技术领域
本发明涉及一种用于将能量施加到对象的设备、方法和计算机程 序。本发明还涉及一种用在将能量施加到对象的设备中的组合元件。
背景技术
一种用于将能量施加到对象的设备和方法例如被用在房颤的介入 治疗领域中。在该治疗期间，使用导管将射频、光或超声能量施加到 心脏组织，其中由于该组织中对能量的吸收，心肌被加热并且所生成 的热能使心脏组织变性。
必须将不同的导管同时放置在心室中。这些导管通过内装的引导 装置或通过使用引导线来转向并导航到心室以将导管被动地引导进入 心脏。所述不同导管是针对组织消融施加能量的能量施加导管和用于 在施加能量期间感测心室温度的温度感测导管。
使用该数量的导管需要大量的空间并且难以操作。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于将能量施加到对象的设 备、方法和计算机程序，其中减少了能量施加和温度感测所需的空间 并且其中操作便利。本发明的另一个目的是提供一种在用于将能量施 加到对象的设备中使用的相应的组合元件。在本发明的第一方面，提 出了一种用于将能量施加到对象的设备，其中该设备包括：
-能量发射元件，用于将能量施加到该对象，
-温度传感器，用于感测该对象的温度，
-管，能量发射元件和温度传感器可置于其中，用于将能量发射 元件和温度传感器引导到对象的被施加能量的位置，其中温度传感器 是包含至少第一金属元件和第二金属元件的热电偶，这两种金属元件 包括不同类型的金属并且它们彼此接触，其中能量发射元件包括光纤 并且其中第一金属元件和第二金属元件是光纤上的金属涂层。
本发明基于这样的思想：由于能量发射元件和温度传感器可置于 所述管中，所以它们可以一起被引导到对象的被施加能量的位置。不 必存在一个容纳能量发射元件以便引导该能量发射元件的管和另一个 容纳温度传感器以便引导该温度传感器的管。因为对于能量的施加和 温度感测仅仅需要一个管，所以减少了能量施加和温度感测所需的空 间。而且，由于仅仅需要引导一个管，所以使对能量施加和温度感测 的操作便利。能量发射元件和温度传感器可被引导到所述管内对象被 施加能量的位置，并且如果已经到达该位置，则能量发射元件和温度 传感器可以离开所述管以便将能量施加到对象并感测对象的温度。
所述设备优选地进一步包括引导装置，用于将容纳能量发射元件 和温度传感器的管转向和/或导航到必须被施加能量的位置，特别是在 对象(如心室)的内部空间内。
所述管优选地为导管，即如果所述设备用于例如心室内的消融程 序，则对于消融和温度感测来说，仅仅需要一个导管。所述管可以包 括若干腔，至少能量发射元件和温度传感器被置于其中。
所述能量发射元件可以包括导线和连接到该导线以便施加电能的 电能源，或光纤和连接到该光纤以便施加光能的光能源，如激光装置。
优选地，所述设备包括用于在不同位置将能量施加到对象的多个 能量发射元件和用于在不同位置感测温度的多个温度传感器。这允许 在不同位置特别是同时施加能量，以及允许在这些位置感测温度，特 别是与能量的施加同时进行。
进一步优选地，所述设备包括：
-多个能量发射元件，用于在不同位置将能量施加到对象，
-多个温度传感器，用于在不同位置感测温度，
其中，所述多个能量发射元件的能量发射元件是单独可控的，其 中所述多个温度传感器的温度传感器在不同位置彼此独立地感测温 度，并且其中所述多个温度传感器的每个温度传感器被分配给所述多 个能量发射元件的一个能量发射元件，使得对于由所述多个能量发射 元件的一个能量发射元件施加能量的每个位置，温度是可独立感知的， 即可独立测量的。
这允许测量被施加能量的对象的不同位置的温度，特别是与能量 的施加同时进行，并且因此可以通过测量不同位置的温度来控制能量 的施加。优选地，所述设备进一步包括控制单元，用于根据在不同位 置感测的温度来控制不同位置的能量施加，优选地使得不同位置的温 度不超过预定的阈值。
除了所述多个能量发射元件和所述多个温度传感器之外，所述设 备可以包括其他的能量发射元件和/或温度传感器，这些其他的能量发 射元件和/或温度传感器未被调适为使得每个温度传感器被分配给一 个能量发射元件，即例如一个温度传感器也可以测量位于被施加能量 的至少两个位置之间的中间位置的温度。
进一步优选地，所述能量发射元件适用于应用于对象的组织、特 别是应用于人心脏组织的消融程序。
所述设备还优选包括多个组合元件，其中每个组合元件包括多个 能量发射元件、多个温度传感器和一个支持元件，其中所述多个能量 发射元件的能量发射元件缠绕在该支持元件周围。由于所述能量发射 元件缠绕在支持元件周围，所以所述能量发射元件被布置为在纵向上 靠近支持元件，即靠近由缠绕的能量发射元件形成的螺旋状物，导致 可被施加能量的位置之间的距离减小，特别是同时减小。
所述支持元件优选地为导线。优选地，该支持元件还具有记忆形 状效应，使得如果它不是强迫的形状，则它具有预定的形状，例如因 为该支持元件处于所述管的内部，该管使支持元件保持特定形状，例 如直线形状。这允许将能量发射元件引导到被施加能量的位置，而所 述组合元件在所述管内为直线形状，其中在所述组合元件在被施加能 量的位置离开所述管之后，该支持元件可以赋予组合元件预定的形状 以便能量施加。所述支持元件优选地为记忆金属合金导线，特别是镍 钛合金导线。
优选地，所述多个组合元件还形成一种布置，特别是篮子结构， 其可在折叠状态与展开状态之间变换，在折叠状态中所述多个组合元 件彼此平行，在展开状态中所述多个组合元件彼此不平行，特别地其 中与折叠状态相比它们需要更大的空间并且其中所述能量发射元件和 温度传感器被置于由所述组合元件限定的体积(特别是球形或椭圆形 体积)的表面上。这允许将所述组合元件引导到所述管内被施加能量 的位置，而所述组合元件处于折叠状态中，其中在已经到达被施加能 量的位置之后，所述组合元件可离开所述管并且可被变形为展开状态。 优选地，在展开状态中，所述组合元件与对象的表面接触以便施加能 量并感测温度。
进一步优选地，所述组合元件包括外壳，所述多个能量发射元件、 所述多个温度传感器和所述支持元件置于其中。该外壳优选地是有弹 性的，使得可以根据所述支持元件的形状来成形所述组合元件，特别 是在所述支持元件具有记忆效应的情况下。所述外壳优选地由生物相 容性材料制成。进一步优选地，所述外壳被调适为使得所述能量发射 元件耦合到对象以便施加能量并且所述温度传感器热耦合到对象。如 果所述能量发射元件施加例如光能并且如果它们包括光纤，则所述光 纤被缠绕在所述支持元件周围并且所述外壳至少部分地光学透明。特 别地，所述外壳包括光学窗口，其优选地还允许通过热能，即其优选 地是导热的。此外，光纤的包覆和可能的另外的涂层在光能应当离开 所述组合元件的位置(特别是在所述外壳内的窗口处)被移除。优选 地，用于聚焦和/或操控光的微透镜可以被添加到所述窗口。进一步优 选地，所述窗口包括优选地不吸收光的散布的粒子，如TiO2。还优选 地，所述光学透明窗口是不导电的，以便不传输来自对象(其可以是 心脏)的电信号。进一步优选地，该窗口在纵向方向上足够大以便允 许由每个光纤通过光学透明窗口将能量施加到对象上。所述窗口还可 以包括至少两种材料：光学透明材料和热传导材料，其中光学透明材 料被置于所述光能应离开所述外壳的位置处，并且其中热传导材料被 置于温度传感器所处的位置。
所述至少一个温度传感器是热电偶，该热电偶包括至少第一金属 元件和第二金属元件，它们包括不同类型的金属并且彼此接触。所述 金属元件是金属涂层。通过使用这种热电偶，在第一与第二金属元件 之间的接触处的温度可以容易地通过测量第一与第二金属元件之间的 电压来测量。在非接触位置的位置处，第一和第二金属元件通过类似 绝缘层的绝缘装置而彼此绝缘。
所述能量发射元件包括光纤并且第一金属元件和第二金属元件是 该光纤上的金属涂层。这允许更大程度地集成所述温度传感器和所述 能量发射元件。
所述第一和第二金属元件连同所述能量发射元件一起缠绕在所述 支持元件周围。这进一步集成了温度传感器和能量发射元件，导致能 量发射元件和温度传感器所需的空间减小并且导致能量发射元件与温 度传感器之间的距离减小，其中可以以改进的精确度确定被施加能量 的位置处的温度。
所述支持元件优选地是金属的，其中所述支持元件优选地是第一 和第二金属元件之一。由于所述支持元件优选地具有两个功能，即对 元件进行支持并且是温度传感器的一部分，所以进一步改进了集成度。 所述支持元件可以是金属的，例如因为它是金属导线和/或因为它包括 金属涂层，其中该金属涂层优选地用作第一和第二金属元件中至少一 个。
形成第一金属元件的涂层和形成第二元件的涂层优选地在应当测 量温度的一个位置处接触，并且通过在其他位置处的绝缘层而彼此隔 开。
在另一个优选实施例中，若干个热电偶具有相同的第一或第二金 属元件。这进一步提高了集成度。
在本发明的另一方面，提出了一种用在如权利要求1中定义的设 备中的组合元件，其中所述组合元件包括多个能量发射元件和多个温 度传感器，并且其中所述多个能量发射元件的能量发射元件缠绕在支 持元件的周围，其中温度传感器是包含至少第一金属元件和第二金属 元件的热电偶，这两种金属元件包括不同类型的金属并且它们彼此接 触，其中能量发射元件包括光纤并且其中第一金属元件和第二金属元 件是光纤上的金属涂层。
在本发明的另一方面，提出了一种用于将能量施加到对象的方法， 其中该方法包括下列步骤：
-通过使用其中设置了所述能量发射元件和温度传感器的管和一 种用于转向和/或导航该管的引导装置将所述能量发射元件和所述温 度传感器引导到对象的被施加能量的位置，其中温度传感器是包含至 少第一金属元件和第二金属元件的热电偶，这两种金属元件包括不同 类型的金属并且它们彼此接触，其中能量发射元件包括光纤并且其中 第一金属元件和第二金属元件是光纤上的金属涂层，
-使用所述能量发射元件将能量施加到对象，
-使用所述温度传感器感测对象的温度。
在本发明的另一方面，提出一种用于将能量施加到对象的计算机 程序，其中该计算机程序包括用于当计算机程序在控制如权利要求1 中定义的设备的计算机上运行时使得该计算机执行如权利要求6所定 义的方法的步骤的程序代码装置。
应当理解，权利要求1的设备、权利要求5的组合元件、权利要 求6的方法和权利要求7的计算机程序具有相似和/或相同的优选实施 例，特别是如从属权利要求中定义的实施例。
应当理解，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求与相应的 独立权利要求的任意组合。
附图说明
参照下面描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得清楚并 被阐明。在附图中，
图1示意性且示范性示出根据本发明的用于将能量施加到对象的 设备的实施例，
图2示意性且示范性示出在展开状态下能量发射元件和温度传感 器的布置，
图3示意性且示范性示出在折叠状态下能量发射元件和温度传感 器的布置，
图4示意性且示范性示出一个组合元件，
图5示意性且示范性示出穿过一个组合元件的截面图，
图6示意性且示范性示出温度传感器的构造，
图7-10示意性且示范性示出其他的组合元件，
图11示意性且示范性示出与对象的表面接触的能量发射元件和温 度传感器的布置，
图12示意性且示范性示出位于对象的三维模型上的能量发射元件 和温度传感器的布置的邻接表面的模型，
图13示意性且示范性示出用于将能量施加到对象的设备的控制单 元，以及
图14示出说明根据本发明的用于将能量施加到对象的方法的流程 图。
具体实施方式
图1示出用于将能量施加到对象的设备1。设备1包括管(在该实 施例中为导管6)和能量发射元件和温度传感器的布置7。能量发射元 件和温度传感器的布置7经由导管6连接到控制单元5。带有能量发射 元件的布置7的导管6可被引入到对象2中(在该实施例中其为患者 台4上的患者3的心脏)，其中导管6通过内装的引导装置(未示出) 而被转向和导航到心室。在另一个实施例中，所述导管可以例如通过 使用导引器而被转向和导航以将该导管被动地引导到心室中。
在将布置7和导管6引入到对象2中期间，成像设备12(其在该 实施例中为荧光检查设备)生成对象2和布置7的图像。同样如果布 置7已经置于对象2内，该成像设备12优选地生成对象2和布置7的 图像。
在其他实施例中，所述对象可以例如是患者的另一个中空器官或 者是技术对象，特别是其内表面必须用能量来处理的中空技术对象。
成像设备12(即在该实施例中的荧光检查设备12)包括X射线源 9和检测单元10，它们由荧光检查控制单元11控制。荧光检查设备12 以已知的方式生成对象2和布置7的X射线投影图像。X射线源9的X 射线示意性地由箭头35指示。
在另一个实施例中，取代荧光检查设备，另一个成像设备可以用 于生成包含对象2和布置7的图像。例如，磁共振成像设备、超声波 成像设备或计算机层析成像设备可以用于生成对象2和布置7的图像。
在图2中，更详细地示意性示出布置7和导管6的一个实施例。 布置7可在展开状态与折叠状态之间变换，在展开状态中布置7的能 量发射元件的发射位置19和温度传感器的温度感测位置17位于邻接 表面36上以便紧靠对象的表面，在折叠状态中布置7占用更小的空间， 这允许将布置7引入到对象2中。在图2中，示出了处于展开状态中 的布置7。布置7包括由若干花键(spline)制成的篮子，其为包含能 量发射元件的发射位置19(由正方形表示)和温度传感器的温度感测 位置(由三角形表示)的组合元件16。在图2中，能量发射元件的发 射位置和温度传感器的温度感测位置17的分布仅仅是示意性和示范性 的并且没有将本发明限于特定分布。优选地，针对能量发射元件的每 个发射位置19来分配温度传感器的温度感测位置17(其被置于尽可能 接近能量发射元件的相应的发射位置19)，以便在被能量被施加到对 象的位置处测量温度。在该实施例中，布置7包括例如用于电感测的 其他感测元件18(由圆形表示)。在其他实施例中，所述其他感测元 件18可被省略。
优选地，能量发射元件的发射位置19沿着组合元件16以及沿着 邻接表面36均匀分布。
在图2中所示的展开状态下，布置7的组合元件16基本形成椭球 体或球体。因此，在展开状态下，邻接表面36优选地是椭球体或球体 表面。为了将能量施加到对象2，邻接表面36优选地紧靠对象2的表 面，使得能量发射元件的发射位置19、温度传感器的温度感测位置17 和可能的其他感测元件18的位置在能量施加到对象2期间和在感测对 象2的表面期间相对于对象2的表面保持不变。能量发射元件的发射 位置19、温度传感器的温度感测位置17和可能的其他感测元件18相 对于对象表面的该固定位置优选地通过组合元件并且因此由布置7的 弹性属性获得。组合元件16的该弹性导致弹力，其将能量发射元件的 发射位置19、温度传感器的温度感测位置17和可能的其他感测元件 18挤压在对象表面上。组合元件16的弹性还允许使邻接表面36与对 象表面一致并且跟随对象2的运动，而能量发射元件的发射位置19和 感测元件17、18连续地接触对象表面，或在其他实施例中能量发射元 件的发射位置19与感测元件之间的相对于对象表面的距离保持连续恒 定，即使对象2移动。
组合元件16包括支持元件，其优选地是由记忆合金制成的导线。 在该实施例中，支持元件由镍钛合金制成。为了展开布置7，即展开所 述篮子，使用所述镍钛合金的记忆效应。所述镍钛合金导线是预成形 的并且如弹簧一样具有弹性。在图3中示意性示出的折叠状态下(并 且其中布置7占用更小的空间)，布置7的组合元件16位于导管轴37 内，特别是位于导管轴37的小管道中。为了展开布置7，即为了从折 叠状态改变为展开状态，组合元件16被移出导管轴37，其中由于所述 镍钛合金导线的记忆效应，布置7形成邻接表面36。
图3仅仅是示意图。为了增强折叠状态的清楚性，该图仅仅示出 了布置7的一些组合元件并省略了能量发射元件和温度传感器的位置， 尽管他们仍然存在。
在一个实施例中，能量发射元件的发射位置20位于邻接表面36 的远端部上，即能量发射元件的发射位置20位于布置7的尖端。这允 许将能量施加到对象2的特定位置，如果组合元件16至少几乎完全位 于导管轴37内，其中组合元件16的仅仅一小部分(即，能量发射元 件的至少仅仅发射位置20)位于导管轴37的外侧。因此，能量可被施 加到对象2的特定位置，即使布置7处于折叠状态中。
能量发射元件的发射位置19、20经由线30连接到一个或多个能 量源，使得能量发射元件的至少一些发射位置19、20可彼此独立地将 能量施加到对象2，优选地，能量发射元件的发射位置19、20经由线 30连接到一个或多个能量源，使得能量发射元件的每个发射位置19、 20可被单独地寻址，即能量发射元件的每个发射位置19、20可以独立 于由能量发射元件的其他发射位置19、20造成的可能的能量施加而将 能量施加到对象。
在光纤30处的发射位置，覆层和可能的其他涂层已经被移除，使 得光能可以离开光纤并被施加到对象。这些发射位置经由线30(在该 实施例中为光纤)连接到一个或多个光源，优选地该光源为激光器。 在该实施例中，每个发射位置19经由光纤30连接到一个或多个独立 的激光设备以单独寻址每个发射位置19。此外或可替代地，在其他实 施例中，发射能量元件可以是用于施加电能的电极。
发射位置19可以连接到一个或多个激光设备，使得在该激光设备 的激光束已被例如分束器分开之后，每个发射位置连接到单独的激光 束，其中可以修改每个单独的激光束的强度，以便单独寻址每个发射 位置19。可替代地，每个发射位置19可以连接到单独的激光设备，使 得若干激光设备之一被分配给每个发射位置19。
能量发射元件的光纤30缠绕在相应的组合元件16的镍钛合金导 线周围。
每个组合元件16包括弹性外壳，其由生物相容性材料制成。在图 4中示意性示出了组合元件16的一部分(这里是弹性外壳)。
在图4中，若干光纤30缠绕在支持元件51周围。此外，作为温 度传感器的一部分的若干导线50缠绕在支持元件51周围。导线50优 选具有与光纤30相同或相似的直径。一起缠绕在支持元件51周围的 光纤30和导线50位于弹性外壳38内。外壳38包括窗口39，穿过该 窗口光可以离开外壳38。窗口39应当长到足以能够接入每个光纤30 和导线51(每个光纤和每条导线优选地将仅被接入一次)。为了具有 热电偶(在该实施例中是温度传感器)，在每条导线50与支持元件51 (在该实施例中是镍钛合金导线)之间制造电流接触。在其他实施例 中，所述镍钛合金导线可以用适当的金属涂层涂覆，其中每条导线与 所述金属涂层具有电流接触以便形成热电偶。
在能量发射位置19处，光纤30的覆层和光纤30的可能的其他涂 层被移除，以便允许光离开光纤30。这在图5中被示意性且示范性示 出。
图5示意性且示范性示出穿过组合元件16的截面图，其中在窗口 39处，在光应当离开光纤30的纤维芯63并通过窗口39传输的位置处， 覆层62和可能的其他涂层(特别是电绝缘材料60和导电涂层61)被 移除，特别是通过研磨被移除。
所述组合元件可以包括所述外壳中的单个窗口或多个窗口，这允 许光能和热能的传输，并且如果例如所述外壳内还存在电感测元件， 则允许电能的传输。在其他实施例中，如图2中示意性且示范性所示， 能量发射位置19和温度感测位置17和可能的其他感测元件18没有分 布在整个布置7上，而是仅仅分布在构成所述布置的组合元件的一部 分内。
导线50与镍钛合金导线51之间的每个触点、或在另一个实施例 中导线50与镍钛合金导线上的金属涂层之间的每个触点形成温度传感 器的温度感测位置。图6示出了连接到一个共模导线51或该共模导线 的涂层以便形成热电偶的导线50的示意性表示。在图6中，通过使三 条导线50在不同的温度感测位置52接触到组合元件6内的支持元件 51而制成三个热电偶。在控制单元5中，导线50与支持元件51之间 的电压被测量以便确定在温度感测位置52处的温度。在另一个实施例 中，取代或除了所述镍钛合金导线之外，可以使用镍钛合金管。所述 镍钛合金管可以例如用于穿过所述腔抽吸如盐溶液之类的液体以便例 如冲洗或冷却。
外壳38的窗口39优选地是导热的并且对光是光学透明的。窗口 39优选地被调适为使得它支持光扩散。在其他实施例中，所述窗口可 以包括至少两种不同的材料，一种靠近温度感测位置放置的热导材料 和一种靠近能量发射位置放置的光学透明材料。这两种不同的材料可 以在纵向上交替地排列。
图7示意性且示范性示出组合元件116的另一个实施例。图4和 图7中的相似元件由相似的附图标记表示。图7中示出的组合元件116 在导线150的直径相对于光纤30的直径方面不同于组合元件16。在图 7所示的实施例中，导线150的直径小于光纤30的直径。这允许增加 可置于外壳38内的能量发射元件和温度传感器的数量。一种外壳优选 地通过涂覆一束能量发射元件和温度传感器来制造。
一种镍钛合金导线优选地具有小于200μm的直径，进一步优选地 小于150μm，还优选地小于100μm，以及优选地具有50或100μm的直 径。电导线优选地具有小于100μm的直径，进一步优选地小于50μm， 并且优选地具有20μm的直径。单个光纤的直径优选地小于300μm，优 选地为250μm，进一步优选地小于200μm，优选地为125μm，还优选地 小于100μm，优选地为60μm。光纤的直径也可以是3μm，特别是当按 束制造时。
在上述实施例中，导线50、150是热电偶的第一金属元件，而支 持元件51或支持元件51上的金属涂层充当热电偶的第二金属元件。 在图8中，示意性且示范性示出组合元件216，其中两个金属箔形成热 电偶的第一和第二金属元件。图4、7和8中的相似元件由相似的附图 标记表示。
取代导线50、150，两个金属箔254、255缠绕在支持元件51周围。 作为该说明书中使用的热电偶的每个第一和第二金属元件，这两个金 属箔254、255是相对于彼此绝缘的并且在形成温度感测位置的单个点 处连接。为清楚起见，图中没有示出第一和第二金属元件之间的绝缘。
通过使用箔，可以用光刻工艺制造多道(multi track)连接/热 电偶。所述箔的厚度可以薄到25μm，且具有0.5...5μm厚的金属层。
图9中示意性且示范性示出组合元件316的另一个实施例。再次， 图4、7、8和9中相似的元件由相似的附图标记表示。
组合元件316包括光纤80、82，该光纤包括金属涂层42、43。在 窗口39的位置处，在金属涂层43与支持元件51之间或在金属涂层43 与支持元件51上的金属涂层之间在温度感测位置33制造电流接触以 形成热电偶。在电感测位置70，使用光纤82的金属涂层42接收对象 的电信号。在冲洗位置61处设有对管状支持元件51的冲洗开口。温 度感测位置62位于靠近光离开光纤的能量发射位置处。
图10示意性且示范性示出组合元件的另一个实施例416。组合元 件416包括作为能量施加元件的若干个光纤81，其用金属涂层42涂覆。 作为感测元件或感测元件的一部分，金属箔41a被添加到至少一些光 纤81，特别地添加到每个光纤，其中金属涂层42对金属箔41a电绝缘。 在温度感测位置62，在金属箔41a与金属涂层42之间制造电流接触。 该电流接触生成热电偶以便测量温度。在另一个实施例中，在温度感 测位置，通过用至少两个金属涂层(它们之间带有电绝缘涂层)涂覆 每个或至少一些光纤来创建热电偶。在温度感测位置，在这两个金属 涂层之间制造电流接触以便制造热电偶。而且，光纤上或支持元件上 的金属涂层可以用于形成电导体以便感测对象(特别地在人的心脏中) 的电位。在图10所示的实施例416中，冲洗开口61存在于管状支持 元件51中以便冲洗被施加光能的位置，特别地用于冲洗伤口位置。
电感测位置、温度感测位置和/或冲洗位置也被设置在图4、7和8 中示出的组合元件的窗口中，并且为清楚起见未示出。
在图4、7-10中，示出了特定数量的能量发射元件和温度传感器， 但是在其他实施例中也可以存在其他数量的能量发射元件和温度传感 器。而且，可以存在例如用于电感测的附加的感测元件，即使它们在 图中未被示出。
外壳38优选地包括光学透明窗口39，其位于能量发射位置以便允 许能量离开外壳38。可替代地，可以使用一种完全光学透明的外壳。
所述感测元件优选地用于在能量施加期间监测对象的温度以及可 能的其他属性，如电位。
在上述实施例中，所述温度传感器是热电偶。在其他实施例中， 可以使用其他温度传感器，例如温度可被光学地测量。
由于这些温度测量不会干扰能量发射元件施加光能，所以对象2 的感测和能量的施加可以同时执行。这允许监测对象的属性，特别是 对象表面的属性，同时能量被施加到对象。例如，如果能量被施加以 便执行消融程序，则可以在该消融程序期间监测该程序的进展。
在另一个实施例中，可以使用时分多路复用方法，该方法可交替 地施加能量和感测对象的温度。
所述传感器元件也可以包括用于感测从对象背向散射和/或反射 的光的分光传感器。所述背向散射和/或反射的光经由光纤传输到分光 镜，以便对对象进行光谱分析。
所述感测元件可单独寻址。例如，电传感器(如电位传感器或温 度传感器)通过导线单独接触，而光学传感器经由光纤单独接触。这 意味着每个感测位置优选地经由单独的线接触。
图4、7-10中示出的组合元件被显示为：使得组合元件的左侧是 开放的。该左开放侧被示出仅仅用于说明元件布置在光纤内和组合元 件内，但是实际上，图4、7-10中所示的左侧是闭合的使得优选所有 光能被反射，并且还被涂覆电绝缘材料。图4、7-10中所示的右手侧 优选地连接(特别是插入)到光学设备和电设备以便施加和/或感测能 量。
图4、7-10中所示的外壳可以是涂层。而且，能量施加元件以及 优选地还有感测元件可以直接缠绕在支持元件的周围，优选在它们包 括外部绝缘涂层的情况下或在它们不是导电的，或与支持元件有一定 距离的情况下。在后一种情况下，隔离物可以布置在中间，或者所述 外壳可以包括腔，这些腔通常彼此隔开并且能量施加元件和优选感测 元件被置于腔中，并且这些腔是内连接的，这是形成能量发射和/或感 测位置所需的。
图11示意性示出在展开状态下位于患者的心脏内的布置7，其中 邻接表面36紧靠肺静脉31的孔周围的对象表面40，即在该实施例中 邻接表面36的一部分紧靠对象表面40。能量发射元件可以经由能量发 射位置19彼此独立地将能量(在该实施例中为光能)施加到对象表面 40，并且特别地经由与对象表面40接触的能量发射元件19，以便使孔 或肺静脉31周围的心脏组织变性。
为了说明的目的，图11仅仅示意性示出没有外壳且没有温度传感 器的布置7的两个组合元件。然而，还在图11所示的情形中，布置7 包括若干组合元件，其中每个组合元件包括封闭在外壳内的若干能量 发射元件和温度传感器，如上所述且例如图4、7-10中示意性所示。
在该实施例中，用于将能量施加到对象的设备1设有对象2的三 维模型。可以例如通过由成像设备(如计算机层析设备、磁共振成像 设备或超声波成像设备)通过分割对象2并且例如再现分割的对象2 来生成对象2的图像，从而生成该三维模型。而且，用于将能量施加 到对象的设备1进一步设有邻接表面36的模型，在该实施例中，该模 型包括邻接表面36上的能量发射元件19、20的尺寸和位置。对象2 的三维模型21和邻接表面36的模型22在图12中示意性示出。
通过使用由荧光检查设备12生成的图像，邻接表面36的模型22 与对象的三维模型21配准。该配准由设备1的配准单元8执行。
配准单元8适用于相对于由成像设备12生成的图像来配准对象2 的三维模型21，在该实施例中，所述图像是二维投影图像。为了配准 二维投影图像的对象的三维模型，可以使用已知的2D-3D配准方法。
而且，配准单元8适用于相对于由成像设备12生成的图像来配准 邻接表面36的模型22。而且对于该配准，也可以使用已知的2D-3D 配准方法。由于两个模型21、22都被相对于二维投影图像进行配准， 所以这两个模型21、22相对于彼此也被配准。
用于将能量施加到对象的设备1还包括可视设备，在该实施例中 该可视设备是监视器13，该可视设备适于显示对象2的三维模型21和 邻接表面36的模型22。用于将能量施加到对象的设备1进一步包括输 入设备15，如鼠标或键盘，以允许用户在对象的三维模型21上绘制一 条路径23，能量应当沿着该路径被施加到对象2。基于该路径23，能 量发射元件确定单元41确定位于该路径23上或尽可能接近该路径23 的邻接表面36的模型22的能量发射元件。在图12中，这些确定的能 量发射元件24用叉号示出。
在图12所示的实例中，三维模型21是示出肺静脉的孔25的心脏 的三维模型。孔25周围的心脏组织应当变性。因此，用户已经输入一 条环绕肺静脉的孔25的路径23。用叉号示出的能量发射元件24位于 路径23上或靠近路径23，并且在接下来的消融程序期间能量将经由交 叉的能量发射元件24而被施加到对象2。
也可以提供根据本发明的其他路径，能量应沿着该路径而施加到 对象。例如，对于直线消融程序，基本为直线的并且连接肺静脉的两 个孔的开放路径可以用于沿着该路径施加能量。
能量发射元件24被确定为使得以空间连续的方式将能量施加到对 象，即：能量连续地沿着相应的路径施加，没有不能施加能量的间隙。
再次参照图1，可选地，用于将能量施加到对象的设备1进一步包 括路径确定单元14，其自动确定对象的三维模型21上的路径23。在 这种情况下，路径确定单元14接收对象的三维模型21和/或感测元件 的感测值以便确定对象的属性，并且路径确定单元14根据对对象的期 望处理从模型21和/或所确定的对象属性来确定路径23。例如，如果 对象是心脏并且所述路径必须环绕肺静脉的孔(其可以从模型21和/ 或感测值例如根据通过使用感测电极生成的心脏的电位图像来确定)， 则所述路径被确定为：使得它封闭了肺静脉的孔且与该孔的边缘相距 给定的距离。所述给定距离可以由用户(如医生)来预定。所确定的 路径在可视设备13上示出。
输入设备15被调适为使得用户可以修改路径23和/或对象的三维 模型21上的附加路径。而且，输入设备15适于修改所确定的发射元 件24，该元件24应当施加能量。而且，用于将能量施加到对象的设备 1可以适于允许用户在直接示出或未示出路径23的情况下选择应施加 能量的能量发射元件24。
图13示意性示出用于将能量施加到对象的设备1的控制单元5。 在该实施例中，控制单元5包括若干光源，具体是激光设备261...26N， 其中这些激光设备的数量N对应于布置7的能量发射元件的独立光纤 30的数量。每个激光设备261...26N耦合到一个独立的能量发射元件。 控制单元5进一步包括属性确定27，其从温度感测位置17接收来自温 度传感器的温度值。如果所述设备包括其他种类的感测元件，则属性 确定单元27可以从该附加的感测元件接收其他种类的感测值。属性确 定单元27从对象2的这些感测值至少确定温度，并且如果此外执行电 感测，则确定电位。这些属性被传输到偏离确定单元28，其确定所确 定的属性是否在给定操作范围内。如果所确定的属性不在给定的操作 范围内，则警报信号单元29输出指示所确定的属性在范围之外的声学 信号或光学信号。优选地，如果偏离确定单元28确定对象的所确定的 至少一个属性在范围之外，控制单元5自动减小施加到对象的能量的 强度，特别地停止能量的施加。
尽管，图11和图12中已经示出覆盖肺静脉的一个孔的上述布置7， 但是消融表面也可以被确定尺寸，使得它可以覆盖肺静脉的两个孔。
下面，将参照图14中所示的流程图更详细地描述根据本发明的用 于将能量施加到对象的方法。
在步骤101中，对象2的三维模型21被提供给用于将能量施加到 对象的设备1。而且，邻接表面36的模型22被提供给用于施加能量到 对象的设备1。
在步骤102中，能量发射元件的布置7(其已被引导到对象2中) 被展开，以便将能量发射元件的布置7从折叠状态转化为展开状态， 其中邻接表面36紧靠对象2的内表面，优选地使得能量发射元件相对 于内对象表面的位置在后续程序期间保持恒定。
在步骤103中，成像设备12生成对象2和邻接表面36的图像， 并且该图像被传输到配准单元8。
通过使用图像生成设备12的图像使对象2的三维模型21和邻接 表面36的模型22相对于彼此配准。
配准的模型21、22在可视设备13上被可视化，并且对象2的三 维模型21上的路径可以经由输入设备15而输入到将能量施加到对象 的设备1。缺省地，路径确定单元14可以确定缺省路径，其也可以在 可视设备13上被可视化并且可以由用户使用输入设备15来修改。
在步骤106中，确定能量发射元件的能量发射位置24，其位于给 定路径上或者位于接近给定路径的地方，以便通过能量发射元件确定 单元41尽可能好地将给定路径标测到邻接表面36。这些应将能量施加 到对象的能量发射位置的位置可以由用户通过输入设备15来修改。
在步骤107中，包含能量发射位置的能量发射元件将能量施加到 对象，该能量发射位置已经在步骤106中被确定且可能被用户修改。 在将能量施加到对象的同时，由温度传感器和可能的其他感测元件(属 性确定单元27和偏离确定单元28)监测对象的属性。
在步骤108中，如果用户通过输入设备15将对应的停止信号输入 到用于将能量施加到对象的设备1中、如果属性确定单元27确定对象 的属性，(该属性对应于预定的属性，其指示对象的想要的修改)或 者如果偏离确定单元28确定对象的至少一个属性在范围之外，特别地， 如果温度在范围之外，即超过预定的阈值，则停止能量的施加。
所描述的使用设备1将能量施加到对象的方法允许相对于对象粗 略地定位能量发射元件的布置7，因为确切的路径(能量必须沿着该路 径施加到对象)不是通过定位消融表面36来确定，而是通过在步骤106 中确定并可能修改能量发射位置来确定。因此，可以忽略能量发射元 件的定位消耗的时间。
对象(特别是心脏)的三维模型可以是纯粹的解剖学模型或使用 由感测电极测量的电位的电解剖模型。
可以并行地或自动地以时间协调方式来施加能量发射元件的能 量。而且，能量的成功施加，特别是成功消融可以通过测量对象的温 度来验证。由于能量发射位置与温度感测位置彼此靠近地设置，所以 可以高精确度地监测施加能量的位置处的温度。
如果存在用于测量电位的电感测元件，则可以提供对象的电解剖 标测，特别是心脏组织的电解剖标测，其可以用于检测有关结构，如 肺静脉的孔。该电解剖标测也可以用于确定对象的模型并且用于将对 象的模型与发射元件的布置的邻接表面的模型配准。
在步骤107中，可以控制施加到对象的能量，使得避免对象中， 特别是心脏组织中过高的温度。因此，如果温度变得过高，则控制单 元5优选地减少施加到对象的能量。在心脏组织的情况下，超过80℃ 的温度通常是过高的。
本发明可以用于例如心脏的四个室的消融、用于肺静脉的电隔离 和用于基片修改。
光源261...26N优选地为波长范围在960nm到1100nm的红外线激光 设备。
而且，令人感兴趣的结构(例如肺静脉的孔)的位置可以通过由 电感测元件感测对象表面的电位来定位。令人感兴趣的结构的位置可 被标测到几何图中，并且该位置的几何信息和肺静脉的孔的尺寸可被 标测到对象(特别是患者的心脏)的三维模型中。所述孔的尺寸和位 置将通过可视设备13显示在对象的三维模型上以允许用户输入路径 (必须沿着该路径施加能量)或允许自动确定这种路径。
尽管荧光检查设备在上面作为成像设备被描述，但是可以使用另 一种成像设备(例如磁共振设备或超声波成像设备)，以便使对象和 能量发射元件的布置可视化，特别是实时可视化。
用于将能量施加到对象的设备1可以用于例如圆周消融线和/或扇 形消融和/或单点消融。
特别地，用于将能量施加到对象的计算机程序可以包括用于使得 计算机根据由如权利要求1中定义的所述设备的温度传感器感测的温 度来控制由所述设备的能量发射元件施加能量到对象的程序代码装 置。
尽管在附图和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但是这种 说明和描述被认为是说明性或示范性的，而非限制性的。本发明不限 于所公开的实施例。本领域的且实践要求保护的本发明的技术人员通 过研究附图、公开和所附权利要求能够理解并实现对所公开实施例的 其他变形。
在权利要求中，文字“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定 冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现 权利要求中记载的若干项功能。在相互不同的从属权利要求中记载某 些措施这个起码事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
一种计算机程序可以存储/分布在合适的介质(比如光学存储介质 或和其他硬件一起提供的或作为其他硬件一部分的固态介质)上，但 也可以以其他形式分布，比如经由互联网或其他有线或无线通信系统 分布。
权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制本发明的范围。