消融系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2014年3月14日、名稱為"消融系統(tǒng)"的中國專利申請 201420115475. 0的分案申請。
技術領域
[0002] 本公開內(nèi)容涉及適于用在組織消融應用中的微波外科設備。
【背景技術】
[0003] 某些疾病的治療需要破壞惡性組織生長，例如腫瘤。電磁輻射可用于加熱并摧毀 腫瘤細胞。治療可以涉及把消融探針插入識別出癌腫瘤的組織中。一旦探針被定位，電磁 能量就通過探針傳遞到周圍的組織中。
[0004] 在諸如癌癥等疾病的治療中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些類型的腫瘤細胞在稍低于通常對健康 細胞造成傷害的溫度的升高的溫度變性。已知的治療方法，諸如熱療療法，把病變細胞加熱 至高于41°C的溫度，同時維持臨近的健康細胞低于發(fā)生不可逆細胞破壞的溫度。這些方法 涉及應用電磁輻射來加熱或消融組織。
[0005] 已經(jīng)為多種用途和應用開發(fā)出了利用電磁輻射的電外科設備。通常，用在消融手 術中的裝置包括充當能量源的電力生成源（例如微波或射頻（RF)電外科生成器）和用于 把能量指向目標組織的外科器械（例如，具有天線組件的微波消融探針）。生成器和外科器 械通常通過具有多個導體的電纜組件操作耦合，用于把能量從生成器發(fā)送到器械，并且用 于在器械和生成器之間傳送控制、反饋和識別信號。
[0006] 有若干種類型可以在組織消融應用中使用的微波探針在使用當中，例如，單極、雙 極和螺旋形。在單極和雙極天線組件中，微波能量一般垂直地從導體的軸輻射出去。單極 天線組件通常包括單個拉長的導體。典型的雙極天線組件包括兩個拉長的導體，這兩個導 體線性對準并且利用放在其間的電絕緣體定位成相對于彼此端對端。螺旋形天線組件包括 各種尺寸的，例如，直徑和長度，螺旋形導體配置。螺旋形天線組件的主要工作模式是正則 模式（寬邊），其中被螺旋輻射的場在與螺旋軸垂直的平面內(nèi)最大化，以及軸向模式（端射 式），其中最大化輻射沿著螺旋軸。
[0007] 組織消融手術的特定類型可以規(guī)定特定的消融體積，以實現(xiàn)期望的外科結(jié)果。消 融體積與天線設計、天線性能、天線阻抗、消融時間與瓦數(shù)以及組織的特性，例如組織的阻 抗，相關。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 因為讓惡性細胞變性所需的溫度和通常對健康細胞造成傷害的溫度之間的小溫 度差，所以需要已知的加熱模式和精確的溫度控制來產(chǎn)生更可預測的溫度分布，以便在最 小化對施加電外科能量的組織周圍其它健康組織的損害的情況下根除腫瘤細胞。流體冷卻 或介電緩沖微波設備可以在消融手術中使用。在微波消融設備的操作過程中，如果冷卻劑 或緩沖流體的流被中斷，則微波消融設備會由于從增加的反射功率生成的熱而呈現(xiàn)快速故 障。
[0009] 本公開內(nèi)容的一方面針對消融系統(tǒng)，包括：微波消融設備，配置為經(jīng)皮插入患者體 內(nèi)并且具有輻射區(qū)段和近端手柄；冷卻系統(tǒng)，配置為在消融手術期間向所述微波消融設備 提供冷卻；溫度感測系統(tǒng)，配置為感測接近所述微波消融設備的輻射區(qū)段的組織的溫度； 能量源，配置為向所述微波消融設備提供微波能量；及導航系統(tǒng)，配置為向用戶指示消融目 標的位置以及到該目標的通路。
[0010] 在一個示例中，該消融系統(tǒng)還包括感測與所述微波消融設備相鄰的組織的溫度的 至少一個溫度傳感器。
[0011] 在一個示例中，所述溫度感測系統(tǒng)從每個所述溫度傳感器接收溫度數(shù)據(jù)。
[0012] 在一個示例中，所述溫度數(shù)據(jù)向所述能量源提供反饋，以控制所述能量源的操 作。
[0013] 在一個示例中，所述溫度感測系統(tǒng)比較所述接收到的溫度與存儲在存儲器中的溫 度剖面，來確定是否已經(jīng)有足夠的能量施加到組織。
[0014] 在一個示例中，所述溫度感測系統(tǒng)在所述存儲器中存儲與接收到的溫度數(shù)據(jù)、能 量施加的持續(xù)時間以及所述能量源的功率設置關聯(lián)的輻射模式。
[0015] 在一個示例中，所述導航系統(tǒng)采用計劃階段和導航階段。
[0016] 在一個示例中，其中所述計劃階段采用CT圖像來識別消融目標。
[0017] 在一個示例中，其中所述導航階段需要第二圖像與所述CT圖像的配準。
[0018] 在一個示例中，還包括利用導航系統(tǒng)放在消融目標處的一個或多個基準標記器。
[0019] 在一個示例中，其中所述基準標記器包括可釋放的染料，以便標記所述標記器的 位置。
[0020] 本公開內(nèi)容的一方面針對消融系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括存儲內(nèi)腔網(wǎng)絡的多個計算機斷層 成像（CT)圖像的圖像數(shù)據(jù)庫以及，結(jié)合內(nèi)窺鏡和CT圖像，使得能夠把可定位導向裝置與延 伸的工作通道導航到感興趣的點的導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)還包括放成接近感興趣的點的一個或 多個基準標記器以及用于向感興趣的點施加能量的經(jīng)皮微波消融設備。經(jīng)皮微波消融設 備、可定位導向裝置以及延伸的工作通道的尺寸設計成適于肺臟組織的導航與消融。根據(jù) 本公開內(nèi)容的另一方面，該系統(tǒng)可以包括使得能夠觀看CT圖像以便確定通過內(nèi)腔網(wǎng)絡到 感興趣的點的計劃系統(tǒng)。
[0021] 在該系統(tǒng)中，基準標記器可以通過延伸的工作通道放置在內(nèi)腔網(wǎng)絡中。附加地或 者作為替代，該系統(tǒng)可以包括在內(nèi)腔網(wǎng)絡的外部上的多個基準標記器。該系統(tǒng)可以包括在 內(nèi)腔網(wǎng)絡周圍生成電磁場的發(fā)射器。電磁場和內(nèi)腔網(wǎng)絡的外部上的基準標記器可以使導航 系統(tǒng)能夠確定可定位導向裝置在內(nèi)腔網(wǎng)絡中的位置。還有，可定位導向裝置的位置的確定 使導航系統(tǒng)能夠基于CT圖像數(shù)據(jù)顯示可定位導向裝置的位置的圖形表示。該圖形表示可 以包括可定位導向裝置和延伸的工作通道為了到達感興趣的點而必須遵循的路徑?？啥ㄎ?導向裝置的位置和CT圖像數(shù)據(jù)可以彼此配準。
[0022] 根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，該系統(tǒng)可以包括觀看內(nèi)腔網(wǎng)絡的外部的腹腔鏡以及 腹腔鏡圖像顯示設備。根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，放成接近感興趣的點的基準標記器包 括在植入之后膨脹的水凝膠材料?；鶞蕵擞浧骺梢园S著時間從標記器散開的染料而 且，當標記器放成接近內(nèi)腔網(wǎng)絡的外表面時，可以通過腹腔鏡看到，以識別感興趣的點。另 外，基準標記器可以包括不透射線的標記器，使得標記器的位置能夠利用成像方式來確定。
[0023] 根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，該系統(tǒng)包括連接到經(jīng)皮消融設備的微波生成器。該 系統(tǒng)還可以包括向經(jīng)皮消融設備供給冷卻流體的流體冷卻系統(tǒng)。
[0024] 在本公開內(nèi)容還有另一方面中，經(jīng)皮消融設備包括感測平衡-不平衡變壓器溫度 的溫度傳感器。該溫度傳感器可以放成與電連接到經(jīng)皮消融設備的外部導體的平衡-不平 衡變壓器短路接觸。
[0025] 本公開內(nèi)容的另一方面針對一種包括配置為經(jīng)皮插入到患者體內(nèi)的微波消融設 備的系統(tǒng)。該微波消融設備包括輻射區(qū)段和近端手柄。該系統(tǒng)包括配置為在消融手術期間 向微波消融設備提供冷卻的冷卻組件和配置為感測接近微波消融設備的輻射區(qū)段的組織 的溫度的溫度感測系統(tǒng)。還有，該系統(tǒng)包括向微波消融設備提供微波能量的能量源和配置 為向用戶指示消融目標的位置以及到該目標的通路的導航系統(tǒng)。
[0026] 該系統(tǒng)包括輻射區(qū)段上至少一個溫度傳感器，該溫度傳感器感測與微波消融設備 相鄰的組織的溫度并且接收來自每個溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)。溫度數(shù)據(jù)向能量源提供反 饋，以控制能量源的操作。
[0027] 根據(jù)該系統(tǒng)的另一方面，溫度感測系統(tǒng)比較接收到的溫度數(shù)據(jù)與存儲在存儲器中 的溫度剖面，來確定是否已經(jīng)有足夠的能量施加到組織。溫度感測系統(tǒng)可以在存儲器中存 儲與接收到的溫度數(shù)據(jù)、能量施加的持續(xù)時間和能量源的功率設置關聯(lián)的輻射模式。
[0028] 根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，導航系統(tǒng)采用計劃階段和導航階段。計劃階段可以 采用CT圖像來識別目標。另外，導航階段可能需要第二圖像與CT圖像的配準，并且可以采 用利用導航系統(tǒng)放在目標位置處的一個或多個基準標記器?；鶞蕵擞浧骺梢园舍尫诺?染料，以標記該標記器的位置。
[0029] 利用本公開的上述實施例，提供了一種克服現(xiàn)有技術的上述缺點之一的消融系 統(tǒng)。
【附圖說明】
[0030] 當參考附圖閱讀其各種實施例的描述時，所公開的具有流體冷卻探針組件的能量 遞送設備及包括其的系統(tǒng)的目標與特征將對本領域普通技術人員變得顯而易見，其中：
[0031] 圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的醫(yī)療設備的分解圖；
[0032] 圖2A是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的包括探針、觳組件和生成器連接器組件的 醫(yī)療設備的意圖；
[0033] 圖2B是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的圖2A中所指示細節(jié)區(qū)域的放大橫截面視 圖；
[0034] 圖3A是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、圖2A所示探針和觳組件的放大橫截面視 圖；
[0035] 圖3B是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、圖3A所指示細節(jié)區(qū)域的放大橫截面視圖；
[0036] 圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、在組裝過程中本公開內(nèi)容探針組件的饋線部 分的放大橫截面視圖；
[0037] 圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、在組裝過程中本公開內(nèi)容探針組件的饋線的 部分的放大橫截面視圖；
[0038] 圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、已完成饋線的部分的放大橫截面視圖；
[0039] 圖7A是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的探針組件的一部分的橫截面視圖；
[0040] 圖7B是繪出溫度傳感器陣列的圖7A探針組件的縱向橫截面視圖；
[0041] 圖7C是繪出溫度傳感器的圖7A探針組件的橫截面視圖；
[0042] 圖8是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、醫(yī)療設備的探針饋線和輻射部分的遠端部分 的放大橫截面視圖；
[0043] 圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的基于CT的內(nèi)腔導航系統(tǒng)的屏幕截圖；
[0044] 圖10是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的基于CT的內(nèi)腔導航系統(tǒng)的屏幕截圖；
[0045] 圖11是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的內(nèi)腔導航系統(tǒng)的透視圖；
[0046] 圖12是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的內(nèi)腔導管遞送組件的側(cè)視圖；
[0047] 圖13是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的導管操縱系統(tǒng)的透視圖；
[0048] 圖14是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的導管的側(cè)視圖；
[0049] 圖15是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的基于CT的內(nèi)腔導航系統(tǒng)的屏幕截圖；
[0050] 圖16A是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、接受VATS手術的患者的側(cè)視圖；
[0051] 圖16B是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例、在VATS手術過程中在視頻監(jiān)視器上所呈現(xiàn) 的圖像；
[0052] 圖17是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的標記器的透視圖；
[0053] 圖18是其中植入了圖17標記器的肺臟組織的透視圖；
[0054] 圖19是在植入之后某個時間圖18標記器的透視圖；
[0055] 圖20是根據(jù)本公開內(nèi)容一種實施例的標記器的透視圖。
【具體實施方式】
[0056] 本公開內(nèi)容一般而言針對微波消融探針和用于在體內(nèi)期望位置放置探針的系統(tǒng)。 本公開內(nèi)容的一方面是結(jié)合由superDimension公司開發(fā)的i-I」Ogic?目標識別、導航及 標記器放置系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)皮微波消融探針。特別地，本公開內(nèi)容描述了用于通過患者體內(nèi)識 別出的要治療的目標的微波消融來治療肺癌及其它肺臟疾病的設備與系統(tǒng)，但是本文所述 的本公開內(nèi)容及其實施例的應用不限于任何特定的要治療的組織或器官，實際上，預期本 公開內(nèi)容的系統(tǒng)與方法可以用于治療肝臟組織、腎臟組織、胰腺組織、腸胃組織、組織間隙 的塊（mass)以及本領域技術人員已知的可以經(jīng)微波消融治療的身體其它部分。以下更詳 細地描述本公開內(nèi)容的這些及其它方面。
[0057] 在下文中，參考附圖描述本公開內(nèi)容具有流體冷卻探針組件的能量遞送設備及包 括其的系統(tǒng)的實施例。貫穿附圖的描述，相同的標號可以指相似或完全相同的元件。如附 圖中所示并且在本描述中所使用的，并且就像在指關于一個物體的相對定位時所習慣的， 術語"近"指裝置的那部分或者其組成部分更靠近用戶，而術語"遠"指裝置的那部分或者 其組成部分離用戶更遠。
[0058] 本描述可能使用了短語"在一種實施例中"、"在實施例中"、"在有些實施例中"或 者"在其它實施例中"，這些短語中每個都可以指根據(jù)本公開內(nèi)容的相同或不同實施例中的 一個或多個。
[0059] 電磁能量一般通過增加的能量或者減小的波長分成無線電波、微波、紅外線、可見 光、紫外線、X-射線和伽瑪射線。如在本描述中所使用的，"微波"一般指300兆赫茲（MHz) (3 X 10s周期/秒）至300千兆赫茲（GHz) (3X10 11周期/秒）頻率范圍內(nèi)的電磁波。如在 本描述中所使用的，"消融手術"一般指任何消融手術，諸如像微波消融、射頻（RF)消融或者