利用光学组织评估的射频消融导管

摘要

描述了用于执行RF消融同时使用低相干干涉测量法(LCI)数据监测过程的系统和方法。导管包括远侧区段、近侧区段、多路复用器和耦合在远侧区段与近侧区段之间的护套。远侧区段包括一个或者多个电极，其被配置为对与电极接触的样本的一部分施加RF能量。远侧区段还包括多个光学元件，其被配置为传输一个或者多个曝光辐射束远离导管的远侧区段。近侧区段包括配置为生成源辐射束的光源以及配置为生成深度分辨光学数据的检测器。多路复用器被配置为由源辐射束生成一个或者多个曝光辐射束。

权利要求

1.一种导管，包括：

远侧区段，包括：

一个或者多个电极，配置为对与所述一个或者多个电极接触的样本的一部分施加RF能量，使得所述样本的所述一部分被消融，以及多个视口，以及

限定在光学集成电路上的多个波导，所述多个波导中的每个波导被配置为通过所述多个视口的对应视口传输曝光辐射或者接收已经从所述样本反射或者散射的散射辐射；

近侧区段，包括：

光源，配置为生成源辐射束，以及

检测器，配置为生成与反射辐射或散射辐射相关联的深度分辨光学数据；

多路复用器，配置为由所述源辐射束生成所述曝光辐射；以及护套，耦合在所述近侧区段与所述远侧区段之间。

2.根据权利要求1所述的导管，其中所述多路复用器位于所述导管的所述远侧区段内。

3.根据权利要求2所述的导管，其中所述多路复用器设置在所述光学集成电路上。

4.根据权利要求3所述的导管，其中所述光学集成电路包括柔性衬底。

5.根据权利要求1所述的导管，其中所述多路复用器位于所述导管的所述近侧区段内。

6.根据权利要求1所述的导管，其中每个对应视口包括透镜。

7.根据权利要求1所述的导管，还包括耦合至所述远侧区段处的一个或者多个开口的一个或者多个冲洗通道。

8.根据权利要求1所述的导管，还包括处理单元，所述处理单元配置为：接收所述深度分辨光学数据，以及

基于所述深度分辨光学数据生成所述样本的图像。

9.根据权利要求8所述的导管，其中所述深度分辨光学数据包括与所述样本的双折射相关联的数据，并且其中基于与由所述RF能量消融的所述样本的所述一部分相关联的第一双折射和与所述样本的至少一个其它未消融部分相关联的第二双折射之间的差异生成所述样本的所述图像。

10.根据权利要求1所述的导管，还包括处理单元，所述处理单元被配置为至少基于所述深度分辨光学数据更新所述样本的热性质的模型。

11.根据权利要求1所述的导管，还包括传输器，所述传输器被配置为向远程设置的处理单元传输所述光学数据。

12.根据权利要求1所述的导管，其中所述远侧区段还包括力传感器。

13.根据权利要求1所述的导管，其中所述远侧区段还包括温度传感器。

14.根据权利要求1所述的导管，其中所述远侧区段还包括阻抗传感器。

15.根据权利要求1所述的导管，还包括：校正模块，配置为校正所述曝光辐射的偏振轴与所述样本的关联偏振轴之间的角度失配。

16.根据权利要求1所述的导管，其中所述远侧区段以及所述护套是可弃式的。

17.根据权利要求1所述的导管，其中所述近侧区段包括按钮或者开关，所述按钮或开关被配置为控制RF能量的施加。

18.根据权利要求1所述的导管，其中所述近侧区段包括按钮或者开关，所述按钮或开关被配置为控制何时从所述远侧区段传输所述曝光辐射。

19.一种确定到样本的距离的方法，包括：通过限定在光学集成电路上的多个波导传输曝光辐射，所述多个波导中的每个波导被配置为通过布置在导管的远侧端部处的多个视口中的对应视口传输所述曝光辐射；

通过所述多个视口中的一个或者多个视口从所述导管的所述远侧端部附近的所述样本接收散射辐射或者反射辐射；

使用处理设备基于所接收的散射辐射或者反射辐射生成所述样本的深度分辨光学数据；

基于所述深度分辨光学数据确定所述样本是否是组织；以及当确定所述样本是组织时，至少基于所述深度分辨光学数据确定所述导管的所述远侧端部与所述样本之间的距离。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括确定所述样本是否是血液。

21.根据权利要求19所述的方法，还包括确定所述样本是否是盐水。

22.根据权利要求19所述的方法，还包括在给定方向上扫描所述导管以及基于所述导管的所述扫描期间接收的所述散射辐射或者所述反射辐射生成所述样本表面的一个或者多个光学相干断层摄影图像。

23.一种导管，包括：

远侧区段，包括：

一个或者多个电极，配置为对与所述一个或者多个电极接触的样本的一部分施加RF能量，使得所述样本的所述一部分被消融，以及多个光学元件，配置为传输曝光辐射远离所述导管的所述远侧区段以及接收已经从所述样本反射或者散射的散射辐射；

近侧区段，包括：

光源，配置为生成源辐射束，以及

检测器，配置为生成与反射辐射或散射辐射相关联的光学相干断层摄影数据；

护套，耦合在所述近侧区段与所述远侧区段之间；以及处理设备，配置为至少基于所述光学相干断层摄影数据更新所述样本的热性质的模型。

24.根据权利要求23所述的导管，还包括多路复用器，所述多路复用器配置为由源辐射束生成所述曝光辐射。

25.根据权利要求23所述的导管，其中所述远侧区段还包括围绕所述远侧区段的外表面布置的多个视口。

26.根据权利要求25所述的导管，其中所述多个光学元件被配置为通过所述多个视口中的对应视口传输一个或者多个曝光辐射束中的每一个。

27.根据权利要求23所述的导管，其中所述处理设备还被配置为：接收所述光学相干断层摄影数据，以及

基于所述光学相干断层摄影数据生成所述样本的图像。

28.根据权利要求27所述的导管，其中所述光学相干断层摄影数据包括与所述样本的双折射相关联的数据，以及其中基于与由所述RF能量消融的所述样本的所述一部分相关联的第一双折射和与所述样本的至少一个其它未消融部分相关联的第二双折射之间的差异来生成所述样本的所述图像。

说明书

利用光学组织评估的射频消融导管

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求根据35 U.S.C.§119(e)的2014年1月30日提交的美国临时专利申请Ser.No.61/933,752的权益，该专利申请的全部通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本发明的实施例涉及RF消融导管的设计以及与光学组织检查一起使用RF消融导管的方法。

背景技术

[0004] 射频(RF)消融是产生组织坏死的医疗技术。除了其它以外，射频消融用于帮助治疗不同病理，包括癌症、巴雷特食道或者心律不齐。施加具有高于数百kHz的振荡频率的交流电流避免刺激兴奋性组织，同时借助于焦耳效应传送热量。组织温度的升高产生生物分子 (包括诸如胶原的蛋白质)的变性。传统地，通过在患者身体上放置外部电极以及对与患者身体内要治疗的组织接触放置的导管的尖端施加交变电势以进行RF消融。消融效应取决于许多因素，包括施加的电力、电接触质量、局部组织性质、接近组织表面的血流的存在以及冲洗效果。由于这些参数的可变性，因此难以获得一致的结果。

[0005] 实际上，当用于心房纤维颤动时，由于个体成功率强烈地依赖于执行过程的临床医生的专门技术和能力，因此该过程仅展示有限的有效性。即使在合格的中心中，在消融之后的急性期中，成功治疗率仅上升到80％，而在一年随访周期中的复发可能达到20％。与复发病例相关联的一些因素是不连续的消融线和不完全的壁消融。不能用当前工具适当地识别引起水肿而不是完全坏死的不完全消融。

[0006] 关于导管消融的一个另外的问题是在心房中的点对点过程中需要的长干预时间。在这些情况下，以预定图案围绕解剖结构产生连续线以获得期望电气隔离效果。由于消融是局部进行的，因此大量单个病变通常是连锁的。在跳动的心脏中确保这种图案的连续性需要辛苦的工作和关注。由于通常通过荧光镜检查的支持执行过程，因此会对临床医生和患者造成显著的辐射剂量。

发明内容

[0007] 通过提供关于病变透壁性、病变连续性和传送至正在被消融的组织的总能量的直接和即时的信息以改进用以帮助减轻心房纤维颤动的影响的点对点RF消融的使用。在此处提供的实施例中，描述了用于执行RF消融同时使用低相干干涉测量法(LCI)数据监测过程的系统和方法。

[0008] 在实施例中，导管包括远侧区段、近侧区段、多路复用器和耦合在远侧区段与近侧区段之间的护套。远侧区段包括一个或者多个电极，其被配置为对与一个或者多个电极接触的样本的一部分施加RF 能量以使得样本的该部分被消融。远侧区段还包括多个光学元件，这些光学元件传输一个或者多个曝光辐射束远离导管的远侧区段以及接收已经从样本反射或者散射的一个或者多个散射辐射束。近侧区段包括生成源辐射束的光源以及生成与一个或者多个散射辐射束相关联的深度分辨光学数据的检测器。多路复用器从源辐射束生成一个或者多个曝光辐射束。

[0009] 在另一个实施例中，导管包括远侧区段、近侧区段、处理设备和耦合在远侧区段与近侧区段之间的护套。远侧区段包括一个或者多个电极，其被配置为对与一个或者多个电极接触的样本的一部分施加 RF能量以使得样本的该部分被消融。远侧区段还包括多个光学元件，配置为传输一个或者多个曝光辐射束远离导管的远侧区段以及接收已经从样本反射或者散射的一个或者多个散射辐射束。近侧区段包括配置为生成源辐射束的光源以及配置为生成与一个或者多个散射辐射束相关联的深度分辨光学数据的检测器。处理设备至少基于深度分辨光学数据更新样本的热性质的模型。

[0010] 描述了示例方法。方法包括通过布置在导管的远侧端部处的对应开口传输一个或者多个曝光辐射束。从导管远侧端部附近的样本接收一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束。使用处理设备，基于所接收的一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束生成样本的深度分辨光学数据。方法还基于深度分辨光学数据确定样本是否是组织。如果确定样本是组织，则至少基于深度分辨光学数据确定导管远侧端部与样本之间的距离。

[0011] 提供了另一个示例方法。方法包括使用由导管远侧端部上的一个或者多个电极生成的RF能量消融样本的一部分，以及通过布置在导管远侧端部处的对应开口传输一个或者多个曝光辐射束。从样本的部分接收一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束。基于所接收的一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束生成深度分辨光学数据。可以至少基于深度分辨光学数据提供样本的热性质的模型。

附图说明

[0012] 附图被并入本文并且形成说明书的一部分，附图图示了本发明的实施例并且连同描述一起进一步地用来解释本发明的原理以及使相关领域的技术人员能够制造并且使用本发明。

[0013] 图1图示了根据实施例的导管。

[0014] 图2A-2B图示了根据实施例的导管的截面。

[0015] 图3A-3B显示了根据实施例的导管的远侧端部。

[0016] 图4显示了根据实施例的导管的远侧端部。

[0017] 图5图示了根据实施例的LCI系统的框图。

[0018] 图6A-6B图示了成像光和样本的偏振轴。

[0019] 图7显示了根据实施例的样本中的示例温度分布。

[0020] 图8显示了根据实施例的样本中的示例温度分布。

[0021] 图9显示了根据实施例鉴于组织变性的光学结果。

[0022] 图10描绘了根据实施例的方法。

[0023] 图11描绘了根据又另一个实施例的方法。

[0024] 图12图示了对实现各种实施例有用的示例计算机系统。

[0025] 将参考附图描述本发明的各实施例。

具体实施方式

[0026] 尽管对具体配置和布置进行讨论，但是应当理解这仅仅是出于例示性目的。相关领域技术人员将认识到可以在不背离本发明的精神和范围的情况下使用其它配置和布置。将对相关领域技术人员明显的是，还可以在各种其它应用中采用本发明。

[0027] 注意，尽管说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或者特性，但是每个实施例可能不一定都包括特定特征、结构或者特性。另外，这种短语并不一定指的是相同实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或者特性时，结合无论是否被明确描述的其它实施例实现这种特征、结构或者特性将在本领域技术人员的知识范围内。

[0028] 应当注意，尽管本申请可以具体地涉及心脏消融，但是本文描述的实施例也可以以其它病理为目标。使用RF能量治疗其它病理的原理是相似的，以及因此用于施加RF能量的技术是相似的。

[0029] 此处描述了使RF消融与LCI结合以在消融过程期间提供改进的控制的导管的实施例。另外，用以使LCI信息与热传递计算模型结合的方法允许估计正在消融的组织中的能量传送和温度分布。可以由计算设备实现这些方法以提供将来自LCI的信息馈送到给定计算模型中的信号/图像处理。可以向导管的用户(诸如，医生或者技术人员)提供模型或者模型的任何输出。替换地或者另外，模型的任何方面可以用于使用例如反馈环路提供对消融处理的自动控制。在一些实施例中，导管还包括压力、温度、位置或者形状传感器中的一个或者组合。可以与导管一起包括另外的子系统，诸如冲洗系统或者阻抗测量工具。尽管此处的实施例描述了RF消融导管的使用，但是在不偏离本发明范围或者精神的情况下也可以利用其它消融技术，诸如，激光消融。

[0030] 此处，术语“电磁辐射”、“光”和“辐射束”都用于描述传播通过各种描述的各种元件和系统的相同电磁信号。

[0031] 导管实施例

[0032] 图1图示了根据实施例的导管100。导管100包括近侧部分 102、远侧部分104以及耦合在近侧部分102与远侧部分104之间的护套106。在实施例中，护套106包括用于导航目的的一个或者多个不透射线标记物。在一个实施例中，导管100包括导管100与处理设备108之间的通信接口110。通信接口110可以包括处理设备108与导管100之间的一条或者多条线。在其它示例中，通信接口110是允许无线通信(诸如蓝牙、WiFi、蜂窝式等等)的接口组件。通信接口110可以与位于导管100的近侧部分102或者远侧部分104内的一个或者多个收发器元件进行通信。

[0033] 在实施例中，护套106和远侧部分104是可弃式的。照此，每要执行新过程时，可以通过附接新护套106和近侧部分104以再次使用近侧部分102。在另一个实施例中，近侧部分102也是可弃式的。

[0034] 近侧部分102可以容纳用于操作导管100的各种电气和光学组件。例如，可以在近侧部分102内包括电源以对位于远侧部分104处的电极施加RF能量以用于组织消融。电源可以被设计为生成频率在至少在350与500kHz之间的交流电流。照此，一个或者多个导电线 (或者任何电气传输介质)可以在护套106内从电源引向远侧部分 104。此外，近侧部分102可以包括用于生成辐射束的光源。光源可以包括一个或者多个激光二极管或者发光二极管(LED)。由光源生成的辐射束可以具有红外范围内的波长。在一个示例中，辐射束具有 1.3μm的中心波长。光源可以被设计为仅以单个波长输出辐射束，或者光源可以是扫描源以及被设计为输出一系列不同波长。可以通过护套106内连接在近侧部分102与远侧部分104之间的光传输介质将所生成的辐射束朝远侧部分104引导。光传输介质的一些示例包括单模和多模光纤以及集成光波导。在一个实施例中，由允许电气和光信号传播两者的相同混合介质提供电气传输介质和光传输介质。

[0035] 在实施例中，近侧部分102包括干涉仪的一个或者多个组件以使用由光源生成的光执行LCI。参照图5对LCI系统的另外细节进行讨论。由于干涉测量数据分析的本质，在实施例中，用于将光引导至远侧端部104以及从远侧端部104引导光的光传输介质不影响光偏振的状态和程度。在另一个实施例中，光传输介质以恒定并且可逆的方式影响偏振。

[0036] 近侧部分102可以包括另外的接口元件，导管100的用户可以利用所述另外的接口元件控制导管100的操作。例如，近侧部分102 可以包括控制远侧部分104的偏转角的偏转控制机构。偏转控制机构可能需要近侧部分102上的元件的机械移动，或者偏转控制机构可以使用电气连接来控制远侧部分104的移动。近侧部分102可以包括各种按钮或者开关，从而允许用户控制何时在远侧端部104处施加RF 能量或者何时从远侧端部104传输辐射束，允许获取光学数据。

[0037] 远侧部分104包括根据实施例用于消融的一个或者多个外部电极。为简单起见，在描述的其余部分中，认为仅存在一个消融电极。远侧部分104还包括多个光学视口。在实施例中，在一个或者多个电极中的每一个中加工光学视口中的一个或者多个。

[0038] 用于消融的电极与沿着护套106的长度延伸的至少一个电缆电气连接。根据实施例，光学视口分布在远侧部分104的外部，产生多个不同的观察方向。在实施例中，多个观察方向中的每一个基本上非共面。光学视口还可以设计有冲洗功能以冷却远侧部分104和周围组织以免在消融期间过热。参照图3A、3B和4对关于远侧部分104的设计的另外细节进行讨论。

[0039] 图2A和图2B图示了根据实施例的护套106的截面视图。护套 106可以包括使近侧部分102与远侧部分104互连的所有元件。护套106a图示了容纳冲洗通道202、RF导电介质204、偏转机构206、电气连接件208和光传输介质210的实施例。图2A图示了围绕电气连接件
208和光传输介质210两者包裹的保护罩212。电气连接件208 可以用于向位于远侧部分104中的光调制组件提供信号。一个或者多个光传输介质210朝远侧部分104引导由光源(曝光光)生成的光，而光传输介质210的另一个子集将从远侧部分104返回的光(散射光或者反射光)引导回近侧部分102。在另一个示例中，相同的一个或者多个光传输介质210沿两个方向引导光。

[0040] 冲洗通道202可以是用于朝远侧部分104引导冷却流体的中空管。冲洗通道202可以包括沿着通道设置的加热和/或冷却元件，用以影响流体的温度。在另一个实施例中，冲洗通道202还可以用作用于将围绕远侧部分104的流体朝近侧部分102吸回的通路。

[0041] RF导电介质204可以是用于向位于远侧部分104处的消融电极提供RF能量的线或者电缆。偏转机构206可以包括设计为向远侧部分104提供信号以改变远侧部分104的偏转角的电气元件或者机械元件。根据实施例，偏转系统通过启动近侧部分102中放置的机械控制件来启用远侧部分104的引导。该系统可以基于护套106中的一系列对齐并且均匀间隔的切口，旨在与使近侧部分102中的偏转机构控制件和远侧部分104处的导管尖端连接的线结合以提供远侧部分104的单向偏转。以这种方式，可以将近侧部分的某个移动投射到远侧部分。包括附接至导管尖端的数个控制线的组合的其它实施例可以使导管尖端能够沿着不同方向偏转。

[0042] 图2B图示了护套106b的截面。护套106b描绘了除了没有电气连接件208以外具有大部分与来自图2A的护套106a相同的元件的实施例。护套106b可以用于在近侧部分102中执行所生成的辐射束的调制(例如，多路复用)的情况中。

[0043] 图3A和图3B图示了根据实施例的远侧部分104内的视图。图 3A图示了远侧部分104a。远侧部分104a描绘了具有多个视口302、多个光纤304、还充当远侧部分104的外主体的电极306以及基本上位于远侧部分104a的尖端处的一个或者多个冲洗通道310的实施例。
可以以任何图案围绕远侧部分104a的外部布置多个视口302以实现样本308的各种观察。可以对电极306施加RF能量以消融样本 308的一部分。电极306可以表示远侧部分104a上的一个或者多个电极。在实施例中，光纤304可以是任何其它类型的波导结构，诸如光学集成电路内限定的波导。在另一个实施例中，光纤304可以是柔性衬底上限定的波导结构。还可以在包括波导结构的相同柔性衬底上限定多路复用单元312。

[0044] 在多个视口302中的每一个处使用光纤304以通过多个视口302 中的每一个传输和接收光。曝光光通过视口302传输离开远侧部分 104a以及到样本308上，而由样本308散射或者反射的光通过视口 302接收。多个视口302中的每个视口可以包括超过一个光纤，例如光纤簇。可以使用多路复用单元312使由近侧部分102内的光源生成的光在视口302中的每一个之间分离。替换地，多路复用单元312可以选择多个视口302中的一个，用于光行进到视口302或者从视口 302行进回来。多路复用单元312通过光学传输线路316接收输入辐射束。光学传输线路316可以包括任何数量的光传输元件(例如，光纤)，以及可以类似于图2A和2B的光传输介质210。可以包括电线 318以将控制信号从导管100的近侧部分102携带至多路复用单元 312。

[0045] 多路复用单元312可以包括向多路复用单元312的各种调制元件提供控制信号的关联电子设备314。多路复用单元312可以使用允许分开来自由各种视口302收集的光的贡献的任何多路复用方法。一个这样的多路复用方法是时域多路复用，其中多路复用单元312以受控方式在不同输出波导之间切换，使得在给定时间处仅关联视口302 中的一个是有效的。另一个合适的多路复用方法是频域多路复用，其中以可以由处理设备区分与不同视口302相对应的信号的时间-频率行为的方式调制穿过视口302中的每一个的光。还可以通过向穿过每个视口302的光引入不同群延迟来在多路复用单元312中使用相干域多路复用，使得与不同视口302相对应的信号出现在不同相干位置处以及因此可以由处理设备区分。在实施例中，这些方法是非排他性的以及可以组合以找到最佳设计折衷。多路复用方法中的一些(如相干域多路复用)不需要多路复用单元312的任何电启动。因此，在实施例中，基于相干域多路复用的实现不需要用于控制信号的电气传输介质。

[0046] 在一个实施例中，使用热电光学开关的网络在硅光子光学芯片上产生多路复用单元312。供多路复用单元312中使用的其它合适的材料包括氮化硅、二氧化硅、氧氮化物(oxinitride)、铌酸锂、III- V半导体材料、碳化硅以及光学级聚合物。用以支持光学切换操作的其它调制效应包括电光效应、电荷载流子密度效应、光机械效应、基于液晶的折射率调制等等。在可以满足小型化和封装限制的范围内，还可以通过微机电(MEMS)设备获得多路复用功能。可以通过单个线接合或者焊接或者通过允许单个工艺或者分批处理的倒装芯片组装的中间衬底实现电线318与多路复用单元312之间的连接。在实施例中，该中间衬底是柔性的。

[0047] 在实施例中，在柔性衬底上制备多路复用单元312。用于在柔性衬底上形成光学元件的处理包括如在共同未决美国申请No. 13/761,054中更详细描述的应用于绝缘体上硅(SOI)芯片或者晶片的衬底传递后处理步骤，该申请的公开通过引用全部并入本文。在实施例中，产生的柔性设备比起始厚度(500-700μm)薄 (＜100μm)。可以由部分柔性的光集成芯片实现多路复用单元 312。根据实施例，多个光纤304适当地柔性以到达围绕远侧部分 104a布置的各种视口302。关联电子设备314可以附接至包括多路复用单元312的集成芯片的底侧或者顶侧。在另一个实施例中，在柔性衬底上设置多路复用单元312和关联电子设备
314两者。在一个示例中，将具有多路复用单元312和关联电子设备314两者的柔性衬底卷成圆柱形状以适配在导管100的远侧部分104a内。

[0048] 远侧部分104a可以包括一个或者多个冲洗通道310，用以向远侧部分104a外部上的多个孔(未示出)传送流体。通过冲洗通道 310传送的流体可以用于消融过程期间的冷却。在其它实施例中，冲洗通道310可以被设计为向样本308传送治疗性流体。

[0049] 远侧部分104a还可以包括力传感器317。在实施例中，力传感器317被设计为沿着一个或者多个参考轴测量操作期间施加至远侧部分104a的力。力传感器317可以包括机械地连接至传感器的一部分的来自护套的刚性元件(例如，刚性线)，而外部电极连接至传感器的不同部分。导管的总体组装以及作用于电极306与护套之间的任何机械固定元件必须确保对力传感器317足够的应力传递。在另一个实施例中，力传感器317可以是基于例如应变仪的压力传感器。

[0050] 根据实施例，力传感器317可以使其读出元件限定在与多路复用单元312相同的衬底中。读出原理可以基于与应变关联的距离改变的干涉测量分析、基于压电设备、基于电容测量或者基于电磁测量。根据实施例，由力传感器317生成的信号传播通过贯穿护套106的另外的电缆和/或光传输介质。替换地，信号可以传播通过用于多路复用单元312以及其关联电子设备314的相同电气路径和光学路径。在后者情况下，可以通过合适的信号多路复用技术使多路复用光学路径与力传感器317数据路径分开。另外，如果以低流量和恒定流量灌注冲洗通道310，则可以通过在导管100的近侧部分102中添加压力变换器以间接地测量压力。

[0051] 在实施例中，可以在远侧部分104a中包括温度传感器319，测量操作期间基本上导管尖端处的温度。温度传感器319可以是热电偶、具有对温度的已知电阻依赖的元件、光学参数随温度改变的元件或者任何其它类型的温度传感器。可以包括温度传感器319作为与多路复用单元312相同的衬底中限定的元件。根据实施例，由温度传感器319生成的信号传播通过贯穿护套106的另外的电缆和/或光传输介质或者传播通过用于多路复用单元312及其关联电子设备314的相同电气路径和光学路径。在后者情况下，可以通过合适的信号多路复用技术使多路复用光学路径与温度传感器319数据路径分开。

[0052] 图3B 图示了远侧部分(描绘为远侧部分104b)的另一个实施例。远侧部分104b包括与如远侧部分104a中描述的那些元件相同的元件中的许多元件。然而，远侧部分104b不包括多路复用单元312 和关联电子设备314。光纤簇320用于向远侧部分104b内的多个光纤304提供光。在使用远侧部分104b的导管实施例中，多路复用单元可以位于近侧部分102内或者导管100以外(诸如，具有处理设备 108)。

[0053] 在图3A和图3B中图示的远侧部分104的任一实施例中，多个视口302可以包括一个或者多个透镜和/或镜子，它们设计为聚焦穿过视口302中的任何一个的光。根据实施例，每个视口302内使用的材料对用于光学探询的光的波长基本上透明。透镜可以涂敷有抗反射层以使光学损耗最小化。经由通过掩模在要制成反射性的表面上进行金属层的选择性蒸发而局部地产生镜子以及镜子可以是平的或者提供聚焦功能。远侧部分104的主体可以使用注塑成型塑料形成以及被设计为支持多路复用单元312的封装。在实施例中，在多个视口302处使用的透镜包括梯度折射率透镜和/或具有锥形尖端的透镜。

[0054] 在实施例中，多个视口302中的一个或者多个包括扫描元件 (未示出)，其允许通过视口302出射的辐射束(曝光辐射)在给定方向上扫描。扫描元件可以包括微机电系统(MEMS)组件，或者使用电光调制器操纵来自关联视口的辐射束的出射角。可以在共同未决的美国申请No.14/118,629中找到关于扫描辐射束的另外细节和示例，该申请的公开通过引用全部并入本文。

[0055] 图4图示了根据实施例的远侧部分104外部的视图。多个视口 302可以位于围绕远侧部分104整个外表面的任何地方以提供用于观察远侧部分104周围的组织样本(例如，心房壁)的任何数量的角度。另外，远侧部分104可以包括多个开口402，与图3A和3B所示的冲洗通道310相关联。开口402也可以放置在围绕远侧部分104外表面的任何地方以及用于将液体排出至远侧部分104周围的区域或者从远侧部分104周围的区域吸取液体。

[0056] LCI系统实施例

[0057] 本申请的各种实施例包括集成在导管100内用于远侧部分104 周围组织的光学探询的LCI系统。图5图示了根据实施例的用于对样本510进行成像的示例LCI系统501。例如，样本510可以是要消融的心房壁的一部分。延迟单元512可以包括各种光调制元件。这些调制元件可以执行相位和/或频率调制以抵消光中不需要的光学效应以及选择要成像的样本510的一个或者多个深度。术语“光”的使用指代任何范围的电磁谱。在实施例中，术语“光”指的是大约1.3μm 波长的红外辐射。

[0058] LCI系统501还包括光源502、分离元件504、样本臂506、参考臂508和检测器514。在所示实施例中，延迟单元512位于参考臂 508内。然而，应当理解，作为替代延迟单元512可以位于样本臂 506中。替换地，延迟单元512的各种元件可以存在于样本臂506和参考臂508两者中。例如，为光引入可变延迟的延迟单元512的元件可以位于样本臂506中，而调制光的不同偏振模的元件可以位于参考臂508中。在一个示例中，样本臂506和参考臂508是光波导，诸如图案化波导或者光纤。在实施例中，LCI系统501的所有组件集成到平面光波电路(PLC)上。在另一个实施例中，至少延迟单元512内的组件集成在PLC的相同衬底上。还可以考虑其它实现，诸如，光纤系统、自由空间光学系统、光子晶体系统等等。

[0059] 应当理解，LCI系统501可以包括任何数量的其它光学元件 (为了清楚起见未示出)。例如，LCI系统501可以包括沿着样本臂 506或者参考臂508的路径的镜子、透镜、光栅、分离器、微机械元件等等。

[0060] 分离元件504用于将从光源502接收的光引至样本臂506和参考臂508两者。分离元件504可以是例如双向耦合器、分光器或者将单个光束转换成两个或者更多个光束的任何其它调制光学设备。

[0061] 向下行进到样本臂506的光最终撞击在样本510上。样本510 可以是要成像的任何合适样本(诸如组织)。光从样本510内的各种深度散射和反射回来以及所散射/反射的辐射被收集回样本臂506 中。在另一个实施例中，所散射/反射的辐射被收集回与传输波导不同的波导中。可以通过施加于延迟单元512内的光上的延迟以选择扫描深度。

[0062] 样本臂506和参考臂508内的光在检测器514处接收之前重新组合。在所示实施例中，光由分离元件504重新组合。在另一个实施例中，光在与分离元件504不同的光学耦合元件处重新组合。检测器 514可以包括任何数量的光电二极管、电荷耦合设备和/或CMOS结构以将所接收的光变换成电信号。电信号包括与样本510相关的深度分辨光学数据以及可以由处理设备接收以用于进一步的分析和信号处理过程。如此处使用的，术语“深度分辨”定义了可以识别与所成像的样本的特定深度相关的数据的一个或者多个部分的数据。

[0063] 在实施例中，光源502、检测器514和延迟单元512位于导管 100的近侧部分102内。分离元件504以及样本臂506和参考臂508 中的一者或者两者的至少一部分可以位于导管
100的近侧部分102或者远侧部分104中。在另一个实施例中，LCI系统501的所有元件位于导管100的远侧部分104中。光源502可以包括一个或者多个发光二极管(LED)或者激光二极管。例如，可以在执行时域和/或谱域分析时使用LED，而可调谐激光器可以用于在波长范围上扫描光的波长。在另一个实施例中，光源502和检测器514位于导管100以外 (例如，具有处理设备108)。

[0064] 根据实施例，LCI系统501被图示为类似于迈克尔逊干涉仪的干涉仪设计。然而，也可以为其它干涉仪设计，包括Mach-Zehnder 或者Mireau干涉仪设计。

[0065] 示例方法和操作模式

[0066] 导管100可以用于通过对与导管100的远侧部分104接触的组织施加高频率交流电流以执行消融。可以使用范围为从350到500 kHz的振荡频率。应当理解，也可以使用其它频率以及高于大约1 kHz的任何频率很少产生可兴奋细胞的电刺激。可以使用向远侧部分 104处的电极306提供RF能量的可调节功率的高频电源。作为对组织热传递的基础的物理学基于尖端-组织界面的高电阻抗。该组织-电极界面在消融频率处的阻抗可以基本上大于返回电极的阻抗。对于传送通过身体的给定电流，可以在该界面处生成较大的电压降，在期望位置处产生热量。以这种方式，代替从导管尖端到心脏消融治疗期间典型地放置在患者背上的地触点的所有组织体积，消融导管尖端周围的小组织体积。通过调节RF功率和消融时间，可以精确地控制传送至组织的总能量。基于低温或者光学装置的其它消融技术(例如，激光消融)也可以用于治疗不同病理。

[0067] 在导管100内的光学多路复用单元312使用时域多路复用的实施例中，根据一个实施例，当消融发生时将仅考虑与组织接触的视口 302的子集。以这种方式，可以最大化消融处理期间有效视口的线路获取速率。可以在一段时间段内收集经受消融的区的LCI线路的序列。信号处理算法可以用于通过查看信号随时间的改变以监测病变发展。可以由处理设备108执行这种算法。例如，M型扫描包括根据时间的相同物理位置处的重复轴向扫描。具体地，可以用在RF能量传送之前即刻开始的获取构建M型扫描表示。根据实施例，由处理设备108执行的信号和图像处理软件接收与通过导管100的RF能量施加相关联的时序信息。以这种方式，可以仅在发生组织消融的时间期间收集数据。

[0068] 在实施例中，信号和图像处理软件考虑到组织的双折射。组织纤维的双折射可能由于除了消融过程外的许多潜在因素而改变。已知结缔生物纤维(诸如胶原)呈现双折射性质。当通过热传递达到完全组织坏死时，胶原纤维变性。该变性引起这些纤维的双折射行为的损失。在大约60℃处出现胶原纤维的不可逆变性。施加的超生理温度和其持续时间的组合引起细胞死亡。然而，双折射的部分损失可以指示部分组织损伤(水肿)，其可以最终折衷过程的功效。在一个示例中，在低于60℃的温度处，胶原变性由三螺旋氢键断裂引起以及可以以可逆方式降低双折射。在其它示例中，曝光时间和升高的温度的组合引起变性和细胞死亡。

[0069] 使用偏振敏感LCI(PS-LCI)技术允许监测组织中的双折射改变，以及因此可以产生组织中引起的变性度的估计。在实施例中，信号和图像处理软件能够将关于偏振相关组织性质的数据与由LCI系统收集的深度分辨光学数据的总幅度相关联的结构数据组合。也可以从深度分辨光学数据提取关于组织纤维的偏振的数据。可以由处理设备基于样本各个部分的双折射性质中的差异生成样本的图像。例如，由所消融样本部分呈现的双折射与由样本的未消融部分呈现的双折射不同。

[0070] 双折射材料可以由具有某个取向的两个正交线性偏振表征。每个偏振以不同折射率为特征(称为慢轴和快轴)。图6A和图6B图示了根据实施例的该概念。在图6A中，示出了导管的远侧部分 104，其中光从多个视口302中的一个出射到样本308上。在图6A 和6B两者中，FAs和SAs分别地表示LCI系统的快轴和慢轴。FAt和SAt分别地表示与样本308相关联的快轴和慢轴。样本308可以是例如组织样本。

[0071] 组织特异性对比度可以取决于组织双折射的幅度以及组织的双折射轴(FAt和SAt)相对于入射光的偏振状态的取向。然而，由于由导管产生的应力和温度，组织的双折射轴可能随时间而改变。另外，由于成像过程期间光传输介质中产生的应力和温度，入射光的偏振状态可能随时间而改变。这在入射光的轴与样本308关联的相关轴之间形成角度失配(在图6B中，θ)。

[0072] 在实施例中，在LCI系统内实现配置为校正角度失配θ的校正模块。可以在例如具有芯片上偏振组件的硬件中实现校正模块。芯片上组件可以是LCI系统501中的延迟单元512的一部分。在另一个示例中，可以用基于纤维的偏振控制器实现校正模块。在另一个示例中，校正模块可以在软件中实现以及由计算设备(诸如，图1中的处理设备108)执行。

[0073] 根据实施例，校正模块被设计为使入射光的偏振状态在π/2弧度范围中旋转，同时监测来自样本的反向散射信号的双折射。由于该偏振取向扫描，可以获得以及固定呈现最佳值(例如，最大信号对比度)的偏振状态。替换地，也可以与光学数据获取同步使用入射光的偏振状态的连续扫描。

[0074] 热建模

[0075] 根据实施例，还可以在处理设备处使用所收集的深度分辨光学数据以生成和/或增强所消融样本内热耗散的热模型。LCI信号中检测的改变的速度和程度是对组织的热功率传送的优秀指示器，以及如下面的方程式1，可以基于例如生物热模型进行量化。

[0076]

[0077] 该方程式表示使用外部源在生物样本中进行的热传递。在该方程式中，ρ是质量密度，c是比热，T是温度，k表示热导率，q是热源(焦耳效应)，Qp是对流热损失以及Qw是代谢热。

[0078] 根据实施例，从样本接收的光的偏振改变可以与正在消融的组织的比温阈值相关，该比温阈值接着可以与生物分子的限定变性处理相关。基于在距消融电极给定距离处引起该处理的时间以及病变随时间和深度的总发展，可以进行良好的功率传递评估。

[0079] 图7图示了根据实施例如何将热量从消融导管尖端702传送至组织。使得导管尖端702与样本表面704(例如，组织界面)接触，以及向样本传送RF能量以消融样本的一部分。如由等温边界区域 708a-c描绘的，在样本中形成通过传送RF能量生成的热梯度。例如，边界区域708a可以与通过施加RF能量生成的最热温度相关联，而边界区域708b和708c表示逐渐变冷的温度。根据实施例，导管尖端702还包括多个视口(诸如，早先参照图3A和图3B描述的那些视口)，这些视口允许在样本内的以不同角度和/或位置进行M 型扫描706a-c。每个M型扫描可以被认为相当于从样本内的多个深度返回的所接收的散射/反射光。

[0080] 在实施例中，从M型扫描706a-c接收的数据提供沿着每个扫描线发生的变性处理的信息。例如，从每个M型扫描706a-c接收的数据可以用于生成和/或增强存在于样本中的热分布的热模型。

[0081] 图8图示了如何将热量从消融导管尖端802传送至组织804以及如何使用四个视口(1-4)监测热量的另一个示例。在实施例中，通过计算每个视口(1-4)处的第一光反射推断导管尖端802的相对位置，该第一光反射限定从视口到组织804的距离。这可以提供组织接触的估计以及因此提供组织-电极界面的阻抗的近似值。在实施例中，距离d1、d2、d3和d4表示第一反射以及因此表示从每个关联视口到组织804的距离。标记为t1至t4的曲线表示时间t1至t4处的变性温度的轮廓。在实施例中，每个视口(1-4)处获得的图示曲线表示PS-LCI中测量的相位/延迟差相对于时间的变化。根据来自视口(1-4)中的每一个的M型扫描的方向观察不同衰减率。这些衰减率也可以取决于冷却表面以及产生更像圆锥的热扩散图案的冲洗。在实施例中，由来自每个视口(1-4)的PS-LCI信号获得的信息的相关性提供胶原变性的等温线的空间采样。通过使用PS-LCI数据，可以估计胶原变性、能量传送和/或组织消融的动态。

[0082] 图9图示了表示从M型扫描获得的平均相位/群延迟相对于消融时间的示例曲线。关于某些参数(诸如，图9中图示的参数)随时间的改变的数据可以用于生成和/或增强消融期间样本的热模型。

[0083] 可以向导管的用户呈现热模型以提供关于消融过程的另外信息。在另一个实施例中，来自该热模型的数据可以用于自动地控制消融处理。例如，热模型可以用于控制所施加RF能量的占空比，或者如果温度升高到阈值以上则切断RF能量的施加。

[0084] 组织样本的一般热性质(包括热容和热扩散率)连同从热模型得出的其它热传递效应(诸如靠近表面的对流)一起可以用于进一步计算相关临床参数(诸如，所产生病变的深度和宽度)。组织的已知热参数可以用于基于有限元方法或者更简单的分析关系生成组织中热传递的基本模型。随后可以使用由从LCI系统收集的深度分辨光学数据获得的信息进一步改善模型的输入。热模型的输出可以用于计算 LCI M型扫描没有提供足够深度信息的较厚样本中需要的治疗时间。例如，为了确保直接透壁度，热模型参数可以用于优化靠近敏感结构的组织加热以及提供所形成病变的横向延伸的初始估计。这些模型输出可以被呈现给用户(例如，在显示器上)或者用于直接地控制 RF能量传送。LCI信息、计算模型以及其它相关信息(诸如导管尖端的温度或者电组织阻抗)的组合可以用于预测消融期间组织中的温度分布以及理解病变生长的动力学。

[0085] 在实施例中，当使用计算模型连同所收集的信息时，区分两个阶段：在LCI辐射的轴向穿透深度内发生变性的阶段，以及超出轴向穿透极限以外发生变性的阶段。在第一阶段期间，可以监测损失胶原双折射的等温线的时间演化连同导管尖端的温度。在实施例中，除了其它的以外，耦合至导管的处理设备利用该信息估计热传递中涉及的参数(诸如，热扩散率)以及表征冲洗效果。一旦定义了这些参数，计算模型就可以用于预测超出LCI辐射的轴向穿透极限的组织消融的演化。关于阻抗的信息还可以与先前收集的数据相关。

[0086] 还可以通过关于样本的结构信息增强样本的热模型。例如，这种信息可以从手术前核磁共振成像(MRI)或者计算机化断层摄影 (CT)扫描获得以及在适当地与导航信息结合时，可以提供关于导管远侧部分附近的壁厚度、形状和组织成分的信息。

[0087] 图10图示了根据实施例用于执行RF消融同时收集LCI数据的示例方法1000。可以由导管100的各种组件结合处理设备108执行方法1000。

[0088] 在块1002处，消融样本的一部分。消融可能是由于由导管远侧端部处的电极施加RF能量而发生或者通过其它消融方法(诸如，激光消融)而发生。样本部分可以是例如正在被消融以帮助校正心脏心律不齐的心房壁的一部分。

[0089] 在块1004处，在发生消融的同时收集样本的LCI光学数据。LCI光学数据可以包括关于正在被消融的部分和/或当前没被消融的样本的部分的数据。LCI光学数据的收集可以包括通过布置在导管远侧端部处的对应开口传输一个或者多个曝光辐射束以及从样本接收一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束。

[0090] 在块1006处，基于从样本接收的辐射束生成深度分辨光学数据。例如，检测器可以基于所接收的辐射束生成电信号。随后可以由处理设备接收所生成的电信号，用于进一步的分析和信号处理以基于深度分辨光学数据执行某些动作和/或生成模型。例如，深度分辨光学数据可以用于确定正在消融的样本部分的消融程度。

[0091] 在块1008处，基于深度分辨光学数据提供样本的热耗散模型。可以基于深度分辨光学数据(诸如，从各种M型扫描收集的数据) 生成或者更新热模型。根据实施例，组织样本的一般热性质(包括热容和热扩散性)连同从热模型得出的其它热传递效应(诸如靠近表面的对流)一起可以用于进一步计算相关临床参数(诸如，所产生病变的深度和宽度)。还可以基于除深度分辨光学数据以外的其它收集的数据生成热模型。例如，可以在生成热模型时收集和使用导管远侧端部处的温度和/或导管远侧端部处测量的阻抗。在实施例中，热模型可以用于监测超出LCI辐射的穿透范围以外的组织的消融处理。在另一个示例中，热耗散模型用于避免在过程期间对患者传送过多RF 能量，其可能导致心房壁穿孔，从而转变成严重的并发症。

[0092] 另外，热模型可以被呈现给用户或者用于确定是否应当以某种方式向用户发出警报。例如，当发生消融过程时，如果所消融区的温度上升至如由热模型确定的给定阈值以上，则可以向用户传输警告信号。警告信号的示例包括发出音频警告、激活灯或者使灯闪烁。也可以发出触觉警告，诸如在当前由用户手动操作的导管系统的部分中的轻微振动。在另一个示例中，当发生消融过程时，如果正在被消融的部分附近的样本的一部分的温度上升至如由热模型确定的给定阈值以上，则可以向用户传输警告信号。替换地，可以基于来自热模型的输出自动地控制消融过程。

[0093] 在另一个实施例中，热模型与自适应/预测控制器相关联以确保安全的RF能量传送。自适应控制器可以用于基于热模型直接地控制用于消融的RF能量的参数。在另一个实施例中，模型预测控制、神经网络或者基因算法可以用于使关于患者安全和精确能量传送限定的成本函数最小化。

[0094] 导管导航

[0095] 根据实施例，由LCI系统生成的深度分辨光学数据还可以用于帮助导管导航到消融部位。在一个示例中，可以通过以预定义方式或者随机方式在导管远侧端部处的可用视口之间切换来发生数据收集。在另一个实施例中，系统可以同时地监测来自导管远侧端部处的不同视口的信号。根据实施例，当导管正在导航通过心腔时，处理设备可以被配置为使用光学数据在光学视口中的一个或者多个中监测与组织的紧邻和接触。可在血液、盐溶液与要消融的组织(如心房壁的不同层)之间观察LCI扫描的幅度的显著改变。相应地，处理设备可以被配置为表征正在从给定视口成像的样本是血液、盐水还是组织。可以由深度分辨光学数据计算的有效吸收和散射系数将在血液、盐水与组织之间变化。例如，在1.3μm的波-1 -1长处，系数在心内膜壁中为大约8-10mm 、在血液中为大约15-20mm ，以及在盐溶液中系数可以被认为是可忽略的。心房壁的心内膜表面将另外产生反射峰，继之存在偏振信号中的旋转。该特性信号可以用于评估从导管远侧端部处的任何给定视口到心房壁的距离和组织接触。可以随时间比较对于相同视口顺序地获取的扫描。在实施例中，该信息可以用于通过确定导管远侧端部与任何感觉到的组织之间的距离来帮助导管导航。

[0096] 此外，处理设备可以被配置为验证相对于消融过程期间要消融的组织的连续接触和固定位置的假设。在实施例中，通过检查可能出现在LCI信号和偏振信息中的突然变化以及通过监测到典型地出现在组织壁表面处的第一反射的距离以执行验证。如果检测到消融期间的接触打滑或者接触丧失，则可以产生针对用户的通知。替换地，可以实现反馈控制系统以在消融过程期间使导管稳定。

[0097] 在实施例中，尽管处理设备使用两个信息源来评估导航阶段期间的组织接触，但是可以预见由LCI信号的分析产生的其它参数，包括使用神经网络、小波分析提取的那些参数或者本领域技术人员已知的其它参数。例如，处理设备可以使用LCI信号信息以及压力传感器数据(或者从阻抗传感器收集的数据)来评估组织接触。考虑到可能的快速线路获取速率(几千赫)，平均、滤波或者其它形式的信号组合可以用于提高信号/图像质量。另外，可以累积所获取的LCI 信号以形成M型扫描并且该信息呈现给(一个或者多个)有效视口。

[0098] 根据用于为导管导航同时收集LCI数据的示例方法的另一个实施例，可以由导管100的各种组件结合处理设备108来执行方法。

[0099] 在第一步骤处，收集围绕导管的样本的LCI光学数据。当导管导航通过心腔时，样本可以包括血液、盐水和心房壁的组织。LCI光学数据可以包括关于要被消融的样本的一部分和/或不被消融的样本的部分的数据。LCI光学数据的收集可以包括通过布置在导管远侧端部处的对应开口发射一个或者多个曝光辐射束以及从样本接收一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束。

[0100] 在第二步骤处，基于从样本接收的辐射束生成深度分辨光学数据。例如，检测器可以基于所接收的辐射束生成电信号。随后可以由处理设备接收所生成的电信号，用于进一步的分析和信号处理以基于深度分辨光学数据执行某些动作和/或生成模型。

[0101] 在第三步骤处，深度分辨光学数据用于表征样本。例如，可以对深度分辨光学数据的一个或者多个参数进行比较以确定样本是血液、盐水还是组织。在另一个示例中，可以通过使用与用于消融的频率不同的频率处的双极交流电流注入以计算样本的电阻抗。在实施例中，处理设备被配置为执行软件以分析深度分辨光学数据。样本类型的确定可以被呈现给导管的用户、用于生成导管周围区域的图或者图像或者用于直接地帮助导管的导航。例如，处理设备可以向配置为使导管移动通过患者身体的导航系统提供如从深度分辨光学数据提取的关于组织类型的数据。可以在要消融的组织的解剖图上显示关于组织类型和消融结果的信息。该数据可以对确保过程结尾处或者过程期间病变连续性有用。

[0102] 在第四步骤处，作出关于样本是否是组织的确定。如果当前分析的样本不是组织，则在第一步骤或者第二步骤处重复方法。当需要搜集围绕导管的另外LCI数据时，在第一步骤处重复方法。替换地，可以在第二步骤处重复方法，使得可以从已经收集的LCI数据的不同部分生成和分析深度分辨光学数据。例如，仅在已经分析了所有当前收集的LCI数据(第二步骤)之后，从导管周围的区域收集另外的LCI数据(第一步骤)。如果确定样本是组织，则方法进行到第五步骤。

[0103] 在第五步骤处，确定组织与导管远侧端部之间的距离。可以通过处理设备作出该确定，该处理设备被配置为分析深度分辨光学数据和计算组织与导管远侧端部之间的距离的近似值。例如，从组织表面反射的光的飞行时间可以从深度分辨光学数据提取以及用于确定距离。由处理设备生成的距离信息可以被呈现给用户以帮助导航或者用于自动地控制导管的移动。

[0104] 光学相干断层摄影成像

[0105] 在实施例中，处理设备提供使用从深度分辨光学数据得出的信息来确定导管尖端的3D空间位置和取向的另外模式。导管可以扫过样本的一部分同时收集LCI数据以提供空间分辨数据用于3D建模。处理设备可以被配置为累积与来自有效光学视口的一个或者多个LCI 扫描相关联的深度分辨光学数据，以及根据导管的空间位置将数据布置成一个或者多个光学相干断层摄影(OCT)图像或者3D重建。在实施例中，处理设备使LCI系统的扫描速率和光学多路复用器的功能适合于匹配导管的可变横向扫描速度。OCT图像可以纯粹是结构性的或者可以包括关于组织折射性(例如，双折射)的信息。这些图像可以对确保在过程结尾处或者过程期间的病变质量、连续性和透壁性有用。

[0106] 图11图示了用于收集围绕导管的样本的OCT图像的另一个示例方法1200。可以由导管100的各种组件结合处理设备108执行方法1200。

[0107] 在块1202处，收集围绕导管的样本的LCI光学数据。当导管导航通过心腔时，样本可以包括血液、盐水和心房壁的组织。LCI光学数据可以包括关于要被消融的样本的一部分和/或不被消融的样本的部分的数据。LCI光学数据的收集可以包括通过布置在导管远侧端部处的对应开口发射一个或者多个曝光辐射束以及从样本接收一个或者多个散射辐射束或者反射辐射束。

[0108] 在块1204处，导管扫过样本的一部分。根据实施例，发生扫描同时收集LCI数据。替换地，导管本身可以是基本上固定的，而位于导管视口处的扫描元件使得从视口出射的曝光光在给定方向上扫描。

[0109] 在块1206处，基于从样本接收的辐射束生成深度分辨光学数据。例如，检测器可以基于所接收的辐射束生成电信号。随后可以由处理设备接收所生成的电信号，用于进一步的分析和信号处理以基于深度分辨光学数据执行某些动作和/或生成模型。

[0110] 在块1208处，基于深度分辨光学数据生成由导管扫过的样本的部分的OCT图像。处理设备可以被配置为通过组合扫描期间取得的深度分辨光学数据生成样本部分的3D模型。OCT图像可以被呈现给用户(例如，如显示器设备上的图像)以向用户提供围绕导管的样本的更好的视觉表示。处理设备还可以被配置为从OCT数据(诸如，与双折射相关联的折射系数)确定关于样本的相关参数。

[0111] 示例计算机系统实施例

[0112] 可以例如使用一个或者多个公知的计算机系统(诸如图12所示计算机系统1300)实现迄今为止描述的各种图像处理方法以及其它实施例。在实施例中，计算机系统1300可以是图1中图示的处理设备108的示例。

[0113] 计算机系统1300包括一个或者多个处理器(也称为中央处理单元或者CPU)，诸如处理器1304。处理器1304连接至通信基础设施或者总线1306。在一个实施例中，处理器1304表示现场可编程门阵列(FPGA)。在另一个示例中，处理器1304是数字信号处理器 (DSP)。

[0114] 一个或者多个处理器1304可以各自是图形处理单元(GPU)。在实施例中，GPU是设计为迅速地处理电子设备上的数学密集型应用的专用电子电路的处理器。GPU可以具有对大块数据(诸如对计算机图形应用、图像和视频共用的数学密集型数据)的并行处理高效的高度并行结构。

[0115] 计算机系统1300还包括通过(一个或者多个)用户输入/输出接口1302与通信基础设施1306进行通信的(一个或者多个)用户输入 /输出设备1303(诸如监测器、键盘、指示设备等等)。

[0116] 计算机系统1300还包括主存储器或者主要存储器1308，诸如随机存取存储器(RAM)。主存储器1308可以包括一级或者多级高速缓存。主存储器1308在其中存储了控制逻辑(即，计算机软件)和/ 或数据。

[0117] 计算机系统1300还可以包括一个或者多个辅助存储设备或者存储器1310。辅助存储器1310可以包括例如硬盘驱动器1312和/或可移除存储设备或者可移除驱动器1314。可移除存储驱动器1314可以是软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、光存储设备、磁带备用设备和/或任何其它存储设备/驱动器。

[0118] 可移除存储驱动器1314可以与可移除存储单元1318交互。可移除存储单元1318包括具有存储于其上的计算机软件(控制逻辑) 和/或数据的计算机可用或者可读存储设备。可移除存储单元1318可以是软盘、磁带、光盘、数字通用光盘(DVD)、光存储磁盘和/或任何其它计算机数据存储设备。可移除存储驱动器1314以公知方式从可移除存储单元1318读取和/或对可移除存储单元1318写入。

[0119] 辅助存储器1310可以包括用于允许计算机程序和/或其它指令和 /或数据由计算机系统1300访问的其它装置、手段或者方式。这种装置、手段或者其它方式可以包括例如可移除存储单元1322和接口 1320。可移除存储单元1322和接口1320的示例可以包括程序盒和盒式接口(诸如视频游戏设备中找到的盒式接口)、可移除存储器芯片 (诸如EPROM或者PROM)和关联插槽、存储器棒和通用串行总线(USB)端口、存储器卡和关联存储器卡槽和/或任何其它可移除存储单元和关联接口。

[0120] 计算机系统1300还可以包括通信或者网络接口1324。通信接口 1324使计算机系统1300能够与远程设备、远程网络、远程实体等等 (由参考数字1328单独地并且共同地引用)的任何组合通信和交互。例如，通信接口1324可以允许计算机系统1300通过通信路径 1326与远程设备1328进行通信，该通信路径1326可以是有线和/或无线的，并且可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网等等的任何组合。可以通过通信路径1326向计算机系统
1300传输以及从计算机系统1300传输控制逻辑和/或数据。

[0121] 在实施例中，包括具有存储在其上的控制逻辑(软件)的有形计算机可用或者可读介质的有形装置或者制品在此还称为计算机程序产品或者程序存储设备。这包括但不限于计算机系统1300、主存储器1308、辅助存储器1310和可移除存储单元1318和1322以及实施上述的任何组合的有形制品。这种控制逻辑在由一个或者多个数据处理设备(诸如计算机系统1300)执行时使得这种数据处理设备如此处描述的工作。

[0122] 基于本公开中包括的教导，如何使用除了图12所示以外的数据处理设备、计算机系统和/或计算机架构制作和使用本发明将对一个或者多个相关领域技术人员而言显而易见。具体地，实施例可以与除了此处描述的那些以外的软件、硬件和/或操作系统实现一起运行。

[0123] 应当理解，具体实施方式而不是发明内容和摘要部分旨在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述如(一个或者多个)发明人预期的本发明的一个或者多个示例性实施例但不是所有示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。

[0124] 上面已经在图示指定功能和其关系的实现的功能构建块的帮助下对本发明的实施例进行了描述。为了描述方便起见，此处已经对这些功能构建块的边界进行了任意地限定。只要适当地执行指定功能以及其关系，就可以限定替换边界。

[0125] 具体实施例的上述描述将如此充分地揭示本发明的一般本质以至于其他人在不背离本发明一般概念的情况下无需过度实验通过应用本领域技术内的知识就可以容易地修改和/或调整这种具体实施例的各种应用。因此，基于此处呈现的教导和指引，这种调整和修改旨在在所公开实施例的等效物的含义和范围内。应当理解，此处的措辞或者术语出于描述目的而并非限制目的，使得本说明书的术语或者措辞将由本领域技术人员根据教导和指引进行解释。

[0126] 本发明的广度和范围不应该受上面描述的示例性实施例中的任何一个限制，但是应当仅根据下列权利要求和它们的等效物进行限定。