ES2960877T3 - Catéter con evaluación óptica tisular combinada y ablación por láser - Google Patents
Catéter con evaluación óptica tisular combinada y ablación por láser Download PDFInfo
- Publication number
- ES2960877T3 ES2960877T3 ES19731977T ES19731977T ES2960877T3 ES 2960877 T3 ES2960877 T3 ES 2960877T3 ES 19731977 T ES19731977 T ES 19731977T ES 19731977 T ES19731977 T ES 19731977T ES 2960877 T3 ES2960877 T3 ES 2960877T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- optical
- catheter
- laser ablation
- beams
- ports
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 245
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title abstract description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 86
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 61
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 17
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 17
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 33
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 63
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 38
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 24
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 22
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 16
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000007674 radiofrequency ablation Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001746 atrial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 2
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 101100488222 Bacillus subtilis (strain 168) yesN gene Proteins 0.000 description 1
- 208000023514 Barrett esophagus Diseases 0.000 description 1
- 208000023665 Barrett oesophagus Diseases 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 description 1
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- 102000003505 Myosin Human genes 0.000 description 1
- 108060008487 Myosin Proteins 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000013153 catheter ablation Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 210000005003 heart tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- -1 oxynitride Chemical compound 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
- A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
- A61B5/0084—Measuring 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
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0075—Measuring 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
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
- A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
- A61B5/062—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
- A61B5/283—Invasive
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4848—Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00022—Sensing or detecting at the treatment site
- A61B2017/00057—Light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00022—Sensing or detecting at the treatment site
- A61B2017/00057—Light
- A61B2017/00061—Light spectrum
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00022—Sensing or detecting at the treatment site
- A61B2017/00057—Light
- A61B2017/00066—Light intensity
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00053—Mechanical features of the instrument of device
- A61B2018/00166—Multiple lumina
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00315—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for treatment of particular body parts
- A61B2018/00345—Vascular system
- A61B2018/00351—Heart
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
- A61B2018/00577—Ablation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
- A61B2018/00773—Sensed parameters
- A61B2018/00779—Power or energy
- A61B2018/00785—Reflected power
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
- A61B2018/00773—Sensed parameters
- A61B2018/00791—Temperature
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2018/00982—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body combined with or comprising means for visual or photographic inspections inside the body, e.g. endoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
- A61B2018/2205—Characteristics of fibres
- A61B2018/2211—Plurality of fibres
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
- A61B2090/306—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using optical fibres
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
- A61B2090/3614—Image-producing devices, e.g. surgical cameras using optical fibre
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2218/00—Details of surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2218/001—Details of surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body having means for irrigation and/or aspiration of substances to and/or from the surgical site
- A61B2218/002—Irrigation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
Abstract
En el presente documento se describen dispositivos y métodos para realizar evaluación de tejido óptico fusionado y ablación con láser con un sistema de catéter que incluye un dispositivo de procesamiento y un catéter con secciones proximal y distal con una pluralidad de puertos ópticos que están configurados para transmitir haces de radiación de exposición a una muestra. , recibir uno o varios haces de radiación dispersa y transmitir energía de ablación por láser de manera que se extirpe una porción de la muestra. El dispositivo de procesamiento incluye una primera fuente óptica configurada para generar un haz fuente de radiación de exposición y una segunda fuente óptica configurada para generar la energía de ablación por láser. . El sistema de catéter incluye además uno o más multiplexores que dirigen los haces de radiación de exposición a la pluralidad de puertos ópticos, combinan uno o más haces de radiación dispersa y dirigen la energía de ablación láser a al menos un puerto óptico de la pluralidad de puertos ópticos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Catéter con evaluación óptica tisular combinada y ablación por láser
ANTECEDENTES
Campo
Las realizaciones de la invención se refieren a un catéter con evaluación óptica del tejido y ablación por láser combinadas.
Antecedentes
La ablación es una técnica médica para producir necrosis tisular. Se utiliza para ayudar a tratar diferentes patologías tales como el cáncer, el esófago de Barret o las arritmias cardiacas, entre otras. En algunos casos, pueden utilizarse varios tipos de ablación, tal como el enfriamiento criogénico para la crioablación, productos químicos para la ablación química, ablación por radiofrecuencia (RF), ablación por láser y similares. Para la ablación por radiofrecuencia (RF), la aplicación de corriente alterna con una frecuencia oscilante superior a varios cientos de kHz evita la estimulación del tejido excitable al tiempo que suministra calor mediante el efecto Joule. El aumento de la temperatura de los tejidos produce la desnaturalización de las moléculas biológicas, incluyendo proteínas tales como el colágeno, la miosina o la elastina. Tradicionalmente, la ablación por RF se realiza colocando un electrodo externo en el cuerpo del paciente y aplicando un potencial alterno a la punta de un catéter que se pone en contacto con el tejido que se va a tratar dentro del cuerpo del paciente. En este contexto, un documento WO 2016/187664 A1 debe mencionarse. El efecto de la ablación depende de varios factores, incluyendo la potencia eléctrica aplicada, la calidad del contacto eléctrico, las propiedades locales del tejido, la presencia de flujo sanguíneo cerca de la superficie del tejido y el efecto de la irrigación. Debido a la variabilidad de estos parámetros, es difícil obtener resultados coherentes.
BREVE SUMARIO
Los catéteres y procedimientos de ablación convencionales para tratamientos de ablación por RF son limitados debido a los desafíos asociados con la alineación de los electrodos del catéter con los tejidos objetivo para lograr precisión durante los procedimientos de ablación por RF. En las realizaciones presentadas en el presente documento, se describe un catéter de ablación para la evaluación óptica combinada de tejidos y la ablación por láser.
El catéter de ablación puede proporcionar una solución rentable a los problemas de los catéteres de ablación por RF que utilizan un cableado eléctrico complejo para cada electrodo del catéter de ablación por RF. En algunas realizaciones, el catéter de ablación incluye una pluralidad de puertos ópticos tanto para evaluar como para ablacionar el tejido objetivo. Al permitir que la energía de ablación láser se transmita a través de los mismos puertos ópticos que se utilizan para realizar la evaluación del tejido, el catéter de ablación puede utilizar un único sustrato que permite la evaluación focalizada del mismo tejido objetivo que se está ablacionando. En las realizaciones presentadas en el presente documento, se describen dispositivos para llevar a cabo la evaluación óptica de tejidos y la ablación por láser utilizando catéteres con una pluralidad de puertos ópticos para transmitir haces de radiación de exposición y energía de ablación por láser al tejido objetivo.
En una realización, un sistema de catéter incluye un catéter con una sección distal, una sección proximal y una vaina acoplada entre la sección distal y la sección proximal, y un dispositivo de procesamiento. La sección distal incluye una pluralidad de puertos ópticos y un soporte configurado para mantener la pluralidad de puertos ópticos en una relación espacial fija. La pluralidad de puertos ópticos está configurada para transmitir uno o más haces de radiación de exposición a una muestra, recibir uno o más haces de radiación dispersa que se han reflejado o dispersados desde la muestra, y transmitir energía de ablación láser de tal manera que al menos una porción de la muestra sea ablacionada. El dispositivo de procesamiento o la sección proximal del catéter incluye una primera fuente óptica configurada para generar un haz fuente de radiación de exposición, y una segunda fuente óptica configurada para generar la energía de ablación láser. El sistema de catéter también incluye un multiplexor configurado para dirigir los uno o más haces de radiación de exposición desde el haz fuente de radiación a la pluralidad de puertos ópticos, combinar los uno o más haces de radiación dispersa, y dirigir la energía de ablación láser a al menos un puerto óptico de la pluralidad de puertos ópticos. Se describe un procedimiento de ejemplo para realizar una evaluación óptica combinada del tejido y la ablación por láser. El procedimiento incluye proporcionar un catéter de ablación, en el que el catéter de ablación incluye un extremo proximal, un extremo distal con una pluralidad de puertos ópticos, y una vaina acoplada entre el extremo proximal y el extremo distal. El procedimiento incluye además la transmisión de uno o más haces de radiación de exposición a través de la pluralidad de puertos ópticos a una muestra cercana al extremo distal del catéter de ablación, la recepción de uno o más haces de radiación dispersada o reflejada desde la muestra a través de la pluralidad de puertos ópticos, y la ablación de al menos una porción de la muestra utilizando energía de ablación láser emitida desde al menos un puerto óptico de la pluralidad de puertos ópticos.
En otra realización, se describe un sistema de catéter para realizar una evaluación óptica combinada del tejido y la ablación por láser. El sistema de catéter incluye un catéter con una sección distal, una sección proximal y una vaina acoplada entre la sección proximal y la sección distal, y un dispositivo de procesamiento. La sección distal incluye una pluralidad de puertos ópticos configurados para transmitir uno o más haces de radiación de exposición a una muestra, recibir uno o más haces de radiación dispersa que se han reflejado o dispersados desde la muestra, y transmitir energía de ablación láser tal que al menos una porción de la muestra es ablacionada. El dispositivo de procesamiento o la sección proximal del catéter incluye una primera fuente óptica configurada para generar un haz fuente de radiación de exposición y una segunda fuente óptica configurada para generar la energía de ablación láser. Otras características y ventajas, así como la estructura y el funcionamiento de diversas realizaciones, se describen en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. Cabe señalar que las realizaciones específicas descritas en el presente documento no pretenden ser limitativas. Dichas realizaciones se presentan en el presente documento únicamente con fines ilustrativos. Otras realizaciones serán evidentes para los expertos en la(s) técnica(s) pertinente(s) basándose en las enseñanzas contenidas en el presente documento.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS/FIGURAS
Los dibujos adjuntos, que se incorporan en el presente documento y forman parte de la memoria descriptiva, ilustran realizaciones de la presente invención y, junto con la descripción, sirven además para explicar los principios de la invención y permitir a un experto en la técnica hacer y utilizar la invención.
La FIG. 1 ilustra un diagrama de ejemplo de un catéter, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
Las FIGs. 2A y 2B ilustran secciones transversales de un catéter, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
Las FIGs. 3A-3G ilustran vistas de un extremo distal de un catéter, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
Las FIGs. 4A y 4B ilustran vistas adicionales de un extremo distal de un catéter, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
Las FIGs. 5A y 5B ilustran diagramas de bloques de ejemplo del sistema fusionado de evaluación óptica y ablación por láser del catéter, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
La FIG. 6 ilustra un gráfico de ejemplo que muestra el espectro del cuerpo negro a diferentes longitudes de onda y temperaturas.
La FIG. 7 ilustra un diagrama de ejemplo de una pila de capas para una guía de ondas de nitruro de silicio, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
La FIG. 8 ilustra un diagrama de ejemplo de un dispositivo diseñado para dirigir un haz de radiación, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
Las FIGs. 9A y 9B ilustran gráficos de ejemplo que muestran la reflectividad en función de la longitud de onda y del espesor de la capa, respectivamente, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
La FIG. 10 ilustra un entorno de ejemplo de una guía de ondas con un enfoque de irrigación, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
La FIG. 11 ilustra un gráfico de ejemplo que muestra las posiciones del plano focal de cada longitud de onda con los correspondientes valores de profundidad de foco, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
La FIG. 12 ilustra un procedimiento de ejemplo para realizar una evaluación óptica combinada del tejido y la ablación por láser, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación.
Las realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Aunque se discuten configuraciones y disposiciones específicas, debe entenderse que esto se hace sólo con fines ilustrativos. Un experto en la técnica reconocerá que pueden utilizarse otras configuraciones y disposiciones sin apartarse del alcance de la presente invención. Será aparente a una persona experta en la técnica pertinente que esta invención también puede emplearse en una variedad de otras aplicaciones.
Cabe señalar que las referencias en la memoria descriptiva a "una realización", "una realización", "una realización de ejemplo", etc., indican que la realización descrita puede incluir un rasgo, estructura o característica particular, pero cada realización puede no incluir necesariamente el rasgo, estructura o característica particular. Además, estas frases no se refieren necesariamente a la misma realización. Además, cuando un rasgo, estructura o característica particular se describe en relación con una realización, sería del conocimiento de un experto en la técnica efectuar dicho rasgo, estructura o característica en relación con otras realizaciones, estén o no descritas explícitamente.
Tal como se utiliza en el presente documento, "energía láser" o "energía de ablación láser" se refiere a la luz emitida a través de un procedimiento de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de radiación electromagnética y se refiere a uno o más haces de luz láser que es generada por una fuente láser. Debe tenerse en cuenta que, aunque esta aplicación puede referirse específicamente a la ablación cardíaca, las realizaciones descritas en el presente documento pueden dirigirse también a otras patologías, junto con fuentes de energía adicionales para la ablación. Los principios de utilización de la energía de ablación láser para tratar otras patologías son similares y, por lo tanto, las técnicas utilizadas para aplicar la energía de ablación láser también lo son.
En el presente documento se describen formas de realización de un catéter de ablación para la evaluación óptica combinada del tejido y la ablación por láser, en el que el catéter de ablación incluye una pluralidad de puertos ópticos para evaluar y ablacionar el tejido objetivo. En algunas realizaciones, la pluralidad de puertos ópticos del catéter puede estar configurada para transmitir haces de radiación de exposición a una muestra, recibir uno o más haces de radiación dispersa que se han reflejado o dispersados desde la muestra, y transmitir energía láser de forma que al menos una porción de la muestra sea ablacionada. Al utilizar los mismos puertos ópticos para la transmisión de las señales de evaluación óptica y las señales de ablación láser, el catéter de ablación puede proporcionar una evaluación focalizada del mismo tejido objetivo que está siendo ablacionado en un único sustrato que permite ambas modalidades.
En el presente documento, los términos "radiación electromagnética", "luz" y "haz de radiación" se utilizan para describir las mismas señales electromagnéticas que se propagan a través de los diversos elementos y sistemas descritos.
Realizaciones de Catéteres
La FIG. 1 ilustra un catéter 100 de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. El catéter 100 incluye una sección 102 proximal, una sección 104 distal, y una vaina 106 acoplada entre la sección 102 proximal y la sección 104 distal. En una realización, la vaina 106 incluye uno o más marcadores radiopacos para fines de navegación. En una realización, el catéter 100 incluye una interfaz 110 de comunicación entre el catéter 100 y un dispositivo 108 de procesamiento. La interfaz 110 de comunicación puede incluir uno o más cables entre el dispositivo 108 de procesamiento y el catéter 100. En otros ejemplos, la interfaz 110 de comunicación es un componente de interfaz que permite la comunicación inalámbrica, como Bluetooth, WiFi, celular, etc. La interfaz 110 de comunicación puede comunicarse con uno o más elementos transceptores situados dentro de la sección 102 proximal o de la sección 104 distal del catéter 100.
En una realización, la vaina 106 y la sección 104 distal son desechables. Como tal, la sección 102 proximal puede reutilizarse acoplando una nueva vaina 106 y la sección 104 distal cada vez que se vaya a realizar un nuevo procedimiento. En otra realización, la sección 102 proximal también es desechable.
En algunas realizaciones, diverso componentes eléctricos y ópticos tales como una fuente de alimentación, primera y segunda fuentes ópticas, y elementos de interferómetro están localizados en el dispositivo 108 de procesamiento. Las señales eléctricas y ópticas de estos componentes pueden enviarse a la sección 102 proximal a través de la interfaz 110 de comunicación. Al alojar estos componentes en el dispositivo 108 de procesamiento, todo el catéter 100 puede ser desechable.
En otras realizaciones, la sección 102 proximal puede alojar diversos componentes eléctricos y ópticos utilizados en el funcionamiento del catéter 100. Una primera fuente óptica puede incluirse dentro de la sección 102 proximal para generar un haz fuente de radiación para la evaluación óptica. La primera fuente óptica puede incluir uno o más diodos láser, diodos superluminiscentes (SLED) o diodos emisores de luz (LED). El haz de radiación generado por la fuente óptica puede tener una longitud de onda dentro de la gama infrarroja. En un ejemplo, el haz de radiación tiene una longitud de onda central de 1,3 pm. La fuente óptica puede estar diseñada para emitir un haz de radiación a una sola longitud de onda, o puede ser una fuente de barrido y estar diseñada para emitir una gama de diferentes longitudes de onda. El haz de radiación generado puede guiarse hacia la sección 104 distal a través del medio de transmisión óptica conectado entre la sección 102 proximal y la sección 104 distal dentro de la vaina 106. Algunos ejemplos de medios de transmisión óptica incluyen fibras ópticas monomodo, de polarización mantenida o multimodo y guías de ondas ópticas integradas. En una realización, el medio de transmisión eléctrico y el medio de transmisión óptico son proporcionados por el mismo medio híbrido que permite la propagación de señales eléctricas y ópticas. Además, la sección 102 proximal puede incluir una segunda fuente óptica, tal como una fuente de energía láser para la ablación de tejidos. En algunas realizaciones, la fuente de energía láser puede emitir un haz de ablación de energía láser a una longitud de onda de 980 nm o a una longitud de onda de 1060 nm. La energía láser de la fuente en la sección 102 proximal puede propagarse por el catéter 100 a través de un medio de transmisión óptica conectado entre la sección 102 proximal y la sección 104 distal dentro de la vaina 106, y la energía láser puede emitirse desde la sección 104 distal del catéter 100 al tejido objetivo. Por ejemplo, la energía láser de la fuente puede producir una potencia óptica de 5 W a 12 W que se aplica al tejido objetivo durante 20-30 segundos para producir lesiones transmurales en el tejido cardíaco. En otro ejemplo, la energía láser de la fuente puede producir una potencia óptica de 30 W a 50 W que se aplica al tejido objetivo durante 60-90 segundos. En referencia a las FIGs. 5A y 5B se describen con más detalle cómo se acoplan la primera fuente óptica para la evaluación óptica y la segunda fuente óptica para la ablación por láser.
En una realización, la sección 102 proximal incluye uno o más componentes de un interferómetro para realizar interferometría de baja coherencia (LCI) utilizando la luz generada desde la primera fuente óptica. Debido a la naturaleza del análisis de datos interferométricos, en una realización, el medio de transmisión óptica utilizado para guiar la luz hacia y desde el extremo 104 distal no afecta al estado y grado de polarización de la luz. En otra realización, el medio de transmisión óptica afecta a la polarización de forma constante y reversible.
La sección 102 proximal puede incluir otros elementos de interfaz con los que un usuario del catéter 100 puede controlar el funcionamiento del catéter 100. Por ejemplo, la sección 102 proximal puede incluir un mecanismo de control de deflexión que controla un ángulo de deflexión de la sección 104 distal. El mecanismo de control de desviación puede requerir un movimiento mecánico de un elemento de la sección 102 proximal, o el mecanismo de control de desviación puede utilizar conexiones eléctricas para controlar el movimiento de la sección 104 distal. La sección 102 proximal puede incluir diversos botones o interruptores que permiten a un usuario controlar cuándo se aplica la energía láser en el extremo 104 distal, o cuándo se transmiten los haces de radiación desde el extremo 104 distal, permitiendo la adquisición de datos ópticos. En algunos ejemplos, estos botones o interruptores se encuentran en una interfaz de usuario independiente acoplada al dispositivo 108 de procesamiento.
La sección 104 distal incluye una pluralidad de puertos de visión óptica, que se describirán con más detalle a continuación. En una realización, uno o más de los puertos de visión óptica están mecanizados en el cuerpo exterior de la sección 104 distal. Por ejemplo, uno o más de los puertos de visión óptica del cuerpo exterior de la sección 104 distal pueden producirse mediante perforación láser, impresión 3D, estereolitografía (SLA), modelado por deposición fundida (FDM), sinterización selectiva por láser (SLS) y/u otras técnicas. Los puertos de visión óptica están distribuidos por el exterior de la sección 104 distal, lo que da lugar a una pluralidad de direcciones de visión distintas. Los puertos de visión óptica también permiten una pluralidad de direcciones en las que se puede dirigir la energía láser para la ablación del tejido a través de uno o más de los puertos de visión óptica. En una realización, cada una de la pluralidad de direcciones de visión son sustancialmente no coplanares. Los puertos de visión óptica también pueden estar diseñados con funcionalidad de irrigación para enfriar la sección 104 distal y el tejido circundante durante la ablación. Más detalles sobre el diseño de la sección 104 distal se discuten con referencia a las FIGs. 3A-3G y FIGs. 4A-4B.
Las FIGs. 2A y 2B ilustran vistas en sección transversal de la vaina 106, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. La vaina 106 puede incluir todos los elementos que interconectan la sección 102 proximal con la sección 104 distal. La vaina 106a ilustra una realización que aloja un canal 202 de irrigación, un mecanismo 206 de desviación, conexiones 208 eléctricas y medios 210 de transmisión óptica. La FIG. 2A ilustra una cubierta 212 protectora que envuelve tanto las conexiones 208 eléctricas como los medios 210 de transmisión óptica. Las conexiones 208 eléctricas pueden utilizarse para proporcionar señales a los componentes de modulación óptica situados en la sección 104 distal. Uno o más medios 210 de transmisión óptica guían la luz generada por la fuente óptica (luz de exposición) hacia la sección 104 distal, mientras que otro subconjunto de medios 210 de transmisión óptica guía la luz que regresa de la sección 104 distal (luz dispersada o reflejada) de vuelta a la sección 102 proximal. En otro ejemplo, el mismo uno o más medios 210 de transmisión óptica guían la luz en ambas direcciones. En algunas realizaciones, también pueden utilizarse uno o más medios 210 de transmisión óptica para propagar la energía láser de ablación (por ejemplo, generada a partir de una fuente de energía láser) a la sección 104 distal del catéter 100.
El canal 202 de irrigación puede ser un tubo hueco utilizado para guiar fluido refrigerante hacia la sección 104 distal. El canal 202 de irrigación puede incluir elementos de calentamiento y/o enfriamiento dispuestos a lo largo del canal para afectar a la temperatura del fluido. En otra realización, el canal 202 de irrigación también puede utilizarse como una vía para extraer el fluido que rodea la sección 104 distal hacia la sección 102 proximal.
El mecanismo 206 de deflexión puede incluir elementos eléctricos o mecánicos diseñados para proporcionar una señal a la sección 104 distal con el fin de cambiar un ángulo de deflexión de la sección 104 distal. El sistema de deflezión permite guiar la sección 104 distal accionando un mando mecánico situado en la sección 102 proximal, de acuerdo con una realización. Este sistema puede basarse en una serie de recortes alineados y uniformemente espaciados en la vaina 106 destinados a proporcionar una deflexión unidireccional de la sección 104 distal, en combinación con un cable que conecta el control del mecanismo de deflexión en la sección 102 proximal con la punta del catéter en la sección 104 distal. De este modo, un determinado movimiento de la sección proximal puede proyectarse a la sección distal. Otras realizaciones que implican la combinación de varios cables de control unidos a la punta del catéter pueden permitir la desviación de la punta del catéter a lo largo de diferentes direcciones.
La FIG. 2B ilustra una sección transversal de la vaina 106b. La vaina 106b representa una realización que tiene la mayoría de los mismos elementos que la vaina 106a de la FIG. 2A, salvo que no hay conexiones 208 eléctricas. La vaina 106b puede utilizarse en situaciones en las que la modulación (por ejemplo, la multiplexación) del haz de radiación generado se realiza en la sección 102 proximal o en el dispositivo 108 de procesamiento. En algunas realizaciones, la vaina 106b puede incluir conexiones eléctricas para un electrodo en la sección 104 distal para medir electrocardiogramas de tejido.
Las FIGs. 3A-3G ilustran vistas dentro de la sección 104 distal, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. Por ejemplo, la FIG. 3A ilustra la sección 104a distal que tiene una pluralidad de puertos 302 de visión, una pluralidad de guías 304 de ondas, y uno o más canales 310 de irrigación situados sustancialmente en una punta de la sección 104a distal. La pluralidad de puertos 302 de visión puede disponerse alrededor del exterior de la sección 104a distal en cualquier patrón para conseguir diversas vistas de una muestra 308. La energía láser puede dirigirse a al menos un puerto 302 de visión de la pluralidad de puertos 302 de visión para ablacionar una porción de la muestra 308. En una realización, las guías 304 de ondas pueden ser cualquier tipo de estructuras de guía de ondas, tales como guías de ondas definidas dentro de un circuito óptico integrado. En otra realización, las guías 304 de ondas pueden ser estructuras de guía de ondas definidas sobre un sustrato flexible. En otra realización, las guías 304 de ondas pueden ser fibras ópticas. También puede definirse una unidad 312 de multiplexación sobre el mismo sustrato flexible que incluye las estructuras de guía de ondas.
En las FIGs 3A y 3B, las guías 304 de ondas son usadas en cada uno de los puertos 302 de visión para transmitir y recibir luz a través de cada uno de los puertos 302 de visión. La luz de exposición se transmite a través de los puertos 302 de visión lejos de la sección 104a distal y sobre la muestra 308, mientras que la luz que es dispersada o reflejada por la muestra 308 se recibe a través de los puertos 302 de visión. Cada puerto de visión de la pluralidad de puertos 302 de visión puede incluir más de una fibra óptica, por ejemplo, un haz de fibras. La luz generada desde la primera fuente óptica (por ejemplo, para la evaluación del tejido) dentro de la sección 102 proximal o el dispositivo 108 de procesamiento puede dividirse entre cada uno de los puertos 302 de visión utilizando la unidad 312 de multiplexación. Alternativamente, la unidad 312 de multiplexación puede seleccionar uno de la pluralidad de puertos 302 de visión para que la luz viaje hacia o desde.
Además, la energía láser generada desde la segunda fuente óptica (por ejemplo, para ablación láser) dentro de la sección 102 proximal o el dispositivo 108 de procesamiento puede dirigirse a uno o más puertos 302 de visión utilizando la misma unidad 312 de multiplexación o una unidad de multiplexación diferente (no mostrada) para seleccionar al menos uno de la pluralidad de puertos 302 de visión para ablación dirigida. La unidad 312 de multiplexación recibe un haz de radiación de entrada y un haz láser a través de la línea 316 de transmisión óptica. La línea 316 de transmisión óptica puede incluir cualquier número de elementos de transmisión óptica (por ejemplo, fibras ópticas), y puede ser similar a los medios 210 de transmisión óptica de las FIGs. 2A y 2B. Pueden incluirse cables 318 eléctricos para llevar señales de control a la unidad 312 de multiplexación desde la sección 102 proximal del catéter 100 o desde el dispositivo 108 de procesamiento.
La unidad 312 de multiplexación puede incluir electrónica 314 asociada que proporciona señales de control a diversos elementos moduladores de la unidad 312 de multiplexación. La unidad 312 de multiplexación puede utilizar cualquier procedimiento de multiplexación que permita la separación de las contribuciones de la luz recogida por diversos puertos 302 de visión, así como la separación de la luz para la evaluación óptica del tejido y la luz para la ablación por láser. Uno de estos procedimientos de multiplexación es la multiplexación en el dominio del tiempo, en la que la unidad 312 de multiplexación conmuta entre diferentes guías de onda de salida de forma controlada, de modo que en un momento dado sólo uno de los puertos 302 de visión asociados está activo. Otro procedimiento de multiplexación adecuado es la multiplexación en el dominio de la frecuencia, en la que la luz que atraviesa cada uno de los puertos 302 de visión se modula de tal manera que el comportamiento tiempo-frecuencia de las señales correspondientes a los diferentes puertos 302 de visión puede ser diferenciado por un dispositivo de procesamiento (por ejemplo, el dispositivo 108 de procesamiento). La multiplexación en el dominio de la coherencia también puede utilizarse en la unidad 312 de multiplexación, introduciendo un retardo de grupo diferente a la luz que atraviesa cada puerto 302 de visión, de modo que las señales correspondientes a diferentes puertos 302 de visión aparezcan en diferentes posiciones de coherencia y puedan, por lo tanto, ser diferenciadas por un dispositivo de procesamiento (por ejemplo, el dispositivo 108 de procesamiento). Estos procedimientos no son excluyentes y pueden combinarse para encontrar el mejor compromiso de diseño. Algunos de los procedimientos de multiplexación, como la multiplexación de dominio de coherencia, no requieren ninguna actuación eléctrica de la unidad 312 de multiplexación. Así, en una realización, las implementaciones basadas en la multiplexación en el dominio de la coherencia no requieren medios de transmisión eléctrica para las señales de control.
En una realización, la unidad 312 de multiplexación se produce en un chip fotónico de nitruro de silicio utilizando una red de conmutadores ópticos termoeléctricos. Otros materiales adecuados para su uso en la unidad 312 de multiplexación incluyen dióxido de silicio, oxinitruro, niobato de litio, materiales semiconductores III-V, silicio sobre aislante (SOI), arseniuro de galio (GaAs), carburo de silicio o polímeros de grado óptico, y similares. Otros efectos de modulación para apoyar la operación de conmutación óptica son el efecto electroóptico, los efectos de densidad de portadores de carga, los efectos fotomecánicos, la modulación del índice de refracción basada en el cristal líquido, etc. La función de multiplexación también puede obtenerse mediante dispositivos microelectromecánicos (MEMS) en la medida en que puedan cumplirse las limitaciones de miniaturización y empaquetado. Las conexiones entre los cables 318 eléctricos y la unidad 312 de multiplexación pueden lograrse mediante la unión o soldadura individual de los cables, o a través de un sustrato intermedio que permita el ensamblaje flip-chip en un procedimiento individual o por lotes. En una realización, este sustrato intermedio es flexible.
En una realización, la unidad 312 de multiplexación se fabrica sobre un sustrato flexible. Un procedimiento para formar los elementos ópticos sobre un sustrato flexible incluye un paso de post-procesado de transferencia de sustrato aplicado a chips u obleas de Silicio sobre Aislante (SOI), como se describe con más detalle en la Pat. de EE. UU. No.
9062960. En una realización, el dispositivo flexible resultante es más delgado (<350 pm) que el espesor inicial (500 700 pm). La unidad 312 de multiplexación puede implementarse mediante un chip óptico integrado que sea parcialmente flexible. La pluralidad de guías 304 de ondas (por ejemplo, fibras ópticas) son convenientemente flexibles para alcanzar los diversos puertos 302 de visión dispuestos alrededor de la sección 104a distal, de acuerdo con una realización. Como se ilustra en la FIG. 3C - 3G, el chip óptico integrado puede estar formado por una serie de secciones rígidas interconectadas unidas por secciones flexibles. La electrónica 314 asociada puede estar unida a la cara inferior o superior de un chip integrado que incluya la unidad 312 de multiplexación. En otra realización, tanto la unidad 312 de multiplexación como la electrónica 314 asociada están dispuestas sobre un sustrato flexible. En un ejemplo, el sustrato flexible que tiene tanto la unidad 312 de multiplexación como la electrónica 314 asociada se enrolla en una forma cilíndrica para encajar dentro de la sección 104a distal del catéter 100.
Como se muestra en la FIG 3A, la sección 104a distal puede incluir uno o más canales 310 de irrigación para suministrar fluido a una pluralidad de orificios (no mostrados) en el exterior de la sección 104a distal. El fluido suministrado a través de los canales 310 de irrigación puede utilizarse para la refrigeración durante el procedimiento de ablación. En otras realizaciones, los canales 310 de irrigación pueden estar diseñados para suministrar fluidos terapéuticos a la muestra 308.
La sección 104a distal también puede incluir un sensor 317 de fuerza. En una realización, el sensor 317 de fuerza está diseñado para medir una fuerza aplicada a la sección 104a distal durante el funcionamiento a lo largo de uno o más ejes de referencia. El sensor 317 de fuerza puede incluir un elemento rígido procedente de la vaina (por ejemplo, un cable rígido) conectado mecánicamente a una parte del sensor. El montaje general del catéter y cualquier elemento de fijación mecánica que actúe entre la sección 104a distal y la vaina deben garantizar una transferencia de esfuerzos suficiente al sensor 317 de fuerza. En otra realización, el sensor 317 de fuerza puede ser un sensor de presión basado, por ejemplo, en un extensómetro.
El sensor 317 de fuerza puede tener su elemento de lectura definido en el mismo sustrato que la unidad 312 de multiplexación, de acuerdo con una realización. El principio de lectura puede basarse en un análisis interferométrico del cambio de distancia asociado a la deformación, en un análisis espectral de dispositivos de tipo resonante, en un dispositivo piezoeléctrico, en una medición de la capacidad o en una medición electromagnética. De acuerdo con una realización, las señales generadas desde el sensor 317 de fuerza se propagan a través de cables adicionales y/o medios de transmisión óptica que recorren la vaina 106. Alternativamente, las señales pueden propagarse a través de los mismos caminos eléctricos y ópticos utilizados para la unidad 312 de multiplexación y su electrónica 314 asociada. En este último caso, la trayectoria óptica multiplexada y la trayectoria de datos del sensor 317 de fuerza pueden separarse mediante una técnica adecuada de multiplexación de señales. Además, si los canales 310 de irrigación se perfunden con un flujo bajo y constante, la presión puede medirse indirectamente añadiendo un transductor de presión en la sección 102 proximal del catéter 100.
En una realización, un sensor 319 de temperatura puede incluirse en la sección 104a distal, midiendo la temperatura sustancialmente en la punta del catéter durante la operación. Aunque las FIGs. 3A y 3B ilustran sólo un sensor 319 de temperatura, puede haber cualquier número de sensores 319 de temperatura en la sección 104 distal. El sensor 319 de temperatura puede ser un termoacoplador, un elemento con una dependencia resistiva conocida de la temperatura, un elemento en el que un parámetro óptico cambia con la temperatura, o cualquier otro tipo de sensor de temperatura. El sensor 319 de temperatura puede incluirse como un elemento definido en el mismo sustrato que la unidad 312 de multiplexación. De acuerdo con una realización, las señales generadas desde el sensor 319 de temperatura se propagan a través de cables adicionales y/o medios de transmisión óptica que discurren a través de la vaina 106, o a través de los mismos caminos eléctricos y ópticos utilizados para la unidad 312 de multiplexación y su electrónica 314 asociada. En este último caso, la trayectoria óptica multiplexada y las trayectorias de datos del sensor 319 de temperatura pueden separarse mediante una técnica de multiplexación de señales adecuada.
En algunas realizaciones, la sección 104 distal puede incluir uno o más electrodos para medir electrocardiogramas de tejido y/o uno o más sensores magnéticos para permitir la navegación del catéter. Por ejemplo, uno o más sensores magnéticos del catéter pueden combinarse con generadores de campos magnéticos generados externamente para navegar por el catéter con campos magnéticos.
La FIG. 3B ilustra otra realización de la sección distal, representada como sección 104b distal. La sección 104b distal incluye muchos de los mismos elementos que los descritos en la sección 104a distal. Sin embargo, la sección 104b distal no incluye la unidad 312 de multiplexación y la electrónica 314 asociada. Un haz de fibras 305 se utiliza para proporcionar luz a la pluralidad de guías 304 de ondas dentro de la sección 104b distal. En una realización de catéter que utiliza la sección 104b distal, una unidad de multiplexación puede estar situada dentro de la sección 102 proximal o externa al catéter 100 (tal como, por ejemplo, con el dispositivo 108 de procesamiento).
En cualquier realización de la sección 104 distal ilustrada en las FIGs. 3A y 3B, la pluralidad de puertos 302 de visión puede incluir una o más lentes y/o espejos o elementos ópticos similares diseñados para enfocar la luz que atraviesa cualquiera de los puertos 302 de visión. El material utilizado dentro de cada puerto 302 de visión es sustancialmente transparente a un rango de longitudes de onda de luz utilizadas para la interrogación óptica y a un rango de longitudes de onda de luz utilizadas para la ablación láser, de acuerdo con una realización. Por ejemplo, el material utilizado dentro de cada puerto 302 de visión puede ser sustancialmente transparente a 1,3 pm para la evaluación óptica del tejido y a 980 nm o 1060 nm para la ablación por láser. El elemento óptico puede estar recubierto con una capa antirreflectante para minimizar las pérdidas ópticas. Los espejos pueden producirse localmente mediante la evaporación selectiva de una capa metálica a través de una máscara en las superficies que se van a hacer reflectantes, y pueden ser planos o proporcionar una función de enfoque. En algunas realizaciones, los espejos de reflexión interna total (TIR) que no requieren recubrimiento metálico también pueden utilizarse para redirigir y/o enfocar la luz. El cuerpo de la sección 104 distal puede estar formado utilizando plástico moldeado por inyección, y diseñado para soportar el embalaje de la unidad 312 de multiplexación. En una realización, el elemento óptico utilizado en la pluralidad de puertos 302 de visión incluye lentes de índice de gradiente y/o lentes con puntas cónicas.
En una realización, uno o más de la pluralidad de puertos 302 de visión incluye un elemento de escaneo (no mostrado) que permite que uno o más haces que salen a través del puerto 302 de visión (por ejemplo, uno o más haces de la radiación de exposición y la energía de ablación láser) sean escaneados en una dirección dada. El elemento de escaneo puede incluir un componente de sistema microelectromecánico (MEMS) o utilizar moduladores electroópticos para dirigir el ángulo de salida del haz de radiación desde un puerto de visualización asociado. Se pueden encontrar más detalles y ejemplos sobre el escaneo de los haces de radiación en la Pat. de EE.UU No. 9354040. En algunas realizaciones, el escaneo de la radiación de exposición permite obtener imágenes de tomografía de coherencia óptica (OCT) de una muestra.
Las FIGs. 3C-3G ilustran realizaciones adicionales de la sección 104 distal. Estas realizaciones incluyen muchos de los mismos elementos que los descritos en las FIGs 3A y 3B a menos que se indique lo contrario. Cada una de las disposiciones representadas en las FIGs. 3C-3G ilustran secciones distales que incluyen un circuito integrado fotónico que tiene secciones rígidas unidas por secciones flexibles. Como se ilustra en la FIG. 3C, se puede utilizar un único sustrato 320 como base para todas las secciones 322 de entrada/salida de haz rígido. Cada sección 322 de entrada/salida de haz rígido está conectada al menos a una sección 324 flexible delgada. Las secciones 322 de entrada/salida del haz pueden proporcionar puertos ópticos y están interconectadas óptica y mecánicamente por secciones 324 flexibles para formar la punta de la sección 104 distal. El sustrato 320 tiene así una pluralidad de ramas integrales, con cada rama incluyendo secciones 322 de entrada/salida de haz rígido interconectadas por secciones 324 flexibles. Las ramas se doblan alrededor de la punta del extremo distal en las secciones 324 flexibles. De este modo, se pueden acomodar diferentes formas y disposiciones. Un soporte (ilustrado en las FIGs. 3F y 3G) pueden utilizarse para fijar la relación espacial de las ramas y las correspondientes secciones 322 de entrada/salida del haz rígido.
Las guías de ondas flexibles pueden extenderse a través de las secciones flexibles para conectar ópticamente los puertos ópticos al multiplexor 312. Las secciones flexibles pueden estar formadas por la eliminación parcial del material del sustrato para adelgazar el sustrato. Puede añadirse una capa de poliimida para reforzar la parte diluida. El multiplexor 312 puede estar formado en una sección rígida como se muestra en la FIG. 3C o implementado a través de las secciones rígidas y flexibles. Aunque es más fácil formar puertos ópticos de haz en las secciones rígidas, los puertos ópticos de haz también pueden formarse en secciones flexibles. En una realización, los acopladores ópticos, por ejemplo 2 x 1 o 2 x 2, pueden dispersarse adecuadamente a través de las secciones rígidas y/o flexibles para formar parte del multiplexor 312.
Las secciones 322 de entrada/salida del haz pueden emitir haces enfocados o desenfocados desde puertos ópticos. Además, el haz puede salir en el plano de una sección 322 de entrada/salida del haz (como se muestra en la FIG. 3D) o puede salir en un ángulo oblicuo al plano de la sección de entrada/salida del haz 322, como ortogonal al plano (como se muestra en las FIGs. 3E - 3G). A continuación, puede recibirse radiación de la muestra a lo largo de la misma trayectoria óptica. Las FIGs. 3E - 3G ilustran diversas realizaciones de un dispositivo diseñado para dirigir un haz de radiación. Encontrará más detalles y disposiciones alternativas en la Pat. de e E. UU. No. 9690093. La FIG. 3D muestra dos secciones 322 de entrada/salida del haz acopladas óptica y mecánicamente mediante una sección 324 flexible. Las guías 334 de ondas discurren a lo largo del plano del sustrato hasta los puertos 326 ópticos, en los que los puertos 326 ópticos están configurados para dirigir haces de radiación de exposición y energía de ablación láser al tejido objetivo. Los puertos 326 ópticos dirigen haces de radiación 342 sustancialmente paralelos al plano de propagación a lo largo de cada sección 322 de entrada/salida del haz respectiva. Los puertos 326 ópticos también pueden dirigir la radiación de exposición y la energía láser sin requerir alineación entre los puertos 326 ópticos y con los puertos 302 de visión para pasar la luz al área de interés. Las secciones 322 de entrada/salida del haz no se limitan a un único puerto óptico, sino que pueden tener una pluralidad de puertos ópticos.
Las FIGs. 3E - 3G ilustran el concepto de dirigir un haz de radiación en un ángulo que es sustancialmente perpendicular a una superficie del sustrato. Sin embargo, las realizaciones difieren en la colocación y formación de determinados elementos. Por ejemplo, la FIG. 3E ilustra un sustrato 320 formado por una pluralidad de secciones 322 de entrada/salida del haz acopladas mecánica y ópticamente mediante una sección 324 flexible. La zona por debajo de la sección flexible se ha eliminado para aportar flexibilidad. Una o más guías 334 de ondas están formadas en cada una de las secciones 322 de entrada/salida del haz. Las guías 334 de ondas pueden extenderse a través de la sección 324 flexible para permitir el acoplamiento óptico entre los puertos ópticos. La guía 334 de ondas incluye una capa 336 de núcleo rodeada por capas 338a y 338b de revestimiento. Un reflector 340 está formado en el plano con la guía 334 de ondas y está diseñado para reflejar un haz de radiación 342 hacia el puerto 302 de visión.
El sustrato 320 puede ser cualquier material adecuado que permite realizar pasos de modelado de micromecanizado de superficie y/o a granel. En un ejemplo, el sustrato 320 es un material cristalino tal como dióxido de silicio, silicio, arseniuro de galio, fosfuro de indio, o similares. En otros ejemplos, el sustrato 320 es amorfo, tal como el vidrio o el polisilicio. La capa 336 de núcleo de la guía 334 de ondas puede comprender un material que tenga un índice de refracción más alto que las capas 338a y 338b de revestimiento con el fin de confinar un haz de radiación que se propaga a través de la guía 334 de ondas. Por ejemplo, la capa 336 de núcleo puede comprender nitruro de silicio (SÍ<3>N<4>). La guía 334 de ondas puede tener una estructura cristalina o ser un polímero. Por ejemplo, la guía 334 de ondas puede estar formada de uno o más materiales que sean transparentes a las longitudes de onda utilizadas para la evaluación de tejidos y la ablación por láser y capaces de implementar mecanismos de cambio de fase y manejar altas intensidades ópticas con efectos no lineales insignificantes. En un ejemplo, las capas 338a y 338b de revestimiento son de dióxido de silicio, el sustrato 320 es de silicio y la capa 336 de núcleo es de óxido de silicio. La guía 334 de ondas puede ser una guía de ondas de tira, una guía de ondas de cresta, una fibra óptica tendida a través de la superficie del sustrato 320 o de cualquier otro tipo.
El reflector 340 puede formarse grabando las capas que forman la guía 334 de ondas, de acuerdo con una realización. Se puede utilizar un grabador anisotrópico húmedo (por ejemplo, hidróxido de tetrametil amonio (TMAH) y/o hidróxido de potasio (KOH)) para eliminar el material a lo largo de los planos cristalinos para formar la superficie del reflector 340. La superficie puede alisarse aún más mediante la oxidación térmica del silicio y el procedimiento de eliminación del óxido exponiendo rápidamente el reflector 340 a otro agente químico grabador, tal como el ácido fluorhídrico (HF). También pueden emplearse técnicas de grabado en seco para crear la superficie angular del reflector 340. Por ejemplo, el grabado iónico reactivo (RIE) utilizando una máscara de tipo escala de grises para producir fotorresistencia a alturas variables puede utilizarse para producir estructuras no planas. El reflector 340 se coloca a corta distancia de un extremo de la guía 334 de ondas, de acuerdo con una realización. Esta distancia no puede ser demasiado grande, o de lo contrario el haz de radiación que sale de la guía 334 de ondas se extenderá demasiado y se producirán pérdidas ópticas indeseables. En esta realización, tanto el reflector 340 como la guía 334 de ondas se modelan en el plano sobre una primera superficie del sustrato 320. El reflector 340 puede estar diseñado para tener una superficie en ángulo. Por ejemplo, el reflector 340 puede tener una superficie inclinada en un ángulo sustancialmente de 45 grados con respecto a la primera superficie del sustrato 320. Este ángulo hace que el haz de radiación se dirija en un ángulo que es sustancialmente perpendicular a la superficie del sustrato 320. En otro ejemplo, el reflector 340 tiene una superficie que está inclinada en un ángulo sustancialmente de 54,74 grados con respecto a la primera superficie del sustrato 320. En la realización ilustrada en la FIG. 3E, la luz se refleja hacia arriba y lejos de las secciones 322 de entrada/salida del haz rígido hacia el puerto 302 de visión. El puerto 302 de visión puede incluir un elemento óptico de enfoque, tal como una lente, para enfocar el haz de radiación divergente.
La FIG. 3F muestra una disposición alternativa que no necesita un elemento de enfoque adicional. En su lugar, se dispone un elemento 344 óptico sobre la guía 334 de ondas y sobre una superficie superior de la sección 322 de entrada/salida del haz rígido, de acuerdo con una realización. En esta realización, el elemento 344 óptico es una lente. La lente puede estar diseñada para enfocar el haz de radiación 342 o para colimar el haz de radiación 342. El elemento 344 óptico puede fabricarse utilizando litografía de nanoimpresión o grabado litográfico estándar utilizando una máscara de escala de grises. También puede utilizarse el reflujo térmico de un polímero transparente para dar forma a la lente curvada. El elemento 344 óptico puede fabricarse utilizando RIE directamente en el sustrato 320. La ventaja de utilizar RIE puede materializarse cuando el material del sustrato tiene un alto índice de refracción (por ejemplo, un material tal como el silicio, InP, etc.), por lo que el rendimiento de la lente depende mucho menos del índice de refracción de los medios circundantes. La curvatura y la posición de la superficie de enfoque de la lente pueden ajustarse para que el punto focal y la distancia focal de la lente alcancen el rendimiento de colimación o enfoque deseado. En un ejemplo, se introduce una capa intermedia de polímero entre el elemento 344 óptico y la guía 334 de ondas para establecer una distancia de trabajo de la lente. El elemento 344 óptico puede recubrirse posteriormente con una pila dieléctrica antirreflectante para minimizar la pérdida de luz. Aunque la disposición representada tiene el elemento 344 óptico en el mismo lado del sustrato 320 que la guía 334 de ondas, la guía 334 de ondas puede formarse frente al elemento 344 óptico con una abertura en la sección 322 de entrada/salida del haz rígido para permitir que la radiación pase a través del sustrato 320.
Un soporte 350 monolítico incluye rebajes 352 para retener y guiar físicamente las secciones 322 de entrada/salida de haz rígido. La vista transversal de la FIG. 3F ilustra cómo el sustrato 320 puede doblarse alrededor del soporte 350. El soporte 350 fija espacialmente las secciones 322 de entrada/salida del haz rígido alrededor de la punta del extremo 104 distal, y la sección 324 flexible abarca la porción del soporte entre los rebajes 352. Aunque se muestran en detalle dos secciones 322 de entrada/salida del haz rígido, cada uno de los rebajes 352 tendría ordinariamente una sección 322 de entrada/salida del haz rígido correspondiente en su interior. Se pueden prever ranuras adicionales en el soporte 350 para las secciones 324 flexibles. El soporte 350 puede estar formado alternativamente por un marco en lugar de un elemento monolítico.
La FIG. 3G muestra otra disposición alternativa que incluye un elemento de enfoque, aliviando así la necesidad de un elemento de enfoque en el puerto 302 de visión. En lugar del elemento refractivo mostrado en la FIG. 3F, la disposición de la FIG. 3G incluye un elemento 344 óptico con un recubrimiento 346 reflectante. El recubrimiento 346 reflectante puede formarse en una superficie parabólica del elemento 344 óptico para enfocar o colimar la luz procedente de la guía 334 de ondas. El elemento 344 óptico y el recubrimiento 346 reflectante pueden estar formados en la sección 322 de entrada/salida del haz rígido como se ha descrito anteriormente. Alternativamente, el recubrimiento 346 reflectante puede estar formado en una superficie parabólica formada dentro del hueco 352 del soporte 350, de tal forma que no se necesite ningún elemento óptico adicional. El recubrimiento 346 reflectante puede estar diseñado para la reflexión en el eje o fuera del eje. Para la reflexión en el eje, puede formarse una abertura sustancialmente anular en la sección 322 de entrada/salida del haz para permitir que el haz 342 pase a través del sustrato 320 y alrededor del reflector 340 plano.
Además, las características descritas anteriormente con respecto a las FIGs 3D-3G pueden combinarse para proporcionar múltiples medios de dirigir el haz de radiación 342.
La FIG. 4A ilustra una vista del exterior de la sección 104 distal, de acuerdo con una realización. La pluralidad de puertos 302 de visión puede estar situada en cualquier lugar alrededor de toda la superficie exterior de la sección 104 distal para proporcionar cualquier número de ángulos para visualizar una muestra de tejido (por ejemplo, una pared auricular) alrededor de la sección 104 distal y ablacionar una porción de la muestra de tejido mediante ablación con láser. Adicionalmente, la sección 104 distal puede incluir una pluralidad de aberturas 402 que están asociadas con los canales 310 de irrigación mostrados en las FIGs. 3A y 3B. Las aberturas 402 también pueden colocarse en cualquier lugar alrededor de la superficie exterior de la sección 104 distal y utilizarse para expulsar líquido a la zona que rodea la sección 104 distal, o para extraer líquido de la zona que rodea la sección 104 distal. En una realización, la pluralidad de puertos 302 de visión y aberturas 402 pueden colocarse en las mismas posiciones alrededor de la superficie exterior de la sección 104 distal.
La FIG. 4B ilustra una vista en despiece de la sección 104 distal, de acuerdo con una realización. La pluralidad de elementos 404 ópticos puede situarse en cualquier lugar alrededor de toda la superficie exterior de una tapa 410 para proporcionar cualquier número de ángulos para visualizar una muestra de tejido (por ejemplo, una pared auricular) alrededor de la sección 104 distal y ablacionar una porción de la muestra de tejido mediante ablación por láser. La tapa 410 está diseñada para ajustarse alrededor del soporte 350 y el sustrato 320. Las secciones 322 de entrada/salida del haz rígido encajan dentro de los rebajes 352 del soporte 350. A continuación, la tapa 410 se ajusta sobre el soporte 350 y el sustrato 320, y se fija mediante los mecanismos 412 y 414 de alineación y bloqueo. El retén 412 encaja dentro del intento 414 para asegurar la tapa 410 al soporte 350 mientras permite la conexión óptica a la sección 102 proximal. Al fijar la tapa 410 al soporte 350, los elementos 404 ópticos se alinean con la salida óptica de las secciones 322 de entrada/salida del haz rígido.
En algunas realizaciones, la alineación entre los elementos 404 ópticos y las salidas ópticas puede no ser necesaria para realizar la evaluación óptica combinada del tejido y la ablación láser. Es decir, la tapa 410 puede incluir un material que sea sustancialmente transparente a un rango de longitudes de onda de luz utilizadas para la interrogación óptica y a un rango de longitudes de onda de luz utilizadas para la ablación láser. Por ejemplo, el material de la tapa 410 puede ser sustancialmente transparente a 1,3 pm para la evaluación óptica de tejidos y a 980 nm o 1060 nm para la ablación por láser. En algunos casos, la tapa 410 puede incluir un recubrimiento antirreflectante para evitar reflexiones posteriores no deseadas y proporcionar un máximo de energía transmitida al tejido.
Realizaciones fusionadas de evaluación óptica y ablación por láser
Las FIGs. 5A y 5B ilustran diagramas de bloques de ejemplo del sistema fusionado de evaluación óptica y ablación por láser del catéter, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. La FIG. 5A ilustra un sistema 500 de ejemplo con una primera fuente 502 óptica, una segunda fuente 504 óptica, un primer elemento 503 aislante, un segundo elemento 505 aislante, un elemento 506 de acoplamiento, un divisor 508 óptico, un primer multiplexor 510, un segundo multiplexor 512, y un elemento 513 de acoplamiento. En algunas realizaciones, cada uno de los componentes del sistema 500 se aloja dentro de un catéter, tal como el catéter 100. Por ejemplo, la primera fuente 502 óptica y la segunda fuente 504 óptica pueden estar situadas dentro de la sección 102 proximal o del dispositivo 108 de procesamiento del catéter 100. En algunas realizaciones, la primera fuente 502 óptica genera un haz fuente de radiación para la evaluación óptica de una muestra 514 a una longitud de onda de aproximadamente 1,3 pm, y la segunda fuente 504 óptica genera energía láser para la ablación tisular de la muestra 514 a una longitud de onda de aproximadamente 980 nm o aproximadamente 1060 nm. Los elementos 503 y 505 aislantes primero y segundo pueden incluir circuladores o aislantes ópticos que pueden insertarse en el catéter para evitar daños potenciales de las fuentes 502 y 504 ópticas primera y segunda por retrorreflexiones no deseadas. El uno o más haces de radiación de exposición y los haces de energía de ablación láser generados por las fuentes 502 y 504 ópticas primera y segunda pueden acoplarse ópticamente mediante el elemento 506 de acoplamiento en la sección 102 proximal del catéter 100. Por ejemplo, el elemento 506 de acoplamiento puede ser un elemento de acoplamiento de fibra óptica, en el que el elemento de acoplamiento de fibra óptica permite que las fuentes 502 y 504 ópticas primera y segunda se acoplen antes de lanzarse al sustrato del catéter.
En algunas realizaciones, el elemento 506 de acoplamiento puede acoplar las fuentes 502 y 504 ópticas primera y segunda juntas en una única fibra, para la propagación de uno o más haces de radiación de exposición y haces de energía de ablación láser en la misma fibra por la vaina 106 del catéter 100. El divisor 508 óptico puede separar o dividir los uno o más haces de radiación de exposición de los uno o más haces de energía láser en la sección 104 distal del catéter 100. En algunas realizaciones, el divisor 508 óptico y/o el elemento 506 de acoplamiento pueden estar situados en el dispositivo 108 de procesamiento o en la sección 102 proximal del catéter 100. Después de aislar los haces, el primer multiplexor 510 puede dirigir los uno o más haces de radiación de exposición a la pluralidad de puertos 326 ópticos de la sección 104 distal del catéter 100. En algunas realizaciones, el primer multiplexor 510 puede incluir un multiplexor pasivo (por ejemplo, un árbol de distribución) o un multiplexor activo (por ejemplo, un conmutador) en el que uno o más haces de exposición pueden dirigirse a uno o más puertos 326 ópticos. El segundo multiplexor 512 puede dirigir la energía láser a al menos un puerto óptico de la pluralidad de puertos 326 ópticos de la sección 104 distal del catéter 100. Los uno o más haces de radiación de exposición y energía láser procedentes de los multiplexores 510 y 512 primero y segundo pueden acoplarse mediante el elemento 513 de acoplamiento, que puede ser un elemento de acoplamiento de fibra óptica. Los uno o más haces de radiación de exposición y energía de ablación láser pueden entonces transmitirse a la muestra 514 desde la pluralidad de puertos 326 ópticos. En algunas realizaciones, los multiplexores 510 y 512 primero y segundo pueden estar ubicados en la sección 102 distal o en la sección 104 proximal del catéter 100. En otras realizaciones, puede utilizarse un único multiplexor para multiplexar tanto la energía de ablación láser como el uno o más haces de radiación de exposición a al menos un puerto óptico de la pluralidad de puertos 326 ópticos. Aunque la FIG. 5A ilustra los multiplexores 510 y 512 primero y segundo con sólo una entrada y una salida, los multiplexores 510 y 512 primero y segundo pueden comprender cualquier número de entradas y cualquier número de salidas en el sistema 500.
La FIG. 5B ilustra otro sistema 520 de ejemplo de una primera fuente 522 óptica, una segunda fuente 524 óptica, un primer elemento 526 aislante, un segundo elemento 528 aislante, un elemento 530 de acoplamiento, y un multiplexor 532. En algunas realizaciones, cada uno de los componentes del sistema 520 se aloja dentro de un catéter, tal como el catéter 100. Por ejemplo, la primera fuente 502 óptica y la segunda fuente 504 óptica pueden estar situadas dentro de la sección 102 proximal o del dispositivo 108 de procesamiento del catéter 100. En algunas realizaciones, la primera y segunda fuentes 522 y 524 ópticas de la FIG. 5B pueden ser las mismas que las fuentes 502 y 504 ópticas primera y segunda de la FIG. 5A. En el sistema 520, uno o más haces de radiación de exposición y haces de energía de ablación láser de las fuentes 522 y 524 ópticas primera y segunda pueden propagarse por separado por la vaina 106 del catéter 100, tal como en dos fibras separadas (por ejemplo, una fibra para el uno o más haces de radiación de exposición para la evaluación óptica de una muestra 524, y otra fibra para el uno o más haces de energía de ablación láser para la ablación de una porción de la muestra 524). Los elementos 526 y 528 aislantes primero y segundo pueden incluir circuladores o aislantes ópticos que pueden insertarse en el catéter para evitar posibles daños en la fuente de luz por retrorreflexiones no deseadas. El uno o más haces de radiación de exposición y los haces de energía de ablación láser pueden acoplarse ópticamente mediante el elemento 530 de acoplamiento. En algunas realizaciones, el acoplamiento del uno o más haces de radiación de exposición y haces de energía de ablación láser se produce en la sección 104 distal del catéter 100. El multiplexor 532 puede entonces dirigir uno o más haces de radiación de exposición y energía láser a al menos un puerto óptico de la pluralidad de puertos 326 ópticos de la sección 104 distal del catéter 100. En algunas realizaciones, pueden utilizarse dos multiplexores para multiplexar la energía láser y el uno o más haces de radiación de exposición por separado a uno o más puertos ópticos de la pluralidad de puertos 326 ópticos. En otras realizaciones, el multiplexor 532 puede estar situado en la sección 102 distal o en la sección 104 proximal del catéter 100. Aunque la FIG. 5B ilustra el multiplexor 532 con una sola entrada y una sola salida, el multiplexor 532 puede comprender cualquier número de entradas y cualquier número de salidas en el sistema 520.
El catéter combinado de evaluación óptica y ablación por láser descrito en el presente documento puede configurarse además para realizar mediciones de temperatura. Por ejemplo, un detector (por ejemplo, situado en el dispositivo 108 de procesamiento o en la sección 102 proximal o sección 104 distal del catéter 100) puede determinar una o más temperaturas del tejido objetivo midiendo un espectro de cuerpo negro emitido por el tejido antes, durante o después de la ablación con láser. La FIG. 6 ilustra un gráfico de ejemplo que muestra el espectro del cuerpo negro a diferentes longitudes de onda y temperaturas que pueden ser medidas por el catéter de ablación, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. Para medir temperaturas en el rango de temperaturas del tejido humano (por ejemplo, entre 37 °C y 80 °C durante la ablación), el detector del catéter puede ser sensible a longitudes de onda que comienzan alrededor de 2 pm, como se muestra en la FIG. 6.
En algunas realizaciones, la evaluación óptica combinada y el catéter de ablación láser pueden implementarse utilizando nitruro de silicio como material de la guía de ondas para obtener una pérdida baja y un ancho de banda amplio. El nitruro de silicio puede permitir pérdidas en la guía de ondas ópticas tan bajas como 0,7 dB/m, y el material puede ser transparente desde 400 nm (brecha de banda del nitruro de silicio) hasta 4000 nm (absorción del SiO<2>) aproximadamente. En algunas realizaciones, los materiales de nitruro de silicio también pueden tener un índice de refracción más alto que los materiales de dióxido de silicio como las longitudes de onda de interés (por ejemplo, 980 nm para la ablación por láser, 1300 nm para la evaluación óptica de tejidos, 2000 nm para mediciones de temperatura). La Tabla 1 muestra los valores del índice de refracción medido de los materiales Si<3>N<4>ySiO<2>cultivados mediante deposición química en fase vapor mejorada con plasma (PECVD) en función de la longitud de onda.
Tabla 1. Valores medidos del índice de refracción deShN<4>SO<2>
La FIG. 7 ilustra un diagrama de ejemplo de una pila de capas para una guía de ondas de nitruro de silicio, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. La guía de ondas de la FIG. 7 ilustra, por ejemplo, una guía de onda de nitruro de silicio de 1 pm de anchura y 1 pm de altura simétricamente incrustada en una caja de SO<2>. La guía de ondas incrustada puede crecer en una oblea de Si para producir un circuito integrado fotónico que tenga secciones rígidas (por ejemplo, secciones 322 rígidas) unidas por secciones flexibles (por ejemplo, secciones 324 flexibles). En las secciones flexibles de la guía de ondas, el sustrato de Si puede eliminarse de la pila de materiales, entre otros posibles cambios.
En algunas realizaciones, la funcionalidad de evaluación tisular puede priorizarse durante el diseño de los elementos ópticos de enfoque del sustrato para el catéter fusionado de evaluación óptica y ablación láser. Por ejemplo, una longitud de onda de diseño de aproximadamente 1300 nm, y alcanzar una profundidad de enfoque (DOF) de 1,5 mm en el tejido, puede ser deseable para evaluar con precisión la transmuralidad de la lesión. Para obtener el DOF deseado en el tejido, se puede utilizar un diámetro de haz de cintura de aproximadamente 30,54 pm en el punto focal, que se coloca a una distancia igual a la mitad del DOF desde la pared exterior de la tapa, por ejemplo, 0,75 mm, de acuerdo con una realización. La FIG. 8 ilustra un diagrama de ejemplo de un dispositivo 800 diseñado para dirigir un haz de radiación, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. El dispositivo 800 incluye un sustrato 802, una guía 804 de ondas con una capa 806 de núcleo y capas 808a y 808b de revestimiento. En una realización, el sustrato 802 puede ser de silicio, la capa 806 de núcleo puede ser de nitruro de silicio y las capas 808a y 808b de revestimiento pueden ser de dióxido de silicio.
En una realización, el reflector 810 se forma a partir de una faceta en el extremo de la guía 804 de ondas. De este modo, un haz de radiación 812 se refleja hacia abajo, hacia el sustrato 802, antes de que haya salido de la guía 804 de ondas. Un recubrimiento 816 antirreflectante (AR) puede incluirse en una interfaz entre la guía 804 de ondas y el sustrato 802, de acuerdo con una realización. El recubrimiento 816 AR puede tener un diseño tal que sólo exista debajo del reflector 810. En otro ejemplo, el recubrimiento 816 AR cubre un área mayor en la superficie del sustrato 802. El recubrimiento 816 AR puede existir en toda la superficie del sustrato 802. La FlG. 8 ilustra además un elemento 814 óptico (por ejemplo, una lente, un espejo o similar), una tapa 821, una profundidad de enfoque (DOF) 822 y recubriminetos antirreflectantes (AR) 823 y 824. En un ejemplo, el índice de refracción de la capa 808b de revestimiento (no), la capa de recubrimiento 816 AR, que puede comprender nitruro de silicio u otro material más adecuado (n-i), y el sustrato 802 (n<2>) son 1,4576, 1,8729 (si se considera nitruro de silicio) y 3,5226 a una longitud de onda de 1300 nm, respectivamente. En algunas realizaciones, el radio de curvatura del elemento 814 óptico y el espesor del sustrato 802 pueden diseñarse para dar como resultado un diámetro de haz de cintura deseado de aproximadamente 30,54 pm en el plano focal. El plano focal puede estar a la mitad de la profundidad de foco 822 y puede corresponder al plano donde el tamaño del haz es mínimo.
Las FIGs. 9A y 9B ilustran gráficos de ejemplo que muestran la reflectividad en función de la longitud de onda y del espesor de la capa, respectivamente, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. Como se muestra en la FIG. 9A, la reflectividad del sustrato 802 con recubrimiento 816 AR se optimiza a 1300 nm. El material ideal que da lugar a una reflectividad nula consiste en una capa cuyo espesor es de aproximadamente 144 nm y cuyo índice de refracción n = 2,2659. Aparte del material candidato ideal, también se considera el rendimiento de tener nitruro de silicio como capa 816 AR. En este escenario, la reflectividad mínima alcanza aproximadamente 3,5% cuando se aplica una capa de nitruro de silicio de 174 nm de espesor. Al no tener ninguna capa AR (por ejemplo, el recubrimiento 816 AR) se obtendría una reflectividad del 9,34% a 1300 nm. Al implementar un recubrimiento 816 AR en la interfaz entre la guía 804 de ondas y el sustrato 802, se puede reducir la reflectividad del sustrato para mejorar el rendimiento del sistema.
En algunas realizaciones, para evitar reflejos no deseados procedentes de la interfaz de la lente, se proporciona una capa 820 AR en las lentes, como se muestra en la FIG. 8. En algunas realizaciones, la capa 820 AR puede estar diseñada para tener en cuenta la presencia de solución salina (o cualquier otro fluido utilizado en procedimientos de ablación) en un catéter irrigado. Por ejemplo, un cambio en el índice de refracción causado por la solución salina u otro fluido puede requerir un cambio en el índice de refracción y el grosor de la capa 820 AR para garantizar la reducción de las reflexiones, y la capa 820 AR puede diseñarse en consecuencia para tener en cuenta estos cambios. En algunas realizaciones, en enfoques no irrigados, la capa 820 AR puede diseñarse para tener en cuenta la presencia de aire en el entorno de la lente. Por ejemplo, un cambio en el índice de refracción causado por el aire en un catéter no irrigado puede requerir un cambio en el índice de refracción y en el grosor de la capa 820 AR para garantizar la reducción de las reflexiones. En algunas realizaciones, también pueden ser factibles otros enfoques basados en la irrigación en los que los orificios de irrigación de la tapa (por ejemplo, la tapa 410) no estén alineados con las lentes.
En otras realizaciones, la capa 820 AR comprende nitruro de silicio. En algunas realizaciones, un grosor de capa de aproximadamente 174 nm para la capa 820 AR da como resultado una reflectividad insignificante si se utiliza en el aire, mientras que se alcanza un valor de reflectividad de aproximadamente el 2% cuando la solución salina está en contacto con las lentes. Del mismo modo, las capas 823 y 824 AR pueden diseñarse de forma similar para evitar la reflectividad no deseada en las superficies interior y exterior de la tapa 821.
La FIG. 10 ilustra un entorno de ejemplo de una guía de ondas con un enfoque de irrigación, de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. La FIG. 10 muestra una simulación basada en el trazado de rayos que corresponde a un enfoque irrigado utilizando el software de diseño disponible comercialmente OpticStudio de ZEMAX LLC. En este ejemplo, la FIG. 10 muestra una guía de ondas de nitruro de silicio con una capa 1006 de núcleo que tiene una sección transversal de 1 pm x 1 pm, una capa 1008b de dióxido de silicio con un espesor de 5 pm y un material 1002 de sustrato de silicio. En algunas realizaciones, la capa 1006 de núcleo, la capa 1008b de dióxido de silicio y el sustrato 1002 representan realizaciones ejemplares de la capa 806 de núcleo, las capas 808b de revestimiento y el sustrato 802 de la FIG. 8.
En algunas realizaciones, la guía de ondas de la FIG. 10 puede incluir una lente (por ejemplo, el elemento 814 óptico), y el radio de curvatura del elemento óptico y el espesor del sustrato 1002 pueden diseñarse para dar como resultado un diámetro de haz de cintura deseado de aproximadamente 30,54 ^m en el plano focal. En algunos casos, el plano focal puede estar a una distancia de DOF/2 de la pared exterior de la tapa (por ejemplo, la tapa 821). Por ejemplo, la distancia entre la lente y la pared exterior de la tapa puede ser de 0,5 mm, que incluye el espesor de la tapa, y la distancia total entre la lente y el plano focal puede ser fija e igual a 1,25 mm. En una realización, un radio óptimo de una lente (por ejemplo, el elemento 814 óptico) y un espesor de un sustrato (por ejemplo, el sustrato 1002) pueden ser 116 ^m y 181 ^m, respectivamente. Por ejemplo, estos parámetros de diseño pueden dar lugar a un diámetro del haz de cintura en el plano focal de 28,82 ^m.
La FIG. 11 ilustra un gráfico de ejemplo que muestra las posiciones del plano focal de cada longitud de onda en los correspondientes valores de profundidad de foco (DOF), de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. En algunas realizaciones, los valores DOF para la evaluación del tejido y la monitorización de la temperatura superan el valor DOF correspondiente a la ablación por láser, lo que resulta en una evaluación precisa del procedimiento de ablación por láser. En particular, la evaluación de los tejidos y el control de la temperatura pueden producirse a profundidades mayores en comparación con el DOF para la ablación con láser, con el fin de mantener el procedimiento bajo control y mantener la seguridad del paciente durante el procedimiento.
Consideraciones sobre la alta potencia de los catéteres
En algunas realizaciones, puede haber consideraciones de alta potencia para la evaluación óptica fusionada y el sistema de ablación láser del catéter. Por ejemplo, la potencia de la energía de ablación láser que se utiliza para ablacionar el tejido es del orden de unas pocas decenas de vatios. La interacción luz-materia puede llegar a ser no lineal para intensidades ópticas elevadas. En una realización, la energía de ablación láser emitida a una longitud de onda de 980 nm con potencias de hasta 12W puede entregarse al tejido objetivo. Por ejemplo, en una realización de una guía de ondas de nitruro de silicio incrustada de 1^m2 de área de sección transversal, la densidad de potencia alcanza aproximadamente 1,2 GW/cm2. En esta realización, varios efectos no lineales pueden ser relevantes debido a las intensidades ópticas relativamente grandes que se propagan a través de la guía de ondas, tal como la absorción de dos fotones (TPA), la pérdida no lineal y el índice de refracción, la mezcla de cuatro ondas (FWM), la modulación autofásica (SPM) y la modulación multifásica (XPM). En presencia de pérdida no lineal, el coeficiente de pérdida total puede describirse en la Ecuación 1 como:
a = aL aNL(\E \2)(1)
donde o., aNL y|E|2 representan las contribuciones de pérdida lineal, las contribuciones de pérdida no lineal y la intensidad óptica, respectivamente.
Durante el procedimiento de TPA, la energía de brecha de banda de un determinado material puede ser puenteada por la absorción de energía de dos fotones, excitando así electrones desde las bandas de valencia a las de conducción. Este procedimiento puede inducir pérdidas no lineales awL,TPA, que dependen de la intensidad óptica de acuerdo con la Ecuación 2:
a NL,TPA ~a2 (|£ |2)(2)
donde a<2>es el coeficiente TPA. La brecha de banda energética del nitruro de silicio puede calcularse como se indica en la Ecuación 3:
Cn•n0
Eg(síN) = h• — ; -= 6eV(3)
Áo
donde h,c,n y A0 son la constante de Planck (h = 4.13610-15 e^-sj, la velocidad de la luz en el vacío, el índice de refracción del nitruro de siliciofn0 = 1,9378) y la longitud de onda de inicio, que es de aproximadamente 400 nm, respectivamente. Por otra parte, la brecha de banda de energía a la longitud de onda de ablación láser (por ejemplo, a 980 nm), se calcula mediante la Ecuación 4:
Cn ' ílagn
Eg,g80 = h - ^ - ^ = 2.37eV(4)
Á980
Las ecuaciones 3 y 4 muestran que el TPA no debería producirse en el nitruro de silicio a 980 nm porque las energías de los fotones a esta longitud de onda son menores queEg(SiN)/2.Además, una intensidad óptica de 1,2 GW/cm2 garantiza un régimen lineal en la guía de ondas, ya que las pérdidas no lineales son inducidas por densidades de potencia típicamente superiores en al menos un orden de magnitud.
En algunas realizaciones, las altas intensidades ópticas también pueden conducir a un índice de refracción no lineal, en el que la dependencia puede escribirse como se muestra en la Ecuación 5:
n{ü),\E\2) = n0(w)n2\E\2(5)
donde E es la amplitud del campo eléctrico yn2es el coeficiente no lineal de Kerr que se relaciona con la susceptibilidad de tercer orden del material x(3) mediante la Ecuación 6
En un ejemplo, el coeficiente Kerr no lineal se midió experimentalmente en guías de onda de nitruro de silicio para sern2 = 2,4-IQ-15 cm2/W.Esta medición indica cambios en el índice de refracción del orden de 2,88-10-6a 980 nm, que es más de un orden de magnitud inferior en comparación con la eficacia del efecto termoóptico en el nitruro de silicio.
En x(3)-materiales, el término de polarización de tercer orden puede implicar la interacción no lineal de cuatro ondas y conduce al fenómeno de FWM. En una realización, el FWM puede resultar de la modulación inducida por radiación del índice de refracción como se muestra en la Ecuación 5, donde E(t) = Eicos(2nfif) E2cos(2nf2f) E3cos(2nf3f) con fi = 0,151015Hz, f2 = 0,2311015 Hz, y fa = 0,306 1015 Hz. Las frecuenciasf1,f2, y f3 corresponden a las frecuencias de los sistemas de control de la temperatura, de evaluación de los tejidos y de ablación, respectivamente. Como resultado, la generación de luz a las nuevas frecuencias se detalla en la siguiente Tabla 2:
Tabla 2. Valores de frecuencia enerados
(continuación)
En algunas realizaciones, las nuevas frecuencias que están por debajo de 400 nm y por encima de 4000 nm en la Tabla 2 pueden no propagarse debido a la brecha de banda de nitruro de silicio y a la absorción de SiO<2>, respectivamente. Además, se espera que las frecuencias generadas que implican la señal de temperatura (£<1>) sean insignificantes debido a su muy baja intensidad óptica (por ejemplo, de acuerdo con el espectro de cuerpo negro mostrado en la FIG. 6). Por lo tanto, las nuevas frecuencias generadas con valores de intensidad relevantes son las centradas en 2/2 - £<3>, 2/3 - /2 y 3/2, con respecto a la gama de longitudes de onda de funcionamiento de evaluación de tejidos y control de temperatura. En algunas realizaciones, estas longitudes de onda (1930 nm, 786 nm y 433 nm) pueden no interferir con la longitud de onda de ablación láser (980 nm), la longitud de onda de evaluación óptica (1250 - 1350 nm), ni la longitud de onda de medición de la temperatura (> 2000 nm). En otras realizaciones, se puede aplicar un filtro óptico antes de que un detector mida la temperatura del tejido objetivo (por ejemplo, a una longitud de onda de 2000 nm) para filtrar las longitudes de onda inferiores a una longitud de onda predeterminada (por ejemplo, 1950 nm). Utilizando uno o más filtros ópticos, el sistema puede evitar falsas mediciones de temperatura del tejido objetivo.
En algunas realizaciones, otra consecuencia del efecto Kerr puede ser la Modulación Autofásica (SPM). Como se deduce de la Ecuación 5, las intensidades ópticas relativamente grandes pueden dar lugar a un índice de refracción variable del medio posibilitado por la interacción luz-materia. Esta variación del índice de refracción produce un desplazamiento de fase de la señal óptica, que se traduce en una ampliación del espectro de frecuencias. En algunas realizaciones, este cambio puede ser irrelevante tanto para la evaluación del tejido como para los sistemas de monitorización de la temperatura, ya que el cambio en las características del espectro de la señal de ablación láser puede no tener ningún impacto en ellos. Sin embargo, aparte de la SPM, también puede producirse modulación multifásica (XPM). El XPM es similar al SPM, pero el desplazamiento de fase inducido por la intensidad de la luz afecta a otras frecuencias en lugar de a la frecuencia de ablación del láser. La intensidad del efecto XPM disminuye con la desintonización de la longitud de onda entre las señales de la bomba (ablación láser) y la sonda (evaluación del tejido). Teniendo en cuenta que la desintonización de la longitud de onda puede ser superior a 300 nm, este efecto podría no tener un impacto significativo en las longitudes de onda de evaluación de los tejidos.
Ejemplo de procedimiento de funcionamiento
El catéter 100 puede utilizarse para realizar la evaluación óptica combinada, la ablación por láser y la monitorización de la temperatura del tejido objetivo de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento. Al menos una porción del volumen de tejido que rodea uno o más puertos ópticos de la pluralidad de puertos ópticos en la sección 104 distal del catéter 100 puede ser ablacionado. Ajustando la potencia del láser y el tiempo de ablación, puede controlarse con precisión la energía total del láser suministrada al tejido objetivo. En otras realizaciones, el catéter también puede proporcionar un control de la temperatura y un enfriamiento adicional del flujo sanguíneo circundante alrededor del tejido objetivo.
Diversos procedimientos de ablación y otras formas de realización de catéteres de ablación con sustratos descritos hasta ahora pueden implementarse, por ejemplo, utilizando el catéter 100 mostrado en la FIG. 1, la sección 104 distal como se muestra en las FIGs. 3A-3G y 4A-4<b>, y el sistema combinado de evaluación óptica y ablación por láser mostrado en las FIGs. 5A-5B, y las realizaciones mostradas en las FIGs. 6-11.
La FIG. 12 ilustra un ejemplo de procedimiento 1200 para realizar una evaluación óptica combinada del tejido y la ablación por láser de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación. El procedimiento 1200 puede ser realizado por el catéter de ablación 100 como se describe en el presente documento.
En el bloque 1202, se proporciona un catéter de ablación. Por ejemplo, se proporciona un catéter de ablación con un extremo proximal, un extremo distal con una pluralidad de puertos ópticos y una vaina acoplada entre el extremo proximal y el extremo distal. Por ejemplo, el catéter de ablación puede incluir un soporte configurado para mantener la pluralidad de puertos ópticos en una relación espacial fija y una tapa que es sustancialmente transparente a las longitudes de onda de la radiación de exposición, el sistema de monitorización de la temperatura y la energía láser, en el que la tapa está fijada al soporte y configurada para cubrir el soporte y la pluralidad de puertos ópticos. En el bloque 1204, uno o más haces de radiación de exposición pueden transmitirse a una muestra a través de la pluralidad de puertos ópticos. Por ejemplo, el uno o más haces de radiación de exposición pueden proporcionarse desde una primera fuente óptica configurada para generar un haz fuente de radiación de exposición. Los uno o más haces de radiación de exposición procedentes del haz fuente pueden dirigirse a la pluralidad de puertos ópticos mediante un multiplexor situado en el extremo proximal o en el extremo distal del catéter.
En el bloque 1206, uno o más haces de radiación dispersada o reflejada de la muestra pueden recibirse de la muestra a través de la pluralidad de puertos ópticos. Por ejemplo, el uno o más haces de radiación dispersa o reflejada pueden ser guiados por medios de transmisión óptica en la vaina del catéter
En el bloque 1208, al menos una porción de la muestra puede ser ablacionada con energía láser emitida desde al menos una porción de los puertos ópticos. Por ejemplo, la energía láser puede provenir de una segunda fuente óptica configurada para generar la energía láser. La energía láser de la segunda fuente óptica puede dirigirse al menos a un puerto óptico mediante un multiplexor situado en el extremo proximal o distal del catéter.
Debe apreciarse que la sección Descripción Detallada, y no las secciones Sumario y Resumen, está destinada a utilizarse para interpretar las reivindicaciones. Las secciones Sumario y Resumen pueden exponer una o más, pero no todas, las realizaciones ejemplares de la presente invención contempladas por los inventores y, por tanto, no pretenden limitar en modo alguno la presente invención y las reivindicaciones anexas.
Las realizaciones de la presente invención se han descrito anteriormente con la ayuda de bloques funcionales que ilustran la implementación de funciones especificadas y sus relaciones. Los límites de estos bloques funcionales se han definido arbitrariamente para facilitar la descripción. Se pueden definir límites alternativos siempre que las funciones especificadas y sus relaciones se realicen de forma adecuada.
La descripción precedente de las realizaciones específicas revelará tan completamente la naturaleza general de la invención que otros pueden, aplicando el conocimiento dentro de la habilidad de la técnica, fácilmente modificar y/o adaptar para diversas aplicaciones tales realizaciones específicas, sin experimentación indebida, sin apartarse del concepto general de la presente invención. Por lo tanto, tales adaptaciones y modificaciones se entienden dentro del significado y alcance de las realizaciones divulgadas, basándose en las enseñanzas y orientaciones presentadas en el presente documento. Debe entenderse que la fraseología o terminología contenida en el presente documento tiene fines descriptivos y no limitativos, de modo que la terminología o fraseología de la presente memoria descriptiva debe ser interpretada por el artesano experto a la luz de las enseñanzas y orientaciones.
La amplitud y el alcance de la presente invención no deben verse limitados por ninguna de las realizaciones ejemplares descritas anteriormente, sino que deben definirse únicamente de acuerdo con las reivindicaciones siguientes.
Claims (11)
1. Un sistema de catéter que comprende:
un dispositivo (108) de procesamiento que comprende una primera fuente (502) óptica configurada para generar un haz fuente de radiación de exposición, una segunda fuente (504) óptica configurada para generar la energía de ablación láser, y un multiplexor; y un catéter (100) que comprende:
una sección (102) proximal, una sección (104) distal y una vaina (106) acoplada entre la sección (102) proximal y la sección (104) distal;
la sección (104) distal que comprende: una pluralidad de puertos (326) ópticos configurados para: transmitir uno o más haces de radiación de exposición a una muestra (308), recibir uno o más haces de radiación dispersa que se han reflejado o dispersados desde la muestra (308), y transmitir energía de ablación láser de tal manera que al menos una porción de la muestra (308) sea ablacionada, y
un soporte (350) configurado para mantener la pluralidad de puertos (326) ópticos en una relación espacial fija,
en el que el multiplexor está configurado para:
dirigir los uno o más haces de radiación de exposición desde el haz de radiación de la fuente a la pluralidad de puertos (326) ópticos,
combinar uno o más haces de radiación dispersa; y
dirigir la energía de ablación láser a al menos un puerto (326) óptico de la pluralidad de puertos (326) ópticos, en el que la pluralidad de puertos (326) ópticos están formados sobre un sustrato que tiene secciones rígidas y secciones flexibles.
2. El sistema de catéter de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de puertos (326) ópticos están formados en las secciones rígidas del sustrato, en el que las secciones rígidas están interconectadas por las secciones flexibles.
3. El sistema de catéter de la reivindicación 1, en el que las fuentes (502, 504) ópticas primera y segunda están acopladas ópticamente mediante un elemento (506) de acoplamiento en el extremo distal del catéter (100).
4. El sistema de catéter de la reivindicación 1, en el que las fuentes (502, 504) ópticas primera y segunda están acopladas ópticamente mediante un elemento (506) de acoplamiento en el extremo proximal del catéter (100).
5. El sistema de catéter de la reivindicación 1, que comprende, además: una tapa (410) que es sustancialmente transparente a las longitudes de onda del uno o más haces de radiación de exposición, el uno o más haces de radiación dispersa, y la energía de ablación láser, en el que la tapa (410) está fijada al soporte (350) y configurada para cubrir el soporte (350) y la pluralidad de puertos (326) ópticos.
6. El sistema de catéter de la reivindicación 1, en el que el multiplexor está configurado además para realizar desplazamiento de fase.
7. El sistema de catéter de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de puertos (326) ópticos está configurada además para recibir una o más señales que indican una temperatura de la porción de la muestra (308).
8. Un sistema de catéter para realizar una evaluación óptica combinada de tejido y ablación por láser, comprendiendo el sistema de catéter: un dispositivo (108) de procesamiento, que comprende una primera fuente (502) óptica configurada para generar un haz fuente de radiación de exposición y una segunda fuente (504) óptica configurada para generar la energía de ablación por láser, y un catéter (100) que comprende:
una sección (102) proximal, una sección (104) distal y una vaina (106) acoplada entre la sección (102) proximal y la sección (104) distal;
la sección (104) distal que comprende: una pluralidad de puertos (326) ópticos configurados para: transmitir uno o más haces de radiación de exposición a una muestra (308),
recibir uno o más haces de radiación dispersa que se han reflejado o dispersados desde la muestra (308), y transmitir energía de ablación láser tal que al menos una porción de la muestra (308) sea ablacionada; en el que la pluralidad de puertos (326) ópticos están formados sobre un sustrato que tiene secciones rígidas y secciones flexibles.
9. El sistema de catéter de la reivindicación 8, comprendiendo el catéter (100) comprende: un soporte (350) configurado para mantener la pluralidad de puertos (326) ópticos en una relación espacial fija.
10. El sistema de catéter de la reivindicación 8, en el que las fuentes (502, 504) ópticas primera y segunda están acopladas ópticamente mediante un elemento (506) de acoplamiento en el extremo distal o en el extremo proximal del catéter (100).
11. El sistema de catéter de la reivindicación 8, que comprende, además: un primer multiplexor (510) configurado para: dirigir los uno o más haces de radiación de exposición desde el haz de radiación de la fuente a la pluralidad de puertos (326) ópticos, y
combinar uno o más haces de radiación dispersa; y
un segundo multiplexor (512) configurado para: dirigir la energía de ablación láser a al menos uno de la pluralidad de puertos (326) ópticos.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862686159P | 2018-06-18 | 2018-06-18 | |
| US16/439,946 US20190380589A1 (en) | 2018-06-18 | 2019-06-13 | Catheter with merged optical tissue evaluation and laser ablation |
| PCT/EP2019/065970 WO2019243305A1 (en) | 2018-06-18 | 2019-06-18 | Catheter with merged optical tissue evaluation and laser ablation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2960877T3 true ES2960877T3 (es) | 2024-03-07 |
Family
ID=68838917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES19731977T Active ES2960877T3 (es) | 2018-06-18 | 2019-06-18 | Catéter con evaluación óptica tisular combinada y ablación por láser |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20190380589A1 (es) |
| EP (1) | EP3806770B1 (es) |
| JP (1) | JP7483635B2 (es) |
| CN (1) | CN112423690A (es) |
| ES (1) | ES2960877T3 (es) |
| WO (1) | WO2019243305A1 (es) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210186613A1 (en) * | 2019-12-18 | 2021-06-24 | Bolt Medical, Inc. | Multiplexer for laser-driven intravascular lithotripsy device |
| EP4093313A1 (en) * | 2020-03-10 | 2022-11-30 | St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. | Catheter tip with integrated electronics package and catheter incorporating the same |
| CN113040901B (zh) * | 2021-03-16 | 2022-03-08 | 哈尔滨医科大学 | 一种附加冲击波球囊的激光消蚀导管 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3650688T2 (de) * | 1985-03-22 | 1999-03-25 | Massachusetts Inst Technology | Faseroptisches Sondensystem zur spektralen Diagnose von Gewebe |
| US5350377A (en) * | 1992-10-26 | 1994-09-27 | Ultrasonic Sensing & Monitoring Systems, Inc. | Medical catheter using optical fibers that transmit both laser energy and ultrasonic imaging signals |
| US6660001B2 (en) * | 2000-01-21 | 2003-12-09 | Providence Health System-Oregon | Myocardial revascularization-optical reflectance catheter and method |
| EP2659851A3 (en) * | 2006-02-01 | 2014-01-15 | The General Hospital Corporation | Apparatus for applying a plurality of electro-magnetic radiations to a sample |
| US20120022360A1 (en) * | 2008-03-28 | 2012-01-26 | Volcano Corporation | Methods for intravascular imaging and flushing |
| US20120191086A1 (en) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Hansen Medical, Inc. | System and method for endoluminal and translumenal therapy |
| ES2415555B2 (es) | 2011-05-20 | 2014-07-09 | Medlumics, S.L. | Dispositivo de barrido para interferometría de baja coherencia. |
| JP2014529427A (ja) * | 2011-08-19 | 2014-11-13 | クック・メディカル・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＣｏｏｋ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｌｃ | 焼灼術用キャップ |
| US9062960B2 (en) | 2012-02-07 | 2015-06-23 | Medlumics S.L. | Flexible waveguides for optical coherence tomography |
| US10835313B2 (en) * | 2014-01-30 | 2020-11-17 | Medlumics S.L. | Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation |
| US9690093B2 (en) | 2014-10-15 | 2017-06-27 | Medlumics S.L. | Optical beam scanner |
| CN107920858A (zh) * | 2015-05-25 | 2018-04-17 | 拉兹凯瑟私人有限公司 | 导管系统和消融组织的方法 |
| EP3271792B1 (en) * | 2015-07-22 | 2019-08-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thermal control systems and methods therefor |
| US10194981B2 (en) * | 2015-07-29 | 2019-02-05 | Medlumics S.L. | Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation |
| EP3811999B1 (en) * | 2016-08-14 | 2023-10-04 | Digma Medical Ltd. | Apparatus for nerve ablation in the wall of the gastointestinal tract |
-
2019
- 2019-06-13 US US16/439,946 patent/US20190380589A1/en active Pending
- 2019-06-18 ES ES19731977T patent/ES2960877T3/es active Active
- 2019-06-18 CN CN201980047082.6A patent/CN112423690A/zh active Pending
- 2019-06-18 JP JP2020570503A patent/JP7483635B2/ja active Active
- 2019-06-18 WO PCT/EP2019/065970 patent/WO2019243305A1/en unknown
- 2019-06-18 EP EP19731977.5A patent/EP3806770B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021532844A (ja) | 2021-12-02 |
| JP7483635B2 (ja) | 2024-05-15 |
| WO2019243305A1 (en) | 2019-12-26 |
| EP3806770B1 (en) | 2023-07-26 |
| US20190380589A1 (en) | 2019-12-19 |
| EP3806770A1 (en) | 2021-04-21 |
| CN112423690A (zh) | 2021-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2673900T3 (es) | Catéter de ablación por radiofrecuencia con evaluación óptica del tejido | |
| US20210077181A1 (en) | Radiofrequency ablation catheter with optical tissue evaluation | |
| ES2960877T3 (es) | Catéter con evaluación óptica tisular combinada y ablación por láser | |
| US11464412B2 (en) | Bi-refringence compensated waveguides | |
| US20220280235A1 (en) | Methods, devices, and support structures for assembling optical fibers in catheter tips | |
| ES2970998T3 (es) | Procedimientos, dispositivos y estructuras de soporte para ensamblar fibras ópticas en puntas de catéter | |
| BR112018001899B1 (pt) | Cateter de ablação de radiofrequência com avaliação de tecido óptica |