描述了一种使用时间分辨光学方法来提高评价具有与周围组织不同的光学特性的组织成分或毁损灶的深度的能力的方法。本发明可以特别地适合于使用专门设计的装置(导管)在RF消融(不可逆的组织改性/损害)期间评价毁损灶深度，所述专门设计的装置出于治疗原因在局部区域递送热量。该技术允许以与由稳态光谱法所提供的灵敏度相比更高的灵敏度增加评价被消融的毁损灶的深度或检测其他过程(诸如微泡形成和凝固)的存在的能力。该方法可以用于在组织消融或其他程序(其中需要关于毁损灶深度的信息)期间的体内实时监测。在医学应用中的组织消融、组织热损害、毁损灶和组织深度评估中存在示例性应用。