【技术实现步骤摘要】
使用时间分辨的光散射能谱法评估组织或毁损灶深度本申请是申请号为201480022001.4、进入国家阶段日为2015年10月13日、专利技术名称为“使用时间分辨的光散射能谱法评估组织或毁损灶深度”的原申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请是于2006年4月27日提交的题目为“组织改性的光纤评价”的美国申请号11/414,009(该申请通过引用结合于本文中)的部分继续申请,美国申请号11/414,009是于2005年11月17日提交的题目为“心脏组织消融的光纤评价”的美国申请号11/281,853(该申请通过引用结合于本文中)的部分继续申请,美国申请号11/281,853要求于2004年11月17日提交的题目为“心脏组织消融的光纤评价和光谱法”的美国临时申请号60/629,166(该申请通过引用结合于本文中)的优先权。关于联邦资助的研究或开发的声明按照美国能源部和LawrenceLivermoreNationalSecurity,LLC之间的用于LawrenceLivermore国家实验室运转的合同号DE-AC52-07NA27344,美国政府在本专利技术中具有权利。专利技术背景专利
本专利技术涉及医学诊断学。更特别地,本专利技术涉及用于在医学程序过程中实时研究组织改性的光学询问配置。相关技术描述在正常组织野中毁损灶的存在经常可以通过光与不同的组织成分相互作用的途中发生的变化检测到。例如,外科医生的视觉评估由不同的组织成分对光谱的可见部分中光的散射变 ...
【技术保护点】
1.一种光学时间分辨系统,其用于实时评价至少一种活体心脏组织毁损灶形成参数,该系统包括:/n用于通过将能量引导通过位于第一组织部位处的第一表面而在活体心脏组织中产生毁损灶的工具;/n用于在产生所述毁损灶的同时,将光学询问辐射的第一单个脉冲引导至所述第一组织部位处的所述第一表面上以产生诱导的辐射的第一单个返回信号脉冲的工具,其中所述光学询问辐射的第一单个脉冲具有最大为10ns的脉冲持续时间;/n用于聚集所述诱导的辐射的第一单个返回信号脉冲的至少一部分以产生第一单个聚集辐射脉冲的工具,所述第一单个聚集辐射脉冲具有强度相对于时间的第一信号时域廓线,其中所述第一单个返回信号脉冲的所述至少一部分在从所述毁损灶中通过然后通过所述第一表面从所述毁损灶中传播出之后被聚集;/n用于将来自所述强度相对于时间的第一信号时域廓线的第一信号数据与来自强度相对于时间的第一参照时域廓线的第一参照数据之间的第一差值量化以产生至少一个量化参数的工具;以及/n用于由所述至少一个量化参数确定所述活体心脏组织的至少一个瞬时状态的工具。/n
【技术特征摘要】
20130312 US 13/796,8801.一种光学时间分辨系统,其用于实时评价至少一种活体心脏组织毁损灶形成参数,该系统包括:
用于通过将能量引导通过位于第一组织部位处的第一表面而在活体心脏组织中产生毁损灶的工具;
用于在产生所述毁损灶的同时,将光学询问辐射的第一单个脉冲引导至所述第一组织部位处的所述第一表面上以产生诱导的辐射的第一单个返回信号脉冲的工具,其中所述光学询问辐射的第一单个脉冲具有最大为10ns的脉冲持续时间;
用于聚集所述诱导的辐射的第一单个返回信号脉冲的至少一部分以产生第一单个聚集辐射脉冲的工具,所述第一单个聚集辐射脉冲具有强度相对于时间的第一信号时域廓线,其中所述第一单个返回信号脉冲的所述至少一部分在从所述毁损灶中通过然后通过所述第一表面从所述毁损灶中传播出之后被聚集;
用于将来自所述强度相对于时间的第一信号时域廓线的第一信号数据与来自强度相对于时间的第一参照时域廓线的第一参照数据之间的第一差值量化以产生至少一个量化参数的工具;以及
用于由所述至少一个量化参数确定所述活体心脏组织的至少一个瞬时状态的工具。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,
用于产生毁损灶的所述工具包括:消融导管,所述消融导管被配置用于将所述能量递送至所述活体心脏组织以产生所述毁损灶;和用于将所述消融导管插入所述活体心脏组织的工具;
用于在产生所述毁损灶的同时引导所述光学询问辐射的第一单个脉冲的工具包括:在所述消融导管中的至少一个适于将所述光学询问辐射的第一单个脉冲引导至所述活体心脏组织的所述第一组织部位处的所述第一表面上的第一光学导管;并且
用于聚集所述诱导的辐射的第一单个返回信号脉冲的所述至少一部分的工具包括在所述消融导管中的至少一个适于聚集所述诱导的辐射的所述第一单个返回信号脉冲的所述至少一部分的光学导管。
3.根据权利要求1所述的系统,其中用于产生所述毁损灶的所述工具包括选自由下列各项组成的组的工具:
(i)用于向所述活体心脏组织施加射频RF能量的工具;
(ii)用于向所述活体心脏组织施加冷能的工具;
(iii)用于向所述活体心脏组织施加光能的工具;和
(iv)用于向所述活体心脏组织施加热量的工具。
4.根据权利要求1所述的系统,其中所述光学询问辐射的第一单个脉冲选自由下列各项组成的组:单色光、多个波长的光和连续光谱的光。
5.根据权利要求1所述的系统,其中所述光学询问辐射的第一单个脉冲选自由下列各项组成的组:多个波长的光和连续光谱的光,所述系统进一步包括用于将所述至少一个信号时域廓线分成多个谱带的工具,其中所述谱带中的每个谱带n包括各自的时域廓线T(n)。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述第一信号数据包括用于至少一个所述每个谱带的至少一组离散数据点P{T(n)}。
7.根据权利要求6所述的系统,其中所述至少一组离散数据点P{T(n)}中的一个或多个形成所述至少一个信号时域廓线中的一个或多个的数字表示,其中所述数字表示提供在跨过聚集的所述诱导的辐射的所述至少一个信号时域廓线的特定延迟时间的信号强度值。
8.根据权利要求6所述的系统,其中所述至少一组离散数据点P{T(n)}中的一个或多个形成所述至少一个信号时域廓线中的一个或多个的至少一个数字表示,其中所述至少一个数字表示提供在特定延迟时间的信号强度值,其中用于量化所述第一差值的所述工具包括用于将所述至少一个数字表示的至少一部分除以所述第一参照数据的工具,其中,所述第一参照数据包括预定组的离散数据点。
9.根据权利要求6所述的系统,其中所述至少一组离散数据点P{T(n)}中的一个或多个形成所述至少一个信号时域廓线中的一个或多个的至少一个数字表示,其中所述至少一个数字表示提供在特定延迟时间的信号强度值,其中用于量化所述第一差值的所述工具包括用于用所述第一参照数据归一化所述至少一个数字表示的至少一部分的工具,其中,所述第一参照数据包括预定组的离散数据点。
10.根据权利要求8所述的系统,其中,所述预定组的离散数据点包括所述第一参照数据的至少一部分。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,在产生所述毁损灶之前从所述第一组织部位获得所述第一参照时域廓线。
12.根据权利要求1所述的系统,其中,从已有的数据库获得所述第一参照时域廓线。
13.根据权利要求8所述的系统,其中,用于量化所述第一差值的所述工具包括用于对于多个所述每个谱带n,在一组数据点P(n)的至少两个成员之间应用数学公式的工具。
14.根据权利要求8所述的系统,其中用于量化所述第一差值的所述工具包括用于对于所述每个谱带n的不同谱带,在一组数据点P(n)的至少两个成员之间应用数学公式的工具。
15.根据权利要求8所述的系统,其中用于量化所述第一差值的所述工具包括用于生成用于所述至少一组离散数据点P{T(n)}的拟合参数的工具。
16.根据权利要求8所述的系统,其中用于量化所述第一差值的所述工具包括用于对通过在来自所述每个谱带n的不同谱带的一组数据点P(n)的延迟时间对应的数据点之间应用数学公式生成的数据集生成拟合参数的工具。
17.根据权利要求8所述的系统,其中用于量化所述第一差值的所述工具包括用于在来自一个或多个特定延迟时间处的不同谱带的数据点之间应用数学公式后生成在所述一个或多个特定延迟时间处的离散值的工具。
18.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个瞬时状态包括在深度A处的瞬时毁损灶深度,所述系统进一步包括:
用于确定形成所述毁损灶的速率的工具,所述速率是心脏组织消融至所述深度A的速率;和
用于由形成所述毁损灶的所述速率推算形成具有比所述深度A更大的深度B的毁损灶所需的消融时间的工具。
19.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个瞬时状态包括在4mm的深度的瞬时深度,所述系统进一步包括:
用于确定形成所述毁损灶的速率的工具,所述速率是心脏组织消融至6mm的所述深度的速率;和
用于由形成所述毁损灶的所述速率推算形成具有比深度6mm更大的8mm的深度的毁损灶所需的消融时间的工具。
20.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个量化参数随着所述毁损灶的深度改变单调地改变。
21.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于通过监测在产生所述毁损灶的过程中在不同的谱带所述至少一个量化参数的时间演化来检测至少一个蒸汽爆裂的爆发的工具。
22.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于通过监测每单位时间所述毁损灶的深度变化来确定组织消融速率的工具。
23.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于通过监测在产生所述毁损灶的过程中在不同的谱带所述至少一个量化参数的时间演化来确定在所述毁损灶处是否存在凝块的工具。
24.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于通过监测在产生所述毁损灶的过程中在不同的谱带所述至少一个量化参数的时间演化来确定在所述毁损灶处是否存在炭化的工具。
25.根据权利要求1所述的系统,其中,光学询问辐射的第一单个脉冲包括600nm至1500nm范围内的波长。
26.根据权利要求1所述的系统,其中,光学询问辐射的第一单个脉冲包括600nm至970nm范围内的波长。
27.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于由所述至少一个量化参数中的变化速率推算至多达1.5cm的消融深度的工具。
28.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于,由所述至少一个量化参数确定是否存在正常组织的工具,其中,用于确定是否存在正常组织的所述工具包括用于将所述至少一个量化参数与获自已有的数据库的归一化的参照时域廓线比较的工具。
29.根据权利要求2所述的系统,进一步包括用于利用所述至少一个量化参数的一个或多个变化来确定是否存在所述消融与正常组织的不适当接触的工具,其中,用于利用的所述工具包括用于将所述至少一个量化参数与获自已有的数据库的归一化的参照时域廓线比较的工具。
30.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于由所述至少一个量化参数确定是否存在异常组织的工具,其中用于确定是否存在异常组织的所述工具包括用于将所述至少一个量化参数与获自已有的数据库的归一化的参照时域廓线比较的工具。
31.根据权利要求1所述的系统,进一步包括用于测量在产生所述毁损灶的过程中在一个或多个谱带的所述至少一个量化参数的时间演化的变化的工具,所述系统进一步包括用于利用所述变化来实时检测至少一个微泡的形成的工具,其中所述微泡构成气体或蒸汽爆裂的爆炸性释放的前驱体。
32.一种光学时间分辨系统,其用于实时评价至少一种活体心脏组织毁损灶形成参数,该系统包括:
用于产生具有消融能量的光脉冲的光源;
消融导管,其中所述消融导管包括:
第一光学导管,其用于将所述光脉冲引导到所述活体心脏组织的第一组织部位处以产生诱导的辐射;
第二光导管,其用于聚集所述诱导的辐射,其中,所述聚集的辐射具有强度相对于时间的至少一个信号时域廓线;
检测器,其用于检测具有所述至少一个信号时域廓线的所述诱导的辐射;
显示器,其指示与至少一个量化参数(QP)相对应的毁损灶形成参数,其中,所述至少一个量化参数是通过量化来自所述至少一个信号时域廓线的信号数据与来自至少一个参照时域廓线的参照数据之间的差值而产生的。
33.一种光学时间分辨系统,其用于实时评价至少一种活体心脏组织毁损灶形成参数,该系统包括:
光源;
用于产生毁损灶的消融导管,其中,所述消融导管结合有:第一光学导管,其用于将所述光脉冲引导到所述活体心脏组织的第一组织部位处以产生诱导的辐射;
用于所述光源的脉冲触发器/计时电子设备;
计算机,所述计算机被设置用于控制用于所述光源的所述脉冲触发器/计时电子设备,以产生光脉冲而同时产生毁损灶。
34.根据权利要求33所述的系统,进一步包括:结合于所述消融导管的第二光学导管,用于聚集所述诱导的辐射,其中,所述聚集的辐射具有强度相对于时间的信号时域廓线;
光谱过滤器,其被设置用于光谱清洁所聚集的诱导的辐射;
检测器,用于在光谱清洁后检测所述聚集的诱导的辐射,具有所述信号时域廓线;
用于确定所述毁损灶的深度的工具,
其中,所述光脉冲的脉冲持续时间小于10ns。
35.一种用于实时评价至少一种活体心脏组织毁损灶形成参数的光纤评价系统,该光纤评价系统包括:
探头;
一根或多根光纤;
光谱过滤器;
检测器和信号时序分析仪;
计算机;和
显示器;
其中,
在至少一个活体心脏组织的所述第一组织部位的第一表面上的一个点上在所述第一组织部分的损毁灶形成的消融期间来自光源的询问脉冲与所述第一组织部位之间的相互作用所产生的返回信号脉冲的至少一部分被聚集在一根或多根所述光纤中,所述光谱滤波器被用于对所聚集的返回信号脉冲进行光谱清洁,所聚集的返回信号脉冲的至少一个信号时域廓线由所述检测器和所述信号时序分析仪检测;
所述计算机被配置成记录所述信号时域廓线,分析和估计至少一个量化参数(QP),并通过所述显示器显示相应的毁损灶形成参数,
其中,所述光源提供的光选自单色光、多个波长的光和连续光谱的光。
36.根据权利要求35所述的光纤评价系统,其中,所聚集的返回信号脉冲具有至少一个信号时域廓线,其是强度相对于时间的量度。
37.根据权利要求35所述的光纤评价系统,其中所述计算机被配置成将来自至少一个信号时域廓线的信号数据与来自至少一个参照时域廓线的参照数据之间的差值量化以确定至少一个量化参数(QP);以及
由所述至少一个量化参数确定所述活体心脏组织的至少一个瞬时状态。
38.根据权利要求35-37中任一项所述的光纤评价系统,还包括配置用于所述第一组织部位的消融的消融导管,其中,所述消融导管被配置用于将消融能量递送至所述活体心脏组织以产生毁损灶,其中,所述消融导管的任何部分均不穿透所述活体心脏组织、所述毁损灶、所述第一表面和所述第一组织部位中的任何一者,其中,所述消融导管进一步结合至少一个适于将来自所述光源的所述询问脉冲引导至所述第一组织部位的所述第一表面上的所述点处,并且其中,所述消融导管进一步结合至少一个适于聚集来自所述心脏组织的第二组织部位的诱导的辐射的光学导管。
39.根据权利要求35-38中任一项所述的光纤评价系统,其中形成毁损灶的消融通过选自由下列各项组成的组的过程产生:(i)向所述活体心脏组织施加射频RF能量,(ii)向所述活体心脏组织施加冷能和(iii)向所述活体心脏组织施加光能和(iv)向所述活体心脏组织施加热量。
40.根据权利要求39所述的光纤评价系统,其中来自所述光源的询问脉冲选自由多个波长的光和连续光谱的光组成的组,所述计算机被进一步配置成将所述至少一个信号时域廓线分成数量n个谱带,其中所述谱带中的每个谱带n包括各自的时域廓线T(n)。
41.根据权利要求40所述的光纤评价系统,其中所述信号数据包括用于至少一个所述每个谱带n的至少一组离散数据点P{T(n)}。
42.根据权利要求41所述的光纤评价系统,其中,所述至少一组离散数据点P{T(n)}中的一个或多个形成所述至少一个信号时域廓线中的一个或多个的至少一个数字表示,其中所述至少一个数字表示提供在特定延迟时间的信号强度值。
43.根据权利要求42所述的光纤评价系统,其中,差值的量化包括将所述至少一个数字表示的至少一部分除以预定组的离散数据点,或者用预定组的离散数据点归一化所述至少一个数字表示的至少一部分,其中所述至少一个量化参数包括至少一组归一化的在特定时间延迟的离散数据点。
44.根据权利要求42或43所述的光纤评价系统,其中所述预定组的离散数据点包括所述参照数据的至少一部分。
45.根据权利要求35所述的光纤评价系统,其中所述计算机被配置成从已有数据库或在形成毁损灶的消融之前从所述第一组织部位获得至少一个参照时域廓线。
46.根据权利要求37所述的光纤评价系统,其中,所述瞬时状态包括在深度A处的瞬时深度,所述计算机被进一步配置成:
确定形成至所述深度A的所述毁损灶的速率,即,心脏组织消融的速率;和
由所述速率推算形成具有比深度A更大的深度B的毁损灶所需的消融时间。
47.根据权利要求46所述的光纤评价系统,其中,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:斯塔夫罗斯·G·迪莫斯,
申请(专利权)人:劳伦斯利弗莫尔国家安全有限公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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