100. In other examples, the communication interface 110 is an interface component that enables wireless communication, such as Bluetooth, WiFi, cellular, etc. The communication interface 110 can communicate with one or more transceiver elements located within the proximal portion 102 or distal portion 104 of the catheter 100.

[031] Em uma modalidade, a bainha 106 e a parte distal 104 são descartáveis. Como tal, a parte proximal 102 pode ser reutilizada por anexar uma nova bainha 106 e parte proximal 104 cada vez que um novo procedimento deve ser realizado. Em outra modalidade, a parte proximal 102 também é descartável.[031] In one embodiment, the sheath 106 and the distal part 104 are disposable. As such, the proximal part 102 can be reused by attaching a new sheath 106 and proximal part 104 each time a new procedure must be performed. In another embodiment, the proximal portion 102 is also disposable.

[032] A parte proximal 102 pode alojar vários componentes elétricos e ópticos utilizados na operação do cateter 100. Por exemplo, pode ser incluída uma fonte de alimentação na parte proximal 102 para aplicar energia de RF a um eletrodo localizado na parte distal 104 para ablação de tecido. A fonte de alimentação pode ser projetada para gerar uma corrente alternada em frequências de pelo menos entre 350 e 500 kHz. Como tal, um ou mais fios condutores (ou qualquer meio de transmissão elétrica) podem levar a partir do fornecimento de energia para a parte distal 104 dentro da bainha 106. Além disso, a parte proximal 102 pode incluir uma fonte óptica para gerar um feixe de radiação. A fonte óptica pode incluir um ou mais diodos laser ou diodos emissores de luz (LEDs). O feixe de radiação gerado pela fonte óptica pode ter um comprimento de onda dentro da faixa de infravermelho. Em um exemplo, o feixe de radiação possui um comprimento de onda central de 1,3 μm. A fonte óptica pode ser projetada para produzir um feixe de radiação em apenas um único comprimento de onda, ou pode ser uma fonte varrida e ser projetado para produzir uma gama de diferentes comprimentos de onda. O feixe de radiação gerado pode ser guiado para a parte distal 104 por meio de um meio de transmissão óptica conectado entre a parte proximal 102 e a parte distal 104 dentro da bainha 106. Alguns exemplos de meios de transmissão óptica incluem fibras ópticas de modo único e multimodo e guias de ondas ópticos integrados. Em uma modalidade, a medição de transmissão elétrica e a medição de transmissão óptica são fornecidas pelo mesmo meio híbrido que permite a propagação de sinal elétrico e óptico.[032] The proximal part 102 can house various electrical and optical components used in the operation of the catheter 100. For example, a power supply can be included in the proximal part 102 to apply RF energy to an electrode located in the distal part 104 for tissue ablation. The power supply can be designed to generate an alternating current at frequencies of at least between 350 and 500 kHz. As such, one or more conductive wires (or any electrical transmission medium) may lead from the power supply to the distal portion 104 within the sheath 106. Additionally, the proximal portion 102 may include an optical source for generating a beam of radiation. The optical source can include one or more laser diodes or light emitting diodes (LEDs). The beam of radiation generated by the optical source may have a wavelength within the infrared range. In one example, the radiation beam has a central wavelength of 1.3 µm. The optical source can be designed to produce a beam of radiation at just a single wavelength, or it can be a swept source and designed to produce a range of different wavelengths. The generated radiation beam can be guided to the distal portion 104 through an optical transmission medium connected between the proximal portion 102 and the distal portion 104 within the sheath 106. Some examples of optical transmission means include single-mode and multimode optical fibers and integrated optical waveguides. In one embodiment, the electrical transmission measurement and the optical transmission measurement are provided by the same hybrid medium that allows electrical and optical signal propagation.

[033] Em uma modalidade, a parte proximal 102 inclui um ou mais componentes de um interferômetro para realizar LCI usando a luz gerada a partir da fonte óptica. Mais detalhes do sistema de LCI são discutidos com referência à Figura 5. Devido à natureza da análise de dados interferométricos, em uma modalidade, o meio de transmissão óptica utilizado para guiar a luz para e da extremidade distal 104 não afeta o estado e o grau de polarização da luz. Em outra modalidade, o meio de transmissão óptica afeta a polarização de forma constante e reversível.[033] In one embodiment, the proximal portion 102 includes one or more components of an interferometer for performing LCI using light generated from the optical source. Further details of the LCI system are discussed with reference to Figure 5. Due to the nature of interferometric data analysis, in one embodiment, the optical transmission medium used to guide light to and from distal end 104 does not affect the state and degree of polarization of the light. In another embodiment, the optical transmission medium affects the polarization in a constant and reversible manner.

[034] A parte proximal 102 pode incluir elementos de interface adicionais com os quais um utilizador 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 vários botões ou comutadores que permitem que um usuário controle quando a energia de RF é aplicada na extremidade distal 104, ou quando os feixes de radiação são transmitidos a partir da extremidade distal 104, permitindo a aquisição de dados ópticos.[034] The proximal portion 102 may include additional interface elements with which a user of the catheter 100 can control the operation of the catheter 100. For example, the proximal portion 102 may include a deflection control mechanism that controls a deflection angle of the distal portion 104. The deflection control mechanism may require a mechanical movement of an element in the proximal portion 102, or the deflection control mechanism may use electrical connections to control the movement of the distal portion. 104. Proximal portion 102 may include various buttons or switches that allow a user to control when RF energy is applied to distal end 104, or when beams of radiation are transmitted from distal end 104, allowing acquisition of optical data.

[035] A parte distal 104 inclui um ou mais eletrodos externos para ablação, de acordo com uma modalidade. Por simplicidade, no restante da descrição, considera-se que apenas um eletrodo de ablação está presente. A parte distal 104 também inclui uma pluralidade de portas de visão óptica. Em uma modalidade, uma ou mais das portas de visão óptica são usinadas em cada um dos ou mais eletrodos.[035] The distal part 104 includes one or more external electrodes for ablation, according to an embodiment. For simplicity, in the remainder of the description, it is assumed that only one ablation electrode is present. Distal portion 104 also includes a plurality of optical sight ports. In one embodiment, one or more of the optical sight ports are machined into each of the or more electrodes.

[036] O eletrodo usado para ablação está em conexão elétrica com pelo menos um cabo que circula ao longo do comprimento da bainha 106. As portas de visão óptica são distribuídas na parte externa da parte distal 104, resultando em uma pluralidade de direções de exibição, de acordo com uma modalidade. Em uma modalidade, cada uma das múltiplas direções de exibição é substancialmente não coplanar. As portas de visão óptica também podem ser projetadas com funcionalidade de irrigação para refrigerar a parte distal 104 e o tecido circundante do superaquecimento durante a ablação. Mais detalhes sobre o desenho da parte distal 104 são discutidos com referência às Figuras 3A - 3G e 4A - 4B.[036] The electrode used for ablation is in electrical connection with at least one cable that runs along the length of the sheath 106. Optical vision ports are distributed on the outside of the distal part 104, resulting in a plurality of display directions, according to one embodiment. In one embodiment, each of the multiple display directions is substantially non-coplanar. The optical sight ports can also be designed with irrigation functionality to cool the distal portion 104 and surrounding tissue from overheating during ablation. More details on the design of the distal portion 104 are discussed with reference to Figures 3A - 3G and 4A - 4B.

[037] As Figuras 2A e 2B ilustram vistas de seção transversal da bainha 106, de acordo com as modalidades. A bainha 106 pode incluir todos os elementos interligando a parte proximal 102 com a parte distal 104. A bainha 106a ilustra uma modalidade que aloja um canal de irrigação 202, meio condutor de RF 204, mecanismo de deflexão 206, conexões elétricas 208 e meio de transmissão óptica 210. A Figura 2A ilustra uma cobertura de proteção 212 enrolada em torno das conexões elétricas 208 e meios de transmissão óptica 210. As conexões elétricas 208 podem ser usadas para fornecer sinais aos componentes de modulação óptica localizados na parte distal 104. Um ou mais meios de transmissão óptica 210 guiam a luz gerada a partir da fonte óptica (luz de exposição) em relação à parte distal 104, enquanto outro subconjunto de meios de transmissão óptica 210 guia luz retornando da parte distal 104 (luz dispersa ou refletida) de volta para a parte proximal 102. Em outro exemplo, os mesmos um ou mais meios de transmissão óptica 210 guiam luz em ambos os sentidos.[037] Figures 2A and 2B illustrate cross-sectional views of the sheath 106, according to the embodiments. The sheath 106 may include all elements interconnecting the proximal part 102 with the distal part 104. The sheath 106a illustrates an embodiment that houses an irrigation channel 202, RF conductive means 204, deflection mechanism 206, electrical connections 208 and optical transmission means 210. Figure 2A illustrates a protective cover 212 wrapped around the electrical connections 208 and optical transmission means 210. Electrical connections 208 may be used to provide signals to optical modulation components located in the distal portion 104. One or more optical transmission means 210 guide light generated from the optical source (exposure light) toward the distal portion 104, while another subset of optical transmission means 210 guide light returning from the distal portion 104 (scattered or reflected light) back to the proximal portion 102. In another example, the same one or more means Optical Transmitters 210 guide light in both directions.

[038] O canal de irrigação 202 pode ser um tubo oco usado para guiar o fluido de arrefecimento para a parte distal 104. O canal de irrigação 202 pode incluir elementos de aquecimento e/ou arrefecimento dispostos ao longo do canal para afetar a temperatura do fluido. Em outra modalidade, o canal de irrigação 202 também pode ser usado como uma avenida para sugar fluir que circunda a parte distal 104 de volta para a parte proximal 102.[038] The irrigation channel 202 can be a hollow tube used to guide the cooling fluid to the distal part 104. The irrigation channel 202 can include heating and/or cooling elements disposed along the channel to affect the temperature of the fluid. In another embodiment, the irrigation channel 202 can also be used as an avenue for sucking flow that surrounds the distal portion 104 back to the proximal portion 102.

[039] O meio condutor de RF 204 pode ser um fio ou cabo usado para fornecer energia de RF ao 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 de modo a mudar um ângulo de deflexão da parte distal 104. O sistema de deflexão permite a orientação da parte distal 104 por meio da ação de um controle mecânico colocado na parte proximal 102, de acordo com uma modalidade. Este sistema pode basear-se em uma série de cortes alinhados e uniformemente espaçados na bainha 106 destinados a proporcionar a deflexão unidirecional da parte distal 104, em combinação com um fio que liga o controle do mecanismo de deflexão na parte proximal 102 com a ponta do cateter na parte distal 104. Desta forma, um certo movimento da parte proximal pode ser projetado para a parte distal. Outras modalidades que envolvem a combinação de vários fios de controle ligados à ponta do cateter podem permitir a deflexão da ponta do cateter ao longo de diferentes direções.[039] The RF conductive means 204 can be a wire or cable used to supply RF energy to the ablation electrode located in the distal part 104. The deflection mechanism 206 can include electrical or mechanical elements designed to provide a signal to the distal part 104 in order to change an angle of deflection of the distal part 104. The deflection system allows the orientation of the distal part 104 through the action of a mechanical control placed in the proximal part 1 02, according to a modality. This system can be based on a series of aligned and uniformly spaced cuts in the sheath 106 intended to provide the unidirectional deflection of the distal part 104, in combination with a wire that connects the control of the deflection mechanism in the proximal part 102 with the tip of the catheter in the distal part 104. In this way, a certain movement of the proximal part can be projected towards the distal part. Other modalities that involve combining multiple control wires attached to the catheter tip may allow deflection of the catheter tip along different directions.

[040] A Figura 2B ilustra uma seção transversal da bainha 106b. A bainha 106b representa uma modalidade que tem a maior parte dos mesmos elementos que a bainha 106a da Figura 2A, exceto que não há conexões elétricas 208. A bainha 106b pode ser usada em situações em que a modulação (por exemplo, multiplexação) do feixe de radiação gerado é realizada na parte proximal 102.[040] Figure 2B illustrates a cross section of the sheath 106b. Sheath 106b represents an embodiment that has most of the same elements as sheath 106a of Figure 2A, except that there are no electrical connections 208. Sheath 106b can be used in situations where modulation (e.g., multiplexing) of the generated radiation beam is performed at proximal portion 102.

[041] As Figuras 3A a 3G ilustram vistas dentro da parte distal 104, de acordo com várias modalidades. Por exemplo, a Figura 3A ilustra a parte distal 104a tendo uma pluralidade de portas de visão 302', uma pluralidade de fibras ópticas 304, um eletrodo 306 que também atua como um corpo exterior da parte distal 104 e um ou mais canais de irrigação 310 localizados substancialmente em uma ponta da parte distal 104a. A pluralidade de portas de visão 302 pode ser disposta em torno do exterior da parte distal 104a em qualquer padrão para alcançar várias vistas de uma amostra 308. Energia de RF pode ser aplicada ao eletrodo 306 para ablar uma porção da amostra 308. O eletrodo 306 pode representar um ou mais eletrodos na parte distal 104a. Em uma modalidade, fibras ópticas 304 podem ser qualquer outro tipo de estruturas de guia de ondas, tais como guias de ondas definidas dentro de um circuito integrado óptico. Em outra modalidade, as fibras ópticas 304 podem ser estruturas de guia de ondas definidas sobre um substrato flexível. Uma unidade de multiplexação 312 também pode ser definida com o mesmo substrato flexível que inclui as estruturas de guia de ondas.[041] Figures 3A to 3G illustrate views inside the distal part 104, according to various embodiments. For example, Figure 3A illustrates the distal portion 104a having a plurality of vision ports 302', a plurality of optical fibers 304, an electrode 306 that also acts as an outer body of the distal portion 104, and one or more irrigation channels 310 located substantially at one end of the distal portion 104a. The plurality of viewports 302 may be arranged around the outside of the distal portion 104a in any pattern to achieve multiple views of a sample 308. RF energy may be applied to electrode 306 to ablate a portion of the sample 308. Electrode 306 may represent one or more electrodes at distal portion 104a. In one embodiment, optical fibers 304 can be any other type of waveguide structures, such as waveguides defined within an optical integrated circuit. In another embodiment, the optical fibers 304 can be waveguide structures defined on a flexible substrate. A multiplexing unit 312 may also be defined with the same flexible substrate that includes the waveguide structures.

[042] Nas Figuras 3A e 3B, fibras ópticas 304 são utilizadas em cada uma das várias portas de visão 302 para transmitir e receber luz através de cada uma das múltiplas portas de visão 302. A luz de exposição é transmitida através das portas de visão 302 para longe da parte distal 104a e para a amostra 308, enquanto que a luz que é dispersada ou refletida pela amostra 308 é recebida através de portas de visão 302. Cada porta de visão de pluralidade de portas de visão 302 pode incluir mais de uma fibra óptica, por exemplo, um feixe de fibras. A luz gerada a partir da fonte óptica na parte proximal 102 pode ser dividida entre cada uma das portas de visão 302 usando a unidade de multiplexação 312. Alternativamente, a unidade de multiplexação 312 pode selecionar uma da pluralidade de portas de visão 302 para que a luz viaje para ou de. A unidade de multiplexação 312 recebe um feixe de entrada de radiação através da linha de transmissão óptica 316. A linha de transmissão óptica 316 pode incluir qualquer número de elementos de transmissão óptica (por exemplo, fibras ópticas) e pode ser semelhante ao meio de transmissão óptica 210 das Figuras 2A e 2B. Os fios elétricos 318 podem ser incluídos para transportar sinais de controle para a unidade de multiplexação 312 a partir da parte proximal 102 do cateter 100.[042] In Figures 3A and 3B, optical fibers 304 are used in each of the multiple viewing ports 302 to transmit and receive light through each of the multiple viewing ports 302. Exposure light is transmitted through the viewing ports 302 away from the distal portion 104a and into the sample 308, while light that is scattered or reflected by the sample 308 is received through the viewing ports 302. vision port of the plurality of vision ports 302 may include more than one optical fiber, for example, a fiber bundle. The light generated from the optical source at the proximal portion 102 may be split between each of the vision ports 302 using the multiplexing unit 312. Alternatively, the multiplexing unit 312 may select one of the plurality of vision ports 302 for the light to travel to or from. Multiplexing unit 312 receives an incoming beam of radiation over optical transmission line 316. Optical transmission line 316 can include any number of optical transmission elements (e.g., optical fibers) and can be similar to optical transmission medium 210 of Figures 2A and 2B. Electrical wires 318 may be included to carry control signals to multiplexing unit 312 from proximal portion 102 of catheter 100.

[043] A unidade de multiplexação 312 pode incluir eletrônica associada 314 que fornece 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 permita a separação das contribuições a partir da luz coletada pelas várias portas de visão 302. Um desses métodos de multiplexação é a multiplexação no domínio do tempo, na qual a unidade de multiplexação 312 alterna entre diferentes guias de ondas de saída em uma maneira controlada, de modo que, em um determinado momento, apenas uma das portas de visão associadas 302 está ativa. Outro método de multiplexação adequado é a multiplexação de domínio de frequência, em que a luz que atravessa cada uma das portas de visão 302 é modulada de tal maneira que o comportamento tempo-frequência de sinais correspondentes a diferentes portas de visão 302 pode ser diferenciado por um dispositivo de processamento. A multiplexação de domínio de coerência também pode ser usada na unidade de multiplexação 312, introduzindo um atraso de grupo diferente para a luz que atravessa cada porta de visão 302, de modo que os sinais correspondentes a diferentes portas de visão 302 aparecem em diferentes posições de coerência e podem, portanto, ser diferenciados por um dispositivo de processamento. Em uma modalidade, esses métodos não são exclusivos e podem ser combinados para encontrar o melhor compromisso de desenho. Alguns dos métodos de multiplexação, como a multiplexação de domínio de coerência, não requerem qualquer atuação elétrica da unidade de multiplexação 312. Assim, em uma modalidade, as implementações baseadas na multiplexação de domínio de coerência não requerem meio de transmissão elétrica para sinais de controle.[043] The multiplexing unit 312 may include associated electronics 314 that provide control signals to various modulation elements of the multiplexing unit 312. The multiplexing unit 312 may use any multiplexing method that allows separation of contributions from the light collected by the various viewports 302. One such multiplexing method is time-domain multiplexing, in which the multiplexing unit 312 alternates between different output waveguides in a controlled manner such that, at any given time, only one of the associated viewports 302 is active. Another suitable multiplexing method is frequency domain multiplexing, in which the light passing through each of the viewports 302 is modulated in such a way that the time-frequency behavior of signals corresponding to different viewports 302 can be differentiated by a processing device. Coherence domain multiplexing can also be used in the multiplexing unit 312, introducing a different group delay for the light passing through each viewport 302, so that signals corresponding to different viewports 302 appear in different coherence positions and can therefore be differentiated by a processing device. In one embodiment, these methods are not exclusive and can be combined to find the best design compromise. Some of the multiplexing methods, such as coherence domain multiplexing, do not require any electrical actuation of the multiplexing unit 312. Thus, in one embodiment, implementations based on coherence domain multiplexing do not require electrical transmission media for control signals.

[044] Em uma modalidade, a unidade de multiplexação 312 é produzida em um chip óptico fotônico de silício usando uma rede de comutadores ópticos termoelétricos. Outros materiais adequados para utilização na unidade de multiplexação 312 incluem nitrido de silício, dióxido de silício, oxinitrido, niobato de lítio, materiais semicondutores III-V, carboneto de silício e polímeros de grau óptico. Outros efeitos de modulação para suportar a operação de comutação óptica incluem o efeito eletro-óptico, os efeitos de densidade de portadora de carga, os efeitos foto-mecânicos, a modulação do índice de refração com base em cristais líquidos, etc. A função de multiplexação também pode ser obtida através de dispositivos microeletromecânicos (MEMS) à medida que as restrições de miniaturização e embalagem podem ser atendidas. As conexões entre os fios elétricos 318 e a unidade de multiplexação 312 podem ser conseguidas por meio de ligação ou soldagem de fio individual, ou através de um substrato intermediário que permite o conjunto de “flipchip” em um processo individual ou em lote. Em uma modalidade, este substrato intermediário é flexível.[044] In one embodiment, the multiplexing unit 312 is produced on a silicon photonic optical chip using a network of thermoelectric optical switches. Other materials suitable for use in the multiplexing unit 312 include silicon nitride, silicon dioxide, oxynitride, lithium niobate, III-V semiconductor materials, silicon carbide, and optical grade polymers. Other modulation effects to support optical switching operation include electro-optical effect, charge carrier density effects, photomechanical effects, refractive index modulation based on liquid crystals, etc. The multiplexing function can also be achieved through microelectromechanical devices (MEMS) as miniaturization and packaging constraints can be met. The connections between the electrical wires 318 and the multiplexing unit 312 can be achieved by bonding or soldering individual wires, or through an intermediate substrate that allows for "flipchip" assembly in an individual or batch process. In one embodiment, this intermediate substrate is flexible.

[045] Em uma modalidade, a unidade de multiplexação 312 é fabricada sobre um substrato flexível. Um processo para formar os elementos ópticos sobre um substrato flexível inclui um passo de pós-processamento de transferência de substrato aplicado aos chips ou bolachas de Silício sobre Isolador (SOI), conforme descrito em maior detalhe na Publicação de Pedido No. US 2013/0201485 cuja divulgação é incorporada por referência aqui na sua totalidade. Em uma modalidade, o dispositivo flexível resultante é mais fino (< 100 μm) do que a espessura inicial (500-700 μm). A unidade de multiplexação 312 pode ser implementada por um chip integrado óptico que é parcialmente flexível. A pluralidade dos guias de ondas 304 (por exemplo, fibras ópticas) são adequadamente flexíveis para alcançar as várias portas de visão 302 dispostas em torno da parte distal 104a, de acordo com uma modalidade. Como ilustrado na Figura 3C - 3G, o chip integrado óptico pode ser formado a partir de uma série de seções rígidas interligadas incorporadas por seções flexíveis. A eletrônica associada 314 pode ser anexada ao lado inferior ou superior de um chip integrado que inclui a unidade de multiplexação 312. Em outra modalidade, ambas as unidades de multiplexação 312 e a eletrônica associada 314 estão dispostas sobre um substrato flexível. Em um exemplo, o substrato flexível possuindo a unidade de multiplexação 312 e a eletrônica associada 314 é enrolado em uma forma cilíndrica para se ajustar na parte distal 104a do cateter 100.[045] In one embodiment, the multiplexing unit 312 is manufactured on a flexible substrate. One process for forming the optical elements on a flexible substrate includes a substrate transfer post-processing step applied to Silicon on Insulator (SOI) chips or wafers, as described in more detail in Application Publication No. US 2013/0201485 the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety. In one embodiment, the resulting flexible device is thinner (< 100 µm) than the initial thickness (500-700 µm). The multiplexing unit 312 may be implemented by an optical integrated chip that is partially flexible. The plurality of waveguides 304 (e.g., optical fibers) are suitably flexible to reach the various vision ports 302 arranged around the distal portion 104a, in accordance with one embodiment. As illustrated in Figure 3C - 3G, the integrated optical chip can be formed from a series of interconnected rigid sections incorporated by flexible sections. The associated electronics 314 can be attached to the underside or top side of an integrated chip that includes the multiplexing unit 312. In another embodiment, both the multiplexing units 312 and the associated electronics 314 are disposed on a flexible substrate. In one example, the flexible substrate having the multiplexing unit 312 and associated electronics 314 is rolled into a cylindrical shape to fit the distal portion 104a of the catheter 100.

[046] Como mostrado na Figura 3A, a parte distal 104a pode incluir um ou mais canais de irrigação 310 para fornecer fluido para uma pluralidade de orifícios (não mostrados) na parte externa da parte distal 104a. O fluido fornecido através de canais de irrigação 310 pode ser usado para refrigeração durante o procedimento de ablação. Em outras modalidades, os canais de irrigação 310 podem ser concebidos para fornecer fluidos terapêuticos à amostra 308.[046] As shown in Figure 3A, the distal portion 104a may include one or more irrigation channels 310 to supply fluid to a plurality of holes (not shown) on the outside of the distal portion 104a. Fluid supplied through irrigation channels 310 can be used for cooling during the ablation procedure. In other embodiments, irrigation channels 310 can be designed to deliver therapeutic fluids to sample 308.

[047] 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 na parte distal 104a durante a operação ao longo de um ou mais eixos de referência. O sensor de força 317 pode incluir um elemento rígido vindo da bainha (por exemplo, um fio rígido) conectado mecanicamente a uma parte do sensor, enquanto um eletrodo externo é conectado a uma parte diferente do sensor. A montagem geral do cateter e qualquer elemento de fixação mecânico que atua entre o eletrodo 306 e a bainha deve assegurar uma transferência de tensão suficiente para sensor de força 317. Em outra modalidade, o sensor de força 317 pode ser um sensor de pressão com base, por exemplo, em um medidor de tensão.[047] The distal portion 104a may also include a force sensor 317. In one embodiment, the force sensor 317 is designed to measure a force applied to the distal portion 104a during operation along one or more reference axes. Force sensor 317 may include a rigid element from the sheath (eg, a rigid wire) mechanically connected to one part of the sensor, while an outer electrode is connected to a different part of the sensor. The general assembly of the catheter and any mechanical fasteners acting between the lead 306 and the sheath must ensure sufficient voltage transfer to force sensor 317. In another embodiment, force sensor 317 can be a pressure sensor based on, for example, a strain gauge.

[048] O sensor de força 317 pode ter o seu elemento de leitura definido no mesmo substrato que a unidade de multiplexação 312, de acordo com uma modalidade. O princípio de leitura pode basear-se em uma análise interferométrica de mudança de distância associada à tensão, em um dispositivo piezoelétrico, em uma medida de capacitância, ou com base em uma medição eletromagnética. De acordo com uma modalidade, os sinais gerados a partir do sensor de força 317 se propagam através de cabos adicionais, ou transmissão óptica, passando através da bainha 106. Alternativamente, os sinais podem se propagar através dos mesmos caminhos elétricos e ópticos usados para a unidade de multiplexação 312 e sua eletrônica associada 314. No último caso, o caminho óptico multiplexado e caminho de dados de sensor de força 317 podem ser separados através de uma técnica de multiplexação de sinal adequada. Adicionalmente, se os canais de irrigação 310 forem perfurados a um fluxo baixo e constante, a pressão pode ser medida indiretamente pela adição de um transdutor de pressão na parte proximal 102 do cateter 100.[048] The force sensor 317 can have its reading element defined on the same substrate as the multiplexing unit 312, according to one embodiment. The reading principle can be based on an interferometric analysis of voltage-related distance change, on a piezoelectric device, on a capacitance measurement, or on the basis of an electromagnetic measurement. According to one embodiment, the signals generated from the force sensor 317 propagate through additional cables, or optical transmission, passing through the sheath 106. Alternatively, the signals can propagate through the same electrical and optical paths used for the multiplexing unit 312 and its associated electronics 314. In the latter case, the multiplexed optical path and data path of force sensor 317 can be separated through a suitable signal multiplexing technique. Additionally, if the irrigation channels 310 are drilled at a low and constant flow, the pressure can be measured indirectly by adding a pressure transducer to the proximal portion 102 of the catheter 100.

[049] Em uma modalidade, um sensor de temperatura 319 pode ser incluído na parte distal 104a, medindo a temperatura substancialmente na ponta do cateter durante a operação. O sensor de temperatura 319 pode ser um termo-acoplamento, um elemento com uma dependência resistiva conhecida da temperatura, um elemento em que um parâmetro óptico muda com a temperatura ou qualquer outro tipo de sensor de temperatura. O sensor de temperatura 319 pode ser incluído como um elemento definido no mesmo substrato que a unidade de multiplexação 312. De acordo com uma modalidade, os sinais gerados a partir do sensor de temperatura 319 se propagam através de cabos adicionais e/ou meios de transmissão óptica que atravessam a bainha 106 ou através dos mesmos caminhos elétricos e ópticos usados para a unidade de multiplexação 312 e sua eletrônica associada 314. No último caso, o caminho óptico multiplexado e caminhos de dados de sensor de temperatura 319 podem ser separados através de uma técnica de multiplexação de sinal adequada.[049] In one embodiment, a temperature sensor 319 can be included in the distal part 104a, measuring the temperature substantially at the tip of the catheter during operation. Temperature sensor 319 can be a thermocouple, an element with a known resistive dependence on temperature, an element in which an optical parameter changes with temperature, or any other type of temperature sensor. The temperature sensor 319 may be included as a defined element on the same substrate as the multiplexing unit 312. According to one embodiment, the signals generated from the temperature sensor 319 propagate via additional cables and/or optical transmission means traversing the sheath 106 or via the same electrical and optical paths used for the multiplexing unit 312 and its associated electronics 314. In the latter case, the multiplexed optical path and temperature sensor data paths 319 can be separated using a suitable signal multiplexing technique.

[050] A Figura 3B ilustra outra modalidade da parte distal, representada como parte distal 104b. A parte distal 104b inclui muitos dos mesmos elementos que os descritos na parte distal 104a. No entanto, a parte distal 104b não inclui a unidade de multiplexação 312 e a eletrônica associada 314. Um feixe de fibras 305 é usado para fornecer luz para a pluralidade de fibras ópticas 304 dentro da parte distal 104b. Em uma modalidade de cateter que utiliza a parte distal 104b, uma unidade de multiplexação pode estar localizada na parte proximal 102 ou externa ao cateter 100 (tal como, por exemplo, com o dispositivo de processamento 108).[050] Figure 3B illustrates another embodiment of the distal part, represented as distal part 104b. Distal portion 104b includes many of the same elements as described in distal portion 104a. However, the distal portion 104b does not include the multiplexing unit 312 and associated electronics 314. A fiber bundle 305 is used to supply light to the plurality of optical fibers 304 within the distal portion 104b. In a catheter embodiment that utilizes the distal portion 104b, a multiplexing unit may be located proximally 102 or external to the catheter 100 (such as, for example, with the processing device 108).

[051] Em qualquer das modalidades da parte distal 104 ilustrada nas Figuras 3A e 3B, a pluralidade de portas de visão 302 pode incluir uma ou mais lentes e/ou espelhos ou elementos ópticos semelhantes concebidos para concentrar a luz atravessando qualquer uma das portas de visão 302. O material utilizado dentro de cada porta de visão 302 é substancialmente transparente ao comprimento de onda de luz usada para interrogação óptica, de acordo com uma modalidade. O elemento óptico pode ser revestido com uma camada anti- reflexiva para minimizar as perdas ópticas. Os espelhos podem ser produzidos localmente através da evaporação seletiva de uma camada de metal através de uma máscara sobre as superfícies para serem refletidas e podem ser planas ou fornecer uma função de focalização. O corpo da parte distal 104 pode ser formado usando plástico moldado por injeção e projetado para suportar a embalagem da unidade de multiplexação 312. Em uma modalidade, o elemento óptico usado na pluralidade de portas de visão 302 inclui lentes de índice de gradiente e/ou lentes com pontas afuniladas.[051] In either embodiment of the distal portion 104 illustrated in Figures 3A and 3B, the plurality of viewports 302 may include one or more lenses and/or mirrors or similar optical elements designed to focus light passing through any one of the viewports 302. The material used within each viewport 302 is substantially transparent to the wavelength of light used for optical interrogation, in accordance with one embodiment. The optical element may be coated with an anti-reflective layer to minimize optical losses. Mirrors can be produced locally by selectively evaporating a layer of metal through a mask onto surfaces to be reflected and can be flat or provide a focusing function. The distal portion body 104 may be formed using injection molded plastic and designed to support the multiplexing unit housing 312. In one embodiment, the optical element used in the plurality of vision ports 302 includes gradient index lenses and/or lenses with tapered tips.

[052] Em uma modalidade, uma ou mais da pluralidade de portas de visão 302 incluem um elemento de varredura (não mostrado) que permite que o feixe de radiação saindo através da porta de visão 302 (a radiação de exposição) seja varrido em uma determinada direção. O elemento de varredura pode incluir um componente de sistema microeletromecânico (MEMS), ou usar moduladores eletro-ópticos para orientar o ângulo de saída do feixe de radiação de uma porta de visão associada. Mais detalhes e exemplos relativos à varredura dos feixes de radiação podem ser encontrados na Publicação de Pedido No. US 2014/0078510, cuja descrição é incorporada aqui por referência na sua totalidade.[052] In one embodiment, one or more of the plurality of viewports 302 include a scanning element (not shown) that allows the beam of radiation exiting through the viewport 302 (the exposure radiation) to be swept in a given direction. The scanning element may include a microelectromechanical system (MEMS) component, or use electro-optical modulators to orient the output angle of the radiation beam from an associated viewport. More details and examples relating to scanning the radiation beams can be found in Application Publication No. US 2014/0078510, the description of which is incorporated herein by reference in its entirety.

[053] As Figuras 3C-3G ilustram modalidades adicionais da parte distal 104. Estas modalidades incluem muitos dos mesmos elementos que os descritos nas Figuras 3A e 3B salvo indicação em contrário. Cada um dos arranjos representados nas Figuras 3C-3G ilustram partes distais que incluem um circuito integrado fotônico com seções rígidas unidas por seções flexíveis. Como ilustrado na Figura 3C, um único substrato 320 pode ser usado como base para todas as seções de entrada/saída de feixe rígidas 322. Cada seção de entrada/saída de feixe rígida 322 está conectada a pelo menos uma seção flexível fina 324. As seções de entrada/saída de feixe 322 podem fornecer portas ópticas e são interligadas opticamente e mecanicamente por seções flexíveis 324 para formar a ponta da parte distal 104. O substrato 320 possui assim uma pluralidade de ramos integrais, com cada ramo incluindo seções de entrada/saída de feixe rígidas 322 interligadas por seções flexíveis 324. Os ramos dobram em torno da ponta da extremidade distal nas seções flexíveis 324. Desta forma, diferentes formas e arranjos podem ser acomodados. Um suporte pode ser usado para corrigir a relação espacial dos ramos e as correspondentes seções de entrada/saída de feixe rígidas 322.[053] Figures 3C-3G illustrate additional embodiments of distal portion 104. These embodiments include many of the same elements as those depicted in Figures 3A and 3B unless otherwise noted. Each of the arrangements depicted in Figures 3C-3G illustrate distal parts that include a photonic integrated circuit with rigid sections joined by flexible sections. As illustrated in Figure 3C, a single substrate 320 can be used as the basis for all rigid beam input/output sections 322. Each rigid beam input/output section 322 is connected to at least one thin flexible section 324. The beam input/output sections 322 can provide optical ports and are optically and mechanically interconnected by flexible sections 324 to form the tip of the distal portion 104. The substrate 320 thus has a plurality of integral branches, with each branch including rigid beam input/output sections 322 interconnected by flexible sections 324. The branches bend around the tip of the distal end at the flexible sections 324. In this way, different shapes and arrangements can be accommodated. A bracket can be used to correct the spatial relationship of the branches and the corresponding rigid beam input/output sections 322.

[054] Os guias de ondas flexíveis podem estender através das seções flexíveis para conectar opticamente as portas ópticas ao multiplexador 312. As seções flexíveis podem ser formadas por remoção parcial do material do substrato para afinar o substrato. Uma camada de poli-imida pode ser adicionada para reforçar a porção afinada. O multiplexador 312 pode ser formado em uma seção rígida como mostrado na Figura 3C ou implementado através das seções rígidas e flexíveis. Embora seja mais fácil formar portas ópticas de feixe nas seções rígidas, também podem ser formadas portas ópticas de feixe em seções flexíveis. Em uma modalidade, acopladores ópticos, por exemplo, 2 x 1 ou 2 x 2, podem ser adequadamente dispersos através das seções rígidas e/ou flexíveis para formar parte do multiplexador 312.[054] The flexible waveguides can extend through the flexible sections to optically connect the optical ports to the multiplexer 312. The flexible sections can be formed by partially removing substrate material to thin the substrate. A polyimide layer can be added to reinforce the tapered portion. The multiplexer 312 can be formed in a rigid section as shown in Figure 3C or implemented across the rigid and flexible sections. Although it is easier to form beam ports on rigid sections, beam ports can also be formed on flexible sections. In one embodiment, optocouplers, for example, 2x1 or 2x2, may be suitably dispersed across the rigid and/or flexible sections to form part of the multiplexer 312.

[055] As seções de entrada/saída de feixe 322 podem produzir feixes focados ou não focados a partir de portas ópticas. Além disso, o feixe pode sair no plano de uma seção de entrada/saída de feixe 322 (como mostrado na Figura 3D) ou pode sair de um ângulo oblíquo para o plano da seção de entrada/saída de feixe 322, tal como ortogonal ao plano (como mostrado nas Figuras 3E-3G). A radiação pode então ser recebida da amostra ao longo do mesmo caminho óptico. As Figuras 3E - 3G ilustram várias modalidades de um dispositivo projetado para direcionar um feixe de radiação. Mais detalhes e arranjos alternativos podem ser encontrados no Pedido No. US 62/064.355, cuja divulgação é incorporada por referência aqui na sua totalidade.[055] The beam input/output sections 322 can produce focused or unfocused beams from optical ports. Furthermore, the beam may exit in the plane of a beam entry/exit section 322 (as shown in Figure 3D) or it may exit at an oblique angle to the plane of the beam entry/exit section 322, such as orthogonal to the plane (as shown in Figures 3E-3G). Radiation can then be received from the sample along the same optical path. Figures 3E - 3G illustrate various embodiments of a device designed to direct a beam of radiation. More details and alternative arrangements can be found in Order No. US 62/064,355, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

[056] A Figura 3D mostra duas seções de entrada/saída de feixe 322 acopladas opticamente e mecanicamente pela seção flexível 324. Os guias de onda 334 correm ao longo do plano do substrato para portas ópticas 326. Portas ópticas 326 direcionam feixes de radiação 342 substancialmente paralelos ao plano de propagação ao longo de cada respectiva seção de entrada/saída de feixe 322. As portas ópticas 326 podem estar alinhadas com as portas de visão 302 para passar a luz para uma área de interesse. As seções de entrada/saída de feixe 322 não estão limitadas a uma única porta ótica, mas podem ter uma pluralidade de portas ópticas.[056] Figure 3D shows two beam input/output sections 322 optically and mechanically coupled by the flexible section 324. The waveguides 334 run along the plane of the substrate to optical ports 326. Optical ports 326 direct radiation beams 342 substantially parallel to the plane of propagation along each respective beam input/output section 322. The optical ports 326 may be aligned with the vision ports 302 to pass light to an area of interest. The beam input/output sections 322 are not limited to a single optical port, but can have a plurality of optical ports.

[057] As Figuras 3E - 3G ilustram o conceito de direcionar um feixe de radiação em um ângulo substancialmente perpendicular a uma superfície do substrato. No entanto, as modalidades diferem na colocação e formação de certos elementos. Por exemplo, a Figura 3E ilustra um substrato 320 formado por uma pluralidade de seções de entrada/saída de feixe 322 acopladas mecanicamente e opticamente pela seção flexível 324. A área abaixo da seção flexível foi removida para conferir flexibilidade. Um ou mais guias de ondas 334 são formados em cada uma das seções de entrada/saída de feixe 322. Os guias de onda 334 podem estender através da seção flexível 324 para permitir o acoplamento óptico entre as portas ópticas. O guia de ondas 334 inclui uma camada de núcleo 336 cercada por camadas de revestimento 338a e 338b. Um refletor 340 é formado no plano com guia de ondas 334 e é projetado para refletir um feixe de radiação 342 em direção à porta de visão 302.[057] Figures 3E - 3G illustrate the concept of directing a radiation beam at a substantially perpendicular angle to a substrate surface. However, the modalities differ in the placement and formation of certain elements. For example, Figure 3E illustrates a substrate 320 formed of a plurality of beam input/output sections 322 mechanically and optically coupled by flex section 324. The area below the flex section has been removed to provide flexibility. One or more waveguides 334 are formed in each of the beam input/output sections 322. The waveguides 334 may extend through the flexible section 324 to allow for optical coupling between the optical ports. Waveguide 334 includes a core layer 336 surrounded by cladding layers 338a and 338b. A reflector 340 is formed in the waveguide plane 334 and is designed to reflect a beam of radiation 342 towards the viewport 302.

[058] O substrato 320 pode ser qualquer material adequado que permita a realização de etapas de modelagem de micro-usinagem de superfície e/ou granel. Em um exemplo, o substrato 320 é um material cristalino tal como silício, arseneto de gálio, fosforeto de índio, etc. Em outros exemplos, o substrato 320 é amorfo tal como vidro ou polissilício. A camada de núcleo 336 do guia de ondas 334 pode compreender um material com um índice de refração mais elevado do que as camadas de revestimento 338a e 338b de modo a limitar um feixe de radiação que se propaga através do guia de ondas 334. O guia de ondas 334 pode ter uma estrutura cristalina ou ser um polímero. Exemplos de materiais de guia de ondas 334 incluem, mas não estão limitados a, silício, nitreto de silício, arsenieto de índio e gálio, silício dopado, PMMA, Parileno e SU-8. Em um exemplo, as camadas de revestimento 338a e 338b são dióxido de silício, enquanto tanto o substrato 320 como a camada de núcleo 336 são silício. Guia de ondas 334 pode ser um guia de ondas de tira, guia de ondas de crista, uma fibra óptica colocada sobre a superfície do substrato 320 ou qualquer outro tipo.[058] The substrate 320 can be any suitable material that allows surface and/or bulk micro-machining modeling steps to be carried out. In one example, substrate 320 is a crystalline material such as silicon, gallium arsenide, indium phosphide, etc. In other examples, substrate 320 is amorphous such as glass or polysilicon. The core layer 336 of the waveguide 334 may comprise a material having a higher refractive index than the cladding layers 338a and 338b in order to limit a beam of radiation propagating through the waveguide 334. The waveguide 334 may have a crystalline structure or be a polymer. Examples of waveguide 334 materials include, but are not limited to, silicon, silicon nitride, indium gallium arsenide, doped silicon, PMMA, Parylene, and SU-8. In one example, cladding layers 338a and 338b are silicon dioxide, while both substrate 320 and core layer 336 are silicon. Waveguide 334 can be a strip waveguide, crest waveguide, an optical fiber laid over the surface of substrate 320, or any other type.

[059] O refletor 340 pode ser formado por gravura das camadas que formam o guia de ondas 334, de acordo com uma modalidade. Um agente de gravura anisotrópico úmido pode ser usado para remover o material ao longo dos planos de cristal para formar a superfície do refletor 340. A superfície pode ser mais suavizada por oxidação térmica do processo de remoção de silício e óxido por expor rapidamente o refletor 340 a outro agente de gravura químico como ácido fluorídrico (HF). Técnicas de gravura química secas também podem ser empregadas para criar a superfície angulada do refletor 340. Por exemplo, gravura de íons reativa (RIE) usando uma máscara tipo escala de cinza para produzir foto-resistência em diferentes alturas pode ser usada para produzir estruturas não planares.[059] The reflector 340 can be formed by engraving the layers that form the waveguide 334, according to one embodiment. A wet anisotropic etching agent can be used to remove material along the crystal planes to form the surface of the reflector 340. The surface can be further smoothed by thermal oxidation of the silicon oxide removal process by rapidly exposing the reflector 340 to another chemical etching agent such as hydrofluoric acid (HF). Dry chemical etching techniques can also be employed to create the angled surface of reflector 340. For example, reactive ion etching (RIE) using a grayscale type mask to produce photoresist at different heights can be used to produce non-planar structures.

[060] O refletor 340 é colocado em uma curta distância a partir de uma extremidade do guia de ondas 334, de acordo com uma modalidade. Esta distância não pode ser muito grande, ou então o feixe de radiação que sai do guia de ondas 334 se espalhará muito longe e ocorrerão perdas ópticas indesejáveis. Nesta modalidade, tanto o refletor 340 como o guia de ondas 334 são modelados no plano em uma primeira superfície do substrato 320. O refletor 340 pode ser concebido para ter uma superfície que é angulada. Por exemplo, o refletor 340 pode ter uma superfície que é angulada em um ângulo substancialmente de 45 graus em relação à primeira superfície do substrato 320. Este ângulo faz com que o feixe de radiação seja direcionado para um ângulo que seja substancialmente perpendicular à superfície do substrato 320. Em um outro exemplo, o refletor 340 tem uma superfície que está angulada em um ângulo substancialmente de 54,74 graus em relação à primeira superfície do substrato 320. Na modalidade ilustrada na Figura 3E, a luz é refletida para cima e afastada das seções de entrada/saída de feixe rígidas 322 para a porta de visão 302. A porta de visão 302 pode incluir um elemento óptico de focalização, como uma lente, para focar o feixe divergente de radiação.[060] The reflector 340 is placed at a short distance from one end of the waveguide 334, according to an embodiment. This distance cannot be too great, or else the beam of radiation exiting the waveguide 334 will spread too far and undesirable optical losses will occur. In this embodiment, both reflector 340 and waveguide 334 are modeled in plane on a first surface of substrate 320. Reflector 340 may be designed to have a surface that is angled. For example, the reflector 340 may have a surface that is angled at a substantially 45 degree angle to the first surface of the substrate 320. This angle causes the radiation beam to be directed at an angle that is substantially perpendicular to the surface of the substrate 320. In another example, the reflector 340 has a surface that is angled at a substantially 54.74 degree angle to the first surface of the substrate 320. 3E, light is reflected upward and away from rigid beam entry/exit sections 322 to viewport 302. Viewport 302 may include an optical focusing element, such as a lens, for focusing the diverging beam of radiation.

[061] A Figura 3F mostra um arranjo alternativo que não precisa de um elemento de focalização adicional. Em vez disso, um elemento óptico 344 está disposto sobre o guia de ondas 334 e sobre uma superfície superior da seção de entrada/saída de feixe rígida 322, de acordo com uma modalidade. Nesta modalidade, o elemento óptico 344 é uma lente. A lente pode ser projetada para focar o feixe de radiação 342 ou para colimar o feixe de radiação 342. O elemento óptico 344 pode ser fabricado usando litografia de nano-impressão ou gravura de litografia padrão usando uma máscara de escala de cinza. O refluxo térmico de um polímero transparente também pode ser usado para formar a forma de lente curva. O elemento óptico 344 pode ser fabricado usando RIE diretamente no substrato 320. A vantagem de usar RIE pode ser realizada quando o material de substrato tem um alto índice de refração (por exemplo, material como silício, InP, etc.), assim o desempenho da lente depende muito menos do índice de refração do meio circundante. A curvatura e a posição da superfície de focalização da lente podem ser ajustadas para que o ponto focal e a distância focal da lente obtenham o desempenho de colimação ou focalização desejado. Em um exemplo, uma camada de polímero intermediária é introduzida entre o elemento óptico 344 e o guia de ondas 334 para estabelecer uma distância de trabalho da lente. O elemento óptico 344 pode ser posteriormente revestido com uma pilha dielétrica anti-reflexiva para minimizar a perda de luz. Embora o movimento de transporte representado tenha um elemento óptico 344 no mesmo lado do substrato 320 que guia de ondas 334, o guia de ondas 334 pode ser formado oposto ao elemento óptico 344 com uma abertura na seção de entrada/saída de feixe rígida 322 para permitir que a radiação passe através do substrato 320.[061] Figure 3F shows an alternative arrangement that does not need an additional focusing element. Instead, an optical element 344 is disposed on the waveguide 334 and on an upper surface of the rigid beam input/output section 322, according to one embodiment. In this embodiment, optical element 344 is a lens. The lens can be designed to focus the radiation beam 342 or to collide the radiation beam 342. The optical element 344 can be fabricated using nanoprint lithography or standard lithography etching using a grayscale mask. Thermal reflux of a transparent polymer can also be used to form the curved lens shape. The optical element 344 can be fabricated using RIE directly on the substrate 320. The advantage of using RIE can be realized when the substrate material has a high refractive index (e.g., material such as silicon, InP, etc.), thus the performance of the lens is much less dependent on the refractive index of the surrounding medium. The curvature and position of the lens' focusing surface can be adjusted so that the focal point and focal length of the lens achieve the desired collimation or focusing performance. In one example, an intermediate polymer layer is introduced between the optical element 344 and the waveguide 334 to establish a lens working distance. Optical element 344 can be further coated with an anti-reflective dielectric battery to minimize light loss. Although the conveyor motion depicted has an optical element 344 on the same side of the substrate 320 as the waveguide 334, the waveguide 334 may be formed opposite the optical element 344 with an opening in the rigid beam entry/exit section 322 to allow radiation to pass through the substrate 320.

[062] Um suporte monolítico 350 inclui recessos 352 para reter fisicamente e orientar seções de entrada/saída de feixe rígidas. 322. A vista de seção transversal na Figura 3F ilustra como o substrato 320 pode dobrar em torno do suporte 350. O suporte fixa espacialmente as seções de entrada/saída de feixe rígidas 322 em torno da ponta da extremidade distal 104 e a seção flexível 324 abrange a porção do suporte entre os recessos 352. Embora duas seções de entrada/saída 322 sejam mostradas em detalhe, cada uma das cavidades 352 teria normalmente uma seção de entrada/saída de feixe rígida correspondente 322 na mesma. Podem ser fornecidas ranhuras adicionais no suporte 350 para seções flexíveis 324. O suporte 350 pode, alternativamente, ser formado como um quadro em vez de um elemento monolítico.[062] A monolithic support 350 includes recesses 352 to physically retain and orient rigid beam input/output sections. 322. The cross-sectional view in Figure 3F illustrates how the substrate 320 can bend around the support 350. The support spatially secures the rigid beam entry/exit sections 322 around the tip of the distal end 104, and the flexible section 324 spans the portion of the support between the recesses 352. Although two entry/exit sections 322 are shown in detail, each of the cavities 352 would normally have an entry section /corresponding rigid beam output 322 therein. Additional slots may be provided in support 350 for flexible sections 324. Support 350 may alternatively be formed as a frame rather than a monolithic element.

[063] A Figura 3G mostra outro arranjo alternativo que inclui um elemento de focalização, aliviando assim a necessidade de um elemento de focalização na porta de visão 302. Em vez de um elemento de refração mostrado na Figura 3F, o arranjo na Figura 3G inclui o elemento óptico 344 com um revestimento reflexivo 336. O revestimento reflexivo 336 pode ser formado em uma superfície parabólica do elemento óptico 344 para focar ou colimar a luz do guia de ondas 334. O elemento óptico 344 e o revestimento reflexivo 336 podem ser formados na seção de entrada/saída de feixe rígida 322 como descrito acima. Alternativamente, o revestimento reflexivo 336 pode ser formado em uma superfície parabólica formada dentro do recesso 352 do suporte 350, de modo que não é necessário nenhum elemento óptico adicional. O revestimento reflexivo 336 pode ser projetado para reflexão no eixo ou fora do eixo. Para a reflexão no eixo, uma abertura substancialmente anular pode ser formada na seção de entrada/saída de feixe 322 para permitir que o feixe 342 passe através do substrato 320 e em torno do refletor plano 340.[063] Figure 3G shows another alternative arrangement that includes a focusing element, thus alleviating the need for a focusing element in the view port 302. Instead of a refracting element shown in Figure 3F, the arrangement in Figure 3G includes the optical element 344 with a reflective coating 336. The reflective coating 336 can be formed on a parabolic surface of the optical element 344 to focus or collimate light from the waveguide 334. Optical element 344 and reflective coating 336 may be formed on rigid beam input/output section 322 as described above. Alternatively, reflective coating 336 can be formed on a parabolic surface formed within recess 352 of support 350, so that no additional optical element is needed. Reflective coating 336 can be designed for on-axis or off-axis reflection. For on-axis reflection, a substantially annular aperture may be formed in the beam entry/exit section 322 to allow the beam 342 to pass through the substrate 320 and around the flat reflector 340.

[064] Além disso, as características descritas acima em relação às Figuras 3D-3G podem ser combinadas para fornecer múltiplos meios de direcionar o feixe de radiação 342.[064] Furthermore, the features described above in relation to Figures 3D-3G can be combined to provide multiple means of directing the radiation beam 342.

[065] A Figura 4A ilustra uma vista do exterior da parte distal 104, de acordo com uma modalidade. A pluralidade das portas de visão 302 pode estar localizada em qualquer lugar ao redor de toda a superfície externa da parte distal 104 para fornecer qualquer número de ângulos para visualizar uma amostra de tecido (por exemplo, uma parede atrial) em torno da parte distal 104. Além disso, a parte distal 104 pode incluir uma pluralidade das aberturas 402 que estão associadas aos canais de irrigação 310 ilustrados nas Figuras 3A e 3B. As aberturas 402 também podem ser colocadas em qualquer lugar ao redor da superfície externa da parte distal 104 e usadas para expulsar líquido para a área que envolve a parte distal 104, ou para extrair líquido da área que envolve a parte distal 104.[065] Figure 4A illustrates an exterior view of the distal part 104, according to one embodiment. The plurality of viewing ports 302 can be located anywhere around the entire outer surface of the distal portion 104 to provide any number of angles for viewing a tissue sample (e.g., an atrial wall) around the distal portion 104. Additionally, the distal portion 104 can include a plurality of the openings 402 that are associated with the irrigation channels 310 illustrated in Figures 3A and 3B. Apertures 402 may also be placed anywhere around the outer surface of distal portion 104 and used to expel liquid into the area surrounding distal portion 104, or to draw liquid from the area surrounding distal portion 104.

[066] A Figura 4B ilustra uma vista explodida da parte distal 104, de acordo com uma modalidade. A pluralidade dos elementos ópticos 404 pode estar localizada em qualquer lugar em torno de toda a superfície exterior de uma tampa 410 para fornecer qualquer número de ângulos para ver uma amostra de tecido (por exemplo, uma parede atrial) em torno da parte distal 104. A tampa 410 é projetada para caber em torno do suporte 350 e o substrato 320. As seções de entrada/saída de feixe rígidas 322 encaixam dentro dos recessos 352 do suporte 350. A tampa 410 se encaixa sobre o suporte 350 e o substrato 320 e é segura por mecanismos de alinhamento e bloqueio 412 e 414. O recuo 412 encaixa dentro da endentação 414 para prender a tampa 410 ao suporte 350 enquanto permite a ligação óptica à parte proximal 102. Ao fixar a tampa 410 ao suporte 350, os elementos ópticos 404 estão alinhados com a saída óptica das seções de entrada/saída de feixe rígidas 322. Modalidade de sistema de LCI[066] Figure 4B illustrates an exploded view of the distal part 104, according to one embodiment. The plurality of optical elements 404 can be located anywhere around the entire outer surface of a cap 410 to provide any number of angles for viewing a tissue sample (eg, an atrial wall) around the distal portion 104. The cap 410 is designed to fit around the holder 350 and the substrate 320. Rigid beam input/output sections 322 fit within recesses 352 of the bracket 350 Cover 410 fits over support 350 and substrate 320 and is secured by alignment and locking mechanisms 412 and 414. Recess 412 fits within indentation 414 to secure cover 410 to support 350 while allowing optical connection to proximal portion 102. When securing cover 410 to support 350, optical elements 404 are aligned with the optical output of the input/output sections. rigid beam 322. LCI System Modality

[067] Várias modalidades do presente pedido incluem um sistema de LCI integrado dentro do cateter 100 para a interrogação óptica do tecido que circunda a parte distal 104. A Figura 5 ilustra um exemplo de sistema de LCI 501 para captura de imagem de uma amostra 510, de acordo com uma modalidade. Por exemplo, amostra 510 pode ser uma porção de uma parede atrial a ser ablada. Uma unidade de atraso 512 pode incluir vários elementos de modulação de luz. Esses elementos de modulação podem executar modulação de fase e/ou frequência para neutralizar os efeitos ópticos indesejados na luz, e selecionar uma ou mais profundidades da amostra 510 a terem imagens capturadas. O uso do termo "luz" pode se referir a qualquer faixa do espectro eletromagnético. Em uma modalidade, o termo "luz" refere-se à radiação infravermelha com um comprimento de onda de cerca de 1.3 μm.[067] Various embodiments of the present application include an LCI system integrated within the catheter 100 for optically interrogating the tissue surrounding the distal part 104. Figure 5 illustrates an example of an LCI system 501 for capturing an image of a sample 510, according to one embodiment. For example, sample 510 could be a portion of an atrial wall to be ablated. A delay unit 512 may include multiple light modulation elements. These modulation elements can perform phase and/or frequency modulation to counteract unwanted optical effects on the light, and select one or more sample depths 510 to be imaged. The use of the term "light" can refer to any band of the electromagnetic spectrum. In one embodiment, the term "light" refers to infrared radiation having a wavelength of about 1.3 µm.

[068] O sistema de LCI 501 inclui ainda uma fonte óptica 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 dentro do braço de referência 508. No entanto, deve ser entendido que a unidade de atraso 512 pode, em vez disso, estar localizada no braço de amostra 506. Alternativamente, vários elementos da unidade de atraso 512 podem estar presentes tanto no braço de amostra 506 como no braço de referência 508. Por exemplo, elementos da unidade de atraso 512 que introduzem um atraso variável para a luz podem estar localizados no braço de amostra 506, enquanto os elementos que modulam diferentes modos de polarização da luz podem estar localizados no braço de referência 508. Em um exemplo, o braço de amostra 506 e o braço de referência 508 são guias de ondas ópticas, tais como guias de onda padronizadas ou fibras ópticas. Em uma modalidade, todos os componentes do sistema de LCI 501 são integrados em um circuito de onda de luz plano (PLC). Em outra modalidade, pelo menos os componentes dentro da unidade de atraso 512 estão integrados no mesmo substrato de um PLC. Outras implementações podem ser consideradas, bem como, tais como, por exemplo, sistemas de fibras ópticas, sistemas ópticos de espaço livre, sistemas de cristal fotônicos, etc.[068] The LCI system 501 further includes an optical source 502, a splitting element 504, a sample arm 506, a reference arm 508 and a detector 514. In the shown embodiment, the delay unit 512 is located within the reference arm 508. However, it should be understood that the delay unit 512 may instead be located in the sample arm 506. Alternatively, various elements of the sample unit delay 512 can be present in both the sample arm 506 and the reference arm 508. For example, elements of the delay unit 512 that introduce a variable delay to the light can be located in the sample arm 506, while elements that modulate different polarization modes of light can be located in the reference arm 508. In one example, the sample arm 506 and the reference arm 508 are optical waveguides, such as patterned waveguides or fibers optics. In one embodiment, all components of the LCI 501 system are integrated into a flat light wave circuit (PLC). In another embodiment, at least the components within the delay unit 512 are embedded on the same substrate as a PLC. Other implementations can be considered as well, such as, for example, fiber optic systems, free space optical systems, photonic crystal systems, etc.

[069] Deve ser entendido que o sistema de LCI 501 pode incluir qualquer número de outros elementos ópticos não mostrados por razões de clareza. Por exemplo, o sistema de LCI 501 pode incluir espelhos, lentes, grades, divisores, elementos micromecânicos, etc., ao longo dos caminhos do braço de amostra 506 ou braço de referência 508.[069] It should be understood that the LCI system 501 may include any number of other optical elements not shown for reasons of clarity. For example, LCI system 501 may include mirrors, lenses, grids, dividers, micromechanical elements, etc., along the paths of sample arm 506 or reference arm 508.

[070] O elemento de divisão 504 é usado para direcionar a luz recebida da fonte óptica 502 para 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 óptico, ou qualquer outro dispositivo óptico de modulação que converte um único feixe de luz em dois ou mais feixes de luz.[070] The splitting element 504 is used to direct the light received from the optical source 502 to the sample arm 506 and the reference arm 508. The splitting element 504 can be, for example, a bidirectional coupler, an optical splitter, or any other optical modulation device that converts a single beam of light into two or more beams of light.

[071] A luz que viaja para baixo do braço de amostra 506 finalmente invade a amostra 510. A amostra 510 pode ser qualquer amostra adequada a ter imagem capturada, tal como tecido. A luz dispersa e reflete a partir de várias profundidades dentro da amostra 510 e a radiação dispersa/refletida é coletada de volta para o braço de amostra 506. Em outra modalidade, a radiação dispersa/refletida é coletada de volta para um guia de ondas diferente do guia de ondas transmissor. A profundidade de varredura pode ser escolhida através do atraso imposto na luz dentro da unidade de atraso 512.[071] Light traveling down the sample arm 506 finally penetrates the sample 510. The sample 510 can be any sample suitable to be imaged, such as tissue. Light scatters and reflects from various depths within sample 510 and scattered/reflected radiation is collected back into sample arm 506. In another embodiment, scattered/reflected radiation is collected back into a waveguide other than the transmitting waveguide. The scan depth can be chosen via the delay imposed on the light within delay unit 512.

[072] A luz dentro do braço de amostra 506 e o 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 outra modalidade, a luz é recombinada em um elemento de acoplamento óptico diferente do que o elemento de divisão 504. O detector 514 pode incluir qualquer número de fotodiodos, dispositivos de acoplamento de carga e/ou estruturas CMOS para transduzir a luz recebida para um sinal elétrico. O sinal elétrico contém dados óticos de profundidade resolvida relacionados à amostra 510 e pode ser recebido por um dispositivo de processamento para análises e procedimentos de processamento de sinal adicionais. Tal como aqui utilizado, o termo "resolvido de profundidade" define dados em que uma ou mais porções dos dados relacionados a profundidades específicas de uma amostra de imagem capturada podem ser identificadas.[072] The light within the sample arm 506 and the reference arm 508 is recombined before being received at the detector 514. In the embodiment shown, the light is recombined by the splitting element 504. In another embodiment, the light is recombined in a different optical coupling element than the splitting element 504. The detector 514 can include any number of photodiodes, charge coupling devices, and/or CMOS structures to transduce the received light into a signal electric. The electrical signal contains depth resolved optical data relating to sample 510 and may be received by a processing device for further analysis and signal processing procedures. As used herein, the term "depth resolved" defines data in which one or more portions of data relating to specific depths of a captured image sample can be identified.

[073] Em uma modalidade, fonte óptica 502, detector 514 e unidade de atraso 512 estão localizados na parte proximal 102 do cateter 100. O elemento de divisão 504 e pelo menos parte de um ou ambos de braço de amostra 506 e braço de referência 508 pode estar localizada na parte proximal 102 ou na parte distal 104 do cateter 100. Em uma outra modalidade, todos os elementos do sistema de LCI 501 estão localizados na parte distal 104 do cateter 100. A fonte óptica 502 pode incluir um ou mais diodos emissores de luz (LEDs) ou diodos laser. Por exemplo, os LEDs podem ser usados ao realizar análise do domínio do tempo e/ou do domínio espectral, enquanto que os lasers ajustáveis podem ser usados para varrer o comprimento de onda da luz em uma faixa de comprimentos de onda. Em outra modalidade, a fonte óptica 502 e o detector 514 estão localizados externos ao cateter 100, por exemplo, com o dispositivo de processamento 108.[073] In one embodiment, optical source 502, detector 514 and delay unit 512 are located in the proximal part 102 of the catheter 100. The splitting element 504 and at least part of one or both of the sample arm 506 and the reference arm 508 can be located in the proximal part 102 or in the distal part 104 of the catheter 100. In another embodiment, all elements of the LCI system 501 are located in the distal portion 104 of catheter 100. Optical source 502 may include one or more light emitting diodes (LEDs) or laser diodes. For example, LEDs can be used when performing time-domain and/or spectral-domain analysis, while tunable lasers can be used to scan the wavelength of light over a range of wavelengths. In another embodiment, optical source 502 and detector 514 are located external to catheter 100, for example with processing device 108.

[074] O sistema de LCI 501 é ilustrado como um desenho de interferômetro semelhante a um interferômetro de Michelson, de acordo com uma modalidade. No entanto, outros desenhos de interferômetro também são possíveis, incluindo os desenhos de interferômetro Mach-Zehnder ou Mireau. Exemplo de Métodos e Modos de Operação[074] The LCI 501 system is illustrated as an interferometer design similar to a Michelson interferometer, according to one embodiment. However, other interferometer designs are also possible, including Mach-Zehnder or Mireau interferometer designs. Example of Methods and Modes of Operation

[075] O cateter 100 pode ser utilizado para realizar a ablação aplicando corrente alternada de alta frequência ao tecido em contato com a parte distal 104 do cateter 100. Podem ser utilizadas frequências de oscilação variando de 350 a 500 kHz. 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 que fornece a energia de RF para o eletrodo 306 na parte distal 104 pode ser usada. A física subjacente à transferência de calor para o tecido é baseada em uma alta impedância elétrica da interface ponta-tecido. A impedância desta interface tecido-eletrodo, na frequência de ablação, pode ser substancialmente maior do que a do eletrodo de retorno. Para uma dada corrente entregue através do corpo, uma maior queda de tensão pode ser gerada nesta interface produzindo calor no local desejado. Desta forma, um pequeno volume de tecido que envolve a ponta do cateter é ablado, em vez de todo o volume de tecido da ponta do cateter para o contato ao solo, que normalmente é colocado nas costas do paciente durante o tratamento de ablação cardíaca. Ao ajustar a potência de RF e o tempo de ablação, a energia total entregue ao tecido pode ser controlada com precisão. Outras técnicas de ablação baseadas em meios criogênicos ou ópticos (por exemplo, ablação a laser) também podem ser utilizadas para o tratamento de diferentes patologias.[075] The catheter 100 can be used to perform ablation by applying high-frequency alternating current to the tissue in contact with the distal part 104 of the catheter 100. Oscillation frequencies ranging from 350 to 500 kHz can be used. It should be understood that other frequencies can also be used and that any frequencies above about 1 kHz rarely produce electrical stimulation of excitable cells. An adjustable power high frequency power source that supplies the RF energy to electrode 306 at distal portion 104 may be used. The underlying physics of heat transfer to tissue is based on a high electrical impedance of the tip-tissue interface. The impedance of this tissue-electrode interface, at the ablation frequency, can be substantially greater than that of the return electrode. For a given current delivered through the body, a larger voltage drop can be generated at this interface producing heat at the desired location. In this way, a small volume of tissue surrounding the tip of the catheter is ablated, instead of the entire volume of tissue from the tip of the catheter to the ground contact, which is normally placed on the patient's back during cardiac ablation treatment. By adjusting the RF power and the ablation time, the total energy delivered to the tissue can be precisely controlled. Other ablation techniques based on cryogenic or optical means (eg laser ablation) can also be used for the treatment of different pathologies.

[076] Em modalidades em que a unidade de multiplexação óptica 312 no cateter 100 usa multiplexação de domínio do tempo, apenas um subconjunto de portas de visão 302 em contato com tecido será considerado enquanto a ablação está ocorrendo, de acordo com uma modalidade. Desta forma, a taxa de aquisição de linha pode ser maximizada para as portas de visão ativas durante o processo de ablação. A sequência de linhas de LCI da região sujeita a ablação pode ser coletada ao longo de um período de tempo. Os algoritmos de processamento de sinal podem ser usados para monitorar o progresso da lesão por observar 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 a aquisição começando imediatamente antes da entrega de energia de RF. De acordo com uma modalidade, o software de processamento de sinal e imagem, executado pelo dispositivo de processamento 108, recebe informação de temporização associada à aplicação de energia de RF pelo cateter 100. Desta forma, os dados podem ser recolhidos apenas durante os tempos em que a ablação de tecido está ocorrendo.[076] In embodiments where the optical multiplexing unit 312 in the catheter 100 uses time domain multiplexing, only a subset of the vision ports 302 in contact with tissue will be considered while the ablation is taking place, according to an embodiment. In this way, the line acquisition rate can be maximized for the active viewports during the ablation process. The LCI line sequence of the ablated region can be collected over a period of time. Signal processing algorithms can be used to monitor lesion progress by observing changes in the signal over time. Such algorithms may be executed by processing device 108. For example, an M-scan involves a repeated axial scan at the same physical location as a function of time. In particular, an M-scan representation can be constructed with the acquisition starting immediately before the delivery of RF energy. According to one embodiment, signal and image processing software running by processing device 108 receives timing information associated with application of RF energy by catheter 100. In this way, data can be collected only during times when tissue ablation is occurring.

[077] Em uma modalidade, o software de processamento de sinal e imagem explica a birrefringência do tecido. A birrefringência das fibras de tecido pode ser alterada devido a uma série de fatores potenciais fora do procedimento de ablação. Sabe-se que as fibras biológicas conectivas como colágeno exibem propriedades birrefringentes. Quando a necrose completa do tecido é atingida por transferência de calor, fibras de colágeno desnaturam. Esta desnaturação produz uma perda do comportamento birrefringente dessas fibras. A desnaturação irreversível de fibras de colágeno ocorre a cerca de 60°C. A morte celular é causada por uma combinação de uma temperatura supra-fisiológica aplicada e sua duração. No entanto, uma perda parcial de birrefringência pode ser indicativa de dano parcial do tecido (edema), que pode comprometer a eficácia do procedimento. Em um exemplo, em temperaturas inferiores a 60°C, a desnaturação de colágeno causada por ligações trifônicas de hidrogênio se quebra e pode reduzir a birrefringência de forma reversível. Em outros exemplos, a combinação do tempo de exposição e da temperatura elevada produz desnaturação e morte celular.[077] In one embodiment, signal and image processing software accounts for tissue birefringence. The birefringence of tissue fibers can be altered due to a number of potential factors outside of the ablation procedure. Connective biological fibers such as collagen are known to exhibit birefringent properties. When complete tissue necrosis is achieved by heat transfer, collagen fibers denature. This denaturation produces a loss of the birefringent behavior of these fibers. Irreversible denaturation of collagen fibers occurs at about 60°C. Cell death is caused by a combination of an applied supraphysiological temperature and its duration. However, a partial loss of birefringence may be indicative of partial tissue damage (edema), which may compromise the effectiveness of the procedure. In one example, at temperatures below 60°C, collagen denaturation caused by triphonic hydrogen bonds breaks down and can reversibly reduce birefringence. In other examples, the combination of exposure time and elevated temperature produces denaturation and cell death.

[078] A utilização de técnicas de LCI sensíveis à polarização (PS-LCI) permite o monitoramento de alterações birrefringentes no tecido e, portanto, pode levar a uma estimativa do grau de desnaturação induzida no tecido. Em uma modalidade, o software de processamento de sinal e imagem é capaz de combinar dados sobre propriedades de tecido relacionadas à polarização com dados estruturais associados a uma amplitude total dos dados ópticos resolvidos por profundidade coletados pelo sistema de LCI. Os dados relativos à 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 na diferença nas propriedades birrefringentes de várias porções da amostra. Por exemplo, a birrefringência exibida pela porção de amostra ablada é diferente da birrefringência exibida por porções não-abladas da amostra.[078] The use of polarization-sensitive LCI (PS-LCI) techniques allows monitoring of birefringent changes in the tissue and therefore can lead to an estimate of the degree of denaturation induced in the tissue. In one embodiment, the signal and image processing software is capable of combining data on polarization-related tissue properties with structural data associated with a full range of depth-resolved optical data collected by the LCI system. Data regarding the polarization of tissue fibers can also be extracted from the depth resolved optical data. An image of the sample can be generated by a processing device based on the difference in the birefringent properties of various portions of the sample. For example, the birefringence exhibited by the ablated sample portion is different from the birefringence exhibited by non-abblated sample portions.

[079] Os materiais birrefringentes podem ser caracterizados por duas polarizações lineares ortogonais com uma certa orientação. Cada polarização possui um índice de refração diferente, conhecido como eixos lentos e rápidos. As Figuras 6A e 6B ilustram este conceito, de acordo com uma modalidade. Na Figura 6A, a parte distal 104 de um cateter é mostrada com a luz saindo de uma da pluralidade de portas de visão 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 de LCI. FAt e SAt representam o eixo rápido e o eixo lento, respectivamente, associados à amostra 308. A amostra 308 pode ser, por exemplo, uma amostra de tecido.[079] Birefringent materials can be characterized by two orthogonal linear polarizations with a certain orientation. Each polarization has a different index of refraction, known as slow and fast axes. Figures 6A and 6B illustrate this concept, according to one embodiment. In Figure 6A, the distal portion 104 of a catheter is shown with light exiting from one of the plurality of viewports 302 onto the sample 308. In both Figures 6A and 6B, FAs and SAs represent the fast axis and slow axis, respectively, of the LCI system. FAt and SAt represent the fast axis and slow axis, respectively, associated with sample 308. Sample 308 may be, for example, a tissue sample.

[080] O contraste específico de tecido pode depender da magnitude da birrefringência do tecido, bem como da orientação dos eixos de birrefringência do tecido (FAt e SAt) em relação ao estado de polarização da luz incidente. No entanto, os eixos de birrefringência do tecido podem mudar com o tempo devido ao estresse gerado pelo cateter e a temperatura. Além disso, o estado de polarização da luz incidente pode mudar com o tempo devido à temperatura e ao estresse gerado no meio de transmissão ótica durante o procedimento de captura de imagem. Isso forma um descasamento angular (θ na Figura 6B) entre os eixos da luz incidente e os eixos relacionados associados à amostra 308.[080] Tissue-specific contrast may depend on the magnitude of tissue birefringence as well as the orientation of the tissue birefringence axes (FAt and SAt) relative to the polarization state of the incident light. However, tissue birefringence axes can change over time due to catheter-generated stress and temperature. Furthermore, the polarization state of the incident light may change with time due to temperature and stress generated in the optical transmission medium during the image capture procedure. This forms an angular mismatch (θ in Figure 6B) between the incident light axes and the related axes associated with sample 308.

[081] Em uma modalidade, um módulo de correção configurado para corrigir o descasamento angular θ é implementado dentro do sistema de LCI. O módulo de correção pode ser implementado em hardware, por exemplo, com componentes de polarização no chip. Os componentes no chip podem fazer parte da unidade de atraso 512 no sistema de LCI 501. Em outro exemplo, o módulo de correção pode ser implementado com controladores de polarização com base em fibra. Em 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.[081] In one embodiment, a correction module configured to correct the angular mismatch θ is implemented within the LCI system. The correction module can be implemented in hardware, for example with on-chip bias components. The on-chip components may form part of the delay unit 512 in the LCI system 501. In another example, the correction module may be implemented with fiber-based polarization controllers. In another example, the correction module may be implemented in software and executed by a computing device, such as processing device 108 in Figure 1.

[082] De acordo com uma modalidade, o módulo de correção é concebido para rodar o estado de polarização da luz incidente na gama de π/2 radianos enquanto monitora a birrefringência do sinal retrodispersado da amostra. Como resultado desta orientação de polarização varrida, o estado de polarização exibindo um valor ótimo (por exemplo, um contraste de sinal máximo) pode ser obtido e corrigido. Alternativamente, uma varredura contínua do estado de polarização da luz incidente também pode ser usado na sincronização com a aquisição de dados ópticos. Modelagem térmica[082] According to an embodiment, the correction module is designed to rotate the polarization state of the incident light in the range of π/2 radians while monitoring the birefringence of the backscattered sample signal. As a result of this swept polarization orientation, the polarization state exhibiting an optimal value (eg a maximum signal contrast) can be obtained and corrected. Alternatively, a continuous scan of the incident light polarization state can also be used in synchronization with optical data acquisition. thermal modeling

[083] Os dados ópticos de profundidade resolvida coletados também podem ser utilizados em um dispositivo de processamento para gerar e/ou melhorar um modelo térmico de dissipação de calor dentro da amostra ablada, de acordo com uma modalidade. A velocidade e a extensão das mudanças detectadas nos sinais de LCI são excelentes indicadores de fornecimento de energia térmica ao tecido e podem ser quantificadas com base, por exemplo, no modelo de biocombustível, como na equação 1 abaixo. [083] The collected optical resolved depth data can also be used in a processing device to generate and/or improve a thermal model of heat dissipation within the ablated sample, according to an embodiment. The speed and extent of changes detected in the LCI signals are excellent indicators of thermal energy delivery to the tissue and can be quantified based on, for example, the biofuel model, as in equation 1 below.

[084] Esta equação representa a transferência de calor em uma amostra biológica utilizando 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 de convecção, e Qw é o calor metabólico.[084] This equation represents the heat transfer in a biological sample using an external source. In this equation, p is the mass density, c is the specific heat, T is the temperature, k represents the thermal conductivity, q is the heat source (Joule effect), Qp is the convection heat loss, and Qw is the metabolic heat.

[085] De acordo com uma modalidade, as mudanças na polarização da luz recebida a partir da amostra podem ser ligadas a um limiar de temperatura específico no tecido sendo ablado, 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 determinada distância a partir do eletrodo de ablação e a progressão geral da lesão ao longo do tempo e profundidade, uma boa avaliação da transferência de energia pode ser feita.[085] According to one embodiment, changes in the polarization of light received from the sample can be linked to a specific temperature threshold in the tissue being ablated, which in turn can be linked to a defined denaturation process of the biomolecules. Based on the time to induce this process at a given distance from the ablation electrode and the general progression of the lesion over time and depth, a good assessment of energy transfer can be made.

[086] A Figura 7 ilustra como o calor é entregue ao tecido a partir de uma ponta do cateter de ablação 702, de acordo com uma modalidade. A ponta do cateter 702 é colocada em contato com uma superfície de amostra 704, por exemplo, uma interface de tecido e a energia de RF é entregue à amostra para ablar uma porção da amostra. Um gradiente de calor gerado pela entrega da energia de RF é formado na amostra como representado pelas áreas de fronteira isotérmicas 708a-c. Por exemplo, a área de fronteira 708a pode estar associada às temperaturas mais quentes geradas pela aplicação da energia de RF, enquanto as áreas de fronteira 708b e 708c representam temperaturas progressivamente mais frias. A ponta do cateter 702 também inclui uma pluralidade de portas de visão, tais como as descritas anteriormente com referência às Figuras 3A e 3B, que permitem que varreduras M 706a-c sejam tomadas em diferentes ângulos e/ou locais dentro da amostra, de acordo com uma modalidade. Cada varredura M pode ser considerada equivalente à luz dispersa/refletida recebida retornando de múltiplas profundidades dentro da amostra.[086] Figure 7 illustrates how heat is delivered to the tissue from a tip of the ablation catheter 702, according to one embodiment. The tip of the catheter 702 is brought into contact with a sample surface 704, for example a tissue interface, and RF energy is delivered to the sample to ablate a portion of the sample. A heat gradient generated by the delivery of RF energy is formed in the sample as represented by isothermal boundary areas 708a-c. For example, boundary area 708a may be associated with the warmer temperatures generated by the application of RF energy, while boundary areas 708b and 708c represent progressively cooler temperatures. Catheter tip 702 also includes a plurality of viewing ports, such as those previously described with reference to Figures 3A and 3B, that allow M scans 706a-c to be taken at different angles and/or locations within the sample, according to one embodiment. Each M-scan can be considered equivalent to the received scattered/reflected light returning from multiple depths within the sample.

[087] Em uma modalidade, os dados recebidos das varreduras M 706a-c fornecem informações do processo de desnaturação que ocorrem ao longo de cada linha varrida. Por exemplo, os dados recebidos de cada varredura M 706a-c podem ser usados para gerar e/ou melhorar um modelo térmico da distribuição de calor presente na amostra.[087] In one embodiment, the data received from the M scans 706a-c provide information on the denaturation process that occurs along each scanned line. For example, the data received from each M 706a-c scan can be used to generate and/or improve a thermal model of the heat distribution present in the sample.

[088] A Figura 8 ilustra outro exemplo de como o calor é entregue ao tecido 804 a partir de uma ponta de cateter de ablação 802 e monitorado usando quatro portas de visão (14). Em uma modalidade, a posição relativa da ponta de cateter 802 é inferida calculando a primeira reflexão de luz em cada porta de visão (1-4) que define uma distância da porta de visão para o tecido 804. Isto pode fornecer uma estimativa do contato de tecido e, portanto, uma aproximação da impedância da interface tecido-eletrodo. Em uma modalidade, as distâncias d1, d2, d3 e d4 representam a primeira reflexão e, portanto, a distância a partir de cada porta de visão associada ao tecido 804. As curvas rotuladas t1 a t4 representam o perfil da temperatura de desnaturação em tempos t1 a t4. Em uma modalidade, as curvas ilustradas obtidas em cada exibição (1-4) representam a variação da diferença de fase/atraso medida em PS-LCI em relação ao tempo. Diferentes taxas de decaimento são observadas de acordo com a direção da varredura M proveniente de cada das portas de visão (14). Estas taxas de decaimento também podem depender da irrigação, o que esfria a superfície e conduz a um padrão de difusão de calor mais cônico. Em uma modalidade, a correlação das informações obtidas pelo sinal de PS-LCI a partir de cada porta de visão (1-4) fornece amostragem espacial da linha isotérmica na qual colágeno desnatura. Ao usar os dados de PS-LCI, a dinâmica de desnaturação de colágeno, entrega de energia e/ou ablação de tecido podem ser estimadas.[088] Figure 8 illustrates another example of how heat is delivered to tissue 804 from an ablation catheter tip 802 and monitored using four viewing ports (14). In one embodiment, the relative position of the catheter tip 802 is inferred by calculating the first reflection of light at each viewport (1-4) which defines a distance from the viewport to the tissue 804. This can provide an estimate of tissue contact and therefore an approximation of the impedance of the tissue-electrode interface. In one embodiment, distances d1, d2, d3 and d4 represent the first reflection and thus the distance from each viewport associated with tissue 804. The curves labeled t1 to t4 represent the denaturation temperature profile at times t1 to t4. In one embodiment, the illustrated curves obtained from each display (1-4) represent the variation of the phase/delay difference measured in PS-LCI with respect to time. Different decay rates are observed according to the direction of the M-scan coming from each of the viewports (14). These decay rates may also depend on irrigation, which cools the surface and leads to a more conical heat diffusion pattern. In one embodiment, correlating the information obtained by the PS-LCI signal from each viewport (1-4) provides spatial sampling of the isothermal line at which collagen denatures. By using the PS-LCI data, the dynamics of collagen denaturation, energy delivery and/or tissue ablation can be estimated.

[089] A Figura 9 ilustra uma curva de exemplo que representa o atraso de fase/grupo médio obtido das varreduras M contra o tempo de ablação. Dados relativos à mudança em certos parâmetros ao longo do tempo, como os ilustrados na Figura 9, podem ser usados para gerar e/ou melhorar o modelo térmico da amostra durante a ablação.[089] Figure 9 illustrates an example curve that represents the average phase/group delay obtained from the M-scans against the ablation time. Data regarding the change in certain parameters over time, such as those illustrated in Figure 9, can be used to generate and/or improve the thermal model of the sample during ablation.

[090] O modelo térmico pode ser apresentado a um usuário do cateter para fornecer informações adicionais sobre o procedimento de ablação. Em 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 de RF aplicada, ou para desligar a aplicação da energia de RF se a temperatura aumentar acima de um limiar.[090] The thermal model can be presented to a catheter user to provide additional information about the ablation procedure. In another embodiment, data from this thermal model can be used to automatically control the ablation process. For example, the thermal model can be used to control a duty cycle of applied RF energy, or to turn off application of RF energy if the temperature rises above a threshold.

[091] Propriedades térmicas gerais da amostra de tecido, incluindo a capacidade de calor e difusividade de calor, em conjunto com outros efeitos de transferência de calor derivados do modelo térmico, tais como a convecção perto da superfície, podem ser utilizadas para calcular mais parâmetros clínicos relevantes, tais como profundidade e largura da lesão criada. Os parâmetros térmicos conhecidos do tecido podem ser usados para gerar um modelo de base de transferência de calor no tecido com base no método dos elementos finitos ou relações analíticas simples. As entradas para o modelo podem, em seguida, ser ainda mais refinadas utilizando a informação obtida a partir dos dados ópticos resolvidos, profundidade coletados pelo sistema de LCI. As saídas do modelo térmico podem ser usadas para calcular um tempo de tratamento requerido em amostras mais espessas onde as varreduras M de LCI não oferecem informações de profundidade suficientes. Por exemplo, para assegurar transmuralidade direta, os parâmetros de modelo térmico podem ser usados para otimizar o aquecimento dos tecidos perto de estruturas sensíveis, bem como fornecer uma estimativa inicial da extensão lateral da lesão formada. Estas saídas de modelo podem ser apresentadas ao utilizador (por exemplo, em uma exibição) ou utilizadas para controlar diretamente a aplicação de energia de RF. Uma combinação de informação de LCI, o modelo computacional, e outras informações relevantes, tais como a temperatura da ponta do cateter ou a impedância eletro-tecido, pode ser utilizado para prever a distribuição de temperatura no tecido durante a ablação e compreender a cinética do crescimento da lesão.[091] General thermal properties of the tissue sample, including heat capacity and heat diffusivity, together with other heat transfer effects derived from the thermal model, such as convection near the surface, can be used to calculate more clinically relevant parameters, such as depth and width of the created lesion. The known thermal parameters of the fabric can be used to generate a baseline model of heat transfer in the fabric based on the finite element method or simple analytical relationships. Inputs to the model can then be further refined using information obtained from the resolved optical depth data collected by the LCI system. The thermal model outputs can be used to calculate a required treatment time on thicker samples where the LCI M-scans do not provide sufficient depth information. For example, to ensure direct transmurality, thermal model parameters can be used to optimize tissue heating close to sensitive structures, as well as provide an initial estimate of the lateral extent of the formed lesion. These model outputs can be presented to the user (eg on a display) or used to directly control the application of RF energy. A combination of information from LCI, the computational model, and other relevant information, such as catheter tip temperature or tissue-electro impedance, can be used to predict tissue temperature distribution during ablation and understand the kinetics of lesion growth.

[092] Em uma modalidade, duas fases são distintas quando se utiliza o modelo computacional, juntamente com a informação coletada: uma fase onde a desnaturação ocorre no interior da profundidade de penetração axial da radiação de LCI, e uma fase em que desnaturação ocorre além do limite de penetração axial. Durante a primeira fase, a evolução temporal da linha isotérmica na qual birrefringência de colágeno é perdida pode ser monitorada juntamente com a temperatura da ponta do cateter. Em uma modalidade, um dispositivo de processamento acoplado ao cateter leva vantagem desta informação para estimar parâmetros envolvidos na transferência de calor, tais como a difusividade térmica, bem como para caracterizar os efeitos de irrigação, entre outros. Uma vez que estes parâmetros foram definidos, modelos computacionais podem ser utilizados para prever a evolução da ablação de tecido além do limite de penetração axial da radiação de LCI. A informação acerca de impedância pode também ser correlacionada com os dados previamente coletados.[092] In one embodiment, two phases are distinguished when using the computational model along with the collected information: a phase where denaturation occurs within the axial penetration depth of LCI radiation, and a phase where denaturation occurs beyond the axial penetration limit. During the first phase, the time evolution of the isothermal line in which collagen birefringence is lost can be monitored together with the temperature of the catheter tip. In one embodiment, a processing device attached to the catheter takes advantage of this information to estimate parameters involved in heat transfer, such as thermal diffusivity, as well as to characterize irrigation effects, among others. Once these parameters have been defined, computational models can be used to predict the evolution of tissue ablation beyond the limit of axial penetration of LCI radiation. Information about impedance can also be correlated with previously collected data.

[093] O modelo térmico da amostra pode também ser reforçado através de informação estrutural sobre a amostra. Por exemplo, tal informação pode ser obtida a partir de captura de imagem de ressonância magnética (MRI) ou varreduras de tomografia computorizada (TC) pré-operatórias e, quando apropriadamente combinada com informação de navegação, pode fornecer informações sobre a espessura da parede, forma, composição e tecido na proximidade da parte distal do cateter.[093] The thermal model of the sample can also be reinforced through structural information about the sample. For example, such information can be obtained from preoperative magnetic resonance imaging (MRI) or computed tomography (CT) scans and, when appropriately combined with navigational information, can provide information about wall thickness, shape, composition, and tissue in close proximity to the distal portion of the catheter.

[094] A Figura 10 ilustra um exemplo do método 1000 para executar a ablação de RF durante a coleta de dados de LCI, de acordo com uma modalidade. Método 1000 pode ser realizado por vários componentes de cateter 100 em conjunto com um dispositivo de processamento 08.[094] Figure 10 illustrates an example of method 1000 for performing RF ablation during LCI data collection, according to an embodiment. Method 1000 can be performed by various catheter components 100 in conjunction with a processing device 08.

[095] No bloco 1002, uma porção de uma amostra é ablada. A ablação pode ser devido à aplicação de energia de RF por um eletrodo na extremidade distal de um cateter, ou por meio de outros métodos de ablação, tais como a ablação a laser. A porção de amostra pode ser, por exemplo, uma porção de uma parede atrial sendo ablada para ajudar a corrigir uma arritmia cardíaca.[095] At block 1002, a portion of a sample is ablated. Ablation can be due to the application of RF energy by an electrode at the distal end of a catheter, or through other ablation methods, such as laser ablation. The sample portion can be, for example, a portion of an atrial wall being ablated to help correct a cardiac arrhythmia.

[096] No bloco 1004, os dados ópticos de LCI da amostra são coletados, enquanto a ablação está ocorrendo. Os dados ópticos de LCI podem incluir dados relativos à porção sendo ablada e/ou porções da amostra não sendo atualmente abladas. A coleta dos dados ópticos de LCI pode envolver transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição através de aberturas dispostas correspondentes em uma extremidade distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação dispersa ou refletida a partir da amostra.[096] In block 1004, the sample's LCI optical data is collected while the ablation is taking place. LCI optical data may include data relating to the portion being ablated and/or portions of the sample not currently being ablated. Collection of optical LCI data may involve transmitting one or more beams of exposure radiation through correspondingly arranged apertures at a distal end of the catheter and receiving one or more beams of scattered or reflected radiation from the sample.

[097] No bloco 1006, os dados ópticos de profundidade resolvida são gerados com base nos feixes de radiação recebidos a partir da amostra. Por exemplo, um detector pode gerar um sinal elétrico baseado nos feixes de radiação recebidos. O sinal elétrico gerado pode então ser recebido por um dispositivo de processamento para análise e processamento de sinal adicional para efetuar certas ações e/ou gerar modelos com base nos dados ópticos de profundidade resolvida. Por exemplo, os dados ópticos de profundidade resolvida podem ser usados para determinar um grau de ablação para a porção de amostra sendo ablada.[097] In block 1006, depth-resolved optical data is generated based on the radiation beams received from the sample. For example, a detector can generate an electrical signal based on received radiation beams. The generated electrical signal can then be received by a processing device for analysis and further signal processing to perform certain actions and/or generate models based on the resolved depth optical data. For example, depth-resolved optical data can be used to determine a degree of ablation for the portion of the sample being ablated.

[098] No bloco 1008, um modelo de dissipação de calor da amostra é fornecido a partir dos dados ópticos de profundidade resolvida. O modelo térmico pode ser quer gerado ou atualizado com base nos dados ópticos resolvidos profundidade, tal como os dados coletados a partir de várias varreduras M. Propriedades térmicas gerais da amostra de tecido, incluindo a capacidade de calor e difusividade de calor, em conjunto com outros efeitos de transferência de calor derivadas do modelo térmico, tal como a convecção perto da superfície, podem ser utilizadas para calcular mais parâmetros clínicos relevantes, tais como a profundidade e largura da lesão criada, de acordo com uma modalidade. O modelo térmico pode também ser gerado com base em outros dados além dos dados ópticos de profundidade resolvida coletados. Por exemplo, a temperatura na extremidade distal do cateter e/ou impedância medida na extremidade distal do cateter pode ser coletada e utilizada ao gerar o modelo térmico. Em uma modalidade, o modelo térmico pode ser usado para monitorar o processo de ablação de tecido além do alcance de penetração da radiação de LCI. Em outro exemplo, o modelo de dissipação de calor é utilizado para evitar a entrega de demasiada energia de RF que pode resultar na perfuração de parede atrial, traduzindo assim em complicações graves para o paciente durante o procedimento.[098] In block 1008, a sample heat dissipation model is provided from the resolved depth optical data. The thermal model can either be generated or updated based on depth resolved optical data, such as data collected from multiple M-scans. General thermal properties of the tissue sample, including heat capacity and heat diffusivity, in conjunction with other heat transfer effects derived from the thermal model, such as convection near the surface, can be used to calculate more clinically relevant parameters, such as the depth and width of the created lesion, according to a modality. The thermal model can also be generated based on data other than the collected optical resolved depth data. For example, the temperature at the distal end of the catheter and/or impedance measured at the distal end of the catheter can be collected and used when generating the thermal model. In one embodiment, the thermal model can be used to monitor the tissue ablation process beyond the penetration range of LCI radiation. In another example, the heat dissipation model is used to avoid delivering too much RF energy that could result in perforation of the atrial wall, thus translating into serious complications for the patient during the procedure.

[099] Além disso, o modelo térmico pode ser apresentado a um utilizador ou utilizado para determinar se o utilizador deve ser alertado de alguma forma. Por exemplo, enquanto o procedimento de ablação está ocorrendo, se a temperatura da região ablada sobe acima de um determinado limiar como determinado pelo modelo térmico, um sinal de aviso pode ser transmitido para o utilizador. Exemplos de sinais de alerta incluem soar um aviso sonoro, ativar uma luz, ou piscar uma luz. Alertas táteis podem ser emissões também, tais como uma ligeira vibração na porção do sistema de cateter sendo manuseado manualmente pelo utilizador. Em outro exemplo, enquanto o procedimento de ablação está ocorrendo, se a temperatura de uma porção da amostra perto da porção sendo ablada sobe acima de um dado limiar, tal como determinado pelo modelo térmico, um sinal de aviso pode ser transmitido para o utilizador. Alternativamente, o procedimento de ablação pode ser controlado automaticamente com base nas saídas a partir do modelo térmico.[099] In addition, the thermal model can be presented to a user or used to determine whether the user should be alerted in any way. For example, while the ablation procedure is taking place, if the temperature of the ablated region rises above a certain threshold as determined by the thermal model, a warning signal can be transmitted to the user. Examples of warning signals include sounding an audible warning, activating a light, or flashing a light. Tactile alerts can be emissions as well, such as a slight vibration in the portion of the catheter system being manually manipulated by the user. In another example, while the ablation procedure is taking place, if the temperature of a portion of the sample close to the portion being ablated rises above a given threshold, as determined by the thermal model, a warning signal may be transmitted to the user. Alternatively, the ablation procedure can be automatically controlled based on outputs from the thermal model.

[100] Em uma outra modalidade, o modelo térmico está associado com um controlador preditivo/adaptativo para garantir a entrega de energia de RF segura. Um controlador adaptativo pode ser usado para controlar diretamente os parâmetros da energia de RF usados para a ablação com base no modelo térmico. Em outra modalidade, o modelo de controle preditivo, redes neurais, ou algoritmos genéticos podem ser usados para minimizar uma função de custo definida em termos de segurança do paciente e entrega de energia precisa.[100] In another embodiment, the thermal model is associated with a predictive/adaptive controller to ensure safe delivery of RF energy. An adaptive controller can be used to directly control the parameters of the RF energy used for ablation based on the thermal model. In another embodiment, the predictive control model, neural networks, or genetic algorithms can be used to minimize a cost function defined in terms of patient safety and accurate energy delivery.

Navegação de CateterCatheter Navigation

[101] Dados ópticos de profundidade resolvida gerados a partir do sistema de LCI também podem ser utilizados para auxiliar na navegação do cateter para um local de ablação, de acordo com uma modalidade. Em um exemplo, a coleta de dados pode ocorrer através de comutação entre portas de visão disponíveis na extremidade distal de um cateter em uma maneira predefinida ou aleatória. Em outra modalidade, o sistema pode monitorar simultaneamente sinais de diferentes portas de visão na extremidade distal do cateter. De acordo com uma modalidade, enquanto o cateter está sendo navegado através de uma câmara cardíaca, um dispositivo de processamento pode ser configurado para utilizar os dados ópticos para monitorar a vizinhança próxima ou contato com tecido em uma ou mais das portas de visão ópticas. Uma alteração significativa na amplitude das varreduras de LCI é observável entre o sangue, solução salina, e tecidos a serem ablados (como as diferentes camadas da parede atrial). Por conseguinte, o dispositivo de processamento pode ser configurado para caracterizar se a amostra tendo imagem capturada a partir de uma determinada porta de visão é sangue, solução salina, ou tecido. O coeficiente de dispersão e dispersão efetivo, o que pode ser calculado a partir dos dados ópticos de profundidade resolvida, irá variar entre sangue, solução salina, e tecidos. Por exemplo, em um comprimento de onda de 1,3 μm, o coeficiente é de cerca de 8- 10 mm-1 na parede do endocárdio, cerca de 15-20 mm-1 no sangue, e pode ser considerado negligenciável em soluções salinas. A superfície do endocárdio da parede atrial, adicionalmente, produz um pico de reflexão, seguido de 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 visão na extremidade distal do cateter. Varreduras sequencialmente adquiridas para a mesma porta de visão podem ser comparadas ao longo do tempo. Em uma modalidade, esta informação pode ser usada para ajudar a navegar no cateter por determinar uma distância entre a extremidade distal do cateter e qualquer tecido percebido.[101] Depth-resolved optical data generated from the LCI system can also be used to assist in navigating the catheter to an ablation site, according to one modality. In one example, data collection can occur by switching between available viewports at the distal end of a catheter in a predefined or random manner. In another embodiment, the system can simultaneously monitor signals from different viewports at the distal end of the catheter. According to one embodiment, while the catheter is being navigated through a cardiac chamber, a processing device can be configured to use the optical data to monitor close proximity or tissue contact at one or more of the optical viewing ports. A significant change in amplitude of LCI scans is observable between blood, saline, and tissues to be ablated (such as the different layers of the atrial wall). Therefore, the processing device can be configured to characterize whether the sample being imaged from a given viewport is blood, saline, or tissue. The effective dispersion and scatter coefficient, which can be calculated from the resolved depth optical data, will vary between blood, saline, and tissues. For example, at a wavelength of 1.3 μm, the coefficient is around 8-10 mm-1 in the endocardial wall, around 15-20 mm-1 in blood, and can be considered negligible in saline solutions. The endocardial surface of the atrial wall additionally produces a reflection peak, followed by a rotation in the polarization signal. This characteristic signal can be used to assess tissue contact and distance to the atrial wall from any given viewport at the distal end of the catheter. Scans acquired sequentially for the same viewport can be compared over time. In one embodiment, this information can be used to help navigate the catheter by determining a distance between the distal end of the catheter and any perceived tissue.

[102] 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 ablado durante o procedimento de ablação. Em uma modalidade, a validação é realizada através da verificação de variações abruptas que podem aparecer nos sinais de LCI e a informação de polarização, e por monitoramento de uma distância para a primeira reflexão aparecendo tipicamente na superfície da parede do tecido. Se deslizamento ou perda de contato durante a ablação é detectado, uma notificação para o utilizador pode ser produzida. Alternativamente, um sistema de controle de retorno pode ser implementado para estabilizar o cateter durante o procedimento de ablação.[102] Additionally, the processing device can be configured to validate the assumption of continuous contact and stationary position relative to the tissue to be ablated during the ablation procedure. In one embodiment, validation is performed by checking for abrupt variations that may appear in the LCI signals and the polarization information, and by monitoring a distance to the first reflection typically appearing at the surface of the tissue wall. If slippage or loss of contact during ablation is detected, a notification to the user can be produced. Alternatively, a feedback control system can be implemented to stabilize the catheter during the ablation procedure.

[103] Em uma modalidade, o dispositivo de processamento utiliza duas fontes de informação a fim de avaliar o contato de tecido durante a fase de navegação, mas outros parâmetros resultantes da análise dos sinais de LCI podem ser visionados, incluindo os extraídos utilizando redes neurais, análise de pequena onda, ou outros conhecidos pelos peritos na arte. Por exemplo, o dispositivo de processamento pode utilizar informação de sinal de LCI bem como os dados de sensor de pressão (ou dados coletados a partir de um sensor de impedância) para avaliar contato de tecido. Dada a taxa de aquisição de linha rápida que é possível (vários kilohertz), média, filtragem, ou outras formas de combinação de sinal podem ser utilizadas para aumentar qualidade de imagem/sinal. Além disso, os sinais de LCI adquiridos podem ser acumulados para formar uma varredura M e esta informação apresentada para a porta(s) de visão ativa.[103] In one embodiment, the processing device utilizes two sources of information in order to assess tissue contact during the navigation phase, but other parameters resulting from the analysis of the LCI signals can be viewed, including those extracted using neural networks, small wave analysis, or others known to those skilled in the art. For example, the processing device can use LCI signal information as well as pressure sensor data (or data collected from an impedance sensor) to evaluate tissue contact. Given the fast line acquisition rate that is possible (several kilohertz), averaging, filtering, or other forms of signal blending can be used to increase image/signal quality. Furthermore, the acquired LCI signals can be accumulated to form an M-scan and this information presented to the active view port(s).

[104] A Figura 11 ilustra um outro método de exemplo 1100 para a navegação de um cateter durante a coleta de dados de LCI, de acordo com uma modalidade. Método 1100 pode ser realizado por vários componentes de cateter 100 em conjunto com o dispositivo de processamento 108.[104] Figure 11 illustrates another example method 1100 for navigating a catheter during LCI data collection, according to an embodiment. Method 1100 may be performed by various catheter components 100 in conjunction with processing device 108.

[105] No bloco 1102, dados ópticos de LCI de uma amostra em torno do cateter são coletados. A amostra pode incluir sangue, solução salina, e tecido de uma parede atrial à medida que o cateter é navegado através da câmara cardíaca. Os dados ópticos de LCI podem incluir dados relativos a uma porção da amostra sendo ablada e/ou porções da amostra que não devem ser abladas. A coleta dos dados ópticos de LCI pode envolver a transmissão de um ou mais feixes de radiação de exposição através de aberturas correspondentes dispostas em uma extremidade distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação dispersa ou refletida a partir da amostra.[105] In block 1102, optical LCI data from a sample around the catheter is collected. The sample may include blood, saline, and tissue from an atrial wall as the catheter is navigated through the heart chamber. Optical LCI data may include data relating to a portion of the sample being ablated and/or portions of the sample that should not be ablated. Collection of optical LCI data may involve transmitting one or more beams of exposure radiation through corresponding apertures disposed at a distal end of the catheter and receiving one or more beams of scattered or reflected radiation from the sample.

[106] No bloco 1104, dados ópticos de profundidade resolvida são gerados com base nos feixes de radiação recebidos a partir da amostra. Por exemplo, um detector pode gerar um sinal elétrico baseado 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 efetuar certas ações e/ou gerar modelos com base nos dados ópticos de profundidade resolvida.[106] In block 1104, depth resolved optical data is generated based on the radiation beams received from the sample. For example, a detector can generate an electrical signal based on received radiation beams. The generated electrical signal can then be received by a processing device for further signal analysis and processing to perform certain actions and/or generate models based on the resolved depth optical data.

[107] No bloco 1106, dados ópticos de profundidade resolvida são utilizados para caracterizar a amostra. Por exemplo, um ou mais parâmetros dos dados ópticos de profundidade resolvida podem ser comparados para determinar se a amostra é sangue, solução salina, ou tecido. Em outro exemplo, a impedância elétrica da amostra pode ser calculada utilizando uma injeção bipolar de corrente alternada com uma frequência diferente do que é utilizado para ablação. Em uma modalidade, um dispositivo de processamento é configurado para executar software para analisar os dados ópticos de profundidade resolvida. A determinação do tipo de amostra pode ser apresentada a um utilizador do cateter, utilizada para gerar um mapa ou imagem da área em torno do cateter, ou utilizada para diretamente auxiliar na navegação do cateter. Por exemplo, o dispositivo de processamento pode fornecer dados sobre tipo de tecido, como extraído a partir dos dados ópticos de profundidade resolvida, para um sistema de navegação configurado para mover o cateter através do corpo de um paciente. Informações sobre o tipo de tecido e resultados de ablação podem ser exibidas em um mapa anatômico do tecido a ser ablado. Estes dados podem ser úteis para assegurar a continuidade da lesão ao fim de, ou durante, um procedimento.[107] In block 1106, depth-resolved optical data is used to characterize the sample. For example, one or more parameters of the resolved depth optical data can be compared to determine whether the sample is blood, saline, or tissue. In another example, the electrical impedance of the sample can be calculated using a bipolar alternating current injection with a different frequency than that used for ablation. In one embodiment, a processing device is configured to run software to analyze the resolved depth optical data. Determining the sample type can be presented to a user of the catheter, used to generate a map or image of the area around the catheter, or used to directly aid in the navigation of the catheter. For example, the processing device may provide tissue type data, as extracted from the resolved depth optical data, to a navigation system configured to move the catheter through a patient's body. Information about tissue type and ablation results can be displayed on an anatomical map of the tissue to be ablated. These data can be useful to ensure the continuity of the lesion at the end of, or during, a procedure.

[108] No bloco 1108, é feita uma determinação sobre se a amostra é tecido ou não. Se a amostra sendo atualmente analisada não é tecido, método 1100 repete em cada bloco 1102 ou bloco 1104. Quando outros dados de LCI em torno do cateter precisam ser coletados, um método 100 repete em bloco 1102. Em alternativa, um método 100 pode repetir no bloco 1104, de modo que os dados ópticos de profundidade resolvida podem ser gerados e analisados a partir de uma porção diferente dos dados de LCI já coletados. Por exemplo, dados de LCI adicionais são coletados a partir da área em torno do cateter (bloco 1102) apenas depois de todos os dados de LCI coletados atualmente terem sido analisados (bloco 1104). Se a amostra é determinada ser tecido, o método 1000 prossegue para o bloco 1110.[108] At block 1108, a determination is made as to whether or not the sample is tissue. If the sample currently being analyzed is non-tissue, method 1100 repeats at each block 1102 or block 1104. When other LCI data around the catheter needs to be collected, a method 100 repeats at block 1102. Alternatively, a method 100 may repeat at block 1104, so that depth-resolved optical data can be generated and analyzed from a different portion of the LCI data already collected. For example, additional LCI data is collected from the area around the catheter (block 1102) only after all currently collected LCI data has been analyzed (block 1104). If the sample is determined to be fabric, method 1000 proceeds to block 1110.

[109] 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 ópticos de profundidade resolvida e calcular uma aproximação da distância entre o tecido e a extremidade distal do cateter. Por exemplo, um tempo de voo da luz refletida a partir de uma superfície do tecido pode ser extraído a partir dos dados ópticos de profundidade resolvida e usado para determinar a distância. A informação de distância gerada pelo dispositivo de processamento pode ser apresentada ao utilizador para auxiliar na navegação, ou usada para controlar automaticamente o movimento do cateter. Captura de Imagem de Tomografia de Coerência Óptica[109] In block 1110, a distance between the tissue and the distal end of the catheter is determined. This determination can be made using a processing device configured to analyze the resolved depth optical data and calculate an approximation of the distance between the tissue and the distal end of the catheter. For example, a time of flight of light reflected from a tissue surface can be extracted from the depth-resolved optical data and used to determine distance. The distance information generated by the processing device can be displayed to the user to aid in navigation, or used to automatically control the movement of the catheter. Optical Coherence Tomography Image Capture

[110] Em uma modalidade, o dispositivo de processamento fornece um modo adicional em que a informação derivada dos dados ópticos de profundidade resolvida são utilizados para determinar a posição espacial 3D e orientação da ponta do cateter. O cateter pode ser varrido através de uma porção da amostra enquanto os dados de LCI estão sendo coletados, para fornecer dados espacialmente resolvidos para modelagem 3D. O dispositivo de processamento pode ser configurado para acumular os dados ópticos de profundidade resolvida associados com uma ou mais varreduras de LCI a partir da porta de visão óptica ativa, e arranjar os dados de acordo com uma posição espacial do cateter no interior de uma ou mais imagens de tomografia de coerência óptica (OCT) ou reconstruções 3D. Em uma modalidade, o dispositivo de processamento adapta-se uma taxa de varredura do sistema de LCI e a função do multiplexador óptico para coincidir com a velocidade de varredura lateral variável do cateter. As imagens de OCT podem ser puramente estruturais ou podem incluir informações sobre refratividade do tecido (por exemplo, birrefringência). Estas imagens podem ser úteis no sentido de garantir a qualidade da lesão, continuidade, e transmuralidade na extremidade de ou durante um procedimento.[110] In one embodiment, the processing device provides an additional mode in which information derived from the resolved depth optical data is used to determine the 3D spatial position and orientation of the catheter tip. The catheter can be swept through a portion of the sample while the LCI data is being collected, to provide spatially resolved data for 3D modeling. The processing device can be configured to accumulate the depth-resolved optical data associated with one or more LCI scans from the active optical view port, and arrange the data according to a spatial position of the catheter within one or more optical coherence tomography (OCT) images or 3D reconstructions. In one embodiment, the processing device adapts an LCI system scan rate and optical multiplexer function to match the variable lateral scan rate of the catheter. OCT images can be purely structural or can include information about tissue refractivity (eg, birefringence). These images can be helpful in ensuring lesion quality, continuity, and transmurality at the extremity of or during a procedure.

[111] A Figura 12 ilustra um outro exemplo de método 1200 para a coleta de imagens de OCT de uma amostra em torno de um cateter. Método 1200 pode ser realizado por vários componentes de cateter 100 em conjunto com o dispositivo de processamento 108.[111] Figure 12 illustrates another example method 1200 for collecting OCT images of a sample around a catheter. Method 1200 may be performed by various catheter components 100 in conjunction with processing device 108.

[112] No bloco 1202, os dados ópticos de LCI de uma amostra em torno do cateter são coletados. A amostra pode incluir sangue, solução salina, e tecidos da parede atrial à medida que o cateter é navegado através da câmara cardíaca. Os dados ópticos de LCI podem incluir dados relativos a uma porção da amostra sendo ablada e/ou porções da amostra que não devem ser abladas. A coleta dos dados ópticos de LCI pode envolver a transmissão de um ou mais feixes de radiação de exposição através de aberturas correspondentes dispostas em uma extremidade distal do cateter e receber um ou mais feixes de radiação dispersa ou refletida a partir da amostra.[112] In block 1202, optical LCI data from a sample around the catheter is collected. The sample may include blood, saline, and atrial wall tissue as the catheter is navigated through the heart chamber. Optical LCI data may include data relating to a portion of the sample being ablated and/or portions of the sample that should not be ablated. Collection of optical LCI data may involve transmitting one or more beams of exposure radiation through corresponding apertures disposed at a distal end of the catheter and receiving one or more beams of scattered or reflected radiation from the sample.

[113] No bloco 1204, o cateter é varrido sobre uma porção da amostra. De acordo com uma modalidade, a varredura ocorre enquanto os dados de LCI estão sendo coletados. Alternativamente, o próprio cateter pode ser substancialmente estacionário enquanto elementos de varredura localizados nas portas de visão do cateter causam exposição de luz saindo das portas de visão para serem varridas em uma dada direção.[113] At block 1204, the catheter is swept over a portion of the sample. According to one embodiment, the scan takes place while LCI data is being collected. Alternatively, the catheter itself can be substantially stationary while scanning elements located in the catheter's viewing ports cause exposure of light exiting the viewing ports to be scanned in a given direction.

[114] No bloco 1206, dados ópticos de profundidade resolvida são gerados com base nos feixes de radiação recebidos a partir da amostra. Por exemplo, um detector pode gerar um sinal elétrico baseado 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 efetuar certas ações e/ou gerar modelos com base nos dados ópticos de profundidade resolvida.[114] In block 1206, depth resolved optical data is generated based on the radiation beams received from the sample. For example, a detector can generate an electrical signal based on received radiation beams. The generated electrical signal can then be received by a processing device for further signal analysis and processing to perform certain actions and/or generate models based on the resolved depth optical data.

[115] No bloco 1208, uma imagem de OCT da porção da amostra varrida pelo cateter é gerada com base nos dados ópticos de profundidade resolvida. Um dispositivo de processamento pode ser configurado para gerar um modelo 3-D da porção de amostra através da combinação dos dados ópticos de profundidade resolvida tomados durante a varredura. A imagem de OCT pode ser apresentada a um utilizador, por exemplo, como uma imagem em um dispositivo de exibição, para fornecer ao utilizador uma melhor representação visual da amostra em torno do cateter. O dispositivo de processamento pode também ser configurado para determinar os parâmetros relevantes sobre a amostra a partir dos dados de OCT, tais como, por exemplo, um coeficiente de refratividade associado com birrefringência.[115] At block 1208, an OCT image of the portion of the sample scanned by the catheter is generated based on the depth-resolved optical data. A processing device may be configured to generate a 3-D model of the sample portion by combining the depth-resolved optical data taken during the scan. The OCT image can be presented to a user, for example as an image on a display device, to provide the user with a better visual representation of the sample around the catheter. The processing device can also be configured to determine relevant parameters about the sample from the OCT data, such as, for example, a refractivity coefficient associated with birefringence.

Exemplo de Modalidade de Sistema de ComputadorComputer System Modality Example

[116] Vários métodos de processamento de imagem e outras modalidades descritas até aqui podem ser implementados, por exemplo, utilizando um ou mais dos sistemas de computador bem-conhecidos, tal como o sistema de computador 1300 mostrado na Figura 13. Em uma modalidade, o sistema de computador 1300 pode ser um exemplo de dispositivo de processamento 108 ilustrado na Figura 1.[116] Various image processing methods and other embodiments described thus far can be implemented, for example, using one or more of the well-known computer systems, such as computer system 1300 shown in Figure 13. In one embodiment, computer system 1300 can be an example of processing device 108 illustrated in Figure 1.

[117] O sistema de computador 1300 inclui um ou mais processadores (também chamados de unidades de processamento centrais, ou CPUs), tal como um processador 1304. Processador 1304 é conectado a uma infraestrutura de comunicação ou barramento 1306. Em uma modalidade, um processador 304 representa um Conjunto de Portas de Campo Programável (FPGA). Em outro exemplo, o processador 1304 é um processador de sinal digital (DSP).[117] Computer system 1300 includes one or more processors (also called central processing units, or CPUs), such as a processor 1304. Processor 1304 is connected to a communication infrastructure or bus 1306. In one embodiment, a processor 304 represents a Field Programmable Gate Set (FPGA). In another example, processor 1304 is a digital signal processor (DSP).

[118] Um ou mais processadores 1304 podem, cada, ser uma unidade de processamento gráfico (GPU). Em uma modalidade, uma GPU é um processador que é um circuito eletrônico especializado concebido para processar rapidamente aplicações matematicamente intensivas em dispositivos eletrônicos. A GPU pode ter uma estrutura altamente paralela que é eficiente para o processamento paralelo de grandes blocos de dados, tais como dados matematicamente intensivos comuns a aplicativos de computação gráfica, imagens e vídeos.[118] One or more processors 1304 may each be a graphics processing unit (GPU). In one embodiment, a GPU is a processor that is specialized electronic circuitry designed to quickly process mathematically intensive applications in electronic devices. The GPU can have a highly parallel structure that is efficient for parallel processing of large blocks of data, such as mathematically intensive data common to computer graphics applications, images and videos.

[119] O sistema de computador 1300 inclui ainda dispositivo(s) de entrada/saída de utilizador 1303, tal como monitores, teclados, dispositivos apontadores, etc., que comunicam com a infraestrutura de comunicação 1306 através da interface(s) de entrada/saída de utilizador 1302.[119] Computer system 1300 further includes user input/output device(s) 1303, such as monitors, keyboards, pointing devices, etc., that communicate with communication infrastructure 1306 through user input/output interface(s) 1302.

[120] O sistema de computador 1300 inclui ainda 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 nela armazenada lógica de controle (ou seja, software de computador) e/ou dados.[120] Computer system 1300 further includes main or primary memory 1308, such as random access memory (RAM). Main memory 1308 may include one or more levels of cache. Main memory 1308 has control logic (i.e., computer software) and/or data stored therein.

[121] O sistema de computador 1300 pode ainda incluir um ou mais dispositivos de armazenamento secundários ou uma memória 310. Memória secundária 1310 pode incluir, por exemplo, uma unidade de disco rígido 1312 e/ou um dispositivo de armazenamento removível ou uma unidade de armazenamento removível 1314. Unidade 1314 pode ser uma unidade de disquete, uma unidade de fita magnética, uma unidade de disco compacto, um dispositivo de armazenamento óptico, dispositivo de cópia de segurança de fita, e/ou qualquer outro dispositivo/unidade de armazenamento.[121] Computer system 1300 may further include one or more secondary storage devices or a memory 310. Secondary memory 1310 may include, for example, a hard disk drive 1312 and/or a removable storage device or a removable storage unit 1314. Drive 1314 may be a floppy disk drive, a magnetic tape drive, a compact disc drive, an optical storage device, tape backup device, and/or any other device /storage unit.

[122] Unidade de armazenamento removível 1314 pode interagir com uma unidade de armazenamento removível 1318. Unidade de armazenamento removível 3118 inclui um dispositivo de armazenamento utilizável ou legível por computador tendo armazenado no mesmo software de computador (lógica de controle) e/ou dados. Unidade de armazenamento removível 1318 pode ser um disquete, fita magnética, disco compacto, Disco Versátil Digital (DVD), disco de armazenamento óptico, e/qualquer outro dispositivo de armazenamento de dados de computador. Unidade de armazenamento removível 1314 lê a partir de e/ou escreve para a unidade de armazenamento removível 1318 em uma maneira bem conhecida.[122] Removable storage unit 1314 may interface with a removable storage unit 1318. Removable storage unit 3118 includes a computer usable or readable storage device having stored on the same computer software (control logic) and/or data. Removable storage unit 1318 can be a floppy disk, magnetic tape, compact disk, Digital Versatile Disk (DVD), optical storage disk, and/or any other computer data storage device. Removable storage unit 1314 reads from and/or writes to removable storage unit 1318 in a well known manner.

[123] Memória secundária 1310 pode incluir outros meios, instrumentos, ou abordagens para permitir que os programas de computador e/ou outras instruções e/ou dados sejam acessados pelo sistema de computador 1300. Tais meios, instrumentos 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 a interface 1320 podem incluir um cartucho de programa e uma interface de cartucho (como a encontrada em dispositivos de videogames), um chip de memória removível (tal como uma EPROM ou PROM) e soquete associado, uma haste de memória e porta de barramento serial universal (USB), um cartão de memória e fenda de cartão de memória associado, e/ou qualquer outra unidade de armazenamento removível e interface associada.[123] Secondary memory 1310 may include other means, instruments, or approaches for allowing computer programs and/or other instructions and/or data to be accessed by computer system 1300. Such means, instruments, or other approaches may include, for example, a removable storage unit 1322 and an interface 1320. a removable memory chip (such as an EPROM or PROM) and associated socket, a memory stick and universal serial bus (USB) port, a memory card and associated memory card slot, and/or any other removable storage unit and associated interface.

[124] O sistema de computador 1300 pode ainda incluir uma interface de comunicação ou de rede 1324. A interface de comunicação 324 permite um sistema de computador 1300 comunicar e interagir com qualquer combinação de dispositivos remotos, redes remotas, entidades remotas, etc. (individualmente e coletivamente referenciadas pelo número de referência 1328). Por exemplo, a interface de comunicação 1324 pode permitir que o sistema de computador 1300 comunique com dispositivos remotos 1328 sobre o caminho de comunicação 1326, que pode ser ligado com e/ou sem fio, e que pode incluir qualquer combinação de redes de área local (LANs), redes de área ampla (WANs), a Internet, etc. Lógica e/ou dados de controle podem ser transmitidos de e para o sistema de computador 1300 através do caminho de comunicação 1326.[124] Computer system 1300 may further include a communication or network interface 1324. Communication interface 324 allows computer system 1300 to communicate and interact with any combination of remote devices, remote networks, remote entities, and the like. (individually and collectively referenced by reference number 1328). For example, communication interface 1324 may allow computer system 1300 to communicate with remote devices 1328 over communication path 1326, which may be wired and/or wireless, and which may include any combination of local area networks (LANs), wide area networks (WANs), the Internet, etc. Logic and/or control data may be transmitted to and from computer system 1300 via communication path 1326.

[125] Em uma modalidade, um aparelho tangível ou artigo de fabricação que compreende um computador tangível utilizável ou meio legível tendo lógica de controle (software) armazenado no mesmo também é aqui referido como um produto de programa de computador ou dispositivo de armazenamento de programa. Isto inclui, mas não está limitado a, o sistema de computador 1300, memória principal 1308, memória secundária 1310, e unidades de armazenamento removíveis 1318 e 1322, bem como artigos de fabricação tangíveis incorporando qualquer combinação dos anteriores. Tal lógica de controle, quando executada por um ou mais dispositivos de processamento de dados (tal como um sistema de computador 300), faz com que tais dispositivos de processamento de dados operarem como aqui descrito.[125] In one embodiment, a tangible apparatus or article of manufacture comprising a usable tangible computer or readable medium having control logic (software) stored therein is also referred to herein as a computer program product or program storage device. This includes, but is not limited to, computer system 1300, main memory 1308, secondary memory 1310, and removable storage units 1318 and 1322, as well as tangible articles of manufacture incorporating any combination of the foregoing. Such control logic, when executed by one or more data processing devices (such as a computer system 300), causes such data processing devices to operate as described herein.

[126] Com base nos ensinamentos contidos na presente memória descritiva, será evidente para as pessoas peritas na arte(s) relevante como fazer e usar a invenção utilizando dispositivos de processamento de dados, sistemas de computadores e/ou arquiteturas de computadores outros do que os mostrados na Figura 13. Em particular, modalidades podem operar com o software, hardware e/ou implementações de sistemas operacionais diferentes dos aqui descritos.[126] Based on the teachings contained in the present specification, it will be apparent to persons skilled in the relevant art(s) how to make and use the invention using data processing devices, computer systems and/or computer architectures other than those shown in Figure 13. In particular, embodiments may operate with software, hardware and/or implementations of operating systems other than those described herein.

[127] Deve ser apreciado que a seção Descrição Detalhada, e não as seções Sumário e Resumo, se destina a ser usada para interpretar as reivindicações. As seções Sumário e Resumo poderão estabelecer uma ou mais, mas não todas as modalidades exemplificativas da presente invenção tal como contemplado pelo inventor (es), e, assim, não se destinam a limitar a presente invenção e as reivindicações anexas em qualquer maneira.[127] It should be appreciated that the Detailed Description section, and not the Summary and Summary sections, are intended to be used to interpret the claims. The Summary and Summary sections may set forth one or more, but not all, exemplary embodiments of the present invention as contemplated by the inventor(s), and, thus, are not intended to limit the present invention and the appended claims in any way.

[128] As modalidades da presente invenção foram descritas acima com o auxílio de blocos de construção funcionais que ilustram a implementação de funções especificadas e relações das mesmas. Os limites destes blocos de construção funcionais foram arbitrariamente aqui definidos para a conveniência da descrição. Limites alternativos podem ser definidos desde que as funções e relações especificadas das mesmas sejam realizadas adequadamente.[128] Embodiments of the present invention have been described above with the aid of functional building blocks illustrating the implementation of specified functions and relationships thereof. The boundaries of these functional building blocks have been arbitrarily defined here for convenience of description. Alternative limits may be defined provided that the specified functions and relationships thereof are properly performed.

[129] A descrição anterior das variantes específicas irá, portanto, revelar completamente a natureza geral da invenção que outros podem, por aplicação do conhecimento dentro da especialidade da técnica, prontamente modificar e/ou adaptar para várias aplicações de tais modalidades específicas, sem experimentação indevida, sem se afastar do conceito geral da presente invenção. Por conseguinte, estas adaptações e modificações pretendem estar dentro do significado e gama de equivalentes das especificações reveladas, com base nos ensinamentos e orientações aqui apresentados. Deve ser compreendido que a fraseologia ou terminologia aqui utilizadas tem o propósito de descrição e não de limitação, de tal modo que a terminologia ou fraseologia da presente especificação devem ser interpretadas pelo especialista à luz dos ensinamentos e orientação.[129] The foregoing description of specific variants will, therefore, fully disclose the general nature of the invention that others may, by application of knowledge within their skill in the art, readily modify and/or adapt for various applications of such specific embodiments, without undue experimentation, without departing from the general concept of the present invention. Accordingly, these adaptations and modifications are intended to be within the meaning and range of equivalents of the disclosed specifications, based on the teachings and guidance presented herein. It is to be understood that the phraseology or terminology used herein is for the purpose of description and not limitation, such that the terminology or phraseology of the present specification is to be interpreted by the skilled person in the light of teaching and guidance.

[130] A amplitude e âmbito da presente invenção não devem ser limitados por qualquer das modalidades exemplificativas descritas acima, mas devem ser definidos apenas de acordo com as seguintes reivindicações e seus equivalentes.[130] The breadth and scope of the present invention are not to be limited by any of the exemplary embodiments described above, but are to be defined only in accordance with the following claims and their equivalents.

Claims (20)

1. Cateter (100) compreendendo: uma seção proximal (102); uma seção distal (104), a seção distal compreendendo: um ou mais eletrodos (306) configurados para aplicar energia de RE a uma porção de uma amostra (308) em contato com um ou mais eletrodos (306), de modo que a porção da amostra (308) é ablada, uma pluralidade de portas ópticas interligadas (326) configuradas para transmitir um ou mais feixes de radiação de exposição para longe da seção distal (104) do cateter (100) e receber um ou mais feixes de radiação dispersa que foram refletidos ou dispersos a partir da amostra (308); e um suporte (350) configurado para manter as portas ópticas interligadas (326) em uma relação espacial fixa; e um multiplexador (312) configurado para direcionar um ou mais feixes de radiação de exposição a partir do feixe de fonte de radiação (502) e combinar o um ou mais feixes de radiação dispersa (342), caracterizado pelo fato de que a pluralidade de portas ópticas interligadas (326) é formada sobre um substrato (320) com seções rígidas (322) e seções flexíveis (324).1. Catheter (100) comprising: a proximal section (102); a distal section (104), the distal section comprising: one or more electrodes (306) configured to apply ER energy to a portion of a sample (308) in contact with one or more electrodes (306) such that the sample portion (308) is ablated, a plurality of interconnected optical ports (326) configured to transmit one or more beams of exposure radiation away from the distal section (104) of the catheter (100) and receive one or more beams s of scattered radiation that has been reflected or scattered from the sample (308); and a support (350) configured to maintain the interconnected optical ports (326) in a fixed spatial relationship; and a multiplexer (312) configured to direct one or more exposure radiation beams from the radiation source beam (502) and combine the one or more scattered radiation beams (342), characterized in that the plurality of interconnected optical ports (326) are formed on a substrate (320) with rigid sections (322) and flexible sections (324). 2. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de portas ópticas interligadas (326) é formada em seções rígidas (322) do substrato (320).2. Catheter (100) according to claim 1, characterized in that the plurality of interconnected optical ports (326) are formed in rigid sections (322) of the substrate (320). 3. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as seções rígidas (322) são interligadas pelas seções flexíveis (324).3. Catheter (100), according to claim 2, characterized in that the rigid sections (322) are interconnected by the flexible sections (324). 4. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o multiplexador (312) está localizado dentro da seção distal do cateter (104).4. Catheter (100) according to claim 1, characterized in that the multiplexer (312) is located within the distal section of the catheter (104). 5. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o multiplexador (312) está localizado dentro da seção proximal (102) do cateter.5. Catheter (100) according to claim 1, characterized in that the multiplexer (312) is located within the proximal section (102) of the catheter. 6. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção distal (104) compreende ainda uma pluralidade de aberturas (402) dispostas em torno de uma superfície exterior da seção distal (104).6. Catheter (100) according to claim 1, characterized in that the distal section (104) further comprises a plurality of openings (402) arranged around an outer surface of the distal section (104). 7. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de portas ópticas (302) é configurada para transmitir cada do um ou mais feixes (342) de radiação de exposição através de uma abertura correspondente (402) na pluralidade de aberturas.7. Catheter (100) according to claim 6, characterized in that the plurality of optical ports (302) are configured to transmit each of the one or more beams (342) of exposure radiation through a corresponding aperture (402) in the plurality of apertures. 8. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada abertura correspondente (402) inclui um elemento óptico (344).8. Catheter (100) according to claim 7, characterized in that each corresponding opening (402) includes an optical element (344). 9. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade das seções rígidas (322) tem um elemento óptico (344) configurado para focar cada do um ou mais feixes de radiação de exposição (342) a partir de cada porta óptica respectiva (302).9. Catheter (100) according to claim 1, characterized in that a plurality of rigid sections (322) have an optical element (344) configured to focus each of the one or more exposure radiation beams (342) from each respective optical port (302). 10. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o elemento óptico (344) é uma lente.10. Catheter (100) according to claim 9, characterized in that the optical element (344) is a lens. 11. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o elemento óptico (344) possui um revestimento refletor (336).11. Catheter (100) according to claim 9, characterized in that the optical element (344) has a reflective coating (336). 12. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o revestimento refletor (336) está em uma superfície parabólica.12. Catheter (100) according to claim 11, characterized in that the reflective coating (336) is on a parabolic surface. 13. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte (350) é monolítico.13. Catheter (100), according to claim 1, characterized in that the support (350) is monolithic. 14. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte (350) é uma estrutura aberta.14. Catheter (100) according to claim 1, characterized in that the support (350) is an open structure. 15. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte (350) inclui uma pluralidade de recessos (352) para suportar cada seção rígida (322) do substrato (320).15. The catheter (100) according to claim 1, characterized in that the support (350) includes a plurality of recesses (352) for supporting each rigid section (322) of the substrate (320). 16. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de recessos (352) inclui um revestimento refletor (336) configurado para focar cada do um ou mais feixes de radiação de exposição (342) a partir de cada respectiva porta óptica (302).16. The catheter (100) of claim 15, characterized in that the plurality of recesses (352) include a reflector coating (336) configured to focus each of the one or more beams of exposure radiation (342) from each respective optical port (302). 17. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o revestimento refletor (336) está em uma superfície parabólica.17. Catheter (100) according to claim 16, characterized in that the reflective coating (336) is on a parabolic surface. 18. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção distal (104) compreende ainda uma tampa (410) fixada ao suporte (350) e configurada para cobrir o suporte (350) e a pluralidade de portas ópticas interligadas (326).18. Catheter (100), according to claim 1, characterized in that the distal section (104) further comprises a cover (410) attached to the support (350) and configured to cover the support (350) and the plurality of interconnected optical ports (326). 19. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a tampa (410) inclui uma pluralidade de elementos ópticos (404) posicionados na tampa (410) de modo que cada elemento óptico (404) é alinhado opticamente com pelo menos uma da pluralidade de portas ópticas (302).19. Catheter (100) according to claim 18, characterized in that the cap (410) includes a plurality of optical elements (404) positioned in the cap (410) such that each optical element (404) is optically aligned with at least one of the plurality of optical ports (302). 20. Cateter (100), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de elementos ópticos (404) é refrativa.20. Catheter (100) according to claim 19, characterized in that the plurality of optical elements (404) is refractive.
BR112018001899-6A 2015-07-29 2016-07-28 RADIOFREQUENCY ABLATION CATHETER WITH OPTICAL TISSUE EVALUATION BR112018001899B1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562198591P 2015-07-29 2015-07-29
US62/198,591 2015-07-29
US15/220,186 2016-07-26
US15/220,186 US10194981B2 (en) 2015-07-29 2016-07-26 Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation
PCT/EP2016/001303 WO2017016663A1 (en) 2015-07-29 2016-07-28 Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112018001899A2 BR112018001899A2 (en) 2018-09-25
BR112018001899B1 true BR112018001899B1 (en) 2023-05-30

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210077181A1 (en) Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation
US10194981B2 (en) Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation
EP3806770B1 (en) Catheter with merged optical tissue evaluation and laser ablation
CN114288017B (en) Treatment optical fiber and laser thermal therapy system comprising same
BR112018001899B1 (en) RADIOFREQUENCY ABLATION CATHETER WITH OPTICAL TISSUE EVALUATION
US20230404696A1 (en) Systems and methods for gap detection during ablation
EP4388982A1 (en) Systems and methods for optical analysis and contact stability using ablation catheters