多量程光学传感的制作方法
【专利说明】多量程光学传感 【背景技术】 技术领域 [0001]
[0002] 本发明涉及侵入式医疗装置。更具体地讲，本发明涉及使用此类装置来消融组织。
[0003] 相关领域的描沐
[0004] 本领域已知的是使用电能来消融身体组织。通常用以下方法进行消融：以足以破 坏靶组织的功率向电极施加交变电流，例如射频能量。通常，将电极安装在插入受检者体内 的导管的远侧末端上。可使用本领域已知的多种不同方式来跟踪远侧末端，例如通过测量 在远侧末端处由受检者体外的线圈生成的磁场来跟踪远侧末端。
[0005] 使用射频能量消融心脏组织的已知困难在于控制组织的局部加热。一方面期望产 生足够大的消融灶以有效消融异常的组织病灶或阻止异常传导模式，另一方面又不期望过 量的局部加热效应，两者之间面临权衡取舍。如果射频装置产生的消融灶太小，则医疗手术 可能不太有效，或可能需要太多时间。另一方面，如果组织过量加热，则可能会由于过热而 出现局部炭化效应、凝结物、和/或爆炸性蒸汽爆裂。此类过热区域可形成高阻抗，并可形 成热量通道的功能性障碍。使用较慢的加热可更好地控制消融，但是会不当地延长手术时 间。
[0006] Lieber等人的美国专利8, 147, 484公开了当进行消融时对组织反射光谱特征的 实时光学测量。该技术涉及组织辐射和从组织重新捕获光以监测经反射的光强度变化，作 为组织中的蒸汽形成的指示以用于预防蒸汽爆裂。进行观察来确定测量的反射光谱强度 (MRSI)在指定的时间段期间是否增加，之后以指定速率进行MRSI的降低。如果在指定时间 内并以指定速率降低MRSI，则推断出蒸汽袋的形成。
【发明内容】
[0007] 以引用方式并入本文的共同转让的美国临时申请61/984953公开了由导管末端 附近的光传感器测量的光反射率指示事件，诸如即将发生的蒸汽爆裂。
[0008] 根据本发明的公开实施例，使用在末端处带有多个光纤发射器和接收器的导管的 差异光学响应来估计消融灶的深度。使用紧密间隔的发射器/接收器对来检测较浅深度处 的组织光学响应。为了检测更深的组织响应，相同的发射器可以与较远的另一个接收器一 起使用（或反之亦然）。根据所需的感测深度选择发射器和接收器之间的距离。光信号在 消融过程中的达到稳定和达到峰值指示在所选择的组织深度处的终点。
[0009] 根据本发明的实施例，提供一种被配置用于插入患者体内邻近组织的插入管。该 管具有用于将能量递送到组织的电导体，以及附接到插入管的远侧部分并且电耦合到电导 体的传导盖。包含在插入管内的多根光纤在远侧部分处具有接线端。光纤能够配置为将 光辐射输送到组织的传输光纤，并且能够配置为输送来自组织的经反射的光辐射的接收光 纤。在插入管的远侧部分处，光纤的接线端以相应距离彼此间隔开。光模块被配置用于当 电导体将能量递送到组织时，通过根据传输光纤和接收光纤之间的相应距离将传输光纤和 接收光纤选择性地相关联来询问预先确定深度处的组织，该光模块可操作来沿着光路发射 光，该光路穿过所选择的传输光纤，从组织反射，并且作为反射光通过所选择的接收光纤返 回到光模块。连接到光模块的处理器分析反射光。
[0010] 根据该设备的另一个方面，光模块可操作用于改变在光路中发射的光的强度。
[0011] 根据该设备的另一个方面，光路中发射的光为单色的。
[0012] 根据该设备的另一个方面，光路中发射的光具有675nm的波长。
[0013] 根据该设备的另一个方面，选择性地相关联的传输光纤和接收光纤以0. 的间隔间隔开。
[0014] 根据该设备的一个方面，分析反射光包括确定反射光停止以大于预先确定的速率 而改变强度的时间。
[0015] 根据该设备的另一个方面，分析反射光包括识别返回光中的强度峰值的时间。
[0016] 根据该设备的另一个方面，分析反射光包括确定在相应询问深度处发生反射光强 度的变化速率的改变超过预先确定的百分比的时间。
[0017] 根据该设备的另一个方面，分析反射光包括计算两个波长的比率，并且确定比率 停止以大于预先确定的速率而改变的时间。
[0018] 根据本发明的实施例还提供了一种方法，该方法通过以下步骤进行：将包含在探 头中的光纤配置为传输光纤和接收光纤，其中光纤的接线端以相应距离彼此间隔开；将探 头插入到患者体内。当通过探头的消融器将能量递送到体内组织时，该方法进一步通过以 下步骤进行：通过根据传输光纤和接收光纤之间的相应距离将传输光纤中的一个和接收光 纤中的一个选择性地相关联来询问预先确定深度处的组织；以及建立光路，该光路从光发 射器延伸穿过该一个传输光纤以便从组织反射，并且继续作为来自组织的反射光穿过该一 个接收光纤至接收器。该方法进一步通过以下步骤进行：从光发射器沿着光路传输光；以 及分析通过该一个接收光纤到达接收器的反射光。 【附图说明】
[0019] 为更好地理解本发明，以举例的方式提供本发明的详细说明，结合以下附图来阅 读详细说明，附图中相同的元件用相同的附图标号来表示，并且其中：
[0020] 图1为用于进行消融手术的系统的图示，该系统根据本发明的公开实施例构造和 操作；
[0021] 图2为根据本发明实施例的导管盖的示意性透视图；
[0022] 图3为根据本发明另选实施例的导管远侧端部的等轴视图；
[0023] 图4为根据本发明实施例的沿图4的线5-5截取的示意性侧视图；
[0024] 图5示意性地示出根据本发明实施例的到达图2所示的顶盖中的窗口的光/来自 图2所示的顶盖中的窗口的光所经过的路径；
[0025] 图6为根据本发明实施例的导管的远侧端部的示意图；
[0026] 图7为根据本发明实施例的导管中光接收器-发射器对的元件间距离与观察到消 融终点的实耗时间关联的曲线图；并且
[0027] 图8为根据本发明实施例的示出改变光辐射强度的影响的一系列曲线图。 【具体实施方式】
[0028] 为了全面了解本发明的各种原理，在以下说明中阐述了许多具体细节。然而，对于 本领域技术人员将显而易见的是，并非所有这些细节为实施本发明所必需的。在这种情况 下，为了不使主要概念不必要地变得模糊，未详细示出熟知的电路、控制逻辑以及用于常规 算法和进程的计算机程序指令细节。
[0029]
[0030] 现在转到附图，首先参见图1，其为用于在活体受检者心脏12上用于评估电活动 和进行消融手术的系统10的立体说明图，所述系统10是根据本发明的公开实施例构造 和操作的。该系统包括导管14,由操作者16将导管14经由皮肤穿过患者的血管系统插 入心脏12的心室或血管结构中。操作者16(通常为医师）将导管的远侧末端18,例如 在消融靶点与心壁接触。按照美国专利6, 226, 542和6, 301，496以及共同转让的美国专 利6, 892, 091中所公开的方法制备电激活图，这些专利的公开内容均以引用方式并入本文 中。一种包括系统10的元件的商品可以商品名CARTO" 3系统得自Biosense Webster， Inc.，3333Diamond Canyon Road，Diamond Bar，CA 91765。该系统可由本领域的技术人员 修改以体现本文所述的本发明的原理。
[0031] 可以通过施加热能对例如通过电活动图评价测定为异常的区域进行消融，例如， 通过将射频电流通过导管中的金属线传导至远侧末端18处的一个或多个电极，这些电极 将射频能量施加到心肌。能量被吸收到组织中，由此将组织加热到一定温度（通常为高于 50°C )，在所述温度下组织会永久性失去其电兴奋性。此手术成功后，在心脏组织中产生非 传导性的消融灶，这些消融灶可中断导致心律失常的异常电通路。本发明的原理可应用于 不同的心室以诊断并治疗多种不同的心律失常。
[0032] 导管14通常包括柄部20,在柄部上具有合适的控制器，以使操作者16能够按消融 手术所需对导管的远侧端部进行操纵、定位和定向。为了协助操作者16,导管14的远侧部 分包含向位于控制台24中的处理器22提供信号的位置传感器（未示出）。处理器22可履 行如下所述的若干处理功能。
[0033] 可使消融能量和电信号经由电缆34穿过位于远侧末端18处或附近的一个或多个 消融电极32,在心脏12和控制台24之间来回传输。可以通过电缆34和电极32将起搏信 号和其他控制信号从控制台24传输至心脏12。同样连接至控制台24的感测电极33设置 在消融电极32之间，并且已连接至电缆34。
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