能量傳遞系統的制作方法

專利名稱：能量傳遞系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于傳遞能量到組織的系統和裝置，用于寬范圍的應 用，包括醫療過程(例如組織消融(ablation )，切除術(resection )， 燒灼術，血管血栓形成，心臟心律不齊和節律障礙的治療，電外科學， 組織采集等等)。本發明尤其涉及用于以優化的特征阻抗傳遞能量的 系統和裝置。在某些實施例中，通過帶有本發明的系統和裝置的能量 應用提供用于治療組織部位(例如腫瘤)的方法。
背景技術：
消融是用于治療諸如良性和惡性腫瘤、心臟心律不齊、心臟節律 障礙和心動過速的某些組織的重要的治療手段。大多數得到認可的消 融系統利用射頻(RF)能量作為消融能量源。因此，當前有許多對醫 生可用的基于RF的導管和功率源。然而，RF能量有一些局限性，包 括表面組織內能量的快速消散導致淺的"燒傷"，以及無法進入更深的 胂瘤或者心律不齊的組織。RF消融系統的另一個局限性是有在能量 發射電極上形成焦痂和凝塊的傾向，其限制了電能的進一步沉積。
微波能量是用于加熱生物組織的有效的能量源，而且用在例如注 射之前的癌癥治療和血液的預加熱的應用中。因此，考慮到傳統的消 融技術的缺點，當前存在對利用微波能量作為消融能量源的巨大的興 趣。微波能量優于RF的優點是更深的穿透進入組織、對炭化不敏感、 不是必需接地、更加可靠的能量沉積、更快的組織加熱、以及比RF 產生更大的熱損傷的能力，這大大簡化了目前的消融進程。因此，有許多正在研發之中的利用微波頻率范圍內的電磁能量作為消融能量
源的裝置(參見例如U.S.專利序列號:4641649、 5246438、 5405346、 5314466、 5800494、 5957969、 6471696、 6878147和6962586,它們 中的每一個的全部內容均作為參考包含于此)。
不幸的是，當前配置用于傳遞微波能量的裝置存在缺陷。例如， 由于功率和治療時間的實際限制，當前的裝置產生相對較少的損傷。 由于饋線的功率運送能力較小，當前的裝置有功率的局限性。然而， 更大尺寸的饋線是不受歡迎的，因為它們更不容易經由皮膚插入而且 可能增大進程上的并發癥率。此外，以較高的功率加熱饋線可能導致 該裝置的插入區域周圍的燒傷。
需要改進的系統和裝置用于傳遞能量到組織部位。此外，需要改 進的能夠傳遞微波能量而沒有相應的微波能量損耗的系統和裝置。此 外，需要能夠經由皮趺傳遞微波能量到患者的組織而沒有不期望的組 織燒傷的系統和裝置。此外，需要用于傳遞期望數量的微波能量而不 需要物理上有較大侵襲性的部件的系統。

發明內容
本發明涉及用于傳遞微波能量到組織的系統和裝置，用于寬范圍 的應用，包括醫療過程(例如組織消融，切除術，燒灼術，血管血 栓形成，中空內臟的腔內消融、治療心律不齊的心臟消融，電外科學， 組織采集，整容手術，眼內使用等等)。本發明尤其涉及用于以優化 的特征阻抗傳遞微波能量傳遞的系統和裝置。在某些實施例中，通過 帶有本發明的系統和裝置的微波能量應用提供用于治療組織部位(例 如胂瘤)的方法。
本發明提供采用了用于以優化的特征阻抗傳遞能量的部件的系 統、裝置和方法。在一些實施例中，通過使用具有較小物理尺寸的天 線以便使得治療的組織和機體內的侵襲最小，所述系統、裝置和方法 允許以最小的功率消散傳遞期望數量的能量。
本發明并不受限于裝置的類型或所釆用的用法。當然，可以以任何期望的方式配置所述裝置。同樣，可以在將要傳遞能量的地方的任 何應用中使用所述系統和裝置。這種使用包括任何以及所有的醫學上 的、獸醫的以及研究應用。然而，本發明的系統和裝置可以用在農業 環境、制造業環境、機械環境、或者將要傳遞能量的任何其它應用。 在一些實施例中，本發明提供一種用于傳遞能量的裝置，其中所
述裝置以高于500的特征阻抗工作(例如50和90il之間；例如高于 50，…，55， 56， 57， 58， 59， 60， 61， 62，…，90il)。在一些實 施例中，特征阻抗為7711。
所述裝置并不限于傳遞特定類型的能量。在一些實施例中，由所 述裝置傳遞的能量的類型為微波能量，在其它的實施例中該能量類型 為射頻能量，而在另外的實施例中其是微波能量和射頻能量二者。
在一些實施例中，所述裝置配置用于經由皮膚的、血管內的、心 臟內的、腹腔內窺鏡的、或者外科的能量傳遞。在一些實施例中，所 述裝置配置用于傳遞能量到目標組織或部位。本發明不受目標組織或 部位的特性的限制。使用包括但不限于心臟心律不齊的治療，腫瘤消 融(良性或惡性的)，外科手術期間、創傷后出血控制，用于任何其 它的出血控制，除去軟組織，組織切除和采集，靜脈曲張的治療，腔 內組織消融(例如，為了治療諸如巴雷特食道(Barrett's Esophagus) 和食道腺癌的食道病變)，骨瘤、常規骨、以及良性骨病癥的治療， 目艮內使用，整容手術中使用，包括腦腫瘤和電擾動的中樞神經系統的 病理學的治療，以及用于任何目的的血管的燒灼。在一些實施例中， 所述外科應用包括消融療法(例如，為了實現凝固性壞死)。在一些 實施例中，所述外科應用包括針對例如轉移性腫瘤的目標的腫瘤消 融。在一些實施例中，所述裝置配置用于在任何期望的位置以對組織 或機體最小的損傷移動和定位，組織或機體包括但不限于腦、頸、胸、 腹、以及骨盆。在一些實施例中，所述裝置配置用于例如通過計算機 化段層攝影、超聲波、磁共振成像、放射檢查等等來導向傳遞。
在一些實施例中，所述裝置包括一個同軸傳輸線。所述裝置并不 限于特定類型的同軸傳輸線。在一些實施例中，所述同軸傳輸線有一個中心導體、 一個介質單元、以及一個外部屏蔽。在一些實施例中，
所述介質單元具有接近于0的傳導率。在一些實施例中，所述介質單
元是空氣、氣體、流體或它們的組合。優選地，介質單元缺乏或者基 本上沒有固體介質絕緣體。在一些實施例中，盡管可以預期更大和更
小的直徑，中心導體的直徑大約為0.013英寸。在一些實施例中，外 部屏蔽為20號針或者類似的直徑為20號針的部件。優選地，外部屏 蔽不大于16號針(例如，不大于一個18號針)。在一些實施例中， 外部屏蔽為17號針。然而，在一些實施例中，可以如期望的那樣使 用更大的裝置。例如，在一些實施例中，使用12標準尺寸的直徑。 本發明并不受限于外部屏蔽部件的大小。在一些實施例中，為了傳遞 能量到期望的位置，中心導體配置為延伸超出外部屏蔽。在優選實施 例中，不管端接其遠端的天線的類型如何，為了使功率消散最小而優 化一些或所有的饋線特征阻抗。
在一些實施例中，本發明的系統提供多個饋線和/或多個天線以 便影響患者的一個或多個位置。這種應用包括但不限于治療較大的腫 瘤塊或具有不規則形狀的腫瘤塊，其中一個或多個能夠傳遞能量的部 件被插入到腫瘤的第 一位置，而一個或多個部件被插入到腫瘤的第二 (第三，等等)位置。在一些實施例中，能夠傳遞能量的第一部件為 第一尺寸而能夠傳遞能量的第二部件為第二尺寸。這樣的一個實施例 在針對特殊的應用傳遞期望數量的能量中增加了用戶的選擇。例如， 在由將裝置插入到患者造成的損傷的大小更加不相關而且將被消融 的腫瘤區域較大的實施例中，用戶可能選擇一個較大的針以便傳遞更 多的能量。反之，在要使與插入相關的損傷最小的實施例中，可以使 用兩個或者更多個更小的針(例如，捆扎在一起或者單獨地)。在優 選實施例中，不管端接其遠端的天線的類型如何，為了使功率消散最 小而優化一些或所有的饋線特征阻抗。在一些實施例中，所述裝置在
其內有多個相同或不同外形的天線陣(例如，傘形探針、三叉形等等)。 在一些實施例中，所述系統配置用于循環冷卻劑(例如，空氣、 流體等等)以便幫助減少裝置內以及沿裝置的不希望的發熱。本發明并不受限于所采取的冷卻的機制。
在一些實施例中，本發明的所述系統的一個或多個部件可能包含 涂層(例如，特氟隆或任何其它的絕緣體)以便幫助減少發熱或者給 予部件或系統其它的期望的屬性。
在一些實施例中，所述裝置還包括用于調節傳遞到腫瘤部位的能 量的數量的調諧單元。在一些實施例中，所述調諧單元由系統的用戶 手動調節。在一些實施例中，所述裝置被預調諧到所期望的組織而且 在治療過程中自始至終是固定的。在一些實施例中，所述調諧單元是 自動調節的而且由本發明的一個處理器控制。在一些實施例中，所述 處理器隨時間的過去調節能量傳遞以便提供貫穿治療過程的恒定的 能量，考慮的任何數量的期望因素包括但不限于熱量、目標組織的特 性和/或位置、期望的損壞的大小、治療時長、對敏感器官的接近等等。 在一些實施例中，所述系統包括一個給用戶提供、或者給持續或不時 地監控所述裝置的功能的處理器提供反饋的傳感器。所述傳感器可能
記錄和/或報告返回任何數量的特性，包括但不限于系統的部件的一 個或多個位置的熱量，組織處的熱量，組織的特性等等。所述傳感器 可以是諸如CT、超聲波、磁共振成像、或任何其它的成像裝置的形 式的成像裝置。在一些實施例中，特別是針對研究應用，所述系統記 錄和存儲通常用于將來的系統優化和/或用于在特殊條件(例如，病人 類型、組織類型、目標部位的大小和外形、目標部位的位置等等)下 優化能量傳遞的信息。
在某些實施例中，本發明提供用于消融治療的系統，包括一個功 率分配器以及一個用于經由皮膚傳遞能量到組織部位的裝置，其中所 述裝置以高于50Q的特征阻抗工作。在一些實施例中，所述功率分配 器包括一個配置用于傳遞能量到多個天線的功率分流器(例如，每個 天線的能量功率相同，不同的天線的能量功率不同)。在一些實施例 中，所述功率分流器能夠接收來自 一個或多個功率分配器的功率。
在某些實施例中，本發明提供用于治療組織部位的方法，包括提 供目標組織或機體以及用于傳遞能量到組織部位的裝置，其中所述裝置以高于50H的特征阻抗工作。在這種實施例中，所述方法還包括裝 置在所迷組織部位的附近定位所述裝置，以及使用所述裝置經由皮膚 傳遞一定數量的能量到所述組織部位。在一些實施例中，所述能量傳 遞導致例如所述組織部位的消融、和/或血管的血栓形成、和/或組織 部位的電穿孔。在一些實施例中，所述組織部位是腫瘤。在一些實施 例中，所述組織部位包括下述的一個或多個心、肝、生殖器、胃、 肺、大腸、小腸、腦、頸、骨、腎、肌肉、腱、血管、前列腺、膀胱、 以及脊髓。
在一些實施例中，所述裝置配置用于經由皮膚的、血管內的、心 臟內的、腹腔內的、或者外科的能量傳遞。在一些實施例中，所述裝 置配置用于傳遞能量到目標組織或部位。本發明并不受限于目標組織 或部位的特性。使用包括但不限于心臟心律不齊的治療，消融腫瘤 (良性或惡性的)，外科手術期間、創傷后出血控制，用于任何類型 的出血控制，除去軟組織，組織切除和采集，靜脈曲張的治療，腔內 組織消融(例如，為了治療諸如巴雷特食道和食道腺癌的食道病變)， 骨瘤、常規骨以及良性骨病癥的治療，目艮內使用，整容手術中使用， 包括腦腫瘤和電擾動的中樞神經系統的病理學的治療，以及用于任何 目的的血管的燒灼。在一些實施例中，所述外科應用包括消融療法(例 如，為了實現凝固性壞死)。在一些實施例中，所述外科應用包括針 對例如轉移性腫瘤目標的腫瘤消融。在一些實施例中，所述裝置配置 用于在任何期望的位置以對組織或機體最小的損傷移動和定位，組織 或機體包括但不限于腦、頸、胸、腹、以及骨盆。在一些實施例中， 所述裝置配置用于例如通過計算機化段層攝影、超聲波、磁共振成像、 放射檢查等等來導向傳遞。
本發明的系統、裝置和方法可以連同其它的系統、裝置和方法一 同使用。例如，本發明的系統、裝置和方法可以與其它的消融裝置， 其它的醫療裝置、診斷方法和試劑、成像方法和試劑、以及治療方法 和藥劑 一 同使用。使用可以與別的干涉同時或者在別的干涉之前或之 后發生。本發明預期本發明的系統、裝置和方法與任何其它的醫學干涉一同使用。


圖1示出了用于微波療法的系統的原理圖2示出了用于傳遞微波能量的裝置的原理圖3示出了用于各種同軸傳輸線的示例性電纜溫度。
具體實施例方式
本發明涉及用于傳遞微波能量到組織的系統和裝置，用于寬范圍 的應用，包括醫療過程(例如組織消融，心律不齊的治療，燒灼術， 血管血栓形成，電外科學，組織采集等等)。本發明尤其涉及以優化 的特征阻抗用于傳遞微波能量的系統和裝置。在某些實施例中，通過 帶有本發明的系統和裝置的微波能量的應用提供用于治療組織部位 (例如腫瘤)的方法。
在優選實施例中，本發明的系統、裝置和方法使用微波能量。在 組織的消融中使用微波能量有多種優點。例如，微波具有較寬的功率 場密度(例如，天線周圍大約2cm，其取決于所應用的能量的波長)， 具有相應的大的有源加熱區域，從而允許在目標區域以及在血管周圍 的區域二者內實現均勻的組織消融(參見例如國際公開No. WO 2006/004585;其全部內容作為參考包含于此)。另外，微波能量具有
的能力。微波能量具有穿透組織以產生具有極少表面加熱的深度損傷 的能力。能量傳遞時間比射頻能量要短而且探針可以充分地加熱組 織，以產生具有可預測和可控深度的均勻和對稱損傷。微波能量在血 管附近使用時通常很安全。而且，微波并不依賴于電傳導；它們可以 通過組織、流體/血液、以及空氣輻射。因此，它們可以用在組織、管 腔、肺、以及血管內。
下面提供的示意性實施例根據醫療應用(例如通過微波能量的傳 遞消融組織)描述了本發明的系統和裝置。然而，應理解的是，本發明的系統和裝置并不局限于醫療應用。另外，該示意性實施例根據配 置用于組織消融的醫療裝置描述了本發明的系統和裝置。應理解的 是，本發明的系統和裝置并不局限于配置用于組織消融的醫療裝置。 該示意性實施例描述了根據微波能量的本發明的系統和裝置。應理解 的是，本發明的系統和裝置并不局限于特定類型的能量(例如射頻能
本發明的系統和裝置相比當前可用的系統和裝置具有許多優點。 例如，利用微波能量的當前可用的醫療裝置的主要缺陷在于，通過傳 輸線將能量不期望地消散在患者的組織上導致不期望的燒傷。這種微 波能量損失源自于當前可用的醫療裝置的設計內的局限。特別是，利 用微波能量的醫療裝置通過同軸導線傳送能量，同軸導線內具有圍繞
內導體的介質材料(例如，聚四氟乙烯或PTFE)。諸如PTFE的介 質材料具有有限的導電率，這導致傳輸線的不期望的產熱。當供應必 要的能量足夠長的時間周期以實現組織消融時尤為如此。本發明提供 了能克服這種缺陷的系統、裝置和方法。特別是，本發明提供缺少或 基本上沒有固體介質絕緣體的裝置。例如，利用空氣取代傳統的介質 絕緣體地結果是工作于77Q的有效裝置。在一些實施例中，這些裝置 使用導電率接近于O的介質材料(例如空氣、水、惰性氣體、真空、 部分真空或上述的組合)。本發明并不局限于上述裝置，由此可以生 成更高阻抗的裝置。下面將更為詳細地描述通過使用具有導電率接近 于0的介質材料的同軸傳輸線大大降低本發明的醫療裝置內的傳輸線 的總體溫度，由此大大降低不期望的組織發熱。
因此，在一些實施例中，本發明的系統和裝置具有較高的特征阻 抗(例如在50和90il之間；例如，高于50，…，55， 57， 58， 59， 60, 61， 62，...，卯I1等等)。用于醫療裝置內的同軸傳輸線的標準 阻抗為50Q或更低。通常，具有低于50Q的阻抗的同軸傳輸線具有較 高的熱量損傷，因為存在有限導電率值的介質材料。因此，具有阻抗 在50Q或更低阻抗的同軸傳輸線的醫療裝置沿傳輸線具有較高的熱量 損失。本發明通過利用具有接近于0的導電率的介質材料(例如空氣)的同軸傳輸線以及用于實現同一目標的其它方法來克服這個問題。
另外，通過提供具有導電率接近于0的介質材料的同軸傳輸線以
及避免使用典型的介質聚合物，同軸傳輸線可以設計成使得能夠裝入
小的針內(例如18~20號針)。通常，由于笨重的介質材料的影響， 配置用于傳遞^:波能量的醫療裝置被設計成裝入較大的針內。由于僅 有的商業裝置(Microtaze， Nippon Shoji, Osaka, Japan. 2.450 MHz, 1.6mm直徑探針，70W， 60秒)創建的較大探針尺寸(14標準尺寸) 和相對小的區域壞死(直徑1.6cm) (Seki T等人，Cancer 74:817 (1994 ))，微波消融尚未被廣泛地在臨床上使用。其它裝置使用冷 卻外部水套，這種冷卻外部水套也增大了探針尺寸而且還增大了探針
損壞。這些大的探針尺寸增大了胸部和腹部使用時的復雜性的風險。 在本發明的一些實施例中，進入人體的裝置的部分的最大外徑為 16-18標準尺寸或更小。
本發明使用大于50H (例如接近77Q)的特征阻抗的系統和裝置 在任何類型的醫療裝置中都能使用，在這些類型的醫療裝置中，其中 能降低或避免傳輸線的過熱。
下面描迷本發明的某些優選實施例。本發明并不局限于這些實施例。
圖1示出了工作于接近77Q的特征阻抗(例如50和90Q之間； 例如高于50，…，55， 56, 57， 58， 59， 60， 61, 62,…，90Q等等) 的微波治療系統100的原理圖。微波治療系統100并不局限于一種特 定類型的微波治療。事實上，微波治療系統100涵蓋了任何類型的微 波治療(例如，使組織(例如癌細胞)暴露到高溫中以便殺死該組織， 或者使該組織對替代的治療形式更為敏感(例如使該組織對輻射的影 響更為敏感，使該組織對抗癌藥更為敏感))。在一些實施例中，微 波治療系統100通常包括一個發生器110、 一個功率分配系統120、 以及一個敷貼器(applicator)裝置l30。
仍然參考圖1，在一些實施例中，發生器110充當微波治療系統 100的能量源。在一些實施例中，發生器110配置用于提供多達100瓦的2.45GHz頻率的微波功率，盡管本發明并不受限于此。微波治療 系統100并不受限于特定類型的發生器100。所發現的與本發明一同 使用的示例性發生器包括但不限于可從Cober-Muegge、 LLC 、 Norwalk、 Connecticut, USA得到的那些發生器。
仍然參考圖l在一些實施例中，發生器110內部具有工作于接 近7711 (例如50和90il之間；例如高于50，…，55， 56， 57， 58， 59， 60， 61， 62，…，90il等等)的特征阻抗的功率輸出端口 。在一 些實施例中，發生器110內的部件具有接近77 Cl的特征阻抗或者可以 變換成接近77Q的特征阻抗。在一些實施例中，發生器110內部具有 77 Q特征阻抗的磁控管源，其驅動均為77 Q的定向耦合器和同軸連接 器(輸出端口 )。在一些實施例中，發生器110內部具有接近50Q(例 如，45Q， 47(1， 49(1， 53(1)的特征阻抗的磁控管源，但是利
用例如傳輸線變換器其也可變換成接近77 11。
仍然參考圖1，在一些實施例中，功率分配系統120將來自發生 器110的能量分配給敷貼器裝置130。功率分配系統120并不局限于 從發生器110采集能量的特定方式。功率分配系統120并不局限于將 能量提供給敷貼器裝置130的特定方式。在一些實施例中，功率分配 系統120工作于接近77 Q的阻抗。在一些實施例中，功率分配系統 120被配置成變換發生器110的特征阻抗，使得其匹配敷貼器裝置130 的特征阻抗(例如77il)。
仍然參考圖i，在一些實施例中，敷貼器裝置130被配置成從功 率分配系統120接收微波能量并將該微波能量傳遞給一個負載(例如 組織)。在一些實施例中，敷貼器裝置130工作于77Q的特征阻抗。 在一些實施例中，敷貼器裝置130被配置成變換功率分配系統120的 特征阻抗，使得其匹配敷貼器裝置130的特征阻抗水平(例如77 Q )。
圖2示出了敷貼器裝置130的原理圖。本領域的技術人員將理解 能夠實現本發明的各個物理和/或功能方面的任何數量的可選配置。如 圖2所示，敷貼器裝置130包括近同軸傳輸線150和遠同軸傳輸線155。
仍然參考圖2，近同軸傳輸線150和遠同軸傳輸線155并不局限于一種特定類型的材料。在一些實施例中，近同軸傳輸線150和遠同 軸傳輸線155由商用標準的0.047英寸的半剛性同軸電纜構成，這種 同軸電纜的聚合物介質已經被去除。在一些實施例中，近同軸傳輸線 150和遠同軸傳輸線155是鍍銀的，雖然本發明并不局限于此。近同 軸傳輸線150和遠同軸傳輸線155并不局限于特定的長度。
仍然參考圖2，在一些實施例中，近同軸傳輸線150具有近同軸 外部屏蔽160。在一些實施例中，近同軸傳輸線150具有近同軸中心 導體170。在一些實施例中，近同軸中心導體170被配置成沿著其長 度方向傳導冷卻流體。在一些實施例中，近同軸中心導體170是中空 的。在一些實施例中，近同軸中心導體170具有例如0.012英寸的直 徑。在一些實施例中，近同軸傳輸線150缺少聚合物介質層。在一些 實施例中，近同軸傳輸線150利用導電率接近于0的介質材料(例如 空氣、氣體、流體)。在一些實施例中，近同軸傳輸線150具有接近 64.2 Q或更大的特征阻抗。在本發明的開發過程中進行的實驗證明了 具有導電率接近于0的介質材料(例如空氣)以及直徑接近0.012英 寸的近同軸中心導體170結果導致近同軸傳輸線150的阻抗增大(例 如64.2 11)。近同軸傳輸線150的阻抗增大允許使用敷貼器裝置130， 而且沿著近同軸傳輸線150沒有不期望的產熱。
仍然參考圖2，在一些實施例中，遠同軸傳輸線155具有遠同軸 外部屏蔽165。在一些實施例中，遠同軸傳輸線155具有遠同軸中心 導體175。在一些實施例中，遠同軸中心導體175被配置成沿著其長 度方向傳導冷卻流體。在一些實施例中，遠同軸中心導體175是中空 的。在一些實施例中，遠同軸中心導體175具有例如0.013英寸的直 徑。在一些實施例中，遠同軸傳輸線155缺少聚合物介質層。在一些 實施例中，遠同軸傳輸線155利用導電率接近于0的介質材料(例如 空氣、氣體、流體)。在一些實施例中，遠同軸傳輸線155的特征阻 抗為77Q。假如遠同軸中心導體175具有導電率接近于0的介質材料 (例如空氣)而且直徑接近0.013英寸，則結果是遠同軸傳輸線155 的阻抗增大(例如77Q)。遠同軸傳輸線155的阻抗增大允許使用敷貼器裝置130，而且沿著遠同軸傳輸線155沒有不期望的產熱。
仍然參考圖2,遠同軸傳輸線155被配置成與近同軸傳輸線150 匹配。在一些實施例中，近同軸傳輸線150安裝在遠同軸傳輸線155 之內，使得外部的遠同軸外部屏蔽165被放置在近同軸外部屏蔽160 的外部。在一些實施例中，近同軸中心導體170與遠同軸中心導體175 對準。在一些實施例中，近同軸中心導體170與具有介質珠180的遠 同軸中心導體175對準。敷貼器工具130并不局限于特定類型或尺寸 的180 (例如環氧樹脂珠、陶瓷珠、特氟隆珠、迭爾林珠)。
仍然參考圖2,遠同軸外部屏蔽165并不局限于一種特定的功能。 在一些實施例中，遠同軸外部屏蔽165充當插入到對象的針。遠同軸 外部屏蔽165并不局限于一種特定的材料成份。在一些實施例中，遠 同軸外部屏蔽165的材料成份為不銹鋼。在一些實施例中，遠同軸外 部屏蔽165的材料成份是鍍銀的不銹鋼。遠同軸外部屏蔽165并不局 限于特定尺寸。在一些實施例中，遠同軸外部屏蔽165的尺寸為17 號針或更小。在一些實施例中，遠同軸外部屏蔽165的尺寸為20號 針或更小。
仍然參考圖2，近同軸傳輸線150和遠同軸傳輸線155之間的重 疊充當可滑動關節179。在一些實施例中，可滑動關節179允許套入 (例如延伸出)遠同軸中心導體175超出遠同軸外部屏蔽165的遠端 以外。基于這樣的延伸，遠同軸中心導體175就充當諧振單極天線， 其中電場在暴露的遠同軸中心導體175的末端達到峰值。遠同軸中心 導體175并不局限于特定量的延伸。在一些實施例中，遠同軸中心導 體175被暴露一定長度以確保阻抗與傳輸線匹配。在使用中，暴露的 遠同軸中心導體175被施加到人體的組織用于治療目的(下面將進行 詳細描述)。可滑動關節179還允許調諧敷貼器裝置130使得近同軸 傳輸線150和遠同軸傳輸線155之間的阻抗水平可調節。
仍然參考圖2，近同軸外部屏蔽160和遠同軸外部屏蔽165的內 部具有通氣孔部分190 (例如，格狀或者縫狀通氣孔部分)。通氣孔 部分190并不局限于特定的類型或尺寸。在一些實施例中，通氣孔部分190允許消耗例如冷卻流體或氣體。
本發明的系統和裝置可以結合到各種各樣的系統/成套設備實施 例中。例如，本發明與任何的一個或多個附件介質(例如，外科器械、 輔助治療過程的軟件、處理器、體溫監測裝置等等) 一起提供包含一 個或多個發生器、功率分配系統、以及敷貼器裝置的成套工具。本發 明并不局限于任何特定的附件介質。此外，本發明預期成套工具包括 隨同本發明的系統和裝置和/或藥用介質(例如，鎮靜藥物、局部防腐 劑、局部麻醉) 一道的指令(例如，消融指導、藥物的指令)。
本發明的裝置可以用在涉及傳遞能量(例如，微波能量)到組織 部位的任何醫學過程(例如，經由皮膚的或外科的)。本發明并不局
限于特定類型或類別的組織部位(例如，腦、肝、心臟、血管、腳、 肺、骨等)。例如，可發現本發明的系統用在消融腫瘤部位中。在此 情況下，敷貼器裝置被插入到例如患者體內，使得遠同軸外部屏蔽的 末端被放置到期望的腫瘤部位的附近。隨后，發生器用于以特征阻抗 水平給功率分配系統提供期望數量的微波能量，功率分配系統隨后以 特征阻抗水平為敷貼器裝置提供能量。接著，通過使用可視的介質， 遠同軸中心導體從遠同軸外部屏蔽以保持該特征阻抗水平的方式伸
出。接著，期望數量的微波能量被傳遞到期望的組織部位(例如腫瘤)， 生成強度足夠的電場以便消融所期望的組織部位。由于敷貼器裝置的 傳輸線從頭至尾維持該特征阻抗水平，這大大降低了傳輸線的總體溫 度，結果是減少了不期望的組織過熱的可能性。本發明還提供涉及同 時使用多個(例如兩個或更多個)敷貼器裝置用于組織治療的方法。 在一些實施例中，本發明提供其中同時使用多個定相實現建設性和破 壞性干涉(例如，用于選擇性破壞和防護組織部位的各部分)的天線 的方法。
在一些實施例中，本發明還提供用于通過監測組織部位的溫度 (例如，通過反饋系統)來調整提供給組織部位的微波能量的數量的 軟件。在這種實施例中，該軟件配置用于與本發明的微波治療系統相 互作用，以便能夠增大或減少(例如調諧)傳遞給組織部位的能量的數量。在一些實施例中，被治療的組織部位類型(例如肝臟)被輸入 到該軟件中，以便允許該軟件基于預先校準的用于該特定類型的組織 部位的方法，調整(例如調諧)到該組織部位的微波能量的傳遞。在 其它實施例中，該軟件提供對系統的用戶有用的基于特定類型的組織 部位顯示特性的表或圖。在一些實施例中，為了例如緩慢施放
(ramping)功率以便避免由于高溫造成的快速除氣的組織破裂的目 的，該軟件提供能量傳遞算法。在一些實施例中，該軟件允許用戶選 擇功率、治療持續時間、針對不同的組織類型的不同的治療算法、同 時對多個天線模式中的各天線施加功率、在各天線之間切換功率傳 遞、相干和不相干的相位調整、等等。
在一些實施例中，該軟件配置用于成像設備(例如，CT、 MRI、 超聲波)。在一些實施例中，該成像設備軟件允許用戶基于已知的組 織的熱力學和電特性以及天線的位置作出預測。在一些實施例中，該 成像軟件允許生成組織部位(例如腫瘤、心律不齊)的位置、天線的 位置的三維圖像，而且生成消融區域的預測圖像。
實例 實例1
已經檢驗了具有聚四氟乙烯(PTFE)介質材料、空氣介質材料、 銅導線和銀導線的不同組合的幾種同軸傳輸線的功率損耗。如圖3所 示，帶有PTFE介質電纜的標準銅導體產生最高的溫度(100W輸入 功率時為 92。C)。去掉該PTFE電介質給出的阻抗為64Q，其結果 是無論是用銅(Cu)還是用銀(Ag)作為內部導體都不會改變的更 低的溫度(100W時為~76。C )。改變內-外導體直徑比以便創建具有 空氣電介質的77il的電纜的結果是最低的溫度(100W時為~ 66°C )。
在上面的說明書中提及的所有公開內容和專利作為參考包含于 此。對本領域的技術人員明顯的是，可以對所描述的本發明的方法和 系統作各種各樣的修改和變化，而不會偏離本發明的范圍和精神。盡 管已經連同特定的優選實施例描述了本發明，應當理解的是，所要求保護的本發明并不會過度地受限于特定的實施例。當然，對相關領域 內的技術人員顯而易見的用于實現本發明的所描述的模式的各種各 樣的修改應當包含在下述的權利要求書的范圍之內。
權利要求
1、一種包括配置用于傳遞能量到組織的天線的裝置，其中所述裝置以高于50Ω的特征阻抗工作。
2、 根據權利要求l的裝置，其中所述能量是微波能量。
3、 根據權利要求l的裝置，其中所述能量是射頻能量。
4、 根據權利要求1的裝置，其中所述特征阻抗在50~9011之間。
5、 根據權利要求1的裝置，其中所述特征阻抗在70~77￡1之間。
6、 根據權利要求l的裝置，其中所述特征阻抗為77Q。
7、 根據權利要求l的裝置，其中所述裝置包括同軸傳輸線。
8、 根據權利要求7的裝置，其中所述同軸傳輸線具有中心導體、 介質單元以及外部屏蔽。
9、 根據權利要求8的裝置，其中所述介質單元的導電率接近于0。
10、 根據權利要求9的裝置，其中所述介質單元是空氣。
11、 根據權利要求9的裝置，其中所述介質單元是氣體。
12、 根據權利要求9的裝置，其中所述介質單元是流體。
13、 根據權利要求8的裝置，其中所述中心導體的直徑為大約 0.013英寸或更小。
14、 根據權利要求8的裝置，其中所述外部屏蔽的直徑等于或小 于20號針。
15、 根據權利要求8的裝置，其中所述外部屏蔽的直徑等于或小 于17號針。
16、 根據權利要求8的裝置，其中所述外部屏蔽的直徑等于或小 于12號針。
17、 根據權利要求1的裝置，還包括用于調整傳遞到所述組織部 位的能量的量的調諧單元。
18、 根據權利要求1的裝置，其中所述裝置配置用于傳遞足夠數 量的能量，以便消融所述組織部位或者促使血栓形成。
19、 根據權利要求8的裝置，其中所述中心導體配置用于延伸出 所述外部屏蔽之外。
20、 一種用于消融治療的系統，包括功率分配器以及用于傳遞能 量到組織部位的裝置，其中所迷裝置以高于50Q的特征阻抗工作。
21、 根據權利要求20的系統，其中所述能量是微波能量。
22、 根椐權利要求20的系統，其中所迷能量是射頻能量。
23、 根據權利要求20的系統，其中所述特征阻抗在50~900之間
24、 根據權利要求20的系統，其中所述特征阻抗在70~770之間。
25、 根據權利要求20的系統，其中所述特征阻抗為77Q。
26、 根據權利要求20的系統，其中所述裝置包括同軸傳輸線。
27、 根據權利要求26的系統，其中所述同軸傳輸線具有中心導 體、介質單元以及外部屏蔽。
28、 根據權利要求27的系統，其中所述介質單元的導電率接近于0。
29、 根據權利要求28的系統，其中所述介質單元是空氣。
30、 根據權利要求28的系統，其中所述介質單元是氣體。
31、 根據權利要求28的系統，其中所述介質單元是流體。
32、 根據權利要求20的系統，還包括以特征阻抗在50和9011 之間工作的發生器。
33、 根據權利要求20的系統，其中所述功率分配器的特征阻抗 在50 90Q之間。
34、 一種用于治療組織部位的方法，包括a)提供組織部位以及用于傳遞能量到組織部位的裝置，其中所述裝置以高于50Q的特征阻抗工作；b) 在所述組織部位的附近定位所述裝置；c) 使用所述裝置傳遞一定數量的能量到所述組織部位。
35、 根據權利要求34的方法，其中所述組織部位是腫瘤。
36、 根椐權利要求34的方法，其中所述能量是微波能量。
37、 根椐權利要求34的方法，其中所述能量是射頻能量。
38、 根據權利要求34的方法，其中所述特征阻抗在50~9011之間。
39、 根據權利要求34的方法，其中所述特征阻抗在70 77Q之間。
40、 根據權利要求34的方法，其中所述特征阻抗為77Q。
41、 根椐權利要求34的方法，其中所述裝置包括同軸傳輸線。
42、 根據權利要求41的方法，其中所述同軸傳輸線有中心導體、 介質單元以及外部屏蔽。
43、 根據權利要求42的方法，其中所述介質單元的導電率接近于0。
44、 根據權利要求42的方法，其中所述介質單元是空氣。
45、 根據權利要求42的方法，其中所述介質單元是氣體。
46、 根據權利要求42的方法，其中所述介質單元是流體。
47、 一種用于消融治療的系統，包括功率分配器、功率分流器以 及多個配置用于傳遞能量到組織部位的天線。
48、 根據權利要求47的系統，其中所述功率分流器配置用于給 所述多個天線的每一個提供相同的功率。
49、 根據權利要求47的系統，其中所述功率分流器配置用于相 對于所述多個天線的第二個，向所述多個天線的第一個提供不同的功率。
50、 根據權利要求47的系統，其中所述能量是微波能量。
51、 根據權利要求47的系統，其中所述功率分流器配置用于從 一個以上的功率分配器接收功率。
全文摘要
本發明涉及用于傳遞能量到組織的系統和裝置，用于寬范圍的應用，包括醫療過程(例如組織消融(ablation)，切除術(resection)，燒灼術，血管血栓形成，心臟心律不齊和節律障礙的治療，電外科學，組織采集等等)。本發明尤其涉及用于以優化的特征阻抗傳遞能量的系統和裝置。在某些實施例中，通過帶有本發明的系統和裝置的能量應用提供用于治療組織部位(例如腫瘤)的方法。
文檔編號A61B18/18GK101410068SQ200780010600
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月26日 優先權日2006年3月24日
發明者C·L·布雷斯, D·W·萬德韋德, P·F·雷斯克, 小F·T·李 申請人:紐華沃醫藥公司