DE60317085T2 - Spektroskopisches kathetersystem mit breit abstimmbarer quelle - Google Patents

Spektroskopisches kathetersystem mit breit abstimmbarer quelle Download PDF

Info

Publication number
DE60317085T2
DE60317085T2 DE60317085T DE60317085T DE60317085T2 DE 60317085 T2 DE60317085 T2 DE 60317085T2 DE 60317085 T DE60317085 T DE 60317085T DE 60317085 T DE60317085 T DE 60317085T DE 60317085 T2 DE60317085 T2 DE 60317085T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catheter
light
frequency
catheter system
optical amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60317085T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60317085D1 (de
Inventor
A. Jeffrey Lexington KORN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infraredx Inc
Original Assignee
Infraredx Inc
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
Application filed by Infraredx Inc filed Critical Infraredx Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE60317085D1 publication Critical patent/DE60317085D1/de
Publication of DE60317085T2 publication Critical patent/DE60317085T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0084Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0084Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • A61B5/0086Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters using infrared radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687Stabilising the frequency of the laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/146External cavity lasers using a fiber as external cavity
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • H01S5/4062Edge-emitting structures with an external cavity or using internal filters, e.g. Talbot filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Abstimmbare Laserquellen sind auf eine Vielzahl von diagnostischen und therapeutischen medizinischen Anwendungen anwendbar. Optische Kohärenztomographie wird verwendet, um eine räumliche Auflösung bereitzustellen, was das Abbilden interner Strukturen ermöglicht. Eine Spektroskopie wird verwendet, um die Zusammensetzung von Strukturen zu charakterisieren, was die Diagnose medizinischer Zustände ermöglicht, wobei zwischen kanzerösen, dysplastischen und normalen Zellenstrukturen unterschieden wird. Fluoreszenz und exogene Chromosporen können verwendet werden, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis bei diesen Abläufen zu erhöhen, was für eine präzisere Diagnostik sorgt.
  • Ein bestimmtes Beispiel einer Anwendung für Spektroskopie betrifft Arteriosklerose. Dies ist eine Arterienerkrankung, welche die Gefäßwände von mittleren oder großen Arterien betrifft, einschließlich der Aorta, Halsschlagader, Koronar- und Zerebralarterien. Arteriosklerotische Verletzungen oder Plaques enthalten eine komplexe Gewebematrix, die Collagen, Elastin, Proteoglycane und extrazelluläre und intrazelluläre Lipide mit schaumartigen Makrophagen und glatten Muskelzellen enthält. Zusätzlich können Entzündungszellenkomponenten (z. B. T-Lymphozyten, Makrophagen und einige Basophile) auch in diesen Plaques gefunden werden.
  • Ein Riss oder Bruch von arteriosklerotischen Plaques scheint die Hauptursache von Herzinfarkten und Schlaganfällen zu sein, da sich nach dem Riss der Plaques lokal verschließende Thrombosen in den Blutgefäßen bilden. Obwohl das Risiko eines Plaquebruchs für gewöhnlich nicht vorhergesagt werden kann, haben viele Obduktionen ergeben, dass das Risiko hauptsächlich von der Plaquezusammensetzung abhängt. Die meisten gebrochenen arteriosklerotischen Plaques sind strukturell durch die Bildung eines großen, weichen, lipidreichen nekrotischen Kerns gekennzeichnet, der von einer dünnen faserigen Haube bedeckt ist, die dicht von Makrophagen durchdrungen ist. Von diesen Merkmalen ist eine Lipidansammlung in sogenannten "Lipidpools" die am häufigsten beobachtete Vorraussetzung für einen Bruch. Eine Entzündung ist auch ein wesentliches Kennzeichen von nicht gebrochenen, aber erodierten, thrombotischen Plaques.
  • Nahinfrarot (NIR)-Spektroskopie und statistische Methoden können verwendet werden, um nützliche Information aus den NIR-Spektraldaten niedriger Auflösung zu erlangen. Beispielsweise kann eine Chemometrik, welche Spektroskopie und Mathematik kombiniert, eine deutliche qualitative als auch quantitative Information bereit stellen.
  • Insbesondere gibt es das Bestreben, Blutgefäßwände im lebenden Organismus spektroskopisch zu analysieren, und zwar unter Verwendung von Infrarotwellenlängen, um die Blutgefäßwände zu beleuchten. Das diffus reflektierte Licht, das aus der Beleuchtung der Wände resultiert, kann entweder analysiert werden, während sich Blut im Blutgefäß befindet oder optional mit dem Blut vorübergehend aus dem Blutgefäß entfernt oder ersetzt.
  • US 5,807,261 offenbart ein Instrument zur nichtdestruktiven Untersuchung des Gewebes, umfassend einen Lichtquellenemitter und einen Detektor, welche zur Untersuchung direkt am chirurgischen Instrument in einer das Gewebe berührenden Oberfläche angebracht sein mögen oder entfernt angebracht sein mögen und über faseroptische Kabel zum chirurgischen Gebiet geleitet werden können. Die Lichtquelle kann breitbandig sein und eine Wellenlängendifferenzierung kann über Filter oder Gitter oder mittels Verwendens von zeitlich, frequenz- oder räumlich aufgelösten Verfahren am Detektor erreicht werden. Alternativ kann eine diskrete monochromatische Lichtquelle bereitgestellt werden, welche in Folge mittels Zeit- oder Frequenzmultiplexens in einen einzelnen Detektor gemultiplext werden kann. Die optischen Abtastelemente können in ein chirurgisches Instrument und eine Handhabungsspitze eingebaut sein, wie beispielsweise ein Gewebegreifinstrument, welches zusammenarbeitende Backen (zweischaliges oder Multielement) besitzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle (oder der faseroptische Leiter) an einer Backe angebracht, und der Detektor (oder faseroptische Leiter) ist an der entgegengesetzten Backe angebracht, sodass der Lichtemitter und der Detektor einander direkt gegenüber liegen (d. h., auf derselben optischen Achse, wenn das Instrument geschlossen ist) oder spitzwinklig(?) (d. h., mit sich scheidenden optischen Achsen, sodass das emittierte Licht erfasst wird). In diesem Fall arbeitet der Sensor in einem Übertragungsmodus. Anordnungen, bei denen die optischen Komponenten am selben Element einer Einzelelement- oder Multielementstruktur angebracht sind und auf eine reflektierende Weise arbeiten, sind offenbart.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Genauigkeit der Diagnose medizinischer Zustände unter Verwendung einer Spektroskopie steigt mit Anstiegen im Wellenlängenband, über welches die spektroskopischen Daten erlangt werden. Viele Anwendungen erfordern Abtastbandbreiten von fast 100 Nanometer (nm) und mehr. Idealerweise würde das Spektralband einen großen Bereich des Infrarot zwischen 850 nm und 1–2 Mikrometer (μm) abdecken. Kleinere Bereich umfassen 1100 bis 1450 nm allgemein, oder 1100 nm bis 1350 nm, 1150 nm bis 1250 nm, 1175 nm bis 1280 nm und 1190 nm bis 1250 nm im Besonderen.
  • Wenige existierende Technologien können jedoch ein optisches Signal bereitstellen, das über solch einen großen Wellenlängenbereich hinweg abstimmbar und dennoch kompakt, stabil und kostengünstig ist. Halbleiterquellen sind relativ preiswert und klein, aber die Verstärkungsbandbreiten von optischen Verstärkern sind beispielsweise auf 0,1 bis 100 nm beschränkt, und zwar abhängig vom bestimmten Materialsystem, das verwendet wird, um die Chips herzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasersystem für ein spektroskopisches Kathetersystem. Das Lasersystem verwendet mehrfache Halbleiterverstärkungsmedien, die Verstärkungsspitzen bei unterschiedlichen Wellenlängen aufweisen. Als ein Ergebnis weist der Laseroszillator eine Spektralausgabe auf, die breiter als die Verstärkungsbandbreite eines einzelnen Mediums ist, um es zu ermöglichen, auf das gesamte Spektrum von Interesse zuzugreifen. Die Ausgabe vom Verstärkungsmedium wird vorzugsweise in eine Einzelmodenfaser eingekoppelt, und zwar unter Verwendung von hermetisch abgedichteten optoelektronischen Packmethoden, um eine stabile und kontrollierte Umgebung für einen langfristigen Betrieb ohne Leistungsabfall bereitzustellen.
  • Die Architekturen der verschiedenen Ausführungsformen können in zwei Klassen unterteilt werden: seriell und parallel.
  • In den seriellen Architekturen sind zwei oder mehr Verstärkungsmedien mit versetzten Mittenwellenlängen in der Laserkavität vorhanden. Ein frequenzselektives Element, wie beispielsweise ein Gitter, wird zuerst über einen ersten Wellenlängenbereich des ersten Verstärkungsmediums überstrichen, dann über einen zweiten Wellenlängenbereich des zweiten Verstärkungsmediums überstrichen, usw., und zwar abhängig von der Anzahl von Additions-Verstärkungsmedien, die vorhanden sind. Somit stimmt es auf eine serielle Weise ab.
  • Es existieren verschiedene Schemata zum Kombinieren der Ausgabe von einer Mehrfachverstärkungsmedium-Intrakavität. Ein Ansatz verwendet einen Leistungskombinierer oder Strahlteiler, ein weiterer nutzt die verschiedenen Polarisationszustände von zwei unterschiedlichen Verstärkungsmedien aus, noch ein weite rer verwendet frequenzselektive oder WDM ("wavelength division multiplexing"; Wellenlängenmultiplex)-Filter, um die Ausgabe des Verstärkungsmediums zu kombinieren, und schließlich ein kann ein Schalter verwendet werden, um zwischen den verschiedenen Verstärkungsmedien umzuschalten.
  • In den parallelen Architekturen sind mehrere Verstärkungsmedien kombiniert, und das frequenzselektive Element ist so abgestimmt wird, dass beide Verstärkungsmedien gleichzeitig und parallel eine Rückkopplung empfangen. Daher werden mehrfache Spektrallaserspitzen an der Ausgabe erscheinen, und da das selektive Element abgestimmt ist, werden diese Spitzen gleichzeitig abgetastet, was einen Zugriff auf mehrere Wellenlängenbereiche ermöglicht. Ansätze zum Kombinieren der Verstärkungsmedien umfassen ein Verwenden eines frequenzselektiven Spiegels (WDM) und ein Versetzen des Einfallswinkels der Lichtquellen auf ein Beugungsgitter.
  • Allgemein beinhaltet die Erfindung ein spektroskopisches Kathetersystem mit breit abstimmbarer Quelle. Dieses System weist einen Katheter zum Einführen in einen Patienten auf, um Licht zum Patienten zu senden. Eine abstimmbare Laserquelle wird bereitgestellt, die zumindest zwei SOA ("semiconductor optical amplifier"; optische Halbleiterverstärker)-Chips und zumindest ein frequenzselektives, abstimmbares Element zum Steuern einer Frequenz von Licht aufweist, das in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips rückgeführt wird. Ein Ausgabekoppler koppelt Licht von den zumindest zwei SOA-Chips in den Katheter ein. Schließlich ist zumindest ein Detektor zum Erfassen von Licht bereitgestellt, das vom Patienten zurückkehrt, um dadurch die spektroskopische Analyse zu ermöglichen.
  • In der bevorzugten Anwendung wird der Katheter in ein Lumen des Patienten, wie beispielsweise ein Blutgefäß, eingeführt. Er wird aktuell für die Diagnose von Arteriosklerose verwendet.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung sind die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips reflektierende SOA-Chips. Sie sind vorzugsweise in separate optoelektronische Module mit Anschlussfaser gepackt, welche dazu beitragen, einen langfristigen stabilen Betrieb sicherzustellen. Sie können unter Verwendung eines In-GaAs- oder AlInGaAs-Materialsystems hergestellt werden.
  • Die zumindest zwei SOA-Chips weisen unterschiedliche Verstärkungsbandbreiten auf. Als ein Ergebnis können sie zusammenwirkend arbeiten, um die Spektralbandbreite des Systems über die Bandbreite eines einzelnen Elements oder Chips hinaus zu erhöhen.
  • Unterschiedliche Ausgestaltungen können für den Ausgabekoppler verwendet werden. In einer Ausführungsform wird ein N×N-Koppler zum Koppeln von Licht zwischen dem zumindest einen frequenzselektiven, abstimmbaren Element und den zumindest zwei SOA-Chips und dem Katheter verwendet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ausgabekoppler ein Teiler ("Splitter"). Ferner können Polarisationskombinierer dazu verwendet werden, das Licht von den zumindest zwei SOA-Chips zu kombinieren. Ein Schalter kann auch verwendet werden, um zwischen den SOA-Chips umzuschalten.
  • In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Ausgabekoppler als ein teilweise reflektierender Spiegel implementiert sein, der sowohl Rückkopplung und den Laserausgabeanschluss bereitstellt.
  • In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen können Kombinationen von Multiplexern/Demultiplexern verwendet werden, um Licht von den SOA-Chips zu kombinieren.
  • Um Leistungsniveaus zu steuern, werden vorzugsweise veränderliche optische Dämpfer verwendet.
  • Ein Abstimmen wird aktuell mittels Steuerns des Winkels eines Beugungsgitters erreicht, um dadurch die spektrale Rückkopplung in die SOA-Chips zu steuern. In einigen Ausgestaltungsformen wirkt das System so, dass es Licht seriell in Folge zurück in die SOA-Chips koppelt. In weiteren Ausführungsformen wird es gleichzeitig zurückgekoppelt, um dadurch das gleichzeitige Abrufen zwei unterschiedlicher Teile des Spektrums zu ermöglichen.
  • Ferner ist ein Verfahren zum Bereitstellen von lichtabstimmbarer Frequenz zu einem Patienten offenbart. Dieses Verfahren weist ein Einführen eines Katheters in den Patienten auf. Dann wird Licht in zumindest zwei SOA-Chips erzeugt. Die Frequenz des Lichts, das in die SOA-Chips rückgekoppelt wird, wird so gesteuert, dass es die Betriebswellenlänge abstimmt. Schließlich wird Licht von den zumindest zwei SOA-Chips in den Katheter eingekoppelt.
  • Ferner ist eine breit abstimmbare Quelle offenbart. Diese Quelle weist ein erstes Halbleiterverstärkungsmodul mit Anschlussfaser mit einer ersten Verstärkungsbandbreite und ein zweites Halbleiterverstärkungsmodul mit Anschlussfaser mit einer zweiten Verstärkungsbandbreite auf. Ein frequenzselektives, abstimmbares Element wird mit der ersten Anschlussfaser des ersten Halbleiterverstärkungsmoduls mit Anschlussfaser und der zweiten Anschlussfaser des zweiten Halbleiterverstärkungsmoduls mit Anschlussfaser gekoppelt. Das frequenzselektive, abstimmbares Element steuert eine Frequenz von Licht, das in die Halbleiterverstärkungsmodule rückgeführt wurde. Ein Ausgabekoppler zum Koppeln von Licht von den Halbleiterverstärkungsmodulen in eine Ausgabe-Wellenleitungs-Vorrichtung, wie beispielsweise eine optische Faser, wird bereitgestellt. Ein Controller steuert das frequenzselektive, abstimmbare Element so, dass es eine Wellenlänge von erzeugtem Licht ändert.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Anzahl von Vorteilen gegenüber anderen Lösungen bereit. Erstens kann sie kostengünstig und in Massen hergestellt werden, da sie für die Telekommunikationsindustrie verfügbare Technologien wirksam einsetzt. Darüber hinaus können diese hermetisch abgedichteten Module klein sein und einen hochgradig stabilen Betrieb über breite Umgebungstemperaturbereiche und die Zeit hinweg aufweisen.
  • Die obigen und andere Merkmale der Erfindung, einschließlich verschiedener neuartiger Konstruktionsdetails und Kombinationen von Teilen, und andere Vorteile werden nun mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben und in den Ansprüchen dargelegt. Es ist zu beachten, dass das bestimmte Verfahren und Vorrichtung, die die Erfindung verkörpern, nur in beispielhafter Form gezeigt sind und nicht als Beschränkung der Erfindung. Die Prinzipien und Merkmale dieser Erfindung können in verschiedenen und zahlreichen Ausführungsformen verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung, welcher in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den beiliegenden Zeichnungen bezeichnen Bezugszeichen die gleichen Teile über die verschiedenen Ansichten hinweg. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; stattdessen wurde die Betonung auf das Darstellen der Prinzipien der Erfindung gelegt. Zu den Zeichnungen:
  • 1A ist ein schematisches Blockdiagramm, welches das spektroskopische Kathetersystem mit dem abstimmbaren Lasersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 1B ist eine Querschnittsansicht des Katheterkopfs, der eine spektroskopische Analyse an einem Zielgebiet eines Blutgefäßes durchführt;
  • 2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer abstimmbaren Laserquelle;
  • 3 ist eine Auftragung der Verstärkung (in beliebigen Einheiten) als eine Funktion der Bandbreite (in beliebigen Einheiten) für die zwei SOA-Chips;
  • Die 4A, 4B und 4C sind Auftragungen der Relaxionsoszillation einer Laserkavität als einer Funktion der Zeit, des angelegten Stroms an den Halbleiterchip als einer Funktion der Zeit und der Ausgabe nach einer Relaxionsoszillationsunterdrückung als einer Funktion der Zeit;
  • 5 ist ein schematisches Blockdiagramm einer weit abstimmbaren Quelle gemäß einer weiteren Konfiguration;
  • 6 ist ein schematisches Blockdiagramm einer ersten bevorzugten Ausführungsform der weit abstimmbaren Quelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm einer weit abstimmbaren Quelle gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist ein schematisches Blockdiagramm einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen weit abstimmbaren Quelle;
  • 9 ist ein schematisches Blockdiagramm einer vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen weit abstimmbaren Quelle;
  • 10 ist ein schematisches Blockdiagramm einer fünften bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen weit abstimmbaren Quelle;
  • 11 ist ein schematisches Blockdiagramm einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen weit abstimmbaren Quelle;
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm einer siebten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen weit abstimmbaren Quelle; und
  • 13 ist ein schematisches Blockdiagramm einer achten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen weit abstimmbaren Quelle.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1A zeigt ein spektroskopisches Kathetersystem 50, auf welches das abstimmbare Lasersystem 100 anwendbar ist.
  • Insbesondere weist das Kathetersystem 50 einen Katheter 56 auf, der eine optische Faser oder ein optisches Faserbündel umfasst. Der Katheter 56 wird typischerweise über ein peripheres Blutgefäß, wie beispielsweise die Oberschenkelarterie 10, in den Patienten 2 eingeführt. Der Katheterkopf 58 wird dann zu einem gewünschten Zielgebiet, wie beispielsweise einer Koronararterie 18 oder der Halsschlagader 14, bewegt. Im Beispiel wird dies mittels Bewegens des Katheterkopfs 58 aufwärts durch die Aorta 12 erreicht.
  • Wenn er an der gewünschten Stelle angekommen ist, wird eine abstimmbare Nahinfrarotstrahlung ("near infrared radiation"; NIR) mittels eines abstimmbaren Lasersystems 100 über das interessierende Spektralband erzeugt. Sie wird in die optische Faser des Katheters 56 eingekoppelt, um zum Katheterkopf 58 übertragen zu werden.
  • Detaillierter bezüglich 1B wird das abstimmbare optische Signal 102 für die optische Faser des Katheters 56 mittels eines Faltspiegels 62 gerichtet, um beispielsweise vom Katheterkopf 58 auszutreten und auf das Zielgebiet 22 der Arterienwand 24 aufzutreffen. Der Katheterkopf 58 sammelt dann reflektierte und gestreute Strahlung vom Zielbereich 22, um sie die optische Faser des Katheters 56 abwärts zurück zu einem Splitter bzw. Teiler oder Zirkulator 54 zu übertragen. Dies stellt die zurückkehrende Strahlung einem Detektorsystem 51 bereit. Im dargestellten Beispiel weist das Detektorsystem 51 mehrere, z. B. zwei, Detektoren 52-1 und 52-2, auf.
  • Der Controller 60 überwacht die Antwort des Detektorsystems 51, während er das abstimmbare Lasersystem 100 steuert, um die Nahinfrarotspektralantwort des Zielbereichs 22 abzutasten. Das abstimmbare Lasersystem 100 wird mittels des Controllers 60 mit einem Leistungs- und Wellenlängendetektor-Untersystem 105 überwacht. Dies ermöglicht es dem Controller 60, sowohl die Wellenlänge als auch die Leistungsausgabe des abstimmbaren Lasersystems 100 nachzuhalten.
  • 2 zeigt die allgemeine Konfiguration eines abstimmbaren Lasersystems 100, welches gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut worden ist.
  • Insbesondere weist es in der gezeigten Ausführungsform zwei optoelektronische Halbleitermodule 110-1 und 110-2 auf. In anderen Ausführungsformen, bei denen breitere Abstimmbereiche benötigt werden, können mehr, beispielsweise vier bis acht, oder noch mehr Module verwendet werden, und zwar abhängig vom interessierenden Spektralbereich.
  • Jedes der Module 110-1, 110-2 weist einen Halbleiterchip 116 auf. In der bevorzugten Ausgestaltung ist der Chip 116 ein optischer Halbleiterverstärkerchip und insbesondere ein reflektierender SOA. Die Rückfassetten 122 der Chips weisen eine hochgradig reflektierende ("highly reflective"; HR) Ummantelung auf. Die Vorderfassetten weisen eine antireflektierende ("anti-reflective"; AR) Ummantelung 120 auf. Als ein Ergebnis wirken die Verstärkungswellenleiter 117 der Chips als breitbandige optische Energiequellen.
  • Licht, das von den Vorderfassetten 120 der Chips 116 austritt, wird in entsprechende Anschlussfasern 114-1 und 114-2 eingekoppelt. Vorzugsweise sind diese Anschlussfasern 114-1, 114-2 Einzelmodenfasern, die sich durch Faserdurchführungen in die hermetisch abgedichteten Packungen 112 der Module 110-1 und 110-2 erstrecken. Diese hermetisch abgedichteten Packungen 112 können dual-inline (DIP)- oder Butterfly-Packungen sein, und zwar abhängig von der Ausgestaltung.
  • In noch weiteren Ausführungsformen können standardmäßige SOA-Module mit Doppelanschlussfaser verwendet werden. In diesem Fall ist eine Rückreflektorrückkopplung vorzugsweise mit Faser-Bragg-Gittern ausgestattet, die in einem der Anschlussfasern oder mittels flachen Spaltens der Anschlussfasern und folgendem HR-Beschichtens der Faserfassetten ausgebildet sind.
  • Jede der Anschlussfasern 114-1 und 114-2 von den Halbleitermodulen 110-1 und 110-2 wird von einem Ausgabekoppler 130 aufgenommen. Dieser Ausgabekoppler 130 stellt einen Ausgabeanschluss für die Laserkavität bereit, welcher die SOA-Chips 116 der Module 110-1 und 110-2 umfasst. Dieser Ausgabekoppler 130 stellt das optische Ausgabesignal 102 bereit, das in den Katheter 56 eingekoppelt wird. Ein Teil der Ausgabe wird jedoch vom Leistungs- und Wellenlängendetektor 105 dazu verwendet, eine Rückkopplungssteuerung des abstimmbaren Lasersystems 100 mittels des Controllers 60 bereitzustellen.
  • Optische Energie, die nicht als das Ausgabesignal 102 bereitgestellt wird, wird in ein frequenzselektives, abstimmbares Element 140 über eine Freiraumübertragung unter Verwendung eines Kollimators 142 eingekoppelt. In einem Beispiel ist der Kollimator 142 eine Linse mit Gradienten-Brechungsindex oder eine andere Art von Linse.
  • Das frequenzselektive, abstimmbare Element 140 stellt eine abstimmbare Schmalbandrückkopplung in die SOA-Chips 116 der Halbleitermodule 110-1 und 110-2 bereit. In der vorliegenden Ausgestaltung ist das frequenzselektive, abstimmbare Element 140 ein Beugungsgitter. Es wird unter der Steuerung des Controllers 60 winkel-abgestimmt, um dadurch die Schmalbandrückkopplung in die Module 110-1 und 110-2 zu modulieren oder zu ändern und dadurch die Wellenlänge des Ausgabesignals 102 zu steuern.
  • In einer aktuellen Ausgestaltung wird der Winkel des Gitters 140 unter Verwendung eines Resonanzgalvanometers gesteuert. Es ist vorzugsweise so abstimmt, dass es das Spektrum in weniger als 50 Millisekunden abtastet, um Bewegungsartefakte aufgrund des Herzschlags zu entfernen. Vorliegend wird das Spektrum in weniger als 10 ms oder vorzugsweise in 5 ms oder weniger abgetastet.
  • In einigen anderen der hierin diskutierten Ausführungsformen können andere Arten von frequenzselektiven, abstimmbaren Elementen verwendet werden. Beispielsweise können in den seriellen Konfigurationen akustooptische Filter und Bragg-Gitter anstelle des Beugungsgitters verwendet werden.
  • Die vorliegend vorgeschlagene Konfiguration beinhaltet ein Beugungsgitter mit 600 Linien/Millimeter (mm), welches eine Größe von 12 × 12 × 6 mm besitzt (Optometrics, LLC, Teile-Nr. 3-4669).
  • 3 zeigt die Verstärkungsbandbreiten der Chips 116 für die Module 110-1 und 110-2. Insbesondere sind sie spektral verteilt, was verschiedene Verstärkungsbandbreiten abdeckt. Als ein Ergebnis besitzt das abstimmbare Lasersystem eine breitere Betriebsbandbreite als die Bandbreiten jedes der Module 110-1 und 110-2 einzeln gesehen. Auf diese Weise ist das System weit bzw. breit abstimmbar, um eine spektroskopische Analyse über eine breite Bandbreite, wie beispielsweise das Nahinfrarotspektrum, hinweg zu ermöglichen.
  • Die 4A4C zeigen die Steuerung, die mittels des Controllers 60 durch das Überwachen des Leistungs- und Wellenlängendetektors 105 ausgeführt wird, um eine stabile Leistungsausgabe vom abstimmbaren Lasersystem 100 zu erlangen.
  • Insbesondere, können die SOA-Chips 116 der Module 110-1 und 110-2, wie in 4A gezeigt, anfällig für Relaxionsoszillationen in den Laserkavitäten ihrer jeweiligen Verstärkungswellenleiter 117 sein. Insbesondere kann das Ausgabesignal 102 als Antwort auf ein Abstimmen in das Verstärkungsspektrum "klingeln", was bewirkt, dass sich die Verstärkungsmedien von einem Zustand hoher Verstärkung und niedriger Ausgabe in einen gesättigten Zustand umwandeln. Es bestehen Bedenken, dass die Spitzenleistungen, die während dieser Oszillation auftreten, Schaden verursachen könnten.
  • 4B zeigt einen beispielhaften Antriebsstrom zu den Chips 116 der Module 110-1, 110-2. Insbesondere wird, falls der Antriebsstrom so gewählt ist, dass er azyklisch zu den natürlichen Relaxionsoszillationen der Laserkavitäten läuft, die Ausgabe dann eine Stufenausgabe erzeugen, wie in 4C gezeigt.
  • 5 zeigt eine weitere bevorzugte Konfiguration des erfinderischen abstimmbaren Lasersystems 100. Wie zuvor diskutiert, werden zwei oder mehr Module 110-1, 110-2 als Verstärkung für die Laserkavität verwendet. Sie koppeln optische Energie in Anschlussfasern 114-1, 114-2 ein, welche vom Ausgabekoppler 130 empfangen wird. Der Ausgabekoppler 130 stellt das Ausgabesignal dem Katheter 56 bereit.
  • Der Controller 60 überwacht jedoch die Ausgabe, und zwar unter Verwendung des Leistungs/Wellenlängen-Detektors 105 und moduliert die Dämpfung, die mittels eines veränderlichen optischen Dämpfers 180 in der Laserkavität bereitgestellt wird. Dieser veränderliche optische Dämpfer 180 reguliert den Dämpfungsgrad in oder den Qualitätsfaktor der Kavität. Dies ermöglicht es dem Controller 60, den Leistungspegel des Ausgabesignals 102 zu überwachen und dann die Leistung mittels Steuerung des Dämpfungsgrads unter Verwendung des VOA 180 zu ändern.
  • In anderen Ausführungsformen wird die Ausgabe von der Gitterseite des VOA 180 genommen, siehe Bezugsziffer 102'.
  • 6 zeigt eine erste bestimmte Ausführungsform des abstimmbaren Lasersystems 100. Insbesondere ist jede der Anschlussfasern 114-1, 114-2 von den Lasermodulen 110-1, 110-2 mit einem 2×2-Koppler verbunden, der als der Ausgabekoppler 130 fungiert. In einer Ausgestaltung ist der 2×2-Koppler eine verbundene bikonische konusförmige Faservorrichtung. Ein dritter Anschluss des 2×2-Kopplers ist mit dem Freiraumkollimator 142 verbunden, welcher ein Signal zum und vom frequenzselektiven, abstimmbaren Element 140 bereitstellt. Der vierte Anschluss des 2×2-Kopplers 130 stellt das Ausgabesignal 102 dem Katheter 56 bereit.
  • Während eines Betriebs wird die erste Ausführungsform mittels fortschreitenden Steuerns der Neigung des frequenzselektiven, abstimmbaren Elements 140 abgestimmt. Wenn seine Rückkopplung durch die Verstärkungsbandbreite des SOA-Chips des ersten Moduls 110-1 läuft, stellt das erste Modul die optische Verstärkung in der Laserkavität bereit. Dann, wenn sich das frequenzselektive, abstimmbare Element weiter dreht, läuft seine Rückkopplung durch die Verstärkungsbandbreite des zweiten Moduls 110-2, welches dann die Verstärkung der Kavität bereitstellt.
  • 7 zeigt eine zweite bestimmte Ausführungsform der abstimmbaren Laserquelle 100, welche eine Polarisations-Diversität verwendet, um eine Kombination der Ausgaben von den zwei Modulen mit niedrigem Verlust zu erreichen. Die Faseranschlussfasern 114-1, 114-2 von den Modulen 110-1, 110-2 weist eine polarisationserhaltende ("polarization-maintaining"; PM) Faser auf. Diese Faser hält den Polarisationszustand der typischerweise hochgradig polarisierten Energie von den Chips 116 der Module 110-1, 110-2.
  • Eine der Anschlussfasern 114-1, 114-2 weist eine Achse auf, die um 90 Grad bezüglich der anderen Faser an einem Polarisationskombinierer/Ausgabekoppler 130 gedreht ist. Als ein Ergebnis wird die optische Energie von den Modulen 110-1, 110-2 kombiniert und dem Freiraumkollimator 142 bereitgestellt und dann dem frequenzselektiven, abstimmbaren Element 140, welches die Schmalbandrückkopplung bereitstellt. Zusätzlich wird optische Energie auch als das Ausgabesignal 102 dem Katheter 56 bereitgestellt.
  • 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der abstimmbaren Laserquelle 100. Diese Ausführungsform verwendet, ähnlich der zweiten Ausführungsform, einen Polarisationskombinierer. In diesem Beispiel wirkt der Polarisationskombinierer 150 einfach so, dass er die Energie von den polarisationserhaltenden Faseranschlussfasern 114-1, 114-2 kombiniert. Ein Teiler bzw. Splitter dient als der Ausgabekoppler 130. Insbesondere dient der Teiler 130 als eine Intrakavitätsanzapfung, um das Ausgabesignal 102 bereitzustellen.
  • 9 zeigt eine vierte Ausführungsform der optischen Laserquelle 100. In diesem Beispiel wird ein WDM-Kombinierer 152 verwendet, um die optischen Signale an den Anschlussfasern 114-1, 114-2 von den Modulen 110-1, 110-2 zu kombinieren und aufzuteilen. Ein WDM-Kombinierer 152 ist typischerweise ein dichroitischer Dünnfilmfilter. Er verwendet die spektral verteilten Ausgaben von den zwei Modulen 110-1, 110-2, um ihre jeweiligen optischen Signale zu kombinieren. Ein Teiler/Ausgabekoppler 130 koppelt mit dem frequenzselektiven, abstimmbaren Element 140 über den Freiraumkollimator 142 und stellt die Anzapfung für das Ausgabesignal 102 bereit.
  • Die vierte Ausführungsform weist eine blinde bzw. tote Spektralzone aufgrund des Übergangs im WDM-Filter 152 auf. Diese Totzone wird typischerweise ungefähr 0,5 Nanometer der Abstimmkurve verbrauchen. Ferner kann die Leistung mittels Polarisationskombinierens zweier Module für jedes Wellenlängenband verdoppelt werden.
  • 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform des abstimmbaren Lasersystems 100. In diesem Beispiel wird ein 1×2-Schalter 154 verwendet, um eines der Module 110-1, 110-2 auszuwählen, und stellt seine Ausgabe einem Teiler/Ausgabekoppler 130 bereit. In diesem Beispiel stellt nur eines der Lasermodule 110-1, 110-2 die Verstärkung in jedem Moment während eines Betriebs der Laserkavität bereit.
  • In anderen Ausführungsformen, bei denen zusätzliche Module kombiniert werden, kann dieses System auf breitere Betriebsbandbreiten skaliert werden, und zwar mittels Erhöhen der Anschlussanzahl des Schalters 154 auf einen 1×n-Schalter, wobei n der Anzahl von Modulen entspricht.
  • Die fünfte Ausführungsform stellt jedoch aufgrund des Betriebs des Schalters 154 eine nicht Null dauernde Umschaltzeit von einigen Millisekunden bereit. Dies erzeugt eine begrenzte spektrale blinde Strecke. Andererseits kann die Leistung mittels Polarisationskombinierens der Ausgabe von zwei Modulen an jedem Schalteranschluss verdoppelt werden.
  • 11 zeigt eine sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier endet jede der Anschlussfasern 114-1, 114-2 von den jeweiligen Modulen 110-1, 110-2 in entsprechenden Freiraumkollimatoren 142-1, 142-2. In einem Beispiel sind diese Kollimatoren in einer V-Nut-Siliziumbank 156 aufgenommen, um eine sta bile Freiraumschnittstelle mit dem frequenzselektiven, abstimmbaren Element 140 bereitzustellen.
  • Die Winkelabstimmung des frequenzselektiven, abstimmbaren Elements 140 stellt eine unterschiedliche Spektralrückkopplung in jedes der Module 110-1, 110-2 bereit, wobei die Ausgabe durch den teilweise reflektierenden Spiegel/Ausgabekoppler 130 genommen wird. Als ein Ergebnis wird das Ausgabesignal 102 in den Katheter zwei verschiedene, spektral getrennte Signale umfassen, die dem gleichzeitigen Betrieb der Module 110-1, 110-2 zugeordnet sind. Als ein Ergebnis kann diese System dazu verwendet werden, zwei Bereiche des interessierenden Spektrums gleichzeitig abzutasten bzw. durchzuscannen.
  • Um die unterschiedliche Spektralrückkopplung bereitzustellen, muss der Einfallswinkel für Licht von den zwei Kollimatoren 142-1, 142-2 unterschiedlich sein. In einer Ausgestaltung wird dies mit einer Siliziumbank erreicht, in welcher die Kollimatoren 142-1, 142-2 in einer nichtparallelen Beziehung gehalten werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird eine dazwischenliegende Linse verwendet, um ein Unterschiedlichkeit des Einfallswinkels zwischen den Strahlen von den Kollimatoren 142-1, 142-2 zu erzeugen.
  • Die sechste Ausführungsform ist auf n Wellenlängenbereiche skalierbar, und zwar mittels Hinzufügens von Modulen 110 und entsprechenden Kollimatoren 142 in der V-Nut-Anordnung 156.
  • Bezüglich 1A stimmt in dieser sechsten Ausführungsform die Anzahl von Detektoren 52 mit der Anzahl von verwendeten Modulen 110 überein. Insbesondere gibt es einen Detektor 52-n für jedes Modul 110-n, um dadurch die gleichzeitige Erfassung der spektralen Komponenten im Ausgabesignal 102 zu ermöglichen.
  • 12 zeigt eine siebte Ausführungsform des abstimmbaren Lasersystems 100. Dieses verwendet eine Kombination eines WDM-Multiplexers 158 und eines WDM-Demultiplexers 160 in einer Littrow-Konfiguration. Als ein Ergebnis wird die Ausgabe von jedem der Module 110-1, 110-2 auf einer einzigen Faser 162 kombiniert und dann gedemultiplext, um durch die entsprechenden Freiraumkollimatoren 142-1, 142-2 in das frequenzselektive, abstimmbare Element 140 eingekoppelt zu werden. Ein teilweise reflektierender Spiegel dient als der Ausgabekoppler 130 und Laserkavitätsspiegel.
  • Obwohl die siebte Ausführungsform zwei Module 110-1, 110-2 zeigt, ist sie auf n Wellenlängenbereiche skalierbar. Darüber hinaus kann die Leistung in jedem Band mittels Polarisationskombinierens zweier Module vor dem WDM-Multiplexer 158 verdoppelt werden.
  • 13 zeigt eine achte bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese ist eine Variante der siebten Ausführungsform. Insbesondere fungiert ein 2×2-Ausgabekoppler als ein Intrakavitätsteiler. Er wird auf der Faserverbindung 162 zwischen dem WDM-Multiplexer 158 und dem Demultiplexer 160 platziert. Dies stellt das Ausgabesignal 102 dem Katheter 56 bereit.
  • Während diese Erfindung insbesondere bezüglich bevorzugter Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedenen Änderungen in Form und Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der von den beiliegenden Ansprüchen umfasst ist.

Claims (21)

  1. Spektroskopisches Kathetersystem (50) mit weit abstimmbarer Quelle, aufweisend: einen Katheter (56) zum Einführen in einen Patienten (2), um Licht zum Patienten zu senden; eine abstimmbare Laserquelle (100); und zumindest einen Detektor (52) zum Erfassen von Licht, das vom Patienten zurückkehrt, um eine Spektralanalyse durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die abstimmbare Laserquelle (100) umfasst: zumindest zwei optische Halbleiterverstärkerchips (116), zumindest ein frequenzselektiv abstimmbares Element (140) zum Steuern einer Frequenz von Licht, das in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) rückgeführt wurde, und einen Ausgabekoppler (130) zum Koppeln von Licht von den zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips in den Katheter (56).
  2. Kathetersystem nach Anspruch 1, bei dem der Katheter (56) daran angepasst ist, in ein Lumen des Patienten (2) eingeführt zu werden.
  3. Kathetersystem nach Anspruch 1, bei dem der Katheter (56) daran angepasst ist, in ein Blutgefäß (10) des Patienten eingeführt zu werden.
  4. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, ferner aufweisend zumindest eine optoelektronische Packung (110) mit Anschlussfaser zum Aufnehmen der zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116).
  5. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, bei dem die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) unterschiedliche Verstärkungsbandbreiten aufweisen.
  6. Kathetersystem nach Anspruch 1, bei dem der Katheter (56) daran angepasst ist, in ein Blutgefäß zu einem Herzen (16) des Patienten eingeführt zu werden.
  7. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, bei dem der Ausgabekoppler (130) einen n×n-Koppler zum Koppeln von Licht zwischen dem zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Element (140) und den zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) und dem Katheter (56) aufweist.
  8. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, bei dem der Ausgabekoppler (130) einen Verteiler zum Koppeln von Licht zwischen dem zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Element und den zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips und dem Katheter aufweist.
  9. Kathetersystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Polarisationskombinierer (150) zum Kombinieren von Licht von den zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) und zum Liefern des Lichts an das zumindest eine frequenzselektiv abstimmbare Element (140).
  10. Kathetersystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Schalter (154) zum ausgewählten Koppeln der zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) mit dem zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Element (140) und dem Ausgabekoppler (130).
  11. Kathetersystem nach Anspruch 1, bei dem der Ausgabekoppler (130) einen teilweise reflektierenden Spiegel zum Rückführen von Licht in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips und zum Ausgeben von Licht an den Katheter aufweist.
  12. Kathetersystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Multiplexer (158) und einen Demultiplexer (160) zum Kombinieren von Licht von den zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) und zum Liefern des Lichts an das zumindest eine frequenzselektiv abstimmbare Element (140) und zum Aufteilen von Licht, das von dem zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Element zurückkehrt, zwischen den zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips.
  13. Kathetersystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen veränderbaren optischen Dämpfer (180) zum Steuern eines Pegels des Lichts, das an den Katheter (56) geliefert wird.
  14. Kathetersystem nach Anspruch 1, bei dem das zumindest eine frequenzselektiv abstimmbare Element ein Beugungsgitter (140) aufweist.
  15. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, ferner aufweisend einen Controller (60), zum Abstimmen einer Frequenz von Licht, das in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips (116) von dem zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Element (140) rückgeführt wurde.
  16. Kathetersystem nach Anspruch 15, bei dem der Controller (60) daran angepasst ist, das zumindest eine frequenzselektiv abstimmbare Element durchzustimmen, um Licht in Folge in der Zeit in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips rückzuführen.
  17. Kathetersystem nach Anspruch 15, bei dem der Controller (60) daran angepasst ist, das zumindest eine frequenzselektiv abstimmbare Element durchzustimmen, um Licht gleichzeitig in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips rückzuführen.
  18. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, ferner aufweisend: ein Leistungsüberwachungsgerät (105), zum Überwachen eines Pegels des Lichts im Katheter; und einen Controller (60) zum Abstimmen einer Frequenz von Licht, das von dem zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Element in die zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips rückgeführt wurde, und zum Steuern des Pegels des Lichts im Katheter als Reaktion auf das Leistungsüberwachungsgerät.
  19. Kathetersystem nach Anspruch 18, bei dem der Controller daran angepasst ist, den Pegel des Lichts im Katheter zu regulieren mittels Regulierens eines Betriebspegels der zumindest zwei optischen Halbleiterverstärkerchips.
  20. Kathetersystem nach Anspruch 18, bei dem der Controller den Pegel des Lichts im Katheter reguliert mittels Steuerung eines veränderbaren optischen Dämpfers.
  21. Kathetersystem nach Anspruch 1 oder 3, ferner aufweisend: eine Frequenzüberwachungsvorrichtung (105) zum Messen von Spektraleigenschaften des Lichts im Katheter; und einen Controller (60) zum Abstimmen des zumindest einen frequenzselektiv abstimmbaren Elements als Reaktion auf die Frequenzüberwachungsvorrichtung.
DE60317085T 2002-09-27 2003-09-12 Spektroskopisches kathetersystem mit breit abstimmbarer quelle Expired - Fee Related DE60317085T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US259076 1988-10-18
US10/259,076 US7535935B2 (en) 2002-09-27 2002-09-27 Spectroscopic catheter system with widely tunable source and method of operation
PCT/US2003/028763 WO2004030169A1 (en) 2002-09-27 2003-09-12 Spectroscopic catheter system with widely tunable source and method of operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60317085D1 DE60317085D1 (de) 2007-12-06
DE60317085T2 true DE60317085T2 (de) 2008-08-14

Family

ID=32029421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60317085T Expired - Fee Related DE60317085T2 (de) 2002-09-27 2003-09-12 Spektroskopisches kathetersystem mit breit abstimmbarer quelle

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7535935B2 (de)
EP (1) EP1547217B1 (de)
AT (1) ATE376711T1 (de)
AU (1) AU2003266156A1 (de)
DE (1) DE60317085T2 (de)
WO (1) WO2004030169A1 (de)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100446723C (zh) 2001-06-19 2008-12-31 宾夕法尼亚大学理事会 用于侵入性导管定位的光导系统
US7992573B2 (en) * 2001-06-19 2011-08-09 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Optically guided system for precise placement of a medical catheter in a patient
US7376456B2 (en) * 2002-08-05 2008-05-20 Infraredx, Inc. Near-infrared spectroscopic analysis of blood vessel walls
US7297154B2 (en) * 2003-02-24 2007-11-20 Maxwell Sensors Inc. Optical apparatus for detecting and treating vulnerable plaque
WO2006039154A1 (en) 2004-09-29 2006-04-13 Axsun Technologies, Inc. Method and system for noise control in semiconductor spectroscopy system
US20080039715A1 (en) * 2004-11-04 2008-02-14 Wilson David F Three-dimensional optical guidance for catheter placement
US7310357B2 (en) * 2005-03-02 2007-12-18 Infraredx, Inc. Providing low-coherence light
EP1903933A2 (de) * 2005-06-07 2008-04-02 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Sensor für tomografie mit laseroptischer rückkopplung und verfahren
WO2006131133A1 (de) * 2005-06-08 2006-12-14 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Optische bestrahlungsvorrichtung für die polarisation von alkaliatomen sowie eine vorrichtung zur hyperpolarisation von edelgasen
US20070073160A1 (en) 2005-09-13 2007-03-29 Children's Medical Center Corporation Light-guided transluminal catheter
US8954134B2 (en) * 2005-09-13 2015-02-10 Children's Medical Center Corporation Light-guided transluminal catheter
US20070078500A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Cornova, Inc. Systems and methods for analysis and treatment of a body lumen
US20070270717A1 (en) * 2005-09-30 2007-11-22 Cornova, Inc. Multi-faceted optical reflector
US20100286531A1 (en) * 2005-09-30 2010-11-11 Cornova, Inc. Systems and methods for analysis and treatment of a body lumen
DE102006019127A1 (de) * 2006-04-25 2007-10-31 Carl Zeiss Meditec Ag Multiwellenlängen-Lasersystem und Verfahren für ophthalmologische Anwendungen
WO2009089372A2 (en) * 2008-01-08 2009-07-16 Cornova, Inc. Systems and methods for analysis and treatment of a body lumen
JP5186791B2 (ja) * 2007-04-13 2013-04-24 住友電気工業株式会社 孔体内検査装置
US20100174196A1 (en) * 2007-06-21 2010-07-08 Cornova, Inc. Systems and methods for guiding the analysis and treatment of a body lumen
US20090175576A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-09 Cornova, Inc. Shaped fiber ends and methods of making same
US8260390B2 (en) * 2008-10-15 2012-09-04 Angiolight, Inc. Systems and methods for analysis and treatment of an occluded body lumen
US8665450B2 (en) 2009-10-02 2014-03-04 Axsun Technologies, Inc. Integrated dual swept source for OCT medical imaging
US8687666B2 (en) 2010-12-28 2014-04-01 Axsun Technologies, Inc. Integrated dual swept source for OCT medical imaging
US8958867B2 (en) 2011-08-29 2015-02-17 Infraredx, Inc. Detection of lipid core plaque cap thickness
US9464883B2 (en) 2013-06-23 2016-10-11 Eric Swanson Integrated optical coherence tomography systems and methods
US9683928B2 (en) * 2013-06-23 2017-06-20 Eric Swanson Integrated optical system and components utilizing tunable optical sources and coherent detection and phased array for imaging, ranging, sensing, communications and other applications
US9885557B2 (en) * 2013-10-11 2018-02-06 Case Western Reserve University Polarization sensitive optical coherence tomography using multiple polarization sensitive semiconductor optical amplifiers
US10776654B2 (en) 2015-03-10 2020-09-15 Infraredx, Inc. Assessment of lipid core plaque integrity
CN110913762B (zh) * 2017-05-22 2023-06-27 布罗利思感测科技公司 用于实时监视血液成分浓度水平的可调谐混合iii-v/iv激光传感器片上系统

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5176675A (en) 1985-04-24 1993-01-05 The General Hospital Corporation Use of lasers to break down objects for removal from within the body
US4862886A (en) 1985-05-08 1989-09-05 Summit Technology Inc. Laser angioplasty
US4998932A (en) * 1989-05-03 1991-03-12 Amt Inc. Catheter with distally located integrated circuit radiation generator
US6485413B1 (en) * 1991-04-29 2002-11-26 The General Hospital Corporation Methods and apparatus for forward-directed optical scanning instruments
US6111645A (en) 1991-04-29 2000-08-29 Massachusetts Institute Of Technology Grating based phase control optical delay line
US6134003A (en) 1991-04-29 2000-10-17 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for performing optical measurements using a fiber optic imaging guidewire, catheter or endoscope
US5441053A (en) 1991-05-03 1995-08-15 University Of Kentucky Research Foundation Apparatus and method for multiple wavelength of tissue
US5772597A (en) * 1992-09-14 1998-06-30 Sextant Medical Corporation Surgical tool end effector
US5428635A (en) 1994-01-11 1995-06-27 American Biogenetic Sciences, Inc. Multi-wavelength tunable laser
JPH07240558A (ja) 1994-02-28 1995-09-12 Ando Electric Co Ltd 波長可変半導体レーザ光源
US5733277A (en) 1994-06-22 1998-03-31 Pallarito; Allan L. Optical fibre and laser for removal of arterial or vascular obstructions
US6212216B1 (en) 1996-12-17 2001-04-03 Ramadas M. R. Pillai External cavity micro laser apparatus
US6119031A (en) * 1996-11-21 2000-09-12 Boston Scientific Corporation Miniature spectrometer
US6130899A (en) 1996-12-12 2000-10-10 Nortel Networks Corporation Laser assembly
US6459919B1 (en) * 1997-08-26 2002-10-01 Color Kinetics, Incorporated Precision illumination methods and systems
JP3197869B2 (ja) 1998-03-31 2001-08-13 アンリツ株式会社 波長可変レーザ光源装置
US6192062B1 (en) 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
US6327292B1 (en) 1998-09-08 2001-12-04 Massachusetts Institute Of Technology External cavity laser source using spectral beam combining in two dimensions
WO2000019889A1 (en) 1998-10-08 2000-04-13 University Of Kentucky Research Foundation Methods and apparatus for in vivo identification and characterization of vulnerable atherosclerotic plaques
WO2001005004A1 (en) 1999-07-14 2001-01-18 Calmar Optcom, Inc. Wavelength tunable, polarization stable mode-locked fiber laser
AU6754900A (en) 1999-08-03 2001-02-19 Biophysica, Llc Spectroscopic systems and methods for detecting tissue properties
US7373197B2 (en) * 2000-03-03 2008-05-13 Intramedical Imaging, Llc Methods and devices to expand applications of intraoperative radiation probes
US6856827B2 (en) * 2000-04-28 2005-02-15 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Fluoroscopic tracking and visualization system
US6345059B1 (en) * 2000-10-25 2002-02-05 Axsun Technologies, Inc. Short cavity tunable laser with mode position compensation
US6570659B2 (en) 2001-03-16 2003-05-27 Lightlab Imaging, Llc Broadband light source system and method and light source combiner
US6690958B1 (en) * 2002-05-07 2004-02-10 Nostix Llc Ultrasound-guided near infrared spectrophotometer
US6980573B2 (en) * 2002-12-09 2005-12-27 Infraredx, Inc. Tunable spectroscopic source with power stability and method of operation

Also Published As

Publication number Publication date
ATE376711T1 (de) 2007-11-15
WO2004030169A1 (en) 2004-04-08
US7535935B2 (en) 2009-05-19
EP1547217A1 (de) 2005-06-29
DE60317085D1 (de) 2007-12-06
AU2003266156A1 (en) 2004-04-19
EP1547217B1 (de) 2007-10-24
US20040064022A1 (en) 2004-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60317085T2 (de) Spektroskopisches kathetersystem mit breit abstimmbarer quelle
EP1379857B1 (de) Interferometrische anordnung zur ermittlung der laufzeit des lichts in einer probe
DE60031677T2 (de) Sonde aus optischer faser für photoakustische materialanalyse
DE69738291T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur durchführung optischer messungen mittels eines endoskops, katheters oder führungsdrahtes mit faseroptischem abbildungssystem
EP2364106B1 (de) Wellenlängenabstimmbare lichtquelle
EP1795938B1 (de) Verfahren und Anordnung zur Untersuchung von Proben
DE3008651C2 (de) Gerät zur Messung der Pneusis-Funktion
EP0957344A2 (de) Anordnung zur Bestimmung von Temperatur und Dehnung einer optischen Faser
DE3020454A1 (de) Optische messvorrichtung
DE69835571T2 (de) Optischer Wellenlängenmultiplexer hoher Kapazität
US20050286571A1 (en) Tunable spectroscopic source with power stability and method of operation
EP0438465B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur quantitativen bestimmung optisch aktiver substanzen
DE112015006288T5 (de) Optische Messvorrichtung und optisches Messverfahren
DE10257648A1 (de) Abstimmbarer Filter für die Anwendung in optischen Netzwerken
DE69720164T2 (de) Optisches Interferometer und Signalsynthesierer mit Verwendung des Interferometers
EP1135707B1 (de) Anordnung und verfahren zur überwachung der performance von dwdm mehrwellenlängensystemen
DE19728966C2 (de) Bildgebendes Spektrometer
DE69729571T2 (de) Ein optischer wellenlängenscanner versehen mit einem referenzsystem
DE102006048849B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Konzentration zumindest eines Stoffes aus einer Gruppe von n sich in einem Probenmaterial befindenden und die Dispersion des Probenmaterials beeinflussenden Stoffen
DE19541952A1 (de) Faseroptisches Hydrophon
DE102012100733B4 (de) Verfahren zum Kompensieren parasitärer Reflexionen und Messvorrichtung
DE19503930A1 (de) Verbindungsaufspalter aus Streifen-Wellenleitern und Verwendungen
EP1173938A2 (de) Anordnung zur überwachung der performance von d-wdm mehrwellenlängensystemen
EP1198082A2 (de) Optischer Wellenlängenmonitor für passive optische Komponente
DE102005030347A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Konzentration wenigstens eines Stoffs im Kammerwasser und/oder im Gewebe des Auges

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: INFRAREDX, INC., BURLINGTON, MASS., US

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee