CN117500425A - 带有多个内窥镜和成像芯片内窥镜的消融导管和用于改变内窥镜图像的方向的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在要治疗的区域的直接可视化下进行治疗的消融导管包括导管体和相对于导管体可移动的能量发射器。消融导管包括第一和第二成像设备，第一和第二成像设备用于提供待治疗区域的直接可视化，第一成像设备相对于导管体固定。第一和第二成像设备可以采用第一和第二成像芯片内窥镜的形式。

Description

带有多个内窥镜和成像芯片内窥镜的消融导管和用于改变内 窥镜图像的方向的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月12日提交的美国专利申请号为63/112，895的美国专利申请的优先权，在此通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及引入人体的导管，其目的是在待治疗区域的直接可视化下进行治疗，并且更具体地说，它涉及到引入心脏左心房的球囊导管，它在直接可视化的情况下将激光能量输送到左心房的区域，以治疗一种称为房颤的医学状况。最常见地，治疗区域是肺静脉与左心房连接处附近的区域。这种手术称为肺静脉隔离。为了实现有效的肺静脉隔离，必须将激光能量应用于每个肺静脉口周围的连续组织环。激光能量应用的目标是产生疤痕组织，其阻止肺静脉和心房之间的电信号传导。在另一方面，本公开描述了一种系统，该系统包括具有内窥镜芯片摄像头的导管、图像信号处理设备、图像旋转处理设备和显示设备，以允许用户在显示设备上操作来自内窥镜芯片摄像头的实时视频流。

背景技术

目前可用于内窥镜引导下肺静脉隔离激光球囊消融的设备包括多腔导管，其远端有球囊，近端有手柄。管腔内的光纤通过导管将激光能量输送到球囊中，然后将激光能量径向地投射到球囊表面。除了激光光纤外，还有通过导管的第二管腔插入光纤内窥镜。内窥镜允许导管操作员可视化球囊表面，从而将激光能量对准球囊表面接触心房组织的那些部分，该部分希望用激光能量进行治疗。这样的系统在Melsky等人(美国专利号为9,421,066(‘066专利)的美国专利和Melsky等人(美国专利号为9,033,961(‘961专利)的美国专利中有描述，它们都是通过引用整体并入本文。

发明内容

在一个实施例中，用于在要治疗的区域的直接可视化下进行治疗的消融导管包括导管体和相对于导管体可移动的能量发射器。消融导管包括第一和第二成像设备，第一和第二成像设备用于提供要治疗的区域的直接可视化，第一成像设备相对于导管体固定。第一和第二成像设备可以采用第一和第二成像芯片(chip)内窥镜的形式。在一个实施例中，第一成像设备和第二成像设备与导管体固定耦接(coupled)并且不相对于其移动，第一和第二成像设备呈周向偏移。在另一实施例中，第一成像设备相对于导管体是固定的，第二成像设备不是固定耦接于导管体而是相对于导管体是可移动的。例如，第二成像设备可以相对于导管体进行轴向和旋转运动。在一个实施例中，第二成像设备与能量发射器固定耦接并位于其远端，使得第二成像设备与能量发射器在轴向和旋转方向一致地运动。

一种用于改变内窥镜图像方向的系统和方法。在外科手术过程中捕获并提供配置有第一标记的导管的图像。与第一标记对应的第二标记可以通过图形用户界面(GUI)控件进行旋转。响应于GUI中的选择，第二标记方向被改变以匹配导管方向。在相应的(respective)方向提供表示内窥镜图像的被阻挡部分的第一形状，并且以不同于第一形状的方向提供可旋转的第二形状。响应于GUI中接收到的选择，改变第二形状的方向以匹配第一形状的方向。此后，在显示设备上提供的内窥镜图像的方向作为第二形状的改变方向的功能(function)而改变。

附图说明

专利或申请文件至少包含一幅以彩色绘制的附图。专利局将根据申请人的要求，在支付必要的费用后，提供专利的副本或带有彩色图件专利申请出版物。

为了说明本发明，在附图中描述了本发明的某些实施例。然而，本发明不限于附图中所描述的实施例的精确布置和工具。

图1是带单内窥镜的传统消融导管的侧视图；

图2A和2B是图1中导管内窥镜的前视图图像，显示了当导管放置在患者肺静脉内时，由于透明聚合物导管体本身和能量发射器的存在而导致的视野受阻区域；

图3为导管侧仰视图，显示了不对称标记；

图4A-4D是球囊和不对称标记的视图，球囊相对于患者的解剖结构进行了各种旋转，并且特别地，图4A显示在上位的球囊和非对称标记；图4B显示在前位的球囊和不对称标记；图4C显示在下位的球囊和不对称标记；并且图4D显示在后位的球囊和不对称标记；

图5A-5D是内窥镜图像(例如实时图像)的示意图，其中饼状楔形(pie-wedgeshaped)区域的方向与图4A-4D的不对称标记结构上的方向相对应，并且特别地，图5A显示后位(inferior position)；图5B显示前位(anterior position)；图5C显示下位(inferiorposition)；图5D显示后位；

图6是根据第一实施例的球囊导管的横切面视图，并且包括两个前向成像设备(例如两个前向成像芯片内窥镜)；

图7A是来自第一前向成像芯片内窥镜(例如，“左”成像芯片内窥镜)捕获的示例视频流的图像，并且图7B是来自示例视频流的图像，该视频流显示来自第二前向成像芯片内窥镜(例如，“右”成像芯片内窥镜)的相反视图；

图8A是显示来自第一前向成像芯片内窥镜视图的另一图像，图8B是显示来自第二前向成像芯片内窥镜的视图的另一图像。如图8A和8B所示，对于第二前向成像芯片内窥镜(图8B)，瞄准光束部分位于图像被遮挡部分的后面，但在第一前向成像芯片内窥镜(图8A)中，相同的瞄准光束仍然完全可见；

图9A和9B对应于图8A和8B的图像，图8A和8B的图像已旋转规定的度数以将目标组织的上侧面定位于图9A和9B中所示的每个图像的顶部；

图9C和9D对应于图8A和8B的图像，其已一起作为单个图像旋转规定的度数，以将目标组织的上侧面定位于图9C和9D所示的每个图像的顶部；

图10是根据第二实施例的球囊导管的横切面视图，并且包括正向成像设备(例如，前向成像芯片内窥镜)和侧向成像设备(例如，侧向成像设备)；

图11A为显示来自图10的前向成像芯片内窥镜的视图的图像，并且图11B为显示图9的侧向成像设备的图像；

图12是根据第二实施例的球囊导管的横切面视图，其中，瞄准光束指向相对于导管的中心轴与前向成像设备完全相反的位置；

图13A是显示来自图12的前向成像芯片内窥镜视图的图像，并且图13B为显示图12的侧向成像设备的图像；

图14是系统示意图，其包括带内窥镜芯片摄像头的导管、图像信号处理设备、图像旋转处理设备和显示设备；

图15A、图15B、图15C示出可配备图像旋转处理设备的示例性旋转工具和示例性图形用户界面的三种使用状态；以及

图16是显示例程的流程图，例程说明用于调整图形用户界面中所示图像的方向的方法的广泛方面。

具体实施方式

球囊导管

图1示出用于消融靶组织的传统球囊导管10。球囊导管10包括细长体12和可充气的柔性球囊14。中心管16还可以容纳能量发射器18，该能量发射器18能够在管内进行轴向运动和旋转。在细长体(本文也称为导管体)内可以有多个附加的管腔，某些装置或器械可以通过这些管腔。导管体可以携带标记，以帮助临床医生正确放置设备，例如不透射线标记(例如，图3中的不对称标记105)，以帮助透视检测。众所周知，透视是医学成像，其在显示器上显示连续的X射线图像。

球囊导管10也有内窥镜20。如图所示，内窥镜20是向前的并且设置在靠近中心管16的地方。中心管16通常由透明聚合物材料形成。能量发射器18在中心管16内轴向和旋转可移动，因此，能量发射器18通常位于内窥镜20的前方。如本文所用，术语“前”向是指相对于导管体的远端方向的内窥镜视图。类似地，术语“侧向”是指从导管体的一侧径向向外的方向上的内窥镜视图。

解剖地，沿着靶区的位置可以用上、下、前或后来描述。众所周知，在解剖地，属于“上”描述的是靠近体的头部的位置；属于“下”描述的是远离头部的位置；术语“前”指的是前面，并且术语“后”指的是后面。

在一个实施例中，目标组织是肺静脉。众所周知，肺静脉是将含氧血液从肺部输送到心脏的静脉。最大的肺静脉是四条主肺静脉，每只肺有两条流入心脏左心房。肺静脉隔离是一种治疗心房颤动的心律异常的方法。如前所述，肺静脉隔离是一种心脏消融，它使用热或冷能量在心脏上制造疤痕，以阻断异常的电信号，恢复正常的心跳。在肺静脉隔离术中，疤痕是在心脏的左上腔，也就是四个肺静脉与左心房相连的地方形成的。右肺静脉将血液从右肺输送到左心房，左肺静脉将血液从左肺输送到左心房。

当将球囊导管10置入体内时，导管10的旋转方向是随机的。因此，肺静脉解剖(目标组织)的方向，因为它是由内窥镜可视化20，然后显示在视频显示屏上，可以是控制台或计算设备的一部分，也是随机的。这是不可取的。所需要的是在视频显示屏上显示目标组织的方向，例如肺静脉解剖结构，其方向显示在屏幕顶部的静脉的上侧。当这样定位的时候，静脉的下端会在屏幕的底部，对于左肺静脉，静脉的后端会在屏幕的左侧，对于右肺静脉，静脉的后端会在屏幕的右侧。

在视频显示上有这种解剖上正确的静脉方向是很重要的，原因有很多。一个原因是静脉往往在后面较细而在前面较粗。因此，有时需要在消融静脉时调整激光剂量水平，使得静脉的前部接受较高剂量，静脉的后部接受较低剂量。此外，食道通常紧靠左心房后部，并且有时在左肺静脉或右肺静脉的正后方。因此，在消融静脉后部时，需要采取特殊的预防措施，如在食管腔内放置温度监测导管来监测食道的温度。另一个重要的原因是了解视频图像上静脉的解剖方向，这与在静脉消融后检查静脉的电隔离有关。检查电隔离通常是通过在静脉中放置多电极导管来完成的。多电极导管的位置通过透视显示。有时确定部分静脉未被隔离，并且需要重新消融。多电极上电极的透视图像允许电生理学家确定未隔离的静脉部分的解剖位置。一旦内窥镜激光消融导管被放回静脉，有必要将内窥镜视野正确定位于患者的解剖结构，以便重新消融使用多电极导管未被隔离的静脉的正确区域。

如图所示，本公开涉及一种球囊导管100和导管系统，该球囊导管100和导管系统比上述传统导管10提供许多改进。在至少一个实施例中，两种球囊导管10、100可以被认为是激光消融球囊导管，其配置为发射激光能量以消融组织。

例如，对构成本球囊导管100的‘066专利和‘961专利的球囊导管10至少有三个显著改进(三个特征)。

参考图6，球囊导管100类似于球囊导管10，并且因此包括本文所述的许多相同组件。例如，球囊导管100包括细长体102和围绕细长体102的可充气的柔性球囊125。细长体102包括中心管110，中心管110还可以容纳能够在管内进行轴向运动和旋转的能量发射器120。在细长体(本文也称为导管体)内可以有多个附加的管腔，某些装置或器械可以通过这些管腔。导管体可以携带标记，以帮助临床医生正确放置设备，例如不透射线的标记，以帮助透视检查。

球囊导管100包括至少一个成像设备130，并且可包括多个成像设备130、140(例如，两个成像设备)。广义地说，每个成像设备130、140配置为生成患者身体内部的图像(例如，用于视频流)，其然后可以在显示设备上显示。一种常见的成像设备是内窥镜。众所周知，内窥镜是一根又长又细又柔软的管，一端有一个灯和摄像机，用来捕捉病人身体内部的图像，然后显示在显示设备上。

对上述传统设备的第一个改进是将Melsky等人的US9421066B2和Melsky等人的US9033961B2中描述的可重复使用的光纤内窥镜20替换为第一微型成像芯片形式的第一成像设备130。第一微型成像芯片可以采用CMOS或CCD图像传感器的形式。广义地说，图像传感器是检测和传递用于制作图像的信息的传感器。电子图像传感器的两种主要类型是电荷耦合器件(CCD)和有源像素传感器(CMOS传感器)。

这样做有几个好处。首先，最近可用的微型成像芯片的成本足够低，可以将其作为球囊导管100的组成部分并入球囊导管100中，并且可以在导管100用于治疗患者后进行处理。传统的光纤内窥镜采用昂贵的光纤图像束，这使得内窥镜过于昂贵，无法集成到一次性使用的导管中，从而要求导管10是可重复使用的设备。用于内镜引导激光消融导管的传统内窥镜是单独的设备，其在使用前需要安装在导管10中，使用后需要从导管10中取出，然后清洗并重新消毒以供其他使用。

因此，以第一微型成像芯片形式的第一成像设备130可以定位在与导管10中使用的内窥镜20相同或相似的位置。换句话说，第一成像设备130是前向的，并且设置在中心管110附近。中心管110通常由透明聚合物材料形成。能量发射器120在中心管110内可轴向和旋转移动，并且因此，能量发射器120通常位于第一成像设备130(例如，第一微型成像芯片)的前方。此外，透明聚合物中心管110位于第一成像设备130的前方。

第一成像设备130具有可在90度和130度之间的视场。在图6中，第一成像设备130的视场由在131处识别的折线表示。

第二改进是提供第二成像设备140作为球囊导管100的一部分。为了理解使用第二成像芯片(第二成像设备140)的优势，将Melsky等人的US9033961B2的图1复制为图1。图1示出内窥镜20相对于能量发射器18的优选位置。能量发射器18位于导管10的中央管腔内，而内窥镜位于管腔外，并且被定向使得它通常沿着导管的轴线朝向导管10的远端提供视图。如Melsky等人的US9033961B2所述，内窥镜在导管10中的位置是固定的，而能量发射器18可以在管腔内平移和旋转，以便将激光能量定向到所需的位置。由于能量发射器18通常位于内窥镜20的前方，因此来自内窥镜20的视图的一部分被能量发射器18遮挡。导管中心轴的透明聚合物也会使图像失真。后一种失真的发生是因为适合导管结构的透明聚合物总是具有不同于水、盐水、氧化氘或其他适合填充球囊的液体的折射率，这种折射率的差异导致光线折射，从而使内窥镜20通过中心轴看到的图像失真。

这种失真如图2A所示，这是导管10在患者体内时内窥镜20的视图图像。可以看到，肺静脉的内镜视图部分被能量发射器遮挡(图1)，并且视图被导管中心管腔周围的透明聚合物材料导致失真。图2B显示了与图2A相同的内窥镜视图，但是内窥镜视图的那一部分被中心轴的透明聚合物遮挡，中心管腔通过该聚合物在第一虚线21中勾画，并且被能量发射器18遮挡的内窥镜视图的那一部分在第二虚线23中勾画。在本图中，第一虚线21定义了由于透明聚合物导管轴造成的第一遮挡区域(第一盲区)，第二虚线23定义了由于能量发射器造成的第二遮挡区域。由第二虚线23定义的区域位于由第一虚线21定义的较大区域内。第一虚线21可以被认为定义了如图所示的楔形饼状区域。因此，如本文所用，术语饼楔形或饼状楔形或饼状楔形区域是指类似于第一虚线21所定义的区域的区域，该区域表示在实时视频流中不清楚地看到组织景象的遮挡区域或范围或盲点。

此外，在图2A和2B中，在一般圆形内窥镜图像的9点钟位置有亮点50(通常为绿色)。这个亮点50是瞄准光束，其照亮能量发射器18瞄准的位置。这是相同的位置，其中烧蚀激光能量将递送时，红外烧蚀激光被激活。此外，我们看到肺静脉组织与导管远端球囊接触。在示例实现方式中，在彩色显示设备上，该组织显示为白色或浅粉色，并且通常指示为60。在彩色显示设备上，红色区域通常位于内窥镜图像的中心和图像的外边缘，并且通常指示为70。这些区域70代表血液接触球囊的区域。内窥镜图像中心的血液是位于肺静脉腔内远离球囊的血液。内窥镜图像外缘的血液是左心房靠近球囊的血液。此外，在图像中，我们看到一条白线，通常指示为80，在内窥镜图像的外边缘附近，已经施加到球囊表面。该白线80作为用户的视觉参考。白线80表示球囊最大直径的位置，因此是球囊远端(通常面向前方)部分与近端(通常面向后方)部分之间的边界。在球囊表面也有一条远端白线，在图像中心显示为一个小白圈82。这条远端白线标志着适合传递烧蚀激光能量的球囊部分的远端极限。

在图2B中如此描述和说明的图像的模糊和失真区域(第21行内的饼状区域)是不期望的。其不期望的原因是，为用户提供内窥镜图像的原因是允许用户能够适当地调整病变发生器的位置，使得瞄准光束50照亮组织，以便将烧蚀激光能量传递到组织中。此外，期望以这样一种方式提供烧蚀激光能量，即烧蚀连续的组织环。只有通过消融连续的组织环才能实现肺静脉的电隔离。内窥镜图像的模糊和失真区域产生了一个区域，其中瞄准光束50的位置不可见，因此无法确定瞄准光束50是照亮组织还是血液。也不能确定在遮挡区域内形成的病变是否连续以及所形成的病变环中是否存在间隙。换句话说，切除组织的外科医生在这个遮挡区域是看不见的。

在现有技术实施方式中，通过首先消融所有容易可见且未被能量发射器18和中心轴遮挡的组织，然后旋转整个导管10，而导管的球囊位于肺静脉中来处理遮挡区域。由于内窥镜18与导管10的关系是固定的，导管10的旋转使内窥镜和被遮挡的区域重新定位，使得原来被遮挡的组织现在落在一个容易看到的位置。在正确定位到目标位置后，旋转移动整个导管10的任务是不太期望的。

球囊导管100还包括位于导管轴110或球囊125上的不对称不透射标记105(优选位于球囊125后面的导管轴110上)，其相对于患者解剖结构的旋转方向可在透视下确定。换句话说，将球囊导管100相对于目标组织定位后，基于静态透视视图中不透明的不对称标记105的外观，拍摄透视图像(静态图像)以了解导管的位置。本文描述了该非对称标记105的细节以及如何使用它来确定显示在显示器(屏幕)上的实时内窥镜视图的正确方向。

根据本发明，内窥镜图像(例如，显示屏幕上的实时视频流)可以基于楔形饼状区域(第一虚线21)进行操作，其中在该区域肺静脉的视图被导管100的中心轴110和中心轴内的激光光纤(能量发射器120)遮挡。这个楔形饼状的区域将作为一个参考点，为用户正确旋转内窥镜图像，如本文所述。通过观察透视图像中不对称标记105的方向来确定楔形饼状的正确旋转方向，并从该观察中确定内窥镜视频流的解剖地正确方向，如本文更详细地描述。

值得注意的是，这个楔形饼状区域(由第一虚线21标识)的解剖方向总是与位于导管的轴110上的不对称标记105的解剖方向180度相反，该导管位于球囊120的近端。

图3更详细地显示了不对称标记105。应当理解，所示的不对称标记105在性质上只是示例性的，并且可以使用其他不同形状的不对称标记。

参考图1和图3，其中显示了球囊14与导管10的中心轴16、内窥镜20(例如第一成像设备130)和不对称标记105的关系，可以理解，从内窥镜20的角度看，中心导管轴16的位置在内窥镜20的正下方，不对称标记105的纵段始终在内窥镜20的正上方。因此，内窥镜视频中楔形饼状区域(图2B中的第一虚线21)的解剖方向始终与位于球囊14近端导管轴16上的不对称标记105的解剖方向180度相反。应当理解，这些关系同样适用于本文所示的导管100。

现在参考图4A-4D，球囊125和不对称标记105以不同的方向显示，标记105出现在每张图像中，因为它可能出现在透视中，其中聚合物导管轴110材料看起来相对透明，而不对称标记105基本上是不透明的。对于图4A至4D，重要的是要注意，每个透视图像被定向使得图4A-4D的每个的顶部将在患者头部的方向，或者更具体地说，在图4A至4D的每个的顶部是患者解剖结构的上方向。此外，图4A至4D的每个平面都代表了患者的额平面，荧光镜从患者的前部向患者的后部观察，这是心脏消融手术中常用的方法。在图4A至4D的每个中，导管100相对于患者的解剖结构处于不同的旋转方向。在每种情况下，旋转方向可通过观察不对称标记105的纵段的位置来确定。例如，在图4A的图像中，标记105的纵段在上方向上，因为它出现在导管轴的上部。现在参考图5A所示的相应图像，显示了正确旋转以与患者解剖结构相对应的内窥镜图像的示意图。由于图4A图像中不对称标记105的纵段在上方向，因此内窥镜图像的饼状区域(由第一虚线21定义)恰当地被定向180度相反，将其置于下方向。类似地，图4B-4D所示的图像分别显示了前、下、后三个方向的不对称标记105，并且图5B-5D为相应的内窥镜图像，楔形饼状区域的方向也相应恰当。

因此，在透视下检查不对称标记105的方向允许用户确定内窥镜图像的楔形饼状区域的期望方向，使得静脉的上侧面在内窥镜图像显示屏幕的顶部。下面讨论本公开的这方面的附加细节。

对于本公开，使用两个成像设备130、140(两个成像芯片内窥镜)代替一个光纤内窥镜18。较低的成像芯片成本使其在经济上可行。此外，由于成像芯片内窥镜(成像设备130、140)内置在导管100中，因此避免了在事件开始时将两个内窥镜安装到导管中的时间和精力。最后，也是最重要地，成像芯片内窥镜(成像设备130、140)在导管近端需要更少的空间，而导管近端空间是非常宝贵的。成像芯片内窥镜(成像设备130、140)的远端长度最多为3mm，仅需要约1mm，而成像芯片内窥镜的近端部分仅由直径小于0.5mm的导线组成。因此，在导管100中存在放置两个成像芯片内窥镜(成像设备130、140)的空间，其尺寸与现有技术导管10相同，而现有技术导管10仅具有放置一个光纤内窥镜导管的空间。

图6示出第一和第二成像设备130、140的第一定向，其中这两个设备130、140相对于导管体彼此直径相对。更具体地说，第一和第二成像设备130、140可相对于导管体180度放置。在图6所示的位置上，两个成像设备130、140沿导管体长度在同一位置位于能量发射器的后方，并且因此，这两个设备130、140都是前向成像设备，提供前视图像。为了本公开的目的，虽然可以使用术语图像，但应理解，设备130、140中的每一个设计为提供目标组织的实时实况视频流，因此，在执行消融过程时，显示器上显示的图像是实时的实况视频流。

在本实施例中，第一和第二成像设备130、140可以是相同的设备，其中每个都可以是具有相同视场(例如，90度至130度)的相同类型的成像芯片内窥镜。如图6所示，第一成像设备130、第二成像设备140的视场部分重叠，如图6所示。两者都是前向图像。

第二成像设备140具有可在90度至130度之间的视场。在图6中，第二成像设备140的视场由141所示的折线表示。如本文所讨论的，通过查看图6可以理解的是，第一成像设备130具有自己的遮挡区域(盲区)，该区域不同于第二成像设备140的遮挡区域(盲区)，并且特别是与第一成像设备的遮挡区域截然相反。

图7A和7B显示了来自球囊导管100的相应图像，球囊导管100包含构成导管100的一部分的两个前向成像芯片内窥镜(例如，来自成像设备130、140)。为了说明的目的，图7A可以认为是从左摄像头(第一成像设备130)捕获的视频流中获取的图像，而图7B可以认为是从右摄像头(第二成像设备140)捕获的视频流中获取的图像。图7A和图7B显示了同一条肺静脉的不同视角。瞄准光束50可以在6点钟位置看到。第一成像设备130(“左成像芯片内窥镜”)(标记为左摄像头)的遮挡区域位于图7A左侧图像的3点钟位置。第二成像设备140(“右侧成像芯片内窥镜”)(标记为右摄像头)的遮挡区域位于图7B右侧图像的9点钟位置。瞄准光束50示于这些图中，此外，图7A和7B中的虚线21表示遮挡区域或范围(盲区)，其中用户无法清楚地看到组织景象和/或瞄准光束50以及烧蚀能量(激光能量)沿组织传递的位置。

图8A和8B是同一根导管100在两个前向成像芯片内窥镜(成像设备130、140)下对同一条肺静脉的图像。在这些图像中，瞄准光束50的位置已经从之前的位置顺时针旋转了45度，分别如图7A和7B所示。

因此，从图7A、7B、8A和8B中，很明显，使用两个前向成像芯片内窥镜(成像设备130、140)为用户提供了肺静脉的视场，该视场在静脉周围的任何点都不会被遮挡，同时保持了现有技术导管的基本结构完整。

如图10所示的本发明的第二实施例也使用两个成像芯片内窥镜130、140，并且该第二实施例的对象与第一实施例一样，部分地用于消除现有技术导管10中存在的肺静脉的遮挡区域。如下所述，第一实施例和第二实施例之间的区别在于第二成像设备140的位置。

在图10所示的第二实施例中，第一成像设备130(第一成像芯片内窥镜)位于光纤内窥镜18位于现有技术导管10中的位置(即，沿着能量发射器后方的导管)。第二成像设备140(第二成像芯片内窥镜)附接在能量发射器120的远端，并随能量发射器120移动。第二成像设备140被瞄准，使得所述瞄准光束点50位于或朝向第二成像设备140的视场中心。由于第二成像设备140始终位于能量发射器120的前方，因此其肺静脉解剖视图从未被能量发射器120遮挡。此外，第二成像设备140相对于包括导管100的中心轴110的透明聚合物材料的方向使得由透明聚合物材料引起的光学失真最小化。这是因为形成肺静脉解剖图像的光线以与材料基本垂直的角度穿过透明聚合物材料，所有光线都穿过厚度基本均匀的透明聚合物材料。换句话说，与第一成像设备130相比之下，第二成像设备140可以认为是侧向成像芯片内窥镜，而第一成像设备130是前向成像芯片。

然而，由于这种第二成像芯片内窥镜只能成像肺静脉解剖的一部分，因此用户很难理解肺静脉解剖的全部性质，也很难为烧蚀激光能量应用规划合适的路径，以便电隔离静脉。为了克服这一缺点，除了第二侧向内窥镜(第二成像设备140)的图像之外，用户还可以获得来自第一前向成像芯片内窥镜(第一成像设备130)的图像。

图10显示了导管远端球囊的横切面，球囊125位于肺静脉内。与球囊125的表面接触并落在该第一组视场线131的锐角内的所有物体对于第一成像设备130(第一成像芯片内窥镜)是可见的(由上述能量发射器或导管的中心轴遮挡或扭曲的区域除外)。第二侧向成像芯片内窥镜(第二成像设备140)位于能量发射器120的前端。

所示的第二组虚线141表示该第二侧向内窥镜(第二成像设备140)的视场。图10还示出了从能量发射器120发射的瞄准波束50，虚线表示瞄准波束50的范围。

由于第二成像设备140(第二成像芯片内窥镜)附接在能量发射器120上，因此第二成像设备140将随能量发射器120平移和旋转。随着第二成像设备140(第二成像芯片内窥镜)的平移和旋转，第二成像设备140的视场也随之平移和旋转。从图10明显看出，在球囊125的表面上有一些位置，其中肺静脉组织与球囊125接触，并且肺静脉组织因此是接收烧蚀激光能量的潜在目标，但是，其中一些位置对于前向的第一成像设备130不可见。这些位置或者在第一成像设备130的视场之外，或者被能量发射器120遮挡，或者被导管100的中心轴110扭曲。从图10还可以明显看出，这些位置虽然对第一成像设备130(第一成像芯片内窥镜)不可见，但对侧向的第二成像设备140完全可见。特别要注意的是，在图10中，瞄准光束50(其可以是绿光)，虽然在理想的消融位置照亮组织，但不幸的是，第一成像设备130只能部分可见。更具体地说，瞄准光束50的视场不完全包含在第一成像设备130的视场内。

如果唯一可用的视图是第一成像设备130的视图，则不建议在该位置进行消融，因为用户将无法确定第一成像设备130视野外的球囊125的区域是否实际上与组织接触。如果球囊125在第一成像设备130的视野之外的区域与血液接触，那么消融术将不会产生足够的损伤来促进电隔离，甚至可能对患者构成风险，因为如果血液接收到足够的激光能量，导致血液热凝，那么直接传递到血液中的大量激光能量将代表血栓栓塞风险。然而，由于从侧向的第二成像设备140的视图可作为本公开的导管100的组件，因此围绕瞄准光束50的球囊125的区域被完全可视化并且可以进行消融，由侧向的第二成像设备140的视图引导，而不需要调整球囊125的位置，以补偿第一成像设备130的视野未完全捕获与球囊125接触的组织区域。

图11A、11B为图10中两个成像设备130、140(两个成像芯片内窥镜)提供的两张内窥镜视图。图11A是来自第一成像设备130的内窥镜视图，图11B是来自第二成像设备140的内窥镜视图。

图11A显示了用户习惯于在现有技术导管10中使用单个前向内窥镜20看到的与球囊125接触的肺静脉组织的环形。(绿色)瞄准光束50在图11A中的12点钟位置部分可见，但是只有瞄准光束50的远端部分对前向的第一成像设备130可见。图11B示出从侧向的第二成像设备140的视图。鉴于前向的第一成像设备130使用户能够看到球囊与肺静脉接触的一般圆形区域，由于第一成像设备130的视场的限制，一些接触区域不可见。侧向的第二成像设备140增强了前向的第一成像设备130的视野，从而提供了(绿色)瞄准光束50、它所照射的组织和周围区域的清晰视野，并允许在该区域进行消融，否则如果没有对球囊125的位置进行一些调整就无法进行消融。

现在参照图12，已将能量发射器120和第二成像设备140相对于其在图10中的位置进行旋转。如前所述，一旦球囊导管100相对于肺静脉(“PV”)或其他目标位置锚定在其目标位置，第一成像设备130保持在固定位置。应当理解，在图12中，当通过前向的第一成像设备130观看瞄准光束50时，瞄准光束50将部分或全部被能量发射器120和球囊导管100的中心轴遮挡。由图12所示的配置产生的来自第一和第二成像设备130、140的图像如图13A和13B所示。

图13A和图13B示出了来自前向第一成像设备130的瞄准光束50几乎完全被图13A中的能量发射器120遮挡的情况。然而，瞄准光束50和周围组织在从侧向的第二成像设备140的图像中完全可见，从而允许在该区域进行消融，其中如果不旋转整个导管10以使遮挡区域进入前向的第一成像设备130的视野，则无法使用现有技术导管10(仅包括单个内窥镜20)执行。

如图10所示，第一成像设备130的视场显示在131，第二成像设备140的视场显示在141，能量发射器的范围(照明区域)显示在50，并且与虚线131、141相比，用较粗的虚线表示。

目标组织的方向(orientation)

如前所述，当查看内窥镜图像时，如图8A和8B所示，可以理解的是，所显示的肺静脉的上位和前位取决于固定球囊导管100相对于肺静脉的方向。如上所述，将球囊导管100推进到目标位置，例如肺静脉的开口，并在球囊完全靠组织定位所确定的最佳位置靠肺静脉固定。因此，前向的第一成像设备130的位置完全取决于球囊导管100相对于PV组织的方向。换句话说，肺静脉的上部分(方面)不一定显示在显示图像的顶部。在图8A和8B中，肺静脉成像的上段用字母S表示，肺静脉成像的前段用字母A表示。如图8A、8B所示，肺静脉上段不在图像上方。如图所示，在固定球囊导管100的这个位置，上段S一般位于7点钟位置到8点钟位置之间，前段A一般位于1点钟位置到2点钟位置之间。

当在直立显示设备(例如配置为控制台的一部分或作为独立单元的显示设备)上查看图像时，图像的方向对于外科医生容易识别和理解目标组织的位置以及周围解剖结构的方向尤为重要。例如，肺静脉的某些区域与周围解剖结构交界，因此，在消融过程中，这些区域的消融需要增加应有的小心。如前所述，在手术过程中，用户对肺静脉界面或周围解剖结构的位置的任何混淆都可能导致患者伤害。

为了消除或至少减少在外科手术过程中可能发生的混淆，可以改变显示设备上显示的视频流中捕获的图像，从而提供统一的方向和定位。应当理解，在定向内窥镜显示图像以显示位于12点钟位置的肺静脉的上侧面，并且因此，6点钟位置的下位面可以提高外科医生在消融过程中的认识和理解。

图9A和9B以重新定向的形式示出图8A和8B的原始图像，以示出位于图像顶部的PV的上方面(superior aspect)(S)和位于图像底部的PV的下方面(A)。通过改变图像的方向，外科医生可以立即了解PV的情况，因为在图9A和图9B中，上方面(S)位于显示图像的顶部(12点钟位置)。在图9A和图9B的重定向图像上，PV的前后区域及其位置取决于所显示的目标PV是左肺静脉还是右肺静脉。更具体地，右肺静脉的前区位于图9A和图9B重定向图像的左侧(后区位于右侧)。相反地，对于左肺静脉，在图9A和9B的重定向图像中，前区位于右侧(后区位于左侧)。

图9C和图9D显示了重新定向图8A和图8B图像的另一种方法，该方法不同于图9A和图9B中所示的图像旋转方式。在某些情况下，将图8A和8B中的两个图像一起旋转可能是更理想的，因为图8A和8B中的两个图像可以彼此靠近，并且可能重叠并合并为单个图像，在合并的图像上很少或没有出现楔形饼状遮挡区域。在这种情况下，用户希望将两个图像(8A和8B)作为一个整体旋转在一起(即，作为一个整体移动的单个分割流)。从图8A和图8B到图9C和图9D所示的旋转中，可以理解，在图8A中，左侧内窥镜实时馈送位于左侧，但是当将图8A和图8B的两个流一起旋转以定位图像顶部的位置时，左侧内窥镜实时馈送显示在右侧，如图9D所示。类似地，原来在右边的图8B现在被定位在左边，如图9C。

应当理解，当图被标记为A和B时，两个实况流显示在同一显示屏上，因此可以认为是基于来自两个内窥镜的组合图像的单个视频流。

在实践中，两个图像的完全合并将需要在制造过程中精确的摄像机方向或在程序开始时调整电子图像，因此它可能是不切实际的。

在消融过程中改变图像的方向需要精度。方向变化太多或太少都会导致上方面偏移(例如，从12点钟方向的位置)，并且可能会使外科医生感到困惑。为了满足精度的需要，可以使用旋转工具提供适当的图像旋转，该工具可以配置为物理工具或软件工具。旋转工具可以包括相同形状的不对称透射线标记，其配置在导管轴或球囊以及相同形状的导管体(轴)上。位于导管轴或球囊上的不对称标记105在透视下出现，并与位于旋转工具上或由旋转工具提供的相应不对称标记进行比较。例如，不对称标记105在导管轴或球囊上的相对旋转位置例如通过对一个或多个透视图像的目视检查来确定。随后，工具上或工具提供的相应非对称标记旋转以匹配从透视图像确定的相对旋转位置。该工具为用户提供可用于在消融过程中从成像设备接收的视频流中重新定位图像的信息。

更具体地，通过检查透视下不对称标记的方向，用户可以确定内窥镜图像的楔形饼状区域的所需方向。一旦确定了楔形饼状区域所期望的方向，内窥镜视频流中的图像就可以重新定向(例如旋转)，以确保可以适当地调整各方面(例如静脉的上方面)的相对位置。例如，可以旋转图像，使静脉的上方面在12点钟位置，而下方面在6点钟位置，在3点钟位置提供前方面，在9点钟位置提供后方面。

现在参考图14，提供了系统图，其示出了一种示例布置，包括带有内窥镜芯片摄像头100的导管、图像信号处理设备1402、图像旋转处理设备1404和显示设备1406。此外，图14所示的示例设备包括透视设备1408和旋转工具1502。虽然图14中的实施例将图像信号处理设备1402和图像旋转处理设备1404作为单独的设备表示，但是可以认识到，设备1402和1404可以配置在一个单独的处理设备中。

图14所示的设备一旦确定了所期望的旋转方向，就可以提供改变内窥镜视频流中图像的方向(例如，旋转)。相应设备之间的实线或虚线连接可以表示使用任何已知的装置或技术来向设备发送和接收信息的传输。

在图14所示的示例系统中，图像信号处理设备1402可以将导管与内镜芯片摄像机100连接，包括将来自芯片摄像机130/140的信号转换为标准视频信号，如模拟NTSC信号或HDMI信号。替代地，图像信号处理设备1402可以将从芯片摄像机130/140接收的信号转换为能够例如通过USB或其他合适的接口传输到图像旋转处理设备1404的视频流，该设备可以是计算机。图像旋转处理设备1404可以操作以操纵视频流中的图像，以在显示设备1406上以任何旋转显示图像，包括用户选择的旋转。

在一个或多个实施例中，图形用户界面可以包含用于用户定义所期望旋转的控件。例如，用户可以通过点击触摸屏设备、点击鼠标或其他选择器设备、转动虚拟或物理旋钮、按下虚拟或物理按钮或选择其他合适的界面控件来引起顺时针或逆时针旋转。此外，可以设置一个或多个参数，这些参数定义各种属性，例如适合于各自用户的旋转方向和/或预定义的旋转增量(或自定义量)。其他实现方式也得到了类似的支持和设想，例如提供一个界面，用户可以通过触摸屏、鼠标或其他合适的界面手(例如，拖拽、滑动、捏/缩放等)进行选择，从而使处理器按照特定的量和相应的方向旋转图像。

图15A、图15B、图15C示出可设置有图像旋转处理设备1404的示例性旋转工具1502和示例性图形用户界面1508的三种使用状态。在所示的旋转工具1502示例中，所示的透视图像包括在消融过程中当前定向的不对称标记105。旋转工具1502可包括部分1504，其包括在形状上对应于标记105的可旋转非对称标记。如图所示，可旋转的非对称标记位于(虚拟或物理)导管表示上，非对称标记在导管表示上的位置以及非对称标记和导管表示的相对大小反映了透视图像中所示的导管和标记。在示例旋转工具1502中还显示为部分1506中的楔形饼状，其根据部分1504中所示标记的相应方向相应地定向。特别是，旋转工具1502可包括可旋转图形控件1505，当选择该控件时，用户可使用该控件旋转部分1504中的非对称标记的方向，以匹配荧光图像中所示的标记105的方向。还应理解，部分1504可以包括其他图形控件，其允许对导管表示(包括非对称标记)进行不同的操作。

部分1504和1506可以以不同的方向呈现，例如如图所示并排或堆叠。

图15B示出了第二状态，在此之后，用户改变了部分1504(例如，通过控件1505)中的非对称标记物的方向，以匹配在透视图像中表示的非对称标记105的方向。在部分1504中进行调整后，部分1506中楔形饼状的方向也相应调整。也就是说，当用户改变部分1504中的非对称标记的方向时，部分1506中的楔形饼状的位置自动旋转。

从图15C所示的第三状态可以看出，在调整了部分1506中的楔形饼状的方向后，可以使用一个或多个图形屏幕控件来改变部分1516中的楔形饼状的方向。例如，旋转旋钮1510可以由用户使用鼠标、触摸屏或其他合适的设备来旋转，以调整部分1516中的楔形饼状形状的方向。其他控件包括菜单部分1512，其包括按各种预设或自定义量旋转楔形饼状的可选选项，以及旋转按钮1514，当选中该按钮时，该按钮可使楔形饼状按预定量旋转。因此，如本文所示和描述的，可以通过观察透视图像中不对称标记105的方向来确定部分1516中楔形饼状的正确旋转方向。利用观察到的方向，可以对旋转工具1502中的相应非对称标记进行方向调整，从而使部分1506的方向改变为楔形饼状。随后，可以利用部分1506中楔形饼状方向的改变，在图形用户界面1508中改变部分1516中相应的楔形饼状，从而自动改变内窥镜视频流中图像的方向。

尽管图15A-15C所示和描述的示例包括用于用户交互的图形屏幕控件，但可以支持自动过程，从而消除了对用户输入的需要。在某些实施例中，可以发生图像的自动处理，以调整或改变不对称标记的方向和/或楔形饼状的方向，而无需用户输入。例如，可以为计算设备提供机器学习和人工智能，以识别不对称标记105或楔形饼形的方向，并改变图像的方向，以确保相应的方面被适当地定位(例如，在12点钟位置)。训练可以包括处理用于识别各种方向的图像，这些方向可以通过用户输入或通过它们的某种组合自动确认或纠正。在训练完成后，例如，在消融过程中，配置有内窥镜或作为内窥镜一部分的计算设备可以识别从一个或多个设备接收的图像中表示的相应方向。计算设备可以自动改变例如不对称标记或楔形饼状的方向或旋转，以确保方面在预定义的位置，如12点钟和6点钟的位置。进一步设想和支持用于提供或维持图像方向的其他合适技术，这些技术可能不需要机器学习和人工智能。例如，可以使用与相应图像相关联的元数据来识别和更改图像的方向。

此外，还可以包括选项以提供自动和手动处理的混合布置，以调整图像的方向。例如，计算设备可以自动处理内窥镜捕获的图像以改变图像的方向。此后，用户可以发出命令，例如通过点击触摸屏，使用鼠标或其他指向设备进行选择，按下按钮或其他物理控制，或采取一些适当的操作来覆盖自动过程并启用手动处理，例如本文所示和描述的。

应当理解，虽然在上述示例中，每个图像被定向使得PV(目标组织)的上部区域位于显示器的顶部，但用户可以选择其他方向以适应自定义视图和用途。

值得注意的是，上面的图和示例并不意味着将本发明的范围限制为单个实施例，因为通过交换所描述或所示的部分或全部元件可以实现其他实施例。此外，在使用已知组件可以部分或全部实现本发明的某些要素的情况下，仅描述对于理解本发明所必需的这些已知组件的那些部分，而省略对这些已知组件的其他部分的详细描述，以免混淆本发明。在本说明书中，除非另有明确说明，显示单一组件的实施例不应必然限于包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然。此外，申请人不打算将说明书或权利要求书中的任何术语赋予不常见或特殊的含义，除非明确规定如此。此外，本发明通过举例的方式包括本文提及的已知组件的现在和未来的已知等价物。

现在转到图16，所描述的流程图显示了例程1600，该例程1600说明了用于根据本文公开的至少一个实施例调整图形用户界面1508中所示图像方向的方法的广泛方面。应当理解，本文描述的几个逻辑操作被实现(1)作为运行在通信设备上的计算机实现的动作或程序模块的序列和/或(2)作为通信设备内的互连机器逻辑电路或电路模块。实现方式取决于设备的要求(例如，尺寸、能量、消耗、性能等)。因此，本文所述的逻辑操作被不同地称为操作、结构设备、动作或模块。这些操作、结构器件、动作和模块中的各种可以在软件、固件、专用数字逻辑以及它们的任何组合中实现。还应该认识到，可以执行比图中所示和本文描述的操作更多或更少的操作。这些操作也可以以不同于本文所述的顺序执行。

该过程从步骤1602开始，其中放置带有内窥镜芯片摄像机100的导管。一旦被定位，使用内窥镜芯片摄像机拍摄导管的透视图像，包括不对称标记，由透视设备1408捕获并显示(步骤1604)。然后，定位透视图像中的不对称标记105并确定标记的方向(步骤1606)。使用旋转工具1502进行一次或多次调整，使得旋转工具中显示的不对称标记匹配透视图像中显示的标记(步骤1608)。然后，改变楔形饼状的方向(步骤1610)。来自图像旋转工具1502的信息用于旋转图像旋转处理设备1404中的图像(步骤1612)。例如，用户可以选择控件来改变部分1516中楔形饼状的方向，以匹配部分1506中显示的方向。此后，图像旋转处理设备1404使用与改变的楔形饼状相关联的信息来引起来自内窥镜视频流的图像的旋转(步骤1614)。

本说明书中描述的主题和操作的实施例可以在数字电子电路、计算机软件、固件或硬件中实现，包括通过各种已知结构和结构等效物，或通过其中一个或多个的组合实现。本文描述的主题的实施例可以实现为一个或多个计算机程序，即编码在计算机存储介质上的计算机程序指令的一个或多个模块，用于由图像信号处理设备1402和图像旋转处理设备1404执行或控制其操作。替代地，或附加地，程序指令可以在人工产生的传播信号(例如，机器产生的电、光或电磁信号)上编码，该信号被生成以编码信息以传输到合适的接收设备以由数据处理设备执行。计算机存储介质可以是或包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储衬底、随机或串行存取存储器阵列或设备，或其中一个或多个的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但计算机存储介质可以是在人工生成的传播信号中编码的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是或包含在一个或多个独立的物理组件或介质中(例如，多个CD、磁盘或其他存储设备)。

根据一个或多个实施例，图像信号处理设备1402和/或图像旋转处理设备1404可以配置为一种或多种形式的数字计算机，例如笔记本电脑、台式机、工作站、个人数字助理、服务器、刀片服务器、蜂窝电话、智能电话、大型机和其他适当的计算机。本文所示和描述的组件及其各自的功能仅用于示例性，而不用于限制所描述和/或要求的实施例。

此外，图像信号处理设备1402和/或图像旋转处理设备1404可以包括处理器、存储器、存储设备、连接到存储器的高速接口和多个高速扩展端口，以及连接到低速扩展端口和存储设备的低速接口中的一个或多个。处理器、存储器、存储设备、高速接口、高速扩展端口和低速接口中的每个都可以使用各种总线相互连接，并可以安装在通用主板上或以其他适当的方式安装。处理器可以处理用于在计算设备内执行的指令，包括存储在存储器或存储设备上的用于在外部输入/输出设备(例如连接到高速接口的显示器1406)上显示GUI图形信息的指令。在其他实现方式中，可以视情况而定使用多个处理器和/或多个总线，以及多个内存和内存类型。此外，可以连接多个计算设备，每个设备提供部分必要的操作(例如，作为一个服务器组、一组刀片服务器或一个多处理器系统)。

此外，配置有图像信号处理设备1402和/或图像旋转处理设备1404的存储器可以存储信息。在一个或多个实施例中，存储器可以是易失性存储器单元或非易失性存储器单元。存储器也可以是另一种形式的计算机可读介质，如磁碟或光盘。存储设备能够为图像信号处理设备1402和/或图像旋转处理设备1404提供大容量存储。在一些实施方式中，存储设备可以是或包含计算机可读介质，例如，计算机可读存储介质，诸如软盘设备、硬盘设备、光盘设备或磁带设备、闪存或其他类似的固态存储设备，或设备阵列，包括存储区域网络或其他配置中的设备。计算机程序产品也可以有形地体现在信息载体中。计算机程序产品还可以包含指令，指令在被执行时执行一个或多个方法，例如上面描述的那些。计算机程序产品也可以有形地体现在计算机或机器可读的介质中，例如存储器、存储设备或处理器上的存储器。

应当理解的是，上述图像处理系统可以与本文描述的任何导管组合使用，导管包括图1、6、10和12中所示的导管类型，其包括使用单个内窥镜以及多个内窥镜(例如，多个成像芯片内窥镜)。

这里描述的系统和技术可以在计算系统中实现，该计算系统包括后端组件(例如，作为数据服务器)，或包括中间件组件(例如，应用服务器)，或包括前端组件(例如，具有图形用户界面的客户端计算机或网页浏览器，用户可以通过它与这里描述的系统和技术的实现进行交互)，或此类后端、中间件的任何组合，或者前端组件。系统的组件可以通过数字数据通信的任何形式或媒介(例如，通信网络)相互连接。通信网络的示例包括局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户机和服务器通常彼此相距遥远，通常通过通信网络进行交互。客户机和服务器的关系是由于在相应的计算机上运行的计算机程序和彼此之间具有客户机-服务器关系而产生的。

虽然本说明书包含许多具体的实现细节，但这些不应被解释为对任何实现的范围或可能要求的内容的限制，而应被解释为对可能特定于特定实现的特定实施例的特征的描述。本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或在任何合适的子组合中实现。此外，尽管上述特征可以描述为以某些组合作用，甚至最初要求如此，但在某些情况下，可以从所要求的组合中切除来自所要求的组合的一个或多个特征，并且所要求的组合可以指向子组合或子组合的变体。

类似地，虽然在附图中以特定顺序描述操作，但这不应被理解为要求以所示的特定顺序或顺序执行此类操作，或执行所示的所有操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中各种系统组件的分离不应理解为在所有实施例中需要这样的分离，并且应该理解，所描述的程序组件和系统通常可以集成在一个单一的软件产品中，或者打包到多个软件产品中。

球囊导管100及其相关系统提供优于传统球囊导管系统的许多优点，包括但不限于以下特征：

(a)球囊导管，其可插入体内并置于肺静脉内，球囊与肺静脉口接触；

(b)在球囊内可纵向和旋转定位的侧面发射激光光纤，其目的是通过球囊将激光能量输送到与球囊接触的肺静脉部分；

(c)永久或可替换地安装在球囊导管中的电子芯片内窥镜，用于可视化球囊内部的至少一部分，包括球囊内的至少一部分导管轴，并且能够区分与球囊接触的肺静脉组织以及与球囊接触的心房血液；

(d)在导管轴或球囊(最好是球囊后面的导管轴)上有不对称的不透射线标记，其相对于患者解剖结构的旋转方向可以在透视下确定；以及

(e)一种图像处理系统，其处理来自内窥镜芯片摄像机的视频信号，以及显示屏显示内窥镜视频信号，使得视频图像流的旋转方向可由用户旋转。显示屏优选为触摸屏，并且用户旋转图像的方式是通过与触摸屏用户界面控件交互。旋转视频图像流的目的是定位与球囊接触的肺静脉视频图像，使其解剖方向已知且正确。正确的解剖方向将把静脉的上侧面置于显示屏幕的顶部。

值得注意的是，上面的图和示例并不意味着将本发明的范围限制为单个实施例，因为通过交换所描述或所示的部分或全部元件可以实现其他实施例。此外，在使用已知组件可以部分或全部实现本发明的某些要素的情况下，仅描述对于理解本发明所必需的这些已知组件的那些部分，而省略对这些已知组件的其他部分的详细描述，以免混淆本发明。在本说明书中，除非另有明确说明，显示单一组件的实施例不应必然限于包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然。此外，申请人不打算将说明书或权利要求书中的任何术语赋予不常见或特殊的含义，除非明确规定如此。此外，本发明通过举例的方式包括本文提及的已知组件的现在和未来的已知等价物。

上述对具体实施例的描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，以至于其他人可以通过应用相关技术的技能范围内的知识(包括本文引用和并入的文件的内容)，无需进行不当的实验，也不会偏离本发明的一般概念，就可以轻松地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文提供的教学和指导，这些调整和修改旨在在公开的实施例的等价物的含义和范围内。应理解，本文的措辞或术语是用于描述而不是限制的目的，使得本说明书的术语或术语将由技术人员根据本文提供的教导和指导，结合相关领域技术人员的知识来解释。

虽然上述已经描述了本发明的各种实施例，但应该理解它们是通过示例而不是限制的方式提出的。对于相关领域的技术人员来说，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下在其中进行形式和细节的各种变化，这是显而易见的。因此，本发明不应受上述任何示例性实施例的限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物进行定义。

Claims (35)

1.一种消融导管，用于在要治疗的区域的直接可视化下进行治疗，包括：

导管体；

能量发射器，所述能量发射器相对于所述导管体是可移动的；以及

第一成像设备和第二成像设备，所述第一成像设备和所述第二成像设备用于提供对所述要治疗的区域的直接可视化，所述第一成像设备相对于所述导管体固定。

2.根据权利要求1所述的消融导管，其中所述第一成像设备包括第一成像芯片内窥镜，并且所述第二成像设备包括第二成像芯片内窥镜。

3.根据权利要求1所述的消融导管，其中所述要治疗的区域包括肺静脉的开口。

4.根据权利要求1所述的消融导管，其中所述第一成像设备从所述第二成像设备轴向偏移。

5.根据权利要求2所述的消融导管，其中所述第一成像芯片内窥镜包括前向内窥镜，并且所述第二成像芯片内窥镜包括侧向内窥镜。

6.根据权利要求5所述的消融导管，其中所述第一成像芯片内窥镜具有90度至130度之间的第一视场，第二成像芯片内窥镜具有60度至130度之间的第二视场。

7.根据权利要求5所述的消融导管，还包括用于选择性地照亮所述要治疗的区域的瞄准光束，所述第二成像芯片内窥镜提供所述瞄准光束、所述瞄准光束照射的组织和周围组织区域的视图，从而允许在不调整所述导管体的情况下进行消融。

8.根据权利要求1所述的消融导管，其中所述第二成像设备相对于所述导管体固定，并从所述第一成像设备周向偏移。

9.根据权利要求8所述的消融导管，其中所述第二成像设备定向为离所述第一成像设备180度。

10.根据权利要求1所述的消融导管，其中所述第二成像设备与所述能量发射器固定耦接并位于其远端，使得所述第二成像设备与所述能量发射器在轴向和旋转方向一致地运动。

11.根据权利要求2所述的消融导管，其中所述第一成像芯片内窥镜的视场具有第一盲点区域，所述第二成像芯片内窥镜被定向以提供所述第一盲点区域的视图。

12.根据权利要求2所述的消融导管，其中所述第二成像芯片内窥镜具有视场，并且所述第二成像芯片内窥镜被定位使得所述瞄准光束位于所述第二成像芯片内窥镜的视场的中心区域。

13.根据权利要求2所述的消融导管，其中所述第一成像芯片内窥镜始终位于所述能量发射器的后面，并且所述第二成像芯片内窥镜始终位于所述能量发射器的前面。

14.一种计算机实现的方法，用于改变外科手术过程中接收的内窥镜图像方向，所述方法包括：

由配置有图形用户界面的至少一个计算设备，提供配置有第一标记并在外科手术过程中捕获的导管的图像，其中所述导管在相应的方向上；

由所述至少一个计算设备通过所述图形用户界面提供第二标记，所述第二标记对应于所述第一标记，并且作为包括在所述图形用户界面中的至少一个控件的功能可旋转，其中所述第二标记以不同于所述导管的方向出现；

由所述至少一个计算设备响应所述图形用户界面中接收到的至少一个选择，改变所述第二标记的方向以匹配所述导管的方向；

由所述至少一个计算设备通过图形用户界面响应于第二标记方向的改变自动提供第一形状，所述第一形状表示所述内窥镜图像的至少被遮挡部分，其中所述第一形状在相应的方向上；

由所述至少一个计算设备通过所述图形用户界面提供第二形状的表示，所述第二形状作为包括在所述图形用户界面中的所述至少一个控件的功能可旋转，其中所述第二形状以不同于所述第一形状的方向出现；

由所述至少一个计算设备响应于所述图形用户界面中接收到的至少一个选择，改变所述第二形状的方向以匹配第一形状的方向；以及

作为所述第二形状的改变方向的功能，改变在显示设备上提供的所述内窥镜图像的方向。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一标记和第二标记中的至少一个是不对称标记，并且所述第一形状和第二形状中的至少一个是饼状楔形。

16.根据权利要求14所述的方法，其中改变所述第二标记和所述第二形状中的至少一个的方向包括旋转。

17.根据权利要求14所述的方法，其中改变所述内窥镜的方向包括旋转所述图像以将至少一个方面放置在相应的位置。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述至少一个方面为上方面，并且所述相应的位置为12点钟位置。

19.根据权利要求14所述的方法，其中所述导管的图像从透视设备接收。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个控件为图形旋钮、图形按钮和图形菜单选项。

21.一种计算机实现的系统，用于改变外科手术过程中接收的内窥镜图像的方向，所述系统包括：

至少一个计算设备，所述至少一个计算设备配置有一条或多条指令，所述一条或多条指令在被执行时使所述至少一个计算设备：

通过图形用户界面提供配置有第一标记并在手术过程中捕获的导管的图像，其中所述导管在相应的方向上；

通过所述图形用户界面提供第二标记，所述第二标记对应于所述第一标记，并且作为包括在所述图形用户界面中的至少一个控件的功能可旋转，其中所述第二标记以不同于所述导管的方向出现；

响应于所述图形用户界面中接收到的至少一个选择，改变所述第二标记的方向以匹配所述导管的方向；

通过图形用户界面响应于所述第二标记的改变的方向自动提供第一形状，所述第一形状表示所述内窥镜图像的至少被遮挡部分，其中所述第一形状在相应的方向上；

通过图形用户界面提供第二形状的表示，所述第二形状作为包括在图形用户界面中的至少一个控件的功能可旋转，其中所述第二形状以不同于所述第一形状的方向出现；

响应于所述图形用户界面中接收到的至少一个选择，改变所述第二形状的方向以匹配所述第一形状的方向；以及

作为所述第二形状的改变的方向的功能，改变在显示设备上提供的所述内窥镜图像的方向。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述第一标记和第二标记中的至少一个是不对称标记，并且所述第一形状和第二形状中的至少一个是饼状楔形。

23.根据权利要求21所述的系统，其中改变所述第二标记和所述第二形状中至少一个的方向包括旋转。

24.根据权利要求21所述的系统，其中改变所述内窥镜的方向包括旋转图像以将至少一个方面放置在相应的位置。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述至少一个方面为上方面，所述相应的位置为12点钟位置。

26.根据权利要求21所述的系统，其中所述导管的图像从透视设备接收。

27.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个控件为图形旋钮、图形按钮和图形菜单选项。

28.一种计算机实现的方法，用于改变外科手术过程中接收的内窥镜图像方向，所述方法包括：

(a)提供配置有第一标记并在外科手术过程中捕获的导管的图像，其中所述导管在相应的方向上，所述导管包括提供所述内窥镜图像的至少一个成像设备；

(b)由至少一个计算设备响应于图形用户界面中接收到的至少一个选择，基于所述导管的图像和在步骤(a)中捕获的所述图像中的所述第一标记的方向改变所述方向内窥镜图像；以及

(c)在显示器上显示改变的方向内窥镜图像，所述改变的方向内窥镜图像包括实时视频流。

29.根据权利要求28所述的方法，其中步骤(a)中提供的所述图像通过透视产生，并且所述第一标记包括不对称不透射线标记。

30.根据权利要求28所述的方法，其中步骤(b)包括改变所述方向内窥镜图像，使得在所述方向内窥镜图像中描绘的目标组织的上方位置位于所述改变的方向内窥镜图像的顶部。

31.根据权利要求28所述的方法，其中所述方向内窥镜图像包括组合的来自第一成像设备的第一实时视频流和来自第二成像设备的第二实时视频流。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一成像设备包括第一成像芯片内窥镜，并且所述第二成像设备包括第二成像芯片内窥镜。

33.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一成像设备从所述第二成像设备轴向偏移。

34.根据权利要求32所述的系统，其中所述第一成像芯片内窥镜包括前向内窥镜，并且所述第二成像芯片内窥镜包括侧向内窥镜。

35.根据权利要求32所述的方法，其中所述第二成像设备相对于所述导管体固定，并且从所述第一成像设备周向偏移。