能量輸送系統及其用途的制作方法

相關申請的交叉引用

本申請是申請號為201280067592.8、申請日為2012年12月21日、發明名稱為“能量輸送系統及其用途”的發明專利申請的分案申請。本發明要求2011年12月21日提交的待決的美國臨時專利申請號61/578,738的優先權，在此通過引用將其整體并入本文。

本發明涉及用于輸送能量到組織的綜合系統、裝置和方法，其用于多種應用，包括醫療過程（例如組織消融、切除術、燒灼術、血管血栓形成、治療心律失常和心律紊亂、電外科手術、組織收獲等）。在某些實施例中，系統、裝置和方法被提供用于通過施加能量治療組織區域（例如腫瘤）。

背景技術：

消融是一種重要的治療策略，其用于治療某些組織,例如良性和惡性腫瘤、心律失常、心律紊亂和心動過速。大多數批準的消融系統利用射頻（rf）能量作為消融能量源。因此，各種基于rf的導管和電源目前被提供給醫生。然而，rf能量具有若干限制，包括能量在表面組織中的快速消散產生淺“燒傷”并且不能進入更深的腫瘤或心律失常組織。rf消融系統的另一個限制是在能量發射電極上形成焦痂和血凝塊形成的傾向，這限制了電能的進一步沉積。

微波能量是一種用于加熱生物組織的有效能量源，并且被用在例如癌癥治療和輸注之前的血液預熱這樣的應用中。因此，鑒于傳統消融技術的缺點，最近存在使用微波能量作為消融能量源的大量興趣。相比于rf，傳遞微波能量的優點是更深地滲透到組織中、對炭化不敏感、不需要接地、更可靠的能量沉積、更快的組織加熱以及比rf產生更大的熱損傷的能力，這大大簡化了實際消融程序。因此，存在利用微波頻率范圍內的電磁能量作為消融能量源的正在開發的多種設備（參見例如美國專利4,641,649、5,246,438、5,405,346、5,314,466、5,800,494、5,957,969、6,471,696、6,878,147和6,962,586；其中每一個通過引用以其整體并入本文）。

遺憾的是，被配置為輸送微波能量的當前裝置具有缺點。例如，由于功率和治療時間的實際限制，當前裝置產生相對較小的損傷。當前裝置的功率限制表現為饋線的功率承載容量較小。然而，較大直徑的饋線是不期望的，因為它們不太容易經皮插入，并且可能增加手術并發癥的發生率。微波裝置也受限于用于大多數用途的單個天線，由此限制了同時處理多個區域或在緊鄰區域中放置多個天線以創建較大的組織加熱區域的能力。此外，饋線在高功率下的加熱可能導致該裝置的插入區域周圍的燒傷。

需要用于向組織區域輸送能量的改進的系統和裝置。此外，還需要能夠傳輸微波能量而沒有相應的微波能量損耗的改進的系統和裝置。此外，還需要能夠將微波能量經皮輸送到主體的組織而沒有不期望的組織燒傷的系統和裝置。此外，還需要用于輸送所需量的微波能量而不要求物理上大的侵入性組件的系統。

技術實現要素：

本發明涉及用于輸送能量到組織的綜合系統、裝置和方法，其用于多種應用，包括醫療過程（例如組織消融、切除術、燒灼術、血管血栓形成、治療心律失常和心律紊亂、電外科手術、組織收獲等）。在某些實施例中，系統、裝置和方法被提供用于通過施加能量治療組織區域（例如腫瘤）。

本發明提供采用輸送能量到組織區域（例如腫瘤、腔管、器官等）的部件的系統、裝置和方法。在一些實施例中，該系統包括能量輸送裝置和以下各項中的一個或多個：處理器；電源；引導、控制和輸送功率的裝置（例如功率分配器）；成像系統；調諧系統；以及溫度調節系統。本發明并不局限于特定類型的能量輸送裝置。本發明預期在本發明的系統中使用任何已知的或將來開發的能量輸送裝置。在一些實施例中，使用現有的商業能量輸送裝置。在其它實施例中，使用具有優化特性（例如，小尺寸、優化的能量輸送、優化的阻抗，優化的散熱等）的改進的能量輸送裝置。在一些此類實施例中，能量輸送裝置被配置為向組織區域輸送能量（例如微波能量）。在一些實施例中，能量輸送裝置被配置為以優化的特征阻抗輸送微波能量（例如被配置為以高于50ω的特征阻抗進行操作）（例如，在50ω和90ω之間;例如，高于50...、55、56、57、58、59、60、61、62、...90ω，優選為77ω）（參見例如美國專利申請序列號11/728,428;通過引用將其整體并入本文）。

該裝置的不期望過熱的一個顯著來源是絕緣體（例如同軸絕緣體）的介電加熱，其有可能導致附屬組織損傷。本發明的能量輸送裝置被設計成防止不期望的裝置過熱。該能量輸送裝置不局限于防止不期望的裝置加熱的特定方式。在一些實施例中，所述裝置采用冷卻劑的循環。在一些實施例中，所述裝置被配置為檢測裝置內（例如沿外導體）的不期望的溫度升高，并且通過使冷卻劑流過冷卻劑通道來自動或手動地減小這種不期望的溫度上升。

在一些實施例中，能量輸送裝置具有改進的冷卻特性。例如，在一些實施例中，該裝置允許使用冷卻劑而不增加該裝置的直徑。這與現有裝置相反，其中現有裝置使冷卻劑流過外部套筒或增加裝置的直徑以適應冷卻劑的流動。在一些實施例中，能量輸送裝置在其中具有一個或更多冷卻劑通道以用于減少不必要的散熱的意圖（參見例如美國專利申請序列號11/728,460；通過引用將其整體并入本文）。在一些實施例中，該能量輸送裝置在其中具有延伸該裝置的長度或部分延伸該裝置的長度的管體（例如，針、塑料管等），該管體被設計用于防止裝置通過冷卻劑材料的循環而過熱。在一些實施例中，通道或管體取代來自位于同軸電纜的內導體與外導體之間的介電元件的材料。在一些實施例中，通道或管體替換介電材料或基本上替換介電材料。在一些實施例中，通道或管體取代外導體的一部分。例如，在一些實施例中，外導體的一部分被去除或刮除以生成用于冷卻劑流動的通道。一個這樣的實施例在圖12中示出。在該實施例中，同軸電纜900具有外導體910、內導體920和介電材料930。在該實施例中，外導體的區域940被去除以創建用于冷卻劑流動的空間。劃定或基本劃定同軸電纜的范圍的唯一剩余外導體材料處于遠端區域950和近端區域960。導電材料的薄條帶970連接遠端區域950和近端區域960。在該實施例中，從近端區域960處的導電材料中切削出薄通道980以允許冷卻劑流入外導電材料被去除（或是制造成不包含該外導電材料）的區域940。本發明并不受限于通道的尺寸和形狀，只要能夠輸送冷卻劑即可。例如，在一些實施例中，該通道是延伸同軸電纜的長度的線性路徑。在一些實施例中，采用螺旋通道。在一些實施例中，管體或通道取代或替換內導體的至少一部分。例如，內導體的很大一部分可能用冷卻劑通道來取代，只留下靠近裝置的近端和遠端的小部分金屬以允許調諧，其中這些部分是通過導電材料的薄條帶連接的。在一些實施例中，在內導體或外導體內創建內部空間的區域以創建用于冷卻劑的一個或多個通道。例如，內導體可以被提供為導電材料的空心管，以在中心提供冷卻劑通道。在此類實施例中，內導體可被用于冷卻劑的流入或流出（或兩者）。

在一些實施例中，冷卻劑管被設置在裝置中，該管體具有穿過該裝置引入和排出冷卻劑的多個通道。該裝置不受限于管體（例如冷卻劑針管）在介電材料內的特定位置。在一些實施例中，該管體被定位成沿著介電材料的外邊緣、在介電材料的中部或者在介電材料內的任何位置。在一些實施例中，介電材料被預先形成為具有設計成接收和固定管體的通道。在一些實施例中，手柄被附接到該裝置，其中所述手柄被配置為例如控制冷卻劑流入或流出管體。在一些實施例中，管體是柔性的。在一些實施例中，管體是非柔性的。在一些實施例中，管體的一些部分是柔性的，而其他部分是非柔性的。在一些實施例中，管體是可壓縮的。在一些實施例中，管體是不可壓縮的。在一些實施例中，管體的一些部分是可壓縮的，而其他部分是不可壓縮的。管體不局限于特定的形狀或尺寸。在一些實施例中，管體是冷卻劑針管（例如29號規格的針管或同等大小），其適配在具有等于或小于12號規格的針管的直徑的同軸電纜內。在一些實施例中，管體的外部具有粘合劑和/或油脂的涂層以固定管體或允許在裝置內的滑動運動。在一些實施例中，管體具有沿著其長度的一個或多個孔，這些孔允許將冷卻劑釋放到裝置的期望區域內。在一些實施例中，這些孔最初用可熔材料堵塞，從而需要特定的加熱閾值來熔融該材料并通過特定的孔或受影響的孔釋放冷卻劑。因此，僅在已達到閾值加熱水平的區域釋放冷卻劑。

在一些實施例中，冷卻劑被預先加載到天線、手柄或本發明的裝置的其它部件中。在其他實施例中，冷卻劑是在使用過程中加入的。在一些預先加載的實施例中，液體冷卻劑在創建自我保持真空的條件下被預先加載到例如天線的遠端。在一些此類實施例中，隨著液體冷卻劑汽化，更多的流體被真空吸入。

本發明并不受限于所使用的冷卻劑材料的性質。冷卻劑包括但不限于液體和氣體。示例性的冷卻劑流體包括但不限于以下各項中的一個或多個或者其組合：水、乙二醇、空氣、惰性氣體、二氧化碳、氮氣、氦氣、六氟化硫、離子溶液（例如，含有或沒有鉀和其它離子的氯化鈉）、葡萄糖水、乳酸林格氏液、有機化學溶液（例如，乙烯乙二醇、二甘醇或丙二醇）、油類（例如，礦物油、硅油、氟烷烴油）、液態金屬、氟利昂、鹵代甲烷、液化丙烷、其他鹵代烷、無水氨、二氧化硫。在一些實施例中，冷卻劑是壓縮成處于或接近其臨界點的氣體。在一些實施例中，至少部分地通過改變冷卻劑的濃度、壓力或體積來發生冷卻。例如，冷卻可以通過使用焦耳-湯姆遜效應的氣體冷卻劑來實現。在一些實施例中，冷卻是通過化學反應提供的。該裝置不局限于溫度降低的化學反應的特定類型。在一些實施例中，溫度降低的化學反應是吸熱反應。該裝置不局限于應用吸熱反應以防止不期望的加熱的特定方式。在一些實施例中，使第一和第二化學品流入所述裝置以使得它們發生反應，從而降低該裝置的溫度。在一些實施例中，該裝置被制備成具有預先裝載在裝置中的第一和第二化學品。在一些實施例中，化學品被屏障物分隔，在需要時該屏蔽物被去除。在一些實施例中，該屏蔽物被配置為在暴露于預定的溫度或溫度范圍時熔化。在這種實施例中，該裝置只有在達到值得冷卻的加熱水平時才啟動吸熱反應。在一些實施例中，多個不同的屏蔽物被定位在整個裝置中，使得局部冷卻只發生在出現不期望的加熱的那些裝置部分處。在一些實施例中，所使用的屏蔽物是包圍兩種化學品之一的珠子。在一些實施例中，屏蔽物是壁件（例如，墊圈形狀的圓盤），該壁件融化以使兩種化學品結合。在一些實施例中，屏蔽物由配置為在預定溫度下融化的蠟組成。該裝置不限于特定類型、種類或數量的可熔性材料。在一些實施例中，該可熔性材料是生物相容的。該裝置不限于特定類型、種類或數量的第一和第二化學品，只要它們的混合導致溫度降低的化學反應。在一些實施例中，第一材料包括氫氧化鋇八水合物晶體，并且第二材料是干氯化銨。在一些實施例中，第一材料是水，并且第二材料是氯化銨。在一些實施例中，第一材料是亞硫酰氯（socl2），并且第二材料是鈷（ii）七水硫酸。在一些實施例中，第一材料是水，并且第二材料是硝酸銨。在一些實施例中，第一材料是水，并且第二材料是氯化鉀。在一些實施例中，第一材料是乙酸，并且第二材料是碳酸鈉。在一些實施例中，使用一種可熔性材料，其通過以減少裝置外表面處的熱量的方式融化流動而自身減少熱量。

在一些實施例中，能量輸送裝置通過隨著溫度增加調整從該裝置發射的能量的量（例如，調整從該裝置共振的能量波長）來防止不期望的加熱和/或保持期望的能量輸送性能。該裝置不局限于調整從該裝置發射的能量的量的特定方法。在一些實施例中，所述裝置被配置為使得當該裝置達到某一閾值溫度或者當該裝置加熱到某一范圍時，從該裝置共振的能量波長被調節。該裝置不局限于用于調整從該裝置共振的能量波長的特定方法。在一些實施例中，該裝置在其中具有隨著溫度升高而改變體積的材料。體積的變化被用于移動或調整影響能量輸送的該裝置的組成部分。例如，在一些實施例中，使用隨溫度升高而膨脹的材料。該膨脹用于向外移動該裝置的遠側尖端（增加從該裝置的近端起的距離），從而改變該裝置的能量輸送性能。這特別適用于本發明的中心饋電偶極實施例。

在某些實施例中，本發明提供一種包括配置成用于輸送能量到組織的天線的裝置，其中天線的遠端包括中心饋電偶極組件，該組件包括包圍導體的剛性中空管，其中通管針被固定在中空管內（例如，鈦通管針）。在一些實施例中，中空管的直徑等于或小于20號規格的針管。在一些實施例中，中空管的直徑等于或小于17號規格的針管。在一些實施例中，中空管的直徑等于或小于12號規格的針管。在一些實施例中，該裝置進一步包括用于調節輸送到組織的能量的量的調諧元件。在一些實施例中，該裝置被配置成提供足量的能量以消融組織或導致血栓形成。在一些實施例中，導體通過中空管的中途延伸。在一些實施例中，該中空管具有長度λ/2，其中λ是在組織的介質中的電磁場的波長。在一些實施例中，可膨脹材料被定位在通管針附近，使得當裝置的溫度增加時可膨脹材料膨脹并推到通管針上以移動通管針，并且改變該裝置的能量輸送特性。在一些實施例中，可膨脹材料位于為中心饋電偶極裝置提供諧振元件的金屬圓盤后面（靠近金屬盤）。隨著材料膨脹，圓盤被推向遠方，由此調整該裝置的調諧。可膨脹材料被優選地選擇成使得膨脹速率與能量輸送的變化相一致以獲得最佳效果。然而，應當理解的是，在期望方向上的任何變化發現適用于本發明。在一些實施例中，可膨脹材料是蠟。

在一些實施例中，該裝置具有附接到該裝置的手柄，其中所述手柄被配置為例如控制冷卻劑流入和流出冷卻劑通道。在一些實施例中，僅手柄被冷卻。在一些實施例中，所述手柄被配置為輸送被壓縮成處于或接近其臨界點的氣態冷卻劑。在其它實施例中，手柄和附接的天線被冷卻。在一些實施例中，手柄在一定量的時間之后和/或在該裝置達到一定閾值溫度時自動傳遞冷卻劑流入和流出冷卻劑通道。在一些實施例中，手柄在一定量的時間之后和/或在該裝置的溫度下降到低于一定閾值溫度時自動停止傳遞冷卻劑流入和流出冷卻劑通道。在一些實施例中，流過手柄的冷卻劑被手動控制。在一些實施例中，手柄在其上具有一個或多個（例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個等）的燈（例如，顯示燈（例如led燈））。在一些實施例中，所述燈被配置為用于識別的目的。例如，在一些實施例中，這些燈被用于區分不同的通管針（例如，第一通管針的激活顯示一個燈，第二通管針顯示兩個燈，第三通管針顯示三個燈，或者每個通管針具有其自身指定的燈等）。在一些實施例中，這些燈被用于識別事件的發生（例如，傳送冷卻劑經過該裝置，傳送能量經過該裝置，各個探測器的移動，該裝置內的設定值（例如，溫度，定位）的變化等）。手柄不局限于特定的顯示方式（例如，閃爍、交替的顏色、固定的顏色等）。

在一些實施例中，所述能量輸送裝置在其中具有中心饋電偶極組件（參見例如美國專利申請序列號11/728,457；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，所述能量輸送裝置包括具有多個節段的導管，這些節段用于傳送和發射能量（參見例如美國專利申請號11/237,430，11/237,136和11/236,985；每一個均通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，所述能量輸送裝置包括具有優化的調諧能力的三軸微波探測器，以減少反射的熱損失（參見例如美國專利號7,101,369；另外參見美國專利申請號10/834,802、11/236,985、11/237,136、11/237,430、11/440,331、11/452,637、11/502,783、11/514,628以及國際專利申請號pct/us05/14534；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，所述能量輸送裝置通過具有空氣或其它氣體作為介電核芯的同軸傳輸線（例如同軸電纜）發射能量（參見例如美國專利申請號11/236,985；通過引用以其整體并入本文）。在一些此類實施例中，在內導體和外導體之間支撐該裝置的結構的材料可以在使用前被去除。例如，在一些實施例中，所述材料由使用之前或使用過程中被去除的可溶解或可熔化的材料制成。在一些實施例中，所述材料是可熔化的并且在使用過程中（在暴露于加熱時）被去除，從而隨著時間的推移（例如，響應于組織中的溫度變化等）優化該裝置的能量輸送屬性。

本發明并不局限于特定的同軸傳輸線形狀。事實上，在一些實施例中，同軸傳輸線和/或介電元件的形狀是可調整的，以適應特定的需要。在一些實施例中，同軸傳輸線和/或介電元件的橫截面形狀是圓形的。在一些實施例中，橫截面形狀是非圓形的（例如，橢圓形等）。這種形狀可以整體應用于同軸電纜，或者可以僅應用于一個或多個子組件。例如，橢圓形介電材料可以被放置在圓形外導體中。例如，這具有創建兩個通道的優點，這兩個通道可以被用于例如循環冷卻劑。作為另一個示例，正方形/矩形的介電材料可以被放置在圓形導體中。例如，這具有創建四個通道的優點。可以使用不同多邊形形狀的橫截面（例如，五邊形、六邊形等）來創建立不同數目和形狀的通道。在整個電纜長度上不需要具有相同的橫截面形狀。在一些實施例中，第一形狀被用于電纜的第一區域（例如近端區），并且第二形狀被用于電纜的第二區域（例如遠端區）。也可以采用不規則的形狀。例如，具有在其長度上延伸的鋸齒狀凹槽的介電材料可以被用于圓形外導體中，以創建任何期望尺寸和形狀的單個信道。在一些實施例中，通道提供供給冷卻劑、針或其它所需部件進入該狀置中而不增加裝置的最終外徑的空間。

同樣，在一些實施例中，本發明的天線沿著其長度或針對其長度的一個或多個子段具有非圓形的橫截面形狀。在一些實施例中，天線是非圓柱形的，但包含圓柱形的同軸電纜。在其他實施例中，天線是非圓柱形的并且包含非圓柱形的同軸電纜（例如，與天線的形狀匹配或具有不同的非圓柱形狀）。在一些實施例中，擁有具備非圓柱形狀的任何一個或多個組件（例如，導管、天線的外殼、同軸電纜的外導體、同軸電纜的介電材料、同軸電纜的內導體）允許在該裝置中創建一個或多個通道，除其他原因外，所述通道被用于循環冷卻劑。非圓形的形狀，特別是天線的外徑也發現適用于某些醫療或其他應用。例如，形狀可以被選擇以最大化靈活性或進入特定的內部主體位置。形狀也可以被選擇以優化能量傳輸。形狀（例如，非圓柱形狀）也可以被選擇以最大化該裝置的剛性和/或強度，特別是對于小直徑的裝置。

在某些實施例中，本發明提供一種包括天線的裝置，其中該天線包括包圍外導體的內導體，其中該內導體被設計用來接收和發送能量，其中該外導體在其中具有沿著外導體周圍定位的至少一個間隙，其中多個能量峰沿著天線的長度產生，這些能量峰的位置由間隙的位置控制。在一些實施例中，該能量是微波能量和/或射頻能量。在一些實施例中，該外導體在其中具有兩個間隙。在一些實施例中，該天線包括設置在內導體和外導體之間的介電層。在一些實施例中，該介電層具有接近零的導電率。在一些實施例中，該裝置進一步包括通管針。在一些實施例中，內導體的直徑為約0.013英寸或更小。

在一些實施例中，在外導體或裝置的外表面上的任何間隙或不一致或不規則特征被填充材料以提供光滑均勻或基本光滑均勻的外表面。在一些實施例中，具有耐熱性的樹脂被用來填充間隙、不一致和/或不規則特征。在一些實施例中，所述樹脂是生物相容性的。在其它實施例中，它不是生物相容性的，但是例如可以涂覆有生物相容性材料。在一些實施例中，所述樹脂可被配置為任何期望的尺寸或形狀。因此，所述樹脂在硬化之后可以被用于向該裝置提供尖銳的通管針尖或任何其他期望的物理形狀。

在一些實施例中，該裝置包括鋒利的通管針尖端。該通管針尖端可以由任何材料制成。在一些實施例中，該尖端由固化樹脂制成。在一些實施例中，該尖端是金屬。在一些實施例中，通管針尖端由鈦或鈦的等效物制成。在一些實施例中，通管針尖端被燒紅以生成氧化鋯或氧化鋯的等效物。在一些這樣的實施例中，金屬尖端是天線的金屬部分的延伸，并且是電活性的。

在一些實施例中，所述能量輸送裝置被配置為在一個系統內傳輸能量到組織區域，該系統包括處理器，電源，引導、控制和傳輸功率的裝置（例如，具有單獨控制輸送功率至每個天線的能力的功率分配器），成像系統，調諧系統和/或溫度測量調節系統。

本發明并不局限于特定類型的處理器。在一些實施例中，該處理器被設計成例如從該系統的組件（例如，溫度監測系統、能量輸送裝置、組織阻抗監測組件等）接收信息，向用戶顯示此類信息。以及操縱（例如控制）該系統的其他組件。在一些實施例中，該處理器被配置為在一個系統內進行操作，該系統包括能量輸送裝置，電源，引導、控制和傳輸功率的裝置（例如，功率分配器），成像系統，調諧系統，和/或溫度調節系統。

本發明并不局限于特定類型的電源。在一些實施例中，電源被配置為提供任何期望類型的能量（例如，微波能量、射頻能量、輻射、低溫能量、電穿孔、高強度聚焦超聲和/或其組合）。在一些實施例中，該電源利用功率分配器允許輸送能量至兩個或更多個能量輸送裝置。在一些實施例中，該電源被配置為在一個系統內進行操作，該系統包括功率分配器、處理器、能量輸送裝置、成像系統、調諧系統和/或溫度調節系統。

本發明并不局限于特定類型的成像系統。在一些實施方案中，該成像系統利用成像設備（如內窺鏡設備、立體定向計算機輔助神經外科導航設備、熱傳感器定位系統、運動速度傳感器、轉向線系統、程序內超聲、x線透視、計算機輔助斷層攝影磁共振成像、核醫學成像設備三角成像、間質性超聲、微波成像、超聲斷層攝影、雙能量成像、熱聲成像、紅外和/或激光成像、電磁成像）（參見例如美國專利號6,817,976、6,577,903和5,697,949、5,603,697以及國際專利申請號wo06/005,579;每個均通過引用整體并入本文）。在一些實施例中，所述系統利用內窺鏡攝像機、成像組件和/或允許或協助放置、定位和/或監測與本發明的能量系統一起使用的任何物品的導航系統。在一些實施例中，該成像系統被配置為提供能量輸送系統的特定組件的位置信息（例如，能量輸送裝置的位置）。在一些實施例中，該成像系統被配置為在一個系統內進行操作，該系統包括處理器、能量輸送裝置、電源、調諧系統和/或溫度調節系統。在一些實施例中，該成像系統位于所述能量輸送裝置內。在一些實施例中，該成像系統提供關于消融區域屬性的定性信息（例如，直徑、長度、橫截面積、體積）。該成像系統不局限于用于提供定性信息的特定技術。在一些實施例中，用于提供定性信息的技術包括但不限于時域反射測量、飛行時間脈沖檢測、頻率調制的距離檢測、固有模式或共振頻率檢測或者以任意頻率反射和透射，這些都基于單個間質裝置或者與其他間質裝置或外部設備協作。在一些實施例中，該間質裝置提供信號和/或檢測以用于成像（例如，電聲成像、電磁成像、電阻抗斷層攝影）。

本發明并不局限于特定的調諧系統。在一些實施例中，該調諧系統被配置成允許調整所述能量輸送系統內的變量（例如，所輸送能量的數量、所輸送能量的頻率、輸送到在該系統中提供的多個能量裝置的一個或多個的能量、所提供的冷卻劑的數量或類型等）。在一些實施例中，該調諧系統包括向用戶或處理器提供反饋的傳感器，該處理器連續地或在時間點上監測能量輸送裝置的功能。該傳感器可以記錄和/或報告任何數量的屬性，所述屬性包括但不限于該系統的組件的一個或多個位置處的熱量（例如溫度）、組織處的熱量、組織的特性、該區域的定性信息等。該傳感器可以表現為成像裝置如ct、超聲波、磁共振成像、x光透視、核醫學成像或任何其他成像裝置的形式。在一些實施例中，特別是對于研究應用，該系統記錄和存儲通常用于該系統的未來優化和/或在特定條件（例如，患者類型、組織類型、目標區域的尺寸和形狀、目標區域的位置等）下用于能量傳輸的優化的信息。在一些實施例中，該調諧系統被配置為在包括處理器、能量輸送裝置、電源、成像和/或溫度調節系統的系統內進行操作。在一些實施例中，成像或其它控制組件提供反饋給消融裝置，以使輸出功率（或其它控制參數）可以被調整以提供最佳的組織響應。

本發明并不限于特定的溫度調節系統。在一些實施例中，溫度調節系統被設計成在醫療過程（例如組織消融）中減少系統的各種組件（例如能量輸送裝置）的不必要的熱量或保持目標組織在一定的溫度范圍內。在一些實施例中，該溫度調節系統被配置為在一個系統內進行操作，該系統包括處理器，能量輸送裝置，電源，引導、控制和傳輸功率的裝置（例如功率分配器）、調諧系統和/或成像系統。在一些實施例中，該溫度調節系統被設計成將能量輸送裝置冷卻到足以使該裝置暫時附著在內部患者組織上以防止該能量裝置在過程中（例如在消融程序中）移動的溫度。

在一些實施例中，所述系統進一步包括溫度監測或反射功率監測系統，以便監測所述系統的各種組件（例如能量輸送裝置）和/或組織區域的溫度或反射功率。在一些實施例中，監測系統被設計成如果例如溫度或反射能量的量超過預定值則改變（例如，防止、減少）輸送能量到特定的組織區域。在一些實施例中，溫度監測系統被設計成改變（例如，增加、減少、維持）輸送能量到特定的組織區域，從而保持該組織或能量輸送裝置處于優選的溫度或優選的溫度范圍內。

在一些實施例中，所述系統進一步包括識別或跟蹤系統，其被配置為例如用以防止使用先前使用過的組件（例如，非無菌能量輸送裝置），從而識別該系統的一個組件的性質，由此該系統的其它組件可以被適當地調整以具有兼容性或優化功能。在一些實施例中，該系統讀取條形碼或與本發明的系統的組件相關聯的其它信息傳達元件。在一些實施例中，該系統的組件之間的連接在使用之后被改變（例如斷開）以防止額外的用途。本發明并不局限于系統中使用的組件的類型或者所采用的用途。事實上，所述裝置可以按照任何期望的方式進行配置。同樣地，所述系統和裝置可以在將要輸送能量的任何應用中使用。這些用途包括任何和所有的醫療、獸醫和研究應用。然而，本發明的系統和裝置可以在農業設施、制造設施、機械設施或將要輸送能量的任何其他應用中使用。

在一些實施例中，所述系統被配置用于能量的經皮輸送、血管內輸送、心內輸送、腹腔鏡輸送或外科輸送。同樣，在一些實施例中，所述系統被配置為通過導管、通過外科手術擴展的開口和/或通過身體孔口（例如，口、耳、鼻、眼、陰道、陰莖、肛門）（如n.o.t.e.s.程序）輸送能量。在一些實施例中，所述系統被配置為輸送能量到目標組織或區域。本發明并不局限于目標組織或區域的性質。用途包括但不限于治療心臟心律失常、腫瘤消融（良性和惡性）、手術過程中的出血控制、創傷后的出血控制、對于任何其他的出血控制、去除軟組織、組織切除和收獲、治療靜脈曲張、腔內組織消融（例如用于治療食管疾病如巴氏食管癌和食管腺癌）、骨腫瘤、正常骨和良性骨條件下的治療、眼內用途、美容手術用途、治療包括腦腫瘤和電擾動的中樞神經系統的病癥、滅菌程序（例如輸卵管切除）和燒灼血管或組織以用于任何目的。在一些實施例中，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，外科應用包括對目標例如轉移性腫瘤進行腫瘤消融。在一些實施例中，該裝置被配置為以對組織或生物體損傷最小的方式移動和定位在任何期望的位置，包括但不限于腦、頸、胸、腹和骨盆。在一些實施例中，所述系統被配置為例如通過計算機斷層攝影、超聲波、磁共振成像、熒光鏡等進行引導輸送。

在某些實施例中，本發明提供治療組織區域的方法，其包括：提供組織區域和本文描述的系統（例如，能量輸送裝置，以及至少一個下列組件：處理器，電源，引導、控制和傳輸功率的裝置（例如功率分配器），溫度監測器、成像器、調諧系統和/或降溫系統）;將能量輸送裝置的一部分定位在組織區域的附近，并且用該裝置輸送一定量的能量到組織區域。在一些實施例中，所述組織區域是腫瘤。在一些實施例中，能量的輸送導致例如組織區域和/或血管血栓形成的消融和/或組織區域的電穿孔。在一些實施例中，所述組織區域是腫瘤。在一些實施例中，所述組織區域包括以下一個或多個：心臟、肝臟、生殖器、胃、肺、大腸、小腸、腦、頸、骨骼、腎臟、肌肉、肌腱、血管、前列腺、膀胱、脊髓、皮膚、脈管、手指甲和腳趾甲。在一些實施例中，處理器從傳感器和監測器接收信息，并控制所述系統的其它組件。在一些實施例中，根據需要改變電源的能量輸出以便優化治療。在提供多于一個能量輸送元件的一些實施例中，輸送給每個輸送元件的能量的量被優化以實現期望的結果。在一些實施例中，系統的溫度由溫度傳感器來監測，并在達到或接近閾值水平時通過激活降溫系統來降低。在一些實施例中，成像系統提供信息給處理器，該信息被顯示給系統的用戶并且可以在反饋回路中使用以控制該系統的輸出。

在一些實施例中，以不同的強度從該裝置內的不同位置輸送能量到組織區域。例如，該組織區域的某些區域可以通過該裝置的一個部分來處理，而組織的其他區域可以通過該裝置的不同部分來處理。此外，該裝置的兩個或更多區域可以同時輸送能量到特定的組織區域，從而實現建設性的相位干涉（例如，其中所發射的能量實現協同效果）。在其它實施例中，該裝置的兩個或更多區域可以輸送能量，從而實現破壞性的干涉效應。在一些實施例中，該方法還提供用于實現建設性的相位干涉和/或破壞性的相位干涉的附加裝置。在一些實施例中，一個或多個裝置之間的相位干涉（例如，建設性的相位干涉、破壞性的相位干涉）由處理器、調諧元件、用戶和/或功率分配器控制。

本發明的系統、裝置和方法可以結合其他系統、裝置和方法一起使用。例如，本發明的系統、裝置和方法可以用于其他消融裝置、其他醫療設備、診斷方法和藥劑、成像方法和藥劑以及治療方法和藥劑。可以同時使用或者可以在另一次干預之前或之后使用。本發明預期本發明的系統、裝置和方法結合任何其他的醫療干預措施來使用。

此外，需要集成的消融和成像系統來向用戶提供反饋并且許可各種系統組件之間的通信。系統參數可以在消融過程中被調整以優化能量輸送。此外，用戶能夠更準確地確定何時成功地完成程序，減少失敗的治療和/或治療相關的并發癥的可能性。

在某些實施例中，本發明提供一些系統，其例如具有：提供能量源和冷卻劑源的電源組件；將能量和冷卻液從電源組件輸送到控制中心（例如控制箱）的運輸組件；以及從運輸組件接收能量和冷卻液的程序裝置集線器，該控制中心位于患者工作空間處；該程序裝置集線器包括用于附接一個或多個電纜的多個連接端口，這些電纜被配置為輸送能量和/或冷卻劑到一個或多個能量輸送裝置。在一些實施例中，運輸組件是低損耗電纜。在一些實施例中，被配置為輸送能量給一個或多個能量輸送裝置的一個或多個電纜是柔性的一次性電纜。程序裝置集線器不局限于特定的重量。在一些實施例中，該程序裝置集線器的重量使得其可以停靠在病人身體上而不造成損害和/或不適。在一些實施例中，該程序裝置集線器的重量小于10磅。

該系統不局限于用在特定的醫療程序中。在一些實施例中，該系統被用在例如ct掃描醫療程序和/或超聲成像程序中。

程序裝置集線器在醫療過程中不局限于特定的位置。事實上，該程序裝置集線器被配置為定位在各種構造中。在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附接到程序臺上（例如，通過程序臺上的帶子）（例如，通過位于程序臺上的槽）。在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附接到患者的衣服上。在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附接到ct安全帶上。在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附接到操作臺環形件上。在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附接到無菌鋪巾上，該無菌鋪巾被配置為放置在患者身上。

在一些實施例中，該程序裝置集線器進一步包括程序裝置集線器帶，其中該程序裝置集線器帶被配置為附接在醫療過程位置中（例如，程序臺、患者的衣服、ct安全帶、操作臺環形件、無菌鋪巾等）。

該程序裝置集線器不局限于以特定的方式輸送冷卻劑到能量輸送裝置。在一些實施例中，冷卻液被輸送到一個或多個能量輸送裝置的冷卻劑是以壓縮壓力輸送的氣體（例如，壓縮壓力處于或接近該冷卻劑的臨界點）。在冷卻劑是處于或接近其臨界點輸送的氣體的一些實施例中，該冷卻劑是co2。

在一些實施例中，電源位于無菌場地之外，而程序裝置集線器位于無菌場地之內。在一些實施例中，電源供應微波能量。在一些實施例中，電源供應射頻能量。

在某些實施例中，本發明提供了包括被配置為輸送能量給組織的天線的裝置，該天線包括在同軸電纜內的一個或多個冷卻劑管或通道，所述管道被配置為輸送冷卻劑至天線，其中所述冷卻劑是被壓縮處于或接近其臨界點的氣體。該設備不局限于特定的氣體。在一些實施例中，該氣體是co2。在一些實施例中，一個或多個冷卻劑管或通道處于同軸電纜的外導體和介電材料之間。在一些實施例中，一個或多個冷卻劑管或通道處于同軸電纜的內導體和介電材料之間。在一些實施例中，一個或多個冷卻劑管或通道處于內導體或外導體內。在一些實施例中，該裝置在其中具有近端區、中央區和遠端區。在一些實施例中，遠端區被配置成向組織輸送能量。在一些實施例中，近端區和/或中央區在其中具有冷卻劑管或通道。在一些實施例中，遠端部分不具有冷卻劑管或通道。

在一些實施例中，該裝置中具有一個或更多“粘結”區，這些“粘結”區被配置為有利于組織貼附在粘結區上，以便例如使該裝置在能量輸送過程中穩定在期望的位置。在一些實施例中，該粘結區被配置成達到并保持致使組織凍結在粘結區的溫度。在一些實施例中，粘結區被定位在中央區和/或近端區內。粘結區不局限于有利于組織區域貼附的任何特定溫度。在一些實施例中，粘結區達到并保持通過接觸具有循環冷卻劑的能量輸送裝置的區域促進組織區域的貼附的溫度。在一些實施例中，粘結區的溫度被保持在足夠低的溫度，以使得在與粘結區接觸時發生組織區域的貼附（例如使得組織區域凍結在粘結區上區域）。粘結區并不局限于特定的材料組分。在一些實施例中，粘結區是例如金屬材料、陶瓷材料、塑料材料和/或這些物質的任何組合。在一些實施例中，通過密封件防止粘結區暴露于該裝置的遠端區。在一些實施例中，該密封件位于該裝置的粘結區與遠端區之間，由此防止粘結區暴露于遠端區。在一些實施例中，以空氣/氣體密封方式配置該密封件。在一些實施例中，該密封件被激光焊接到裝置上（例如同軸區域）。在一些實施例中，該密封件被感應釬焊到裝置（例如同軸區域）。在一些實施例中，該密封件是部分（例如，60%/40%；55%/45%；50%/50%）激光焊接和感應釬焊。

在一些實施例中，遠端區和中央區由插塞區分隔，該插塞區被設計成防止冷卻遠端區。該插塞區不局限于防止冷卻遠端區的特定方式。在一些實施例中，該插塞區被設計成在其自身溫度不降低的情況下接觸具有較低溫度的區域（例如，具有循環冷卻劑的能量輸送裝置的中央區）。在一些實施例中，該插塞區的材料是這樣的：它能夠接觸具有較低溫度的材料而基本不降低自身的溫度（例如，絕緣材料）。該插塞區并不局限于特定類型的絕緣材料（例如，人工合成的聚合物（例如，聚苯乙烯、冷凝脂、聚氨酯、聚異氰脲酸酯）、氣凝膠、玻璃纖維、軟木）。

在一些實施例中，一種具有插塞區的裝置允許同時將組織到曝露于致冷區（例如，該裝置靠近插塞區的區域）和非致冷區（例如，該裝置遠離插塞區的區域）。

在某些實施例中，本發明提供了包括被配置為輸送能量給組織的天線的裝置，該天線包括在同軸電纜內的一個或多個冷卻管或通道，該同軸電纜具有介電區，該介電區具有柔性區和非柔性區。在一些實施例中，柔性區是塑料，而非柔性區是陶瓷。在一些實施例中，非柔性區被定位在最高功率發射的位置。

在某些實施例中，本發明提供了包括被配置為輸送能量給組織的天線的裝置，該天線包括在同軸電纜內的一個或多個冷卻管或通道，該裝置中具有連接到拉絲錨的一個或多個拉絲。在一些實施例中，連接到拉絲錨的一個或多個拉絲的收縮減小了裝置的柔性。在一些實施例中，一個或多個拉絲被設計成在特定溫度下彎曲（例如，超彈性鎳鈦絲）。

在開發本發明的實施例的過程中進行的實驗確定“精密天線”（電容性耦合的天線）與現有天線的耦合導致改進的消融。例如，“精密天線”與現有天線的耦合導致與沒有此類耦合的天線相比更大的消融區域。例如，“精密天線”或“精密探針”與現有天線的耦合導致與沒有此類耦合的天線相比更大的球形消融區。此外，“精密天線”或“精密探針”與現有天線的耦合導致與沒有此類耦合的天線相比存在優越的場模式/圖案和下降的反射功率。

因此，在某些實施例中，本發明提供與現有天線耦合的精密天線或精密探針。在一些這樣的實施例中，本發明提供一種消融天線裝置，其包括：包含內導體的天線；在所述天線的遠端處的導電尖端；其中所述內導體沒有被物理地耦合到所述導電尖端（例如，其中內導體被電容性地耦合到導電尖端）。在一些實施例中，該天線包括圍繞至少一部分內導體的導電外導體。在一些實施例中，該天線包括內導體和外導體之間的介電材料。在一些實施例中，該天線是三軸天線。在一些實施例中，該導電尖端包括套管針。

在一些實施例中，內導體包括遠離第二區域的第一區域，所述第二區域遠離第三區域，其中所述第三區域被包含在三軸天線中，其中所述第二區域不包含所述三軸天線的外導體，并且其中所述第一區域不包含所述三軸天線的外導體和介電材料。在一些實施例中，第一區域粘附于金屬或其他導電配件（例如，黃銅金屬配件）并被其包圍。在一些實施例中，金屬配件向遠處延伸超出所述內導體的最遠端（亦即，所述內導體穿過金屬配件的近端，但沒有達到遠端）。在一些實施例中，金屬配件鄰接在第二區域中包圍內導體的介電材料。在一些實施例中，第二區域包括包含所述三軸天線的介電材料的近端部分和不包含所述三軸天線的介電材料的遠端部分。在一些實施例中，第二區域的遠端部分包括圍繞所述內導體的非導電套筒（例如，ptfe套筒）。在一些實施例中，導電尖端被附接到絕緣體（例如，陶瓷絕緣體），所述絕緣體被附接至金屬配件的遠端。在一些實施例中，金屬配件、絕緣體以及導電尖端被確定位置和尺寸以產生低阻抗重疊，從而在能量被提供給內導體時將能量轉移到所述導電尖端（例如，使得內導體被電容性耦合到導電尖端）。在一些實施例中，該金屬配件通過導電粘接劑粘附到內導體。

本發明還提供了采用這種精密探針的系統。這些系統可以包括本文描述的任何其他組件（例如，電源、冷卻劑系統），并且包含該精密探針的天線可以具有本文描述的任何特征或功能（例如，通過冷卻將天線鎖定到組織的粘結功能）。這些設備和系統適用于本文描述的任何方法。

具體地，根據本發明的一種消融天線裝置，其包括：a）天線，其包括內導體;和b）在所述天線的遠端處的導電尖端;其中所述內導體不被物理地耦接到所述導電尖端。所述內導體被電容性耦合到所述導電尖端。所述天線包括圍繞至少一部分所述內導體的導電外導體。所述天線包括在所述內導體和所述外導體之間的介電材料。所述天線是三軸天線。所述導電尖端包括套管針。所述內導體包括遠離第二區域的第一區域，所述第二區域遠離第三區域，其中所述第三區域被包含在三軸天線中，其中所述第二區域不含所述三軸天線的外導體，并且其中所述第一區域不含所述三軸天線的外導體和介電材料。所述第一區域被粘附到金屬配件并被所述金屬配件包圍。所述金屬配件是黃銅金屬配件。所述金屬配件向遠處延伸超出所述內導體的最遠端。所述金屬配件在所述第二區域中鄰接圍繞所述內導體的介電材料。所述第二區域包括含有所述三軸天線的介電材料的近端部分和不含所述三軸天線的所述介電材料的遠端部分。所述第二區域的所述遠端部分包括圍繞所述內導體的非導電套筒。所述非導電套筒包括ptfe。所述導電尖端附接到絕緣體，所述絕緣體附接到所述金屬配件的遠端。所述絕緣體包括陶瓷絕緣體。所述金屬配件、絕緣體和導電尖端被確定位置和尺寸以產生低阻抗交疊，從而在能量被供給到所述內導體時將能量轉移到所述導電尖端。所述金屬配件通過導電粘接劑粘附到所述內導體。本發明還提供一種包括如上所述的裝置和電連接到所述裝置的電源的系統。所述的系統中所述電源產生微波能量。所述的系統還包括與所述裝置流體連通的冷卻劑供應源。所述冷卻劑供應源包含二氧化碳。所述天線具有插頭，用以防止冷卻劑流到所述天線的所述遠端。所述的系統還包括控制處理器，所述控制處理器調節從所述電源到所述天線的能量輸送以及到所述天線的冷卻劑輸送。所述的系統還包括一個或多個額外天線。本發明還提供一種消融樣品的方法，其包括使根據如上所述的裝置與樣品接觸以及提供能量給所述裝置。本發明還涉及使用如上所述的裝置消融樣品的用途。另外，本發明提供一種消融樣品的方法，其包括使如上所述的天線與樣品接觸以及提供能量給所述裝置。本發明也涉及使用如上所述的系統消融樣品的用途。在所述的方法或用途中所述樣品是組織樣品。所述組織樣品包括腫瘤。

附圖說明

圖1顯示了在本發明的一實施例中的能量輸送系統的示意圖。

圖2顯示了在本發明的一些實施例中的各種形狀的同軸傳輸線和/或介電元件。

圖3a和圖3b顯示了具有分區段的同軸傳輸線實施例，其中第一材料和第二材料由可融壁件阻隔以用于防止不期望的裝置加熱的目的（例如，沿著外導體加熱）。

圖4a和圖4b顯示了具有由可融壁件隔離的分區段的同軸傳輸線實施例，該分區段容納第一材料和第二材料（例如，被配置為在混合時產生降溫化學反應的材料）以防止不期望的裝置加熱（例如，沿著外導體加熱）。

圖5顯示了被配置為控制冷卻劑送入和傳出冷卻劑通道的手柄的示意圖。

圖6顯示了具有冷卻劑通道的同軸電纜實施例的橫截面示意圖。

圖7顯示了位于具有外導體和介電材料的能量發射裝置內的冷卻劑循環管（例如，冷卻劑針、導管）。

圖8示意性顯示本發明的裝置的遠端（例如，消融裝置的天線），其包括本發明的中心饋電偶極組件。

圖9顯示了測試設施和溫度測量站的位置。如圖所示，所有實驗的消融針軸為20.5cm。探針1、2和3分別位于不銹鋼針的尖端附近4、8和12cm。

圖10顯示了在35%處（從13:40至13:50微波“開啟”）具有異常高（6.5%）的反射功率的治療。探針3最初正好放置在肝組織外的空氣中。

圖11顯示了在45%處（從14:58至15:08微波開啟）具有異常高（6.5%）的反射功率的10分鐘治療。在站點4處的峰值溫度為40.25°c。

圖12顯示了在本發明的一個實施例中的一個同軸電纜，該同軸電纜將其外導體的某一區域移除以創建用于冷卻劑流動的空間。

圖13顯示了輸入/輸出箱、運輸鞘和程序裝置吊艙的示意圖。

圖14顯示了具有與拉線錨連接的兩個拉線的能量輸送裝置。

圖15顯示了具有非柔性區和柔性區的能量輸送裝置的外部透視圖。

圖16顯示了具有窄同軸傳輸線的能量輸送裝置，該窄同軸傳輸線與位于天線內的較大同軸傳輸線連接，該較大同軸傳輸線與內導體連接。

圖17顯示了具有非柔性區和柔性區的能量輸送裝置的橫截面。

圖18顯示了連接到程序臺帶的程序裝置集線器。

圖19顯示了具有開窗的定制無菌鋪巾和穿過開窗插入的電纜。

圖20顯示了本發明的能量輸送系統，其具有通過電纜連接到程序裝置集線器的發電機，其中程序裝置集線器被固定于程序臺。

圖21顯示了通過能量輸送裝置進行的冷卻。在消融過程中在天線的尖端附近7厘米處測量的溫度分布表明用冷凍水冷卻可以去除由超過120w的輸入功率引起的加熱（上部）。通過冷卻天線（125w，5分鐘）產生的大約3厘米的消融表明沒有沿著天線的“尾部”。陶瓷管和小面尖端使得經皮引入成為可能（下部）。

圖22顯示了以各種被動冷卻技術沿著天線軸的模擬溫度分布。熱電阻和絕緣護套的結合最顯著地降低近端溫度。

圖23顯示了在以同等尺度顯示的正常豬肺中進行10分鐘的微波消融（左）和射頻消融（右）。微波消融比射頻消融更大并且更呈球狀。

圖24顯示了實驗設施（頂部）和當在天線軸內產生35w的熱量時沿著天線軸所測量的溫度結果（底部）。僅需要1.0stpl/min的co2流來保持在沿該軸的任何點處的溫度不會上升超過8°c。10stpl/min能夠偏移50w的加熱功率。

圖25顯示了實驗設施（頂部）和當針對0、13和23.8stpl/min的nc-co2流量將天線尖端保持在150°c時沿天線軸測量的溫度結果（底部）。應該注意，加熱只考慮了從來自天線尖端的熱傳導——在該測試中沒有考慮內部加熱。

圖26顯示了持續10秒的小至1stpl/min的co2脈沖抵消來自天線尖端的熱傳導加熱。

圖27顯示了作為時間函數的常規圖像分辨率和高約束反向投影（hypr）圖像分辨率。

圖28顯示了在一些時間段內的標準腫瘤圖像和高約束反向投影（hypr）腫瘤圖像。

圖29顯示了能量輸送裝置實施例。

圖30顯示了能量輸送裝置實施例。

圖31顯示了在程序設施內的能量輸送裝置實施例。

圖32a、b和c顯示了用于本發明的能量輸送系統的用戶界面軟件的示例。

圖33顯示了本發明的三軸微波探針實施例。

圖34顯示了通過a）電容耦合天線（例如，精密探針）和b）沒有此類耦合的天線在離體牛體活組織中創建的消融組織。

圖35以圖形格式總結了針對電容性耦合天線（例如，精密探針）和沒有此種耦合的天線（針對在不同時間的30瓦的輸入功率）實現的平均橫向消融直徑。

圖36描述了將精密探針與具有內導體、電介質、外導體和套管針的現有天線耦合的步驟。

具體實施方式

本發明涉及輸送能量（例如，微波能量、射頻能量）至組織以用于各種應用的綜合性系統、裝量和方法，這些應用包括醫療程序（例如，組織消融、切除、電灼、血管血栓形成、空腔臟器的腔內消融、用于治療心律失常的心臟消融、電外科手術、組織收獲、整容手術、眼內用途等）。特別地，本發明提供用于輸送微波能量的系統，其包括：電源；引導、控制和輸送電力的裝置（例如，功率分配器）、處理器、能量發射裝置、冷卻系統、成像系統、溫度監測系統和/或跟蹤系統。在某些實施例中，提供了通過使用本發明的能量輸送系統來治療組織區域（例如，腫瘤）的系統、裝置和方法。

本發明的系統可以與各種系統/套件實施例進行組合。例如，本發明提供了包括以下各項中的一個或多個的系統：發電機；電力分配系統；引導、控制和輸送電力的裝置（例如，功率分配器）、能量施加器以及任何一個或多個附屬組件（例如，手術器械、輔助程序的軟件、處理器、溫度監測裝置等）。本發明不局限于任何特定的附屬組件。

本發明的系統可以用于涉及輸送能量（例如，射頻能量、微波能量、激光、聚焦超聲等）到組織區域的任何醫療程序（例如，經皮穿刺或手術）。該系統并不局限于處理特定類型或種類的組織區域（例如，腦、肝、心臟、血管、足、肺、骨骼等）。例如，本發明的系統適用于消融腫瘤區域。其他治療包括但不限于心臟心律失常的治療、腫瘤消融（良性和惡性）、控制手術中出血、創傷后出血、任何其他出血控制、去除軟組織、組織切除和收獲、靜脈曲張治療、腔內組織消融（例如，治療食管疾病，如巴氏食管癌和食道癌）、骨腫瘤、正常骨和良性骨條件的治療、眼內用途、整容手術的用途，包括腦腫瘤和電干擾的中樞神經系統病癥的治療、消毒程序（例如，輸卵管的燒蝕）和血管或組織的任何目的燒灼。在一些實施例中，手術應用包括消融治療（例如，實現凝固性壞死）。在一些實施例中，手術應用包括對目標（例如，原發性或轉移性腫瘤）進行腫瘤消融。在一些實施例中，手術應用包括控制出血（如電灼）。在一些實施例中，手術應用包括組織的切割和去除。在一些實施例中，該裝置被配置為在任何期望的位置以對組織和器官損傷最小的方式移動和定位，該位置包括但不限于腦部、頸部、胸部、腹部、骨盆和下肢。在一些實施例中，該裝置被配置為例如通過計算機斷層攝影、超聲成像、磁共振成像、透視等引導輸送。

下面提供的說明性實施例以醫學應用的形式描述本發明的系統（例如，通過輸送微波能量來消融組織）。然而，應當理解的是，本發明的系統并不局限于醫學應用。該系統可以用于任何需要輸送能量給負載的設施（例如，農業設施、制造設施、研究設施等）。圖示說明的實施例以微波能量的形式描述本發明的系統。應當理解的是，本發明的系統不局限于特定類型的能量（例如，射頻能量、微波能量、聚焦超聲能量、激光、等離子體）。

本發明的系統不局限于任何特定的組件或組件的數量。在一些實施例中，本發明的系統包括但不限于包括電源，引導、控制和輸送功率的裝置（例如，功率分配器），處理器、具有天線的能量輸送裝置、冷卻系統、成像系統和/或跟蹤系統。當使用多個天線時，該系統可以用于獨立地分別控制每個天線。

圖1顯示本發明的一個示例性系統。如圖所示，能量輸送系統包括電源、傳輸線、配電組件（例如，功率分配器）、處理器、成像系統、溫度監測系統和能量輸送裝置。在一些實施例中，如圖所示，能源輸送系統的組件通過傳輸線、電纜等連接。在一些實施例中，該能量輸送裝置通過無菌區屏障與電源、引導、控制和輸送功率的裝置（例如，功率分配器）、處理器、成像系統、溫度監測系統分隔開。

能量輸送系統的示例性組件在以下幾個部分中更詳細地描述：i.電源；ii.能量輸送裝置；iii.處理器；iv.成像系統；v.調諧系統；vi.溫度調節系統；vii.標識系統；viii.溫度監測裝置；ix.程序裝置集線器；以及x.能量輸送系統的用途。

電源

本發明的能量輸送系統中使用的能量是通過電源供應的。本發明并不局限于特定類型或種類的電源。在一些實施例中，該電源被配置為提供能量給本發明的能量輸送系統的一個或多個組件（例如，消融裝置）。該電源不局限于提供特定類型的能量（例如，射頻能量、微波能量、輻射能量、激光、聚焦超聲等）。該電源不局限于提供特定數量的能量或以特定的輸送速率提供能量。在一些實施例中，該電源被配置為提供能量給能量輸送裝置以用于組織消融的目的。

本發明并不局限于特定類型的電源。在一些實施例中，該電源被配置為提供任何期望類型的能量（例如，微波能量、射頻能量、輻射、冷能、電穿孔、高強度聚焦超聲和/或它們的混合物）。在一些實施例中，通過電源提供的能量類型是微波能量。在一些實施例中，該電源提供微波能量給消融裝置以用于組織消融的目的。微波能量在組織消融中的使用具有許多優點。例如，微波具有寬域的功率密度（例如，天線周圍約2厘米，取決于所施加能量的波長）并具有相應大的有源加熱區域，從而允許在靶區和周圍區域進行均勻的組織消融（參見例如國際申請公開wo2006/004585；通過引用將其整體并入本文）。此外，微波能量具有以更快速組織加熱使用多個探針來消融大的或多個組織區域的能力。微波能量具有以較小的表面加熱穿透組織以創建深部病變的能力。能量輸送時間短于射頻能量，并且探針可以加熱組織以足夠創建具有可預見和可控制的深度的均勻且對稱的病變。微波能量在血管附近使用時通常是安全的。同時，微波在其輻射通過組織、流體/血液以及空氣時并不依賴于電傳導。因此，微波能量可以用于組織、管腔、肺部以及在血管內使用。

在一些實施例中，該電源包括一個或多個能量發生器。在一些實施例中，該發生器被配置為提供頻率從915mhz到5.8ghz的高達100瓦的微波功率，盡管本發明并不局限于此。在一些實施例中，微波爐中常用類型的常規磁控管被選擇作為該發生器。在一些實施例中，使用基于單一磁控管的發生器（例如，通過單一通道或分成多個通道來輸出300w的能力）。但是，應當理解的是，可以替代地使用任何其他合適的微波功率源。在一些實施例中，發生器的類型包括但不限于可以從美國康涅狄格州諾瓦克市的cober-muegge,llc獲得的sairem發生器和gerling應用工程發生器。在一些實施例中，該發生器具有至少約60瓦的可用功率（例如，50、55、56、57、58、59、60、61、62、65、70、100、500、1000瓦）。對于更高功率的操作，發生器能夠提供約300瓦的功率（例如，200、280、290、300、310、320、350、400、750瓦）。在一些使用多個天線的實施例中，發生器能夠提供足夠多的能量（例如，400、500、750、1000、2000、10000瓦）。在一些實施例中，使用多個發生器來提供能量（例如，三個140瓦的放大器）。在一些實施例中，該發生器包括固態放大器模塊，其能夠單獨地并以相控方式運行。在一些實施例中，發生器的輸出被建設性地組合以增加總輸出功率。在一些實施例中，電源使用配電系統來分配能量（例如，從發生器收集）。本發明并不局限于特定的配電系統。在一些實施例中，配電系統被配置為提供能量給能量輸送裝置（例如，組織消融導管）以用于組織消融的目的。配電系統并不局限于從例如發生器收集能量的具體方式。配電系統并不局限于向消融裝置提供能量的具體方式。在一些實施例中，配電系統被配置為變換發生器的特征阻抗，以使得其與能量輸送裝置（例如，組織消融導管）的特征阻抗相匹配。

在一些實施例中，配電系統被配置為具有可變功率分配器以便將不同的能量水平提供給能量輸送裝置的不同區域或不同的能量輸送裝置（例如，組織消融導管）。在一些實施例中，該功率分配器被提供作為該系統的單獨組件。在一些實施例中，該功率分配器被用于向多個能量輸送裝置饋送單獨的能量信號。在一些實施例中，該功率分配器電隔離輸送到每個能量輸送裝置的能量，以使得例如如果裝置之一由于增加的溫度偏移而經歷負荷增加，則輸送至該單元的能量被改變（例如，減少、停止），而輸送到備用設備的能量是不變的。本發明并不局限于特定類型或種類的功率分配器。在一些實施例中，功率分配器是由sm電子公司設計的。在一些實施例中，該功率分配器被配置為從功率發生器接收能量并且提供能量給額外系統組件（例如，能量輸送裝置）。在一些實施例中，功率分配器能夠與一個或多個額外系統部件連接（例如，1、2、3、4、5、7、10、15、20、25、50、100、500個……）。在一些實施例中，該功率分配器被配置為提供可變數量的能量給能量輸送裝置內的不同區域，以實現從裝置的不同區域輸送可變數量的能量的目的。在一些實施例中，該功率分配器被用于向多個能量輸送裝置提供可變數量的能量以實現治療組織區域的目的。在一些實施例中，該功率分配器被配置為在一個系統中進行操作，該系統包括處理器、能量輸送裝置、溫度調節系統、功率分配器、調諧系統和/或成像系統。在一些實施例中，該功率分配器能夠處理最大發生器輸出增加例如25%（例如，20%、30%、50%）。在一些實施例中，該功率分配器是額定1000瓦的2-4信道功率分配器。

在一些采用多個天線的實施例中，本發明的系統可以被配置為同時運行或順序運行（例如，通過切換）。在一些實施例中，該系統被配置為相控多個區域的建設性或破壞性干涉。相控也可能應用于單一天線內的不同元件。在一些實施例中，切換與相控進行組合，以使得多個天線被同時激活，相位控制，然后切換到一組新的天線（例如，切換不需要是完全順序的）。在一些實施例中，精確地實現相位控制。在一些實施例中，相位被連續地調整以在空間和時間上移動建設性或破壞性干涉的區域。在一些實施例中，隨機地調整相位。在一些實施例中，通過機械干涉和/或磁干涉來執行隨機相位調整。

能量輸送裝置

本發明的能量輸送系統考慮使用被配置為輸送（例如，發射）能量的任何類型裝置（例如，消融裝置、手術裝置等。）（參見例如美國專利號7,101,369、7,033,352、6,893,436、6,878,147、6,823,218、6,817,999、6,635,055、6,471,696、6,383,182、6,312,427、6,287,302、6,277,113、6,251,128、6,245,062、6,026,331、6,016,811、5,810,803、5,800,494、5,788,692、5,405,346、4,494,539，美國專利申請序列號11/728,460、11/728,457、11/728,428、11/237,136、11/236,985、10/980,699、10/961,994、10/961,761、10/834,802、10/370,179、09/847,181；英國專利申請號2,406,521、2,388,039；歐洲專利號1395190；以及國際專利申請號wo06/008481、wo06/002943、wo05/034783、wo04/112628、wo04/033039、wo04/026122、wo03/088858、wo03/039385、wo95/04385；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。這種設備包括被配置用于能量發射的任何和所有的醫學、獸醫和研究應用裝置以及農業設施、制造設施、機械設施中使用的裝置或將要輸送能量的任何其他應用。

在一些實施例中，該系統利用其中具有天線的能量輸送裝置，該天線被配置為發射能量（例如，微波能量、射頻能量、輻射能量）。本系統并不局限于天線的特定類型或設計（例如，消融裝置、手術裝置等）。在一些實施例中，該系統利用具有線性形狀的天線的能量輸送裝置（參見例如，美國專利號6,878,147、4,494,539，美國專利申請序列號11/728,460、11/728,457、11/728,428、10/961,994、10/961,761；以及國際專利申請號wo03/039385；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該系統利用具有非線性形狀的天線的能量輸送裝置（參見例如，美國專利號6,251,128、6,016,811和5,800,494，美國專利申請序列號09/847,181以及國際專利申請號wo03/088858；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該天線具有角反射組件（參見例如，美國專利號6,527,768和6,287,302；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。在某些實施例中，該天線有定向反射罩（參見例如，美國專利號6,312,427；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該天線中具有固定組件以便將能量輸送裝置固定在特定組織區域內（參見例如，美國專利號6,364,876和5,741,249；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。

一般來說，被配置為發射能量的天線包括同軸傳輸線。該裝置并不局限于同軸傳輸線的特定配置。同軸傳輸線的示例包括但不限于由pasternack,micro-coax和srccables開發的同軸傳輸線。在一些實施例中，同軸傳輸線具有中心導體、介電元件和外導體（例如，外屏蔽）。在一些實施例中，該系統利用具有柔性同軸傳輸線的天線（例如，用于定位在例如肺靜脈周圍或穿過管狀結構）（參見例如，美國專利號7,033,352、6,893,436、6,817,999、6,251,128、5,810,803、5,800,494；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該系統利用具有剛性同軸傳輸線的天線（參見例如，美國專利號6,878,147、美國專利申請序列號10/961,994和10/961,761以及國際專利申請號wo和03/039385；每個文獻通過引用以其整體并入本文）。

在一些實施例中，該能量輸送裝置具有位于天線內的同軸傳輸線以及與天線連接的同軸傳輸線。在一些實施例中，天線內的同軸傳輸線的尺寸大于與天線連接的同軸傳輸線。天線內的同軸傳輸線和與天線連接的同軸傳輸線并不局限于特定尺寸。例如，在一些實施例中，與天線連接的同軸傳輸線是大約0.032英寸，而天線內的同軸傳輸線的尺寸大于0.032英寸（例如，0.05英寸、0.075英寸、0.1英寸、0.5英寸）。在一些實施例中，天線內的同軸傳輸線具有硬的和厚的內導體。在一些實施例中，天線內的同軸傳輸線的末端被削尖以用于經皮使用。在一些實施例中，天線內的同軸傳輸線的介電涂層的聚四氟乙烯ptfe（例如，用于使從套管到內導體（例如，薄而鋒利的內導體）的過渡平滑的目的）。圖16顯示了具有與位于天線1630內的更大同軸傳輸線1620連接的窄同軸傳輸線1610的能量輸送裝置1600,其與內導體1640連接。

本發明并不局限于特定的同軸傳輸線形狀。事實上，在一些實施例中，同軸傳輸線和/或介電元件的形狀被選擇和/或是可調整的以適應特殊需要。圖2顯示了同軸傳輸線和/或介電元件可以假設的一些不同的非限制性的形狀。

在一些實施例中，外導體是20號針或者具有與20號針類似的直徑的組件。優選地，對于經皮使用，外導體不大于17號針（例如，不大于16號針）。在一些實施例中，外導體是17號針。然而，在一些實施例中，根據需要使用更大的裝置。例如，在一些實施例中，使用12號針的直徑。本發明并不受限于外導體的尺寸。在一些實施例中，外導體被配置為裝配在一系列更大的針內，以用于輔助醫療程序的作用（例如，輔助組織活檢）（參見例如，美國專利號6,652,520、6,582,486、6,355,033和6,306,132；每個都通過引用整體并入本文）。在一些實施例中，該中心導體被配置為延伸超出外導體以便輸送能量到期望位置。在一些實施例中，一些或所有的饋線特征阻抗被優化以使功耗最小化，而不管在其遠端終止的天線的類型如何。

在一些實施例中，提供具有近端部分和遠端部分的能量輸送裝置，其中該遠端部分是可拆卸的，并且以能夠附接到核心近端部分的各種不同配置提供。例如，在一些實施例中，近端部分包括手柄和至系統的其他組件（例如，電源）的接口，并且遠端部分包括具有期望特性的可拆卸式天線。被配置用于不同用途的多個不同天線被提供并附接到手柄單元以用于適當的指示。

在一些實施例中，多個（例如，多于1個）（例如，2、3、4、5、10、20個等）同軸傳輸線和/或三軸傳輸線位于每個能量輸送裝置內以便在延長的時間段內輸送大量的能量。在開發本發明的實施例的過程中進行的實驗中，確定了具有三個低功率同軸傳輸線的能量輸送裝置（例如，位于相同的探針內）（例如，在13號針內）能夠比具有更高功率同軸傳輸線的能量輸送裝置在更長的時間段內輸送更大量的能量。

在一些實施例中，該能量輸送裝置包括具有優化調諧能力的三軸微波探針（參見例如，美國專利號7,101,369；同樣參見美國專利申請號10/834,802、11/236,985、11/237,136、11,237,430、11/440,331、11/452,637、11/502,783、11/514,628以及國際專利申請號pct/us05/14534；通過引用以其整體并入本文）。三軸微波探針并不局限于特定的優化調諧能力。在一些實施例中，三軸微波探針具有專用于特定組織類型的預定義優化調諧能力。圖33顯示了一種三軸微波探針33000，其具有第一導體33100、同軸地圍繞第一導體33100但與其絕緣的第二導體33200以及同軸地圍繞第一導體33100和第二導體33200的管狀第三導體33300。在一些實施例中，第一導體33100被配置為延伸超出第二導體33200到組織中，例如，當三軸微波探針33000的遠端插入身體中用于微波消融時。如圖33所示，第一導體33100從第二導體33200延伸出來的距離是有效長度33400。在一些實施例中，第二導體33200被配置為延伸超出第三導體33300到組織中。如圖33所示，第二導體33200從第三導體33300延伸出來的距離是插入深度33500。在開發本發明的實施例的過程中進行的實驗中，確定了針對特定組織類型的最優插入深度和有效長度測量值。例如，使用如圖33所示的三軸微波探針和肺部組織，最優插入深度為3.6mm，并且最優有效長度為16mm。例如，使用如圖33所示的三軸微波探針和肝臟組織，最優插入深度為3.6mm，并且最優有效長度為15mm。例如，使用如圖33所示的三軸微波探針和腎臟組織，最優插入深度為3.6mm，并且最優有效長度為15mm。在一些實施例中，三軸微波探針被配置為消融較小的組織區域（例如，僅消融器官的邊緣、消融小腫瘤等）。在這樣的實施例中，第一導體的長度被減小（例如，使得電線接觸該導體的尖端以保持小的消融區）。

在一些實施例中，本發明的裝置被配置為附接可拆卸手柄。本發明并不局限于特定類型的可拆卸手柄。在一些實施例中，可拆卸手柄被配置為連接多個裝置（例如，1、2、3、4、5、10、20、50個……），以便通過這種裝置控制能量輸送。在一些實施例中，手柄被設計成具有功率放大器以便向能量輸送裝置提功率。

在一些實施例中，該裝置被設計成在物理上圍繞特定的組織區域以用于能量輸送的目的（例如，該裝置可以被柔性成形為包圍特定的組織區域）。例如，在一些實施例中，該裝置可以被柔性成形為包圍血管（例如，肺靜脈），以用于輸送能量到組織內的精確區域的目的。

在一些實施例中，該能量輸送裝置被配置為在暴露于加壓壓力時保持形狀。該能量輸送裝置并不局限于在暴露于加壓壓力時保持形狀的特定配置。在一些實施例中，該能量輸送裝置中具有拉絲系統以便用于在被壓縮時保持形狀的目的。本發明并不局限于特定類型的拉絲系統。在一些實施例中，該拉絲系統包括與拉絲錨連接的一個或多個拉絲（例如，1個拉絲、2個拉絲、5個拉絲、10個拉絲、50個拉絲）。在一些實施例中，收縮（例如，推動、拉動）與拉絲錨連接的一個或多個拉絲（例如，由用戶收縮）導致能量輸送裝置的非柔性狀態的假設，以使得在暴露于加壓壓力時能量輸送裝置保持其形狀。在一些實施例中，該拉絲能夠被鎖定在收縮位置。在一些實施例中，具有與拉絲錨連接的一個或多個拉絲的能量輸送裝置在沒有拉絲收縮的情況下保持柔性。圖14顯示了具有與拉絲錨1430連接的兩個拉絲1410、1420的能量輸送裝置1400。在一些實施例中，該能量輸送裝置具有三個或更多的拉絲，這些拉絲被布置成對稱圖案，其被施加預應力，從而提供恒定的非柔性形狀。在一些實施例中，該拉絲被配置為響應于刺激（例如，電刺激、壓迫刺激）而自動收縮（例如，肌絲）。在一些實施例中，該拉絲被配置為響應于壓縮力而提供平衡力（例如，反作用力）。在一些實施例中，該拉絲被設計成在特定溫度下彎曲（例如，超彈性鎳鈦絲）。在一些實施例中，拉絲在特定溫度下的彎曲是可檢測事件，其可被用于監測程序的狀態。

在一些實施例中，該能量輸送裝置被配置為具有柔性區和非柔性區。該能量輸送裝置并不局限于具有柔性區和非柔性區的特定配置。在一些實施例中，柔性區包括塑料（例如，peek）。在一些實施例中，非柔性區包括陶瓷。柔性區和非柔性區并不局限于能量輸送裝置內的特定位置。在一些實施例中，柔性區被定位于經受較低量的微波場發射的區域。在一些實施例中，非柔性區被定位于經受較大量的微波場發射的區域（例如，位于天線的近端部分之上以提供介電強度和機械剛度）。圖15顯示了具有非柔性區1510和1520（例如，陶瓷）以及柔性區1530（例如，peek）的能量輸送裝置1500的外部透視圖。圖17顯示了具有非柔性區1710和1720以及柔性區1730的能量輸送裝置1700的橫截面。如圖所示，非柔性區1710和1720逐步錐形變化，以便例如為了與套管粘結而提供更大的表面積，并且從而例如在更大的表面積上分布來自彎曲力的應力。如圖所示，柔性區1730位于接頭的外側上，以便由于其大直徑尺寸而提高強度。在一些實施例中，非柔性區的漸變錐形充滿粘結材料以提供額外的強度。在一些實施例中，該能量輸送裝置在遠端部分（例如，天線）上具有熱收縮以提供額外的耐用性。

在一些實施例中，該天線的材料經久耐用并且提供高介電常數。在一些實施例中，該天線的材料是鋯或鋯的功能等效物。在一些實施例中，該能量輸送裝置被提供為附接到相同或不同電源的兩個或兩個以上的獨立天線。在一些實施例中，不同的天線被連接到相同的手柄，而在其它實施例中，不同的手柄被提供用于每個天線。在一些實施例中，在患者體內同時或按順序（例如，切換）使用多個天線以在患者體內輸送具有期望強度和幾何形狀的能量。在一些實施例中，這些天線是單獨可控制的。在一些實施例中，多個天線可以由單一的用戶操作、由計算機操作或者由多個用戶操作。

在一些實施例中，該能量輸送裝置被設計成在無菌區內操作。本發明并不局限于特定的無菌區設置。在一些實施例中，無菌區包括對象周圍的區域（例如，操作臺）。在一些實施例中，無菌區包括允許僅存取消毒物品（例如，消毒裝置、消毒助劑、消毒身體部位）的任何區域。在一些實施例中，無菌區包括容易受到病原體感染的任何區域。在一些實施例中，無菌區中具有在無菌區與非無菌區之間建立屏障的無菌區屏障。本發明并不局限于特定的無菌區屏障。在一些實施例中，無菌區屏障是圍繞經受涉及本發明的系統的程序（例如，組織消融）的對象的鋪巾。在一些實施例中，房間是無菌的并提供無菌區。在一些實施例中，無菌區屏障是由本發明的系統的用戶（例如，醫生）建立的。在一些實施例中，無菌區屏障阻礙非無菌物品進入無菌區。在一些實施例中，能量輸送裝置被提供在無菌區中，而系統的一個或多個其他組件（例如，電源）不被包含在無菌區中。

在一些實施例中，能量輸送裝置中具有保護傳感器，其被設計用于防止不希望的能量輸送裝置的使用。能量輸送裝置并不局限于特定類型或種類的保護傳感器。在一些實施例中，能量輸送裝置中具有溫度傳感器，其被設計用于測量例如能量輸送裝置和/或接觸能量輸送裝置的組織的溫度。在一些實施例中，當溫度達到一定水平時，傳感器經由例如處理器向用戶發送警告。在一些實施例中，能量輸送裝置中具皮膚接觸傳感器，其被設計用于檢測能量輸送裝置與皮膚（例如，皮膚的外表面）的接觸。在一些實施例中，在與不期望的皮膚接觸時，皮膚接觸傳感器經由例如處理器向用戶發送警告。在一些實施例中，能量輸送裝置中具有空氣接觸傳感器，其被設計用于檢測能量輸送裝置與環境空氣的接觸（例如，通過測量穿過該裝置的反射電功率的測量值來進行檢測）。在一些實施例中，在與不期望的空氣接觸時，皮膚接觸傳感器經由例如處理器向用戶發送警告。在一些實施例中，這些傳感器被設計用于在檢測到不期望事件的發生（例如，與皮膚接觸、與空氣接觸、不期望的溫度上升/下降）時防止使用能量輸送裝置（例如，通過自動減少或防止電力輸送）。在一些實施例中，這些傳感器與處理器進行通信，以使得處理器在沒有不期望事件的發生時顯示一個指示（例如，綠燈）。在一些實施例中，這些傳感器與處理器進行通信，以使得處理器在出現不期望事件的發生時顯示一個指示（例如，紅燈），并且確認不期望事件的發生。

在一些實施例中，在制造商推薦的額定功率之上使用該能量輸送裝置。在一些實施例中，本文描述的冷卻技術被用于允許更高的功率傳輸。本發明并不局限于特定的功率增加量。在一些實施例中，額定功率超過制造商推薦的5倍或更多（例如，5倍、6倍、10倍、15倍、20倍等）。

此外，本發明的裝置被配置為從裝置的不同區域（例如，在下面更詳細描述的外導體段間隙）在不同的時間（例如，由用戶控制）并且以不同的能量強度（例如，由用戶控制）輸送能量。對該裝置的這種控制允許對能量傳輸場進行相位控制，以便于在特定組織區域處實現建設性的相位干涉或者在特定組織區域處實現破壞性的相位干涉。例如，用戶可以使用通過兩個（或更多）緊鄰定位的外導體段的能量輸送，從而實現組合的能量強度（例如，建設性的相位干涉）。這種組合的能量強度可以特別適用于深的或致密的組織區域。此外，這種組合的能量強度可以通過使用兩個（或更多）器件來實現。在一些實施例中，一個或多個裝置之間的相位干涉（例如，建設性的相位干涉、破壞性的相位干涉）是由處理器、調諧元件、用戶和/或功率分配器控制的。因此，用戶能夠控制通過該裝置的不同區域的能量釋放并且控制通過該裝置的每個區域輸送的能量的數量，由此精確地對消融區域進行造型。

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用具有優化的特征阻抗的能量輸送裝置、具有冷卻通道的能量輸送裝置、具有中心饋電偶極的能量輸送裝置以及具有天線組件的線性陣列的能量輸送裝置（每一個在上文和下文中更詳細地描述）。

如上面的發明內容部分所述，本發明提供了用于冷卻該裝置的各種方法。一些實施例采用可熔性屏蔽件，其在熔化時允許化學品進行接觸以實現吸熱反應。這樣的實施例的一個示例在圖3中示出。圖3a和圖3b顯示具有分區段的同軸傳輸線區域（例如，通道），這些分區段具有由可融壁阻隔的第一和第二材料，以用于防止不期望的裝置加熱的目的（例如，沿著外導體加熱）。圖3a和圖3b描繪了被配置為用在本發明的任何能量輸送裝置中的標準同軸傳輸線300。如圖3a所示，同軸傳輸線300具有中心導體310、介電材料320和外導體330。此外，該同軸傳輸線300中具有由壁件350（例如，可熔化性的蠟墻）隔離的四個分區段340。分區段340被劃分為第一分區段360和第二分區段370。在一些實施例中，如圖3a所示，第一分區段360和第二分區段370依次交錯。如圖3a所示，第一分區段360包含第一材料（陰影類型一）并且第二分區段370包含第二材料（陰影類型二）。壁件350防止第一材料和第二材料混合。圖3b顯示在事件（例如，分區段340之一處的溫度升高）發生后的如圖3a所示的同軸傳輸線300。如圖所示，壁件350之一已經融化，從而允許包含在區域360中的第一材料和包含在區域370中的第二材料混合。圖3b進一步示出未熔化壁350，其中溫度上升不超過某一溫度閾值。

圖4顯示了一個可替換的實施例。圖4a和4b顯示具有由可融壁阻隔的分區段的同軸傳輸線實施例，所述分區段包含第一和第二材料（例如，材料配置為在混合時發生降溫化學反應的材料），以防止不期望的裝置加熱（例如，沿著外導體的加熱）。圖4a和4b示出被配置為用在本發明的任何能量輸送裝置中的同軸傳輸線400。如圖4a所示，同軸傳輸線400具有中心導體410、介電材料420和外導體430。此外，該同軸傳輸線400中具有由壁件450隔離的四個分區段440。每個壁件450包含第一材料460，其與第二材料470分開。圖4b顯示在事件（例如，分區段440之一處的溫度升高）發生后的如圖4a所示的同軸傳輸線400。如圖所示，壁件450之一已經融化，從而允許相鄰分區段440內的第一材料460和第二材料470混合。圖4b進一步示出未熔化壁450，其中溫度升高不上升到某一溫度閾值之上。

在一些實施例中，該裝置進一步包括將天線固定在特定的組織區域的錨定元件。該裝置并不局限于特定類型的錨定元件。在一些實施例中，錨定元件是可充氣的氣球（例如，氣球的充氣將天線固定在特定的組織區域）。利用可充氣的氣球作為錨定元件的額外優點是在氣球充氣時將血流或氣流抑制在特定的區域。這樣的空氣或血液流動的抑制在例如心臟消融程序和涉及肺部組織、血管組織和胃腸道組織的消融程序中是特別有用的。在一些實施例中，錨定元件是天線的延伸部，其被設計成接合特定的組織區域（例如鎖定到其上）。進一步的示例包括但不限于在美國專利第6,364,876號和第5,741,249號中描述的錨定元件；每一個均通過引用整體并入本文。在一些實施例中，錨定元件具有循環劑（例如，處于或接近其臨界點輸送的氣體；co2），其凍結天線與組織之間的界面，從而將天線粘貼在合適的地方。在這樣的實施例中，隨著組織融化，天線由于組織脫水而仍然保持固定于該組織區域。

因此，在一些實施例中，本發明的裝置被用于消融具有大量氣流和/或血流的組織區域（例如，肺部組織、心臟組織、胃腸道組織、血管組織）。在涉及消融具有大量氣流和/或血流的組織區域的一些實施例中，進一步利用一種元件來抑制空氣和/或血液流到該組織區域。本發明并不局限于特定的氣流和/或血流抑制元件。在一些實施例中，該裝置與氣管/支氣管導管結合在一起。在一些實施例中，附接到該裝置的氣球可以在該組織區域處被充氣，以將該裝置固定在期方的組織區域內，并抑制血液和/或空氣流到該期望的組織區域。

因此，在一些實施例中，本發明的系統、裝置和方法提供了結合，提供了一種與提供通道阻塞（例如，支氣管阻塞）的組件耦合的消融裝置。該阻塞組件（例如，可充氣的氣球）可以直接安裝在消融系統上，或者可以和與系統相關聯的另一組件（例如，氣管或支氣管內管）結合使用。在一些實施例中，本發明的裝置可以被安裝在附加醫療程序裝置上。例如，該裝置可以被安裝到內窺鏡、血管內導管或腹腔鏡上。在一些實施例中，該裝置被安裝在可轉向導管上。在一些實施例中，柔性導管被安裝在內窺鏡、血管內導管或腹腔鏡上。例如，在一些實施例中，柔性導管具有允許根據需要彎曲和轉向的多個接頭（例如，像蜈蚣一樣）以導航到期望的治療位置。

在一些實施例中，該能量輸送裝置中具有插塞區，該插塞區被設計成分離能量輸送裝置的內部部分，從而例如防止冷卻或加熱該裝置的一部分或多部分，同時允許冷卻或加熱其他部分。該插塞區可以被配置為將能量輸送裝置的任何一個或多個期望區域與任何其他區域分隔開。在一些實施例中，該插塞區被設計用于防止冷卻能量輸送裝置的一個或多個區域。在一些實施例中，該插塞區被設計用于防止冷卻被配置為提供燒蝕能量的能量輸送裝置部分。該插塞區并不局限于防止冷卻一部分裝置的特定方式。在一些實施例中，該插塞區被設計成與具有降低溫度的區域（例如，能量輸送裝置中具有循環冷卻劑的區域）接觸。在一些實施例中，該插塞區的材料使得它能夠接觸具有低溫的材料或區域而其自身溫度沒有明顯降低（例如，絕緣材料）。該插塞區并不局限于特定類型的絕緣材料（例如，人工合成的聚合物（例如，聚苯乙烯、冷凝脂、聚氨酯、聚異氰脲酸酯）、氣凝膠、玻璃纖維、軟木）。該插塞區并不局限于特定的尺度。在一些實施例中，該插塞區的大小使得它能夠防止循環冷卻劑的冷卻效果降低能量輸送裝置的其他區域的溫度。在一些實施例中，該插塞區沿著能量輸送裝置的整體套管部分定位。在一些實施例中，該插塞區位于能量輸送裝置的套管部分的遠端部分。在一些實施例中，該插塞區圍繞包覆能量輸送裝置的套管部分的外部。

在一些實施例中，能量輸送裝置中具有被設計成將能量輸送裝置固定到組織區域的“粘結”區。該粘結區并不局限于促進能量輸送裝置與組織區域相關聯的特定方式。在一些實施例中，該粘結區被配置成達到并保持降低的溫度，使得在與組織區域接觸時，該組織區域粘附到該粘結區，由此導致能量輸送裝置與組織區域的附連。該粘結區并不局限于特定的材料成分。在一些實施例中，該粘結區是例如金屬材料、陶瓷材料、塑料材料和/或這些物質的任何組合。在一些實施例中，該粘結區包括能夠達到和維持一定溫度以使得在與組織區域接觸時導致組織區域粘貼到粘結區上的任何一種材料。該粘結區并不局限于特定的尺度。在一些實施例中，該粘結區的大小使得它能夠在能量輸送裝置的同步組織消融和/或同步移動（例如，定位）過程中維持組織區域的粘附性。在一些實施例中，提供兩個或更多粘結區。在一些實施例中，通過密封件防止該粘結區暴露于該裝置的遠端區域。在一些實施例中，該密封件被定位在該粘結區與該裝置的遠端區域之間，由此防止該粘結區暴露于遠端區域。在一些實施例中，該密封件以空氣/氣體密封方式配置。在一些實施例中，該密封件被激光焊接到該裝置上（例如，同軸區域）。在一些實施例中，該密封件被感應釬焊到該裝置（例如，同軸區域）。在一些實施例中，該密封件被部分（例如，60%/40%；55%/45%；50%/50%）激光焊接和感應釬焊。

圖29顯示了本發明的能量輸送裝置實施例。如圖所示，能量輸送裝置100被定位在消融區105附近。如圖所示，能量輸送裝置100具有冷卻管110和與手柄130連接的電纜組件120，該手柄130與冷卻探針插管140連接，該冷卻探針插管140與天線區域150連接。如圖所示，冷卻探針插管140和天線區域150之間的區域中具有粘結區160和插塞區170。粘結區160被設計用于達到并維持適用于使組織區域粘貼到其表面上的溫度。插塞區170被設計用于防止由冷卻探針插管140導致的溫度降低并且防止粘結區160影響（例如，降低）天線區域150內的溫度。如圖所示，在這些實施例中，消融區105包括能量輸送裝置100的冷卻區域（例如，冷卻的探針套管140和粘結區160）以及能量輸送裝置100的非冷卻區（例如，插塞區170和天線區域150）。

具有優化的特征阻抗的能量輸送裝置

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用具有優化的特征阻抗的被配置為輸送微波能量的裝置（參見例如，美國專利申請序列號11/728,428；通過引用整體并入本文）。這種裝置被配置為以高于50ω的特征阻抗進行操作（例如，在50和90ω之間；例如，高于50、...55、56、57、59、58、60、61、62、...90ω，優選77ω）。

被配置為以優化的特征阻抗進行操作的能量輸送裝置在組織消融程序方面特別有用，并提供了超過非優化的裝置的許多優點。例如，利用微波能量的當前可用的醫療裝置的一個主要缺點是能量通過傳輸線至對象的組織上的非期望耗散，這導致不期望的燒傷。這種微波能量損失源自于當前可用的醫療裝置的設計限制。醫療裝置內的同軸傳輸線的標準阻抗是50ω或更低。一般來說，阻抗低于50ω的同軸傳輸線具有大量的熱損失，這是由于存在具有有限電導率值的介電材料。因此，包含具有50ω或更低阻抗的同軸傳輸線的醫療裝置具有沿著傳輸線的大量熱損耗。特別地，利用微波能量的醫療裝置通過同軸電纜發送能量，該同軸電纜中具有圍繞內導體的介電材料（例如，聚四氟乙烯或ptfe）。介電材料如ptfe具有有限的導電性，從而導致傳輸線的不期望加熱。在充足的時間段內供應必要數量的能量以使得組織消融時尤其如此。被配置為以優化的特征阻抗進行操作的能量輸送裝置通過不含或基本不含固體介電絕緣體來克服這種限制。例如，利用空氣來替換傳統的介電絕緣體將導致以77ω的阻抗進行操作的有效裝置。在一些實施例中，該裝置采用接近零導電率的介電材料（例如，水、空氣、惰性氣體、真空、部分真空或它們的組合）。通過使用具有接近零導電率的介電材料的同軸傳輸線，這種裝置中的傳輸線的整體溫度被大大降低，因此大大減少不期望的組織加熱。

此外，通過提供具有接近零導電率的介電材料的同軸傳輸線并且避免使用典型的介電聚合物，同軸傳輸線可以被設計成使得它可以裝配在小針（例如，18–20號針）內。通常，配置為輸送微波能量的的醫療裝置由于具有大塊的介電材料而被裝配在大針內。微波消融沒有在臨床上廣泛應用是因為大尺寸的探針（14號）和相對小的壞死區域（直徑1.6cm）(sekit等，cancer74:817(1994))，其由唯一的商業設備（microtaze，日本商事株式會社，大阪，日本。2.450mhz，1.6mm直徑的探針，70w功率持續60秒）產生。其他裝置使用冷卻外部水套，這也增加了探針的尺寸并且可能增加組織損傷。這些大探針尺寸增加了在胸部和腹部使用時出現并發癥的風險。

具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置（參見例如，美國專利號6,461,351，和美國專利申請序列號11/728,460；通過引用以其整體并入本文）。特別地，本發明的能量輸送系統采用具有同軸傳輸線的裝置，該同軸傳輸線允許通過使冷卻材料流過同軸組件的電介質和/或內導體或外導體進行冷卻。在一些實施例中，該裝置被配置為使裝置的直徑最小化，同時允許傳遞冷卻劑。在一些實施例中，這通過用冷卻劑被轉移穿過的通道替換多條的內導體或外導體和/或固體介電材料來實現。在一些實施例中，通過沿著同軸電纜的長度從一個或多個（例如，兩個、三個、四個）區域剝離外導體或內導體和/或固體介電材料來產生這些通道。當外導體或內導體和/或固體介電材料的被去除部分創建用于轉移冷卻劑的通道時，與去除外導體或內導體和/或固體介電材料的之前相比，剝離組件適配在更小的外導體內。這提供了更小的裝置以及由此衍生的所有優勢。在一些采用多個通道的實施例中，冷卻劑轉移可以沿著交替的方向穿過一個或多個通道。這種裝置的優點是同軸電纜的直徑不需要增加以容納冷卻劑。這允許使用微創的冷卻裝置，該冷卻裝置允許訪問身體的一些區域，否則這些區域是無法訪問的或者只能在不期望的風險下訪問。冷卻劑的使用也允許更大的能量輸送和/或在更長時段內進行能量輸送。額外的冷卻實施例在上面的發明內容中描述。

在一些實施例中，該裝置具有附接到該裝置的手柄，其中該手柄被配置為例如控制傳遞冷卻劑進入和移出冷卻劑通道。在一些實施例中，在一定量的時間后和/或裝置達到某一閾值溫度后，手柄自動傳遞冷卻劑進入和移出冷卻劑通道。在一些實施例中，在一定量的時間后和/或裝置的溫度下降到低于某一閾值溫度后，手柄自動停止傳遞冷卻劑進入和移出冷卻劑通道。在一些實施例中，手柄被手動控制以調整冷卻劑流。

在一些實施例中，手柄上具有一個或多個（例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10個等）燈（例如顯示燈（例如led燈））。在一些實施例中，該燈被配置為用于識別的目的。例如，在一些實施例中，該燈用于指示該裝置的特定功能是否有效或無效。例如，在裝置具有多個探針的情況下，一個或多個燈用于指示任何單個探針是否通電或斷電。在一些實施例中，該燈用來確定事件的發生（例如，傳送冷卻劑穿過該裝置、傳送能量穿過該裝置、各個探針的運動、裝置內的設定值（例如，溫度、定位）的變化等）。該手柄并不局限于特定的顯示方式（例如，閃爍、交替顏色、純色等）。圖30顯示了具有三個led燈31000、32000和33000的裝置30000。圖31顯示了使用中的這種設備30000，其中該裝置具有三個led燈31000、32000和33000。

圖5顯示了被配置為控制傳遞冷卻劑進入和移出冷卻劑通道的手柄的示意圖。如圖5所示，手柄500與具有冷卻劑通道520的同軸傳輸線510接合。手柄500中具有冷卻劑輸入通道530、冷卻劑輸出通道540、第一阻擋組件550和第二阻擋組件560，該第一阻擋組件550（例如，螺釘或插銷）被配置為防止在該阻擋組件后面通過通道520的流動。冷卻劑輸入通道530被配置為提供冷卻劑至冷卻劑通道520。冷卻劑輸出通道540被配置為從冷卻劑通道520中移除冷卻劑（例如，已經循環并從裝置移除熱量的冷卻劑）。冷卻液輸入通道530和冷卻液輸出通道540并不局限于特定的尺寸或提供和移除冷卻劑的手段。第一阻擋組件550和第二阻擋組件560并不局限于特定的形狀和尺寸。在一些實施例中，第一阻擋組件550和第二阻擋組件560均具有圓形的形狀和與冷卻劑輸入通道530及冷卻劑輸出通道540的直徑相匹配的尺寸。在一些實施例中，第一阻擋組件550和第二阻擋組件560被用于阻擋冷卻劑至手柄的某一區域500的回流。在一些實施例中，阻擋組件被配置成使得只有一部分（例如，1%、5%、10%、20%、50%、75%、85%、95%、99%）的通道被阻擋。僅阻擋一部分允許例如用戶改變冷卻劑通道內的壓力梯度。

具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置允許調整同軸傳輸線的特征阻抗。特別地，冷卻劑（或穿過通道的非冷卻劑材料）的介電屬性可以被調節以改變分離外導體和內導體的介電介質的整體復合介電常數。因此，在程序期間做出特征阻抗的變化，以便例如優化系統、裝置或應用的能量輸送、組織效應、溫度或其它期望的屬性。在其它實施例中，基于期望的參數在程序之前選擇并在整個過程中維持流動材料。因此，這種設備提供了在變化的介電環境中輻射的天線，其可被調整以在變化的環境中諧振，從而例如允許天線的自適應調諧確保操作的峰值效率。根據需要，流體流動也允許去到和來自同軸電纜的熱傳遞。在一些實施例中，通道或鏤空區域包含真空或部分真空。在一些實施例中，通過用材料（例如，提供期望結果的任何材料）填充真空來改變阻抗。可以在一個或多個時間點或連續地進行調整。

具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置并不局限于通道的特定方面。在一些實施例中，該通道僅被切穿一部分的外導體或內導體和/或固體介電材料，使得流動的材料接觸外導體或內導體和剩余的介電材料。在一些實施例中，該通道沿著同軸電纜的長度是線性的。在一些實施方案中，該通道是非線性的。在一些使用多個通道的實施例中，這些通道彼此平行地排布。在其它實施例中，這些通道是不平行的。在一些實施例中，這些通道相互交叉。在一些實施例中，該通道去除50%以上的（例如，60%、70%、80%等）的外導體或內導體和/或固體介電材料。在一些實施例中，該通道基本上去除所有的外導體或內導體和/或固體介電材料。

具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置并不受限于流經外導體或內導體和/或固體介電材料的材料的性質。在一些實施例中，對該材料進行選擇以最大化控制該裝置的特征阻抗的能力，最大化去到或來自同軸電纜的熱傳遞，或者優化控制特征阻抗和熱傳遞的組合。在一些實施例中，流過外導體或內導體和/或固體介電材料的材料是液體。在一些實施例中，該材料是氣體。在一些實施例中，該材料是液體或氣體的組合。本發明并不局限于使用液體或氣體。在一些實施例中，該材料是漿料、凝膠或類似物。在一些實施例中，使用冷卻流體。可以使用現在已知的或以后開發的任何冷卻劑流體。示例性冷卻劑流體包括但不限于以下各項中的一個或多個或其組合：水、乙二醇、空氣、惰性氣體、二氧化碳、氮氣、氦氣、六氟化硫、離子溶液（例如，含有或沒有鉀和其它離子的氯化鈉）、葡萄糖水、乳酸林格氏液、有機化學溶液（例如，乙烯乙二醇、二甘醇或丙二醇）、油類（例如，礦物油、硅油、氟烷烴油）、液態金屬、氟利昂、鹵代甲烷、液化丙烷、其他鹵代烷、無水氨、二氧化硫。在一些實施例中，冷卻劑流體在輸送到能量輸送裝置中之前被預先冷卻。在一些實施例中，冷卻劑流體在被冷卻單元冷卻之后進入能量輸送裝置中。在一些實施例中，穿過介電材料的材料被設計成當與額外材料接觸時發生吸熱反應。

具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置被配置為允許控制通過該裝置進行的流體輸注的參數。在一些實施例中，該裝置由用戶（例如，主治醫生或技術人員）根據需要進行手動調整。在一些實施例中，該調整是自動化的。在一些實施例中，該裝置被配置為具有提供信息給用戶或自動化系統（例如，包括處理器和/或軟件，其被配置為接收該信息并相應地調整流體輸注或其他裝置參數）的傳感器或者與該傳感器一起使用。可以調節的參數包括但不限于流體輸注速度、離子或影響流體的性質（例如，介電性質、傳熱性質、流量等）的組分的濃度、流體溫度、流體類型、混合比例（例如，用于精確調諧或冷卻的氣體/流體混合物）。因此，具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置被配置為使用反饋環，該反饋環能夠改變一個或多個期望參數以更準確地調諧該裝置（例如，天線），或者在該裝置、該裝置的一些部分或對象的組織達到不期望的溫度（或一個溫度持續不期望的時間）的情況下加速流體的輸注。

具有冷卻劑傳遞通道的能量輸送裝置相比當前可用的系統和裝置提供許多優點。例如，通過提供具有雕刻出來的通道并能基本去除固體介電材料的體積的同軸傳輸線，該同軸傳輸線可以被設計成使得的它能夠裝配在非常小的針（例如，18–20號針或更小）內。典型地，配置為輸送微波能量的醫療裝置被設計成由于大塊介電材料而裝配在大針內。其他裝置使用冷卻外部水套，這也增加了探針的尺寸并且可能增加組織損傷。這些大探針尺寸增加了在胸部和腹部使用時出現并發癥的風險。在本發明的一些實施例中，進入對象內的裝置部分的最大外徑是16-18號規格或更小（20號規格或更小）。

圖6顯示了具有冷卻劑通道的本發明的一個或多個標準同軸電纜實施例的橫截面示意圖。如圖6所示，提供常規同軸電纜600和本發明的兩個示例性同軸電纜610和620。同軸電纜一般由三個獨立空間組成，即：金屬內導體630、金屬外導體650和它們之間的空間。它們之間的空間通常填充有低損耗介電材料640（例如，聚四氟乙烯或ptfe）以便機械支撐內導體并且通過外導體來保持它。同軸電纜的特征阻抗是由內導體直徑與介電材料直徑（即外導體的內徑）的比率和它們之間的空間的介電常數固定的。通常，介電常數是固定的，因為固體聚合物包含它。然而，在本發明的實施例中，具有可變介電常數（或電導率）的流體至少部分地占用該空間，從而允許對電纜的特征阻抗進行調整。

仍參考圖6，在本發明的一個實施例中，同軸電纜610將介電材料的外層部分去除以在介電材料640和外導體650之間創建通道。在圖示的實施例中，通過添加支撐線660將所創建的空間分隔成四個不同的通道670，該支撐線660被配置為維持外導體650與固體介電材料640之間的空間。支撐線660可以由任何期望的材料制成，并且可以是與固體介電材料640相同或不同的材料。在一些實施例中，為了避免裝置的不期望加熱（例如，外導體的不期望加熱），支撐線660由生物相容性和可熔性材料（例如，蠟）制成。多個通道的存在允許一個或多個通道允許在一個方向的流動（朝向電纜的近端）并且一個或多個其他通道允許在相反的方向流動（朝向電纜的遠端）。

仍參考圖6，在另一個實施例中，同軸電纜620將固體介電材料640的很大一部分去除。這種實施例可以例如通過在四側的每一側上向下剝離固體介電材料640到內導體630的表面來產生。在另一實施例中，多條介電材料640被施加到內導體630以創建該結構。在該實施例中，創建了四條通道670。通過去除大量的介電材料640，外導體650的直徑被極大地減小。由剩余的介電材料640提供的拐角提供支撐以維持外導體650相對于內導體630的位置。在該實施例中，該同軸電纜620和該裝置的總體直徑被極大地減小。

在一些實施例中，該裝置具有通過插入管件形成的冷卻劑通道，該管件被配置為使冷卻劑循環通過本發明的任何能量發射裝置的介電部分或內導體或外導體。圖7顯示了位于具有外導體720、介電材料730和內導體740的能量發射裝置710內的冷卻劑循環管700（例如，冷卻劑針、導管）。如圖7所示，管件700被定位成沿著介電材料730的外邊緣和外導體720的內邊緣，而內導體740被定位成大約在介電材料730的中心處。在一些實施例中，管件700被定位在介電材料730內，以使得它不接觸外導體720。在一些實施例中，管件700具有多個通道（未顯示），以用于在管件700內再循環冷卻水而不將冷卻劑傳遞到介電材料730和/或外導體720內的目的，從而用管件700的外部冷卻介電材料730和/或外導體720。

具有中心饋電偶極的能量輸送裝置

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用采用中心饋電偶極組件的能量輸送裝置（參見例如，美國專利申請序列號11/728,457；通過引用以其整體并入本文）。該裝置并不局限于特定的配置。在一些實施例中，該裝置中具有通過施加能量（例如，微波能量）來加熱組織區域的中心饋電偶極。在一些實施例中，該裝置具有連接到空心管的同軸電纜（例如，其中內徑是外徑的至少50%；例如，其中內徑基本類似于外徑）。同軸電纜可以是標準同軸電纜，或者它可以是一個在其中具有接近零導電率的介電組件（例如，空氣）的同軸電纜。空心管并不局限于特定的設計配置。在一些實施例中，該空心管呈現例如20號針的形狀（例如其直徑）。優選地，該空心管由固體剛性導電材料（例如，任何數量的金屬、導體包覆的陶瓷或聚合物等）制成。在一些實施例中，該空心管被配置為具有尖點或在其遠端上添加通管針，以便允許將該裝置直接插入組織區域內而無需使用例如套管。空心管并不局限于特定的組分（例如，金屬、塑料、陶瓷）。在一些實施例中，該空心管包括例如，銅或銅合金與其他強化金屬、銀或銀合金與其他強化金屬、鍍金的銅、鍍金屬的玻璃陶瓷（可加工陶瓷）、鍍金屬硬化的聚合物和/或它們的組合。通管針尖端可以由任何材料制成。在一些實施例中，該尖端由硬化樹脂制成。在一些實施例中，該尖端是金屬。在一些實施例中，通管針尖端由鈦或鈦的等效物制成。在一些實施例中，通管針尖端是燒紅的氧化鋯或鋯等效物。在一些這樣的實施例中，金屬尖端是天線的金屬部分的延伸部并且是電活性的。

在一些實施例中，該中心饋電偶極被配置為響應于加熱而調整能量輸送特征，以便在整個過程的時間段內提供更優化的能量輸送。在一些實施例中，這是通過使用一種材料來實現的，該材料響應于溫度變化而改變體積以使得該材料的體積變化改變該裝置的能量輸送特征。例如，在一些實施例中，可擴展材料被放置在該裝置中，從而響應于加熱將中心饋電偶極組件或通管針的諧振部分沿著該裝置向遠端推動。這改變了裝置的調諧以保持更優化的能量輸送。根據需要，可以通過例如提供防止延伸超過特定點的鎖定機構來約束最大的運動量。采用中心饋電偶極組件的能量輸送裝置并不受限于空心管連接到同軸電纜的方式。在一些實施例中，同軸電纜饋線的遠端處的一部分外導體被除去，露出固體介電材料的區域。空心管可以被定位在暴露出的介電材料上并且以任何手段附連。在一些實施例中，提供在外導體和空心管之間的物理間隙。在一些實施例中，空心管被電容式或電導式附接到饋線的中心點，以使得在插入組織中時該空心管的電長度包括頻率諧振結構。

在使用中，采用中心饋電偶極組件的能量輸送裝置被配置成使得在空心管的開口遠端處產生電場最大值。在一些實施例中，空心管的遠端具有尖狀，以協助將裝置穿過對象插入組織區域內。在一些實施例中，整個裝置是堅硬且剛性的，以便直接線性引導插入到目標部位。在一些實施例中，該結構在例如約2.45ghz的頻率下共振，其特征在于在該頻率下（在饋線的近端處測量的）反射系數為最小值。通過改變該裝置的尺寸（例如，長度、饋電點、直徑、間隙等）和天線的材料（介電材料、導體等），諧振頻率會發生改變。期望頻率下的低反射系數保證從天線到其周圍的介質的高效能量輸送。

優選地，空心管的長度為λ/2，其中λ是在感興趣介質內共振的電磁場在該介質中的波長（例如，在肝臟內針對2.45ghz為約18cm）。在一些實施例中，空心管的長度大約是λ/2，其中λ是在感興趣介質內共振的電磁場在該介質中的波長，使得在近端處測得最小功率反射。然而，可以采用與該長度的偏差來產生諧振波長（例如，當周圍材料改變時）。優選地，同軸電纜的內導體以其遠端在管中心處（例如，與管末端相距λ/4處）延伸并且被配置為使得內導體保持在管中心處的電接觸，雖然從該位置的偏差是允許的（例如，用于產生諧振波長）。

本發明的空心管部分可以具有各種各樣的形狀。在一些實施例中，該管件在其整個長度上為圓柱形。在一些實施例中，該管件從中心位置起漸縮成錐形，使得它在其末端處與其中心處相比具有更小的直徑。在遠端處具有較小的尖點能夠協助穿透主體以到達目標區域。在空心管的形狀偏離圓筒形的一些實施例中，管件在其縱向中心兩側保持對稱結構。然而，該裝置并不受限于空心管的形狀，只要實現功能特性（即輸送期望的能量到目標區域的能力）即可。

在一些實施例中，該中心饋電偶極組件可以被添加到各種消融裝置的遠端以提供本文描述的益處。同樣，各種裝置可以被修改為接受本發明的中心饋電偶極組件。

在一些實施例中，該裝置具有小外徑。在一些實施例中，本發明的中心饋電偶極組件被直接用于將裝置的侵入式組件插入主體。在一些這樣的實施例中，該裝置不包含套管，以允許該侵入式組件具有較小的外徑。例如，該侵入式組件可以被設計成使得它適配于或者是非常小的針的尺寸（例如，18–20號針或更小）。

圖8示意性顯示本發明的裝置800的遠端（例如，消融裝置的天線），其包括本發明的中心饋電偶極組件810。本領域技術人員將認識到實現本發明的物理和/或功能方面的任何數量的可替代配置。如圖所示，該中心饋電偶極裝置800中具有空心管815、同軸傳輸線820（例如，同軸電纜）和通管針890。中心饋電偶極裝置800并不局限于特定的尺寸。在一些實施例中，該中心饋電偶極裝置800的尺寸足夠小以定位在組織區域（例如，肝臟）處，以便用于輸送能量（例如，微波能量）至該組織區域的目的。

仍參考圖8，空心管815并不局限于特定的材料（例如，塑料、陶瓷、金屬等）。空心管815并不局限于特定的長度。在一些實施例中，空心管的長度是λ/2，其中λ是感興趣介質中的電磁場的波長（例如，在肝臟內針對2.45ghz為約18cm）。空心管815與同軸傳輸線820接合以使得空心管815被附接到同軸傳輸線820（詳見下文）。該空心管815中具有空心管物質860。該空心管815并不局限于特定類型的空心管物質。在一些實施例中，空心管物質860是空氣、流體或氣體。

仍參考圖8，空心管815并不局限于特定的形狀（例如，圓柱形、三角形、正方形、長方形等）。在一些實施例中，空心管815的形狀是針形（例如，20號針、18號針）。在一些實施例中，空心管815被劃分成兩個部分，每個部分具有可變的長度。如圖所示，空心管815被劃分成兩個部分，每個部分具有相等的長度（例如，每個部分具有λ／4的長度）。在這樣的實施例中，每個部分的形狀是對稱的。在一些實施例中，該空心管具有等于或小于20號針、17號針、12號針等的直徑。

仍參考圖8，空心管815的遠端與通管針890接合。該裝置800并不局限于特定的通管針890。在一些實施例中，通管針890被設計用于促進裝置800的經皮插入。在一些實施例中，該通管針890通過在空心管815內滑動來接合中空管815，從而固定通管針890。在一些實施例中，通管針890可以由任何材料制成。在一些實施例中，通管針890由硬化樹脂制成。在一些實施例中，通管針890是金屬。在一些實施例中，通管針890由鈦或鈦的等效物制成。在一些實施例中，通管針890被燒紅以生成氧化鋯和氧化鋯的等效物。在一些這樣的實施例中，通管針890是天線的金屬部分的延伸部并且是電活性的。

仍參考圖8，同軸傳輸線820并不局限于特定類型的材料。在一些實施例中，近端同軸傳輸線820由商業標準的0.047英寸半剛性同軸電纜構造成。在一些實施例中，同軸傳輸線820被鍍覆金屬（例如，鍍銀、鍍銅），盡管本發明并不局限于此。近端同軸傳輸線820并不局限于特定的長度。

仍參考圖8，在一些實施例中，同軸傳輸線820具有同軸中心導體830、同軸介電材料840和同軸外導體850。在一些實施例中，同軸中心導體830被配置為沿其長度傳導冷卻流體。在一些實施例中，同軸中心導體830是空心的。在一些實施例中，同軸中心導體830具有例如0.012英寸的直徑。在一些實施例中，同軸介電材料840是聚四氟乙烯（ptfe）。在一些實施例中，同軸介電材料840具有接近零的導電性（例如，空氣、流體、氣體）。

仍參考圖8，同軸傳輸線820的遠端被配置為接合空心管815的近端。在一些實施例中，同軸中心導體830和同軸介電材料840延伸到空心管815的中心。在一些實施例中，同軸中心導體820比同軸介電材料840進一步延伸到空心管815內。同軸中心導體820不限于進入空心管815內的特定延伸量。在一些實施例中，同軸中心導體820延伸一個長度λ/4到空心管815內。同軸傳輸線820的遠端并不局限于接合空心管815的近端的特定方式。在一些實施例中，空心管的近端與同軸介電材料840接合，從而固定空心管815與同軸傳輸線820。在同軸介電材料840具有接近零的電導率的一些實施例中，空心管815不與同軸傳輸線820固定。在一些實施例中，同軸中心導體830的遠端直接接合空心管815的壁或者通過與導電材料870接觸，該導電材料可以由與同軸中心導體相同的材料制成或者可以是不同的材料（例如，不同的導電材料）。

仍參考圖8，在一些實施例中，在同軸傳輸線外導體850的遠端與空心管815之間存在間隙880，從而曝露出同軸介電材料840。間隙880并不局限于特定的尺寸或長度。在一些實施例中，間隙880確保在同軸傳輸線880的近端和空心管815的遠端開口處的電場最大。在一些實施例中，中心饋電偶極裝置810在約2.45ghz的頻率下共振，其特征在于在該頻率下反射系數為最小值。通過改變該裝置的尺度（例如，長度、饋電點、直徑、間隙等）和材料（介電材料、導體等），諧振頻率會發生改變。在該頻率下的低反射系數保證從天線到其周圍的介質的高效能量輸送。

仍參考圖8，在一些實施例中，間隙880被填充某一材料（例如，環氧樹脂），從而橋接同軸傳輸線820和空心管815。該設備并不局限于特定類型或種類的實質材料。在一些實施例中，該實質材料不干擾通過該裝置生成或發射能量場。在一些實施例中，該材料是生物相容的和耐熱的。在一些實施例中，該材料缺乏或基本上缺乏電導率。在一些實施例中，該材料進一步將同軸傳輸線820和空心管815與同軸中心導體830橋接。在一些實施例中，該實質材料是可固化的樹脂。在一些實施例中，該材料是一種牙釉質（例如，xrv鋼化玻璃搪瓷；也參見美國專利號6,924,325、6,890,968、6,837,712、6,709,271、6,593,395和6,395,803，每個都通過引用整體并入本文）。在一些實施例中，該實質材料被固化（例如，用固化光例如l.e.demetronii光固化）（參見例如，美國專利號6,994,546、6,702,576、6,602,074和6,435,872）。因此，本發明提供了包括固化牙釉質樹脂的消融裝置。這種樹脂具有生物相容性和剛性及強硬度。

具有天線組件的線性陣列的能量輸送裝置

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用具有天線組件的線性陣列的能量輸送裝置（參見例如，美國臨時專利申請號60/831,055；通過引用整體并入本文）。該裝置并不局限于特定的配置。在一些實施例中，具有天線組件的線性陣列的能量輸送裝置中具有包括內導體和外導體的天線，其中外導體被提供在由間隙分開的兩個或更多個線性區段中，以使得這些區段的長度和位置被配置為優化天線遠端處的能量輸送。例如，在一些實施例中，天線包括跨越天線的近端至遠端附近的區域的第一段外導體和遠離該第一段的第二段外導體，其中間隙分離或部分分離該第一段和該第二段。該間隙可以完全限定外導體或者可以僅部分限定外導體。在一些實施例中，第二段的長度是λ/2、λ/4等，盡管本發明并不局限于此。在一些實施例中，提供遠離第二段的一個或多個額外的（例如，第三、第四、第五）區段，其中每一段與其他段由間隙隔開。在一些實施例中，該天線終止于與內導體進行電子通信的導電終端。在一些實施例中，該導電終端包括具有與外導體的直徑基本相同的直徑的圓盤。這種天線提供沿著天線遠端的長度的多個能量輸送峰，對組織的更大目標區域提供更寬的能量輸送區域。所述峰的方位和位置通過選擇外導體段的長度和所輸送的能量數量來控制。

具有天線組件的線性陣列的能量輸送裝置不受天線的各種組件的性質的限制。各種各樣的組件可以被用來提供最佳的性能，其包括但不限于，針對內導體和外導體使用各種材料，針對內導體和外導體之間的介電材料使用各種材料和配置，使用通過各種不同的方法提供的冷卻劑。

在某些實施例中，該裝置包括線性天線，其中該線性天線包括圍繞內導體包封的外導體，其中該內導體被設計為接收和發送能量（例如，微波能量），其中該外導體中具有沿著外導體定位的一系列間隙區域（例如，至少兩個），其中在間隙區域處暴露出內導體，其中沿著內導體發送的能量是通過間隙區域發射的。該裝置并不局限于特定數目的間隙區域（例如，2、3、4、5、6、10、20、50個）。在一些實施例中，間隙的定位被配置用于例如線性消融。在一些實施例中，該內導體包括包封中心傳輸線的介電層。在一些實施例中，該介電元件具有接近零的電導率。在一些實施例中，該裝置進一步包括通管針。在一些實施例中，該裝置進一步包括用于調節通過間隙區域輸送的能量數量的調諧元件。在某些實施例中，當用在組織消融設施中時，該裝置被配置為輸送足夠量的能量來消融組織區域或引起血栓形成。

具有天線組件的線性陣列的能量輸送裝置相比當前可用的系統和裝置提供許多優點。例如，利用微波能量的當前可用的醫療裝置的一個主要缺點是在局部提供釋放出的能量，由此阻止在更深入和更密集的尺度上輸送能量。本發明的裝置通過提供被配置為在更深更廣的尺度（例如，相對于局部輸送）上輸送能量（例如，微波能量）的具有天線組件的線性陣列的施加器裝置克服了這種限制。這種裝置在密集的和/或厚的組織區域（例如，腫瘤，器官內腔）和特別深的組織區域（例如，大的心臟區域、腦、骨骼）的組織消融中是特別有用的。

電容性耦合的天線/精密探針

在開發本發明的實施例的過程中進行的實驗確定“精密天線”與現有天線的耦合導致改進的消融（例如，在三軸天線的遠端處為其提供套管針，所述套管針電容式耦合到天線的內導體）。例如，“精密天線”與現有天線的耦合導致與沒有此類耦合的天線相比更大的消融區域。例如，“精密天線”或“精密探針”與現有天線的耦合導致與沒有此類耦合的天線相比更大的球形消融區。此外，“精密天線”或“精密探針”與現有天線的耦合導致與沒有此類耦合的天線相比存在優越的場模式/圖案和下降的反射功率。

例如，圖34顯示了利用a）電容耦合的天線（例如，包括精密探針）和b）沒有此類耦合的天線在離體牛體活組織中創建的消融組織。在圖34中可以看出，來自精密探針的消融具有較少的組織炭化和較少的空洞化。事實上，如圖34b中所示，該天線表現出在天線的套管針區域周圍的大面積組織炭化和空洞化。粘結到干化組織的套管針區導致難以去除。套管區域的溫度超越了可用于覆蓋套管針的低摩擦熱塑性材料（例如，ptfe、fep、pet）的限制。然而，如圖34a所示，精密探針允許耦合到套管針的能量的數量由天線管與套管針的直徑之比以及與套管針的重疊量來控制。事實上，通過選擇正確的尺度，能量至套管針的耦合可以被選擇以保持最大套管針溫度處于期望的（例如，安全的）水平。

圖35以圖形格式總結了電容性耦合的天線（例如，精密探頭）和沒有這種耦合的天線的平均橫向消融直徑（針對30瓦的輸入功率在不同的持續時間內）。事實上，如圖35所示，精密探頭在同等入射功率下創建更大的消融，這是由于例如優越的場模式/圖案和更高的反射功率效率（其對于精密探針來說小于1%，而對于非耦合的天線來說小于10%）。

因此，在某些實施例中，本發明提供了與現有天線耦合的精密天線或精度探針。

精密探針并不局限于與特定類型的天線耦合。在一些實施例中，該天線具有內導體。在一些實施例中，該天線是三軸天線（參見例如，美國專利號7,101,369；同時參見美國專利申請號10/834,802、11/236,985、11/237,136、11,237,430、11/440,331、11/452,637、11/502,783、11/514,628；國際專利申請號pct/us05/14534；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該天線是同軸天線。在一些實施例中，天線是被配置為輸送（例如，發射）能量的任何類型裝置（例如，消融裝置、手術裝置等）（參見例如，美國專利號7,101,369、7,033,352、6,893,436、6,878,147、6,823,218、6,817,999、6,635,055、6,471,696、6,383,182、6,312,427、6,287,302、6,277,113、6,251,128、6,245,062、6,026,331、6,016,811、5,810,803、5,800,494、5,788,692、5,405,346、4,494,539；美國專利申請序列號11/728,460、11/728,457、11/728,428、11/237,136、11/236,985、10/980,699、10/961,994、10/961,761、10/834,802、10/370,179、09/847,181；英國專利申請號2,406,521、2,388,039；歐洲專利號1395190；國際專利申請號wo06/008481、wo06/002943、wo05/034783、wo04/112628、wo04/033039、wo04/026122、wo03/088858、wo03/039385wo95/04385；每個均通過引用以其整體并入本文）。

精密探針并不局限于特定的配置。圖36中示出組裝精密探針與消融天線的示例性配置和方法。該圖說明了金屬套管針與同軸天線的內導體的電容性耦合。同軸天線的內導體的遠端裝配有導電（例如，金屬；例如，銅、銀、金等）配件。這種金屬配件在其近端鄰接天線的介電材料（例如，同軸電纜的介電材料或插在內導體上的套管的介電材料）。在一些實施例中，提供該配件以使得配件中的內導體不達到配件的遠端。配件的遠端與絕緣體（例如，陶瓷絕緣體）接觸，該絕緣體將配件與套管針分開并且將配件附接到套管針。這些組件被按尺寸定位以便提供期望的能量分布給所處理的樣品（例如，組織樣品）。在一些實施例中，該裝置被配置為使得它允許該天線相比沒有這種電容耦合的天線（例如，與具有內導體與套管針的物理耦合的天線相比）具有更大的球形消融區、更球形的消融區和/或減少的反射功率。

精密探針并不局限于特定的形狀和/或設計。在一些實施例中，精密探針的形狀使得它能夠被裝配在天線的內導體上。在一些實施例中，精密探針的形狀和/或設計為圓柱形。在一些實施例中，精密探針的形狀和/或設計為管狀。

精密探針并不局限于在天線內的特定定位。在一些實施例中，為了容納精密探針，天線的外導體和電介質被去除以沿著內導體產生精密探針將被定位于其中的一部分導體（例如，從而產生暴露的內導體區域）。在一些這樣的實施例中，精密探針沿著整個暴露的內導體區域定位。在一些這樣的實施例中，天線套（例如，聚四氟乙烯或ptfe天線套）沿著一部分暴露的內導體定位，而精密探針沿著暴露的內導體的其余部分定位。例如，圖36描述了使精密探針與具有內導體、電介質、外導體和套管針的現有天線耦合的步驟。

精密探針的導電裝配并不局限于耦合天線的內導體的特定方式。在一些實施例中，該裝配是釬焊到內導體。在一些實施例中，該裝配是銅焊到內導體。在一些實施例中，該裝配是卷壓到內導體。在一些實施例中，該裝配被點焊到內導體。在一些實施例中，精密探針和內導體之間的連接是導電的。

精密探針并不局限于特定的尺寸大小。在一些實施例中，精密探針的尺寸大小被配置為適應任何類型或尺寸的天線（例如，內導體或天線）。在一些實施例中，精密探針的直徑尺寸盡量大以使得在外針帽中形成的阻抗最小化。

本發明并不局限于與精密探針耦合的天線的特定用途。事實上，可以預見的是，與精密探針耦合的天線可以在本文描述的任何用途中使用（參見例如第x部分）。

處理器

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統使用處理器，這些處理器監測和/或控制該系統的一個或更多組件和/或提供關于該系統的一個或更多組件的反饋。在一些實施例中，該處理器被提供在計算機模塊內。該計算機模塊還可以包括由該處理器使用來實施其一個或多個功能的軟件。例如，在一些實施例中，本發明的系統提供軟件以便通過監測組織區域的一個或多個特性來調整提供給組織區域的微波能量的數量，這些特性包括但不限于目標組織的尺寸和形狀、組織區域的溫度等等（例如通過反饋系統）（參見例如美國專利申請序列號11/728,460、11/728,457和11/728,428；每個均通過引用整體并入本文）。在一些實施例中，該軟件被配置為提供實時信息（例如，監測信息）。在一些實施例中，該軟件被配置為與本發明的能量輸送系統互動，以使得它能夠提高或降低（例如，調整）輸送到組織區域的能量數量。在一些實施例中，該軟件被設計成引導冷卻劑以將其分發到例如能量輸送裝置中，從而使冷卻劑在使用能量輸送裝置之前處于期望的溫度。在一些實施例中，被處理的組織（例如肝臟）的類型被輸入軟件中以便允許該處理器基于針對特定類型的組織區域的預校準方法調節（例如，調諧）提供給組織區域的微波能量。在其他實施例中，該處理器基于特定類型的組織區域生成表或圖以顯示對系統的用戶有用的特性。在一些實施例中，該處理器提供能量輸送算法以便例如緩慢遞減功率，從而避免由于高溫產生的快速出氣導致的組織裂解。在一些實施例中，該處理器允許用戶選擇功率、治療持續時間、針對不同組織類型的不同治療方法、以多個天線模式向天線同時施加功率、天線之間的切換功率輸送、相干和非相干相控等。在一些實施例中，該處理器被配置為用于創建信息數據庫（例如，所需要的能量水平、基于特定患者特性對組織區域的治療持續時間），其屬于基于具有類似或不類似患者特性的先前治療而針對特定組織區域進行的消融治療。在一些實施例中，該處理器由遠程控制器操作。

在一些實施例中，該處理器被用來基于組織特性的輸入項（例如，腫瘤類型、腫瘤大小、腫瘤位置、周圍血管信息、血流信息等）產生例如消融圖。在這樣的實施例中，該處理器可以指導能量輸送裝置的布置，以便根據消融圖實現期望的消融。

在一些實施例中，提供與處理器互動的軟件包，其允許用戶輸入待處理的組織的參數（例如，待消融的腫瘤或組織部分的類型、尺寸、其所在的位置、血管或脆弱結構的位置和血流信息），然后在ct或其他圖像上繪制期望的消融區以提供期望的結果。探針可以被放置到組織中，并且計算機基于所提供的信息生成預期的消融區。這種應用可以包含反饋。例如，可以在消融期間使用ct、mri、超聲成像和測溫。該數據被反饋到計算機中，并且參數被重新調整以產生期望的結果。

在一些實施例中，提供用戶界面軟件以便監測和/或操作能量輸送系統的組件。在一些實施例中，該用戶界面軟件由觸摸屏界面操作。在一些實施例中，該用戶界面軟件可以在無菌設施（例如，手術室）或在非無菌設施中實現和操作。在一些實施例中，該用戶界面軟件在程序裝置集線器（例如，經由處理器）中實施和操作。在一些實施例中，該用戶界面軟件在程序推車（例如，經由處理器）中實施和操作。該用戶界面軟件并不局限于特定的功能。與該用戶界面軟件相關的功能的示例包括但不限于跟蹤能量輸送系統內的每個組件的用途數目（例如，跟蹤能量輸送裝置被使用的次數）、提供并跟蹤每個組件或每個組件的部分的實時溫度（例如，提供沿著能量輸送裝置的不同位置處（例如，在手柄處、在粘結區處、在尖端處）的實時溫度）（例如，提供與能量輸送系統相關的電纜的實時溫度）、提供并跟蹤正在處理的組織的實時溫度、提供部分或全部能量輸送系統的自動關閉（例如，緊急關閉）、例如在程序之前、程序期間和程序之后基于所積累的數據生成報告、向用戶提供聽覺和/或視覺警報（例如，表明程序已經開始和/或結束的警報、表明溫度已達到異常水平的警報、表明程序的長度已經過去超越默認值的的警報等）。圖32a、圖32b和圖32c顯示了本發明的能量輸送系統的用戶界面軟件的示例。如圖32a顯示，該用戶界面軟件被設計成顯示和允許調節操作的時間、溫度、類型（例如，測試、粘結、停止消融和燒灼）以及每個探針（例如，能量輸送裝置）的功率。圖32b顯示通過用戶界面軟件生成的報告，該報告示出功率、流逝時間、目標時間以及相關的消息。圖32c顯示與用戶界面軟件相關聯的用戶界面工具，其包括帶注釋的系統日志、系統診斷日志、手術歷史、默認時間、默認功率、顯示器亮度、時間設定值以及額外的功能（例如，時間顯示選項、時區選項、打電話回家選項、時間設置選項以及音頻音量選項）。

如本文所用，術語“計算機存儲器”和“計算機存儲裝置”是指計算機處理器可讀的任何一種存儲介質。計算機存儲器的示例包括但不限于隨機存取存儲器（ram）、只讀存儲器（rom），計算機芯片、光盤（例如，高密度光盤（cd）、數字視頻光盤（dvd）等）、磁盤（例如，硬盤驅動器（hdd）、軟盤、zip.rtm.磁盤等）、磁帶以及固態存儲裝置（例如，內存卡，“閃存”介質等）。

如本文所用，術語“計算機可讀介質”是指用于儲存和提供信息（例如，數據和指令）至計算機處理器的任何裝置或系統。計算機可讀介質的示例包括但不限于光盤、磁盤、磁帶、固態介質和網絡上用于流媒體的服務器。

如本文所用，術語“處理器”和“中央處理單元”或“cpu”是可以互換使用的，并且是指能夠從計算機存儲裝置（例如，rom或其他計算機存儲器）讀取程序并且按照該程序執行一組步驟的裝置。

成像系統

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用包括成像裝置的成像系統。該能量輸送系統并不局限于特定類型的成像裝置（例如，內窺鏡裝置、計算機輔助神經外科立體定向導航裝置、熱傳感器定位系統、運動速度傳感器、轉向線系統、術中超聲、間質超聲、微波成像、超聲斷層攝影、雙能量成像、熒光透視、計算機斷層攝影磁共振成像、核醫學影像設備三角成像、熱聲成像、紅外和/或激光成像、電磁成像）（參見例如，美國專利號6,817,976、6,577,903、5,697,949、5,603,697和國際專利申請號wo06/005,579；每一個均通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該系統利用內窺鏡相機、成像組件和/或導航系統，以允許或幫助放置、定位和/或監測本發明的能量系統所使用的任何物件。

在一些實施例中，能量輸送系統提供配置為用于成像設備（例如，ct、mri、超聲）的軟件。在一些實施例中，該成像設備軟件允許用戶根據已知的組織、血管系統的熱力學和電學性質以及天線的位置進行預測。在一些實施例中，該成像軟件允許生成組織區域（例如，腫瘤、心律失常）的位置和天線的位置的三維地圖，并產生消融區的預測地圖。

在一些實施例中，本發明的成像系統是用來監測消融程序（例如，微波熱消融程序、射頻熱消融程序）。本發明并不局限于特定類型的監測。在一些實施例中，該成像系統被用來監測在經歷熱消融程序的特定組織區域內發生的消融量。在一些實施例中，隨著消融設備（例如，能量輸送裝置）一起進行監測，使得輸送到特定組織區域的能量數量取決于該組織區域的成像。該成像系統并不局限于特定類型的監測。本發明并不局限于通過成像裝置監測的對象。在一些實施例中，該監測是對特定區域的血液灌注進行成像，以便檢測例如在熱消融程序之前、期間和之后的該區域的變化。在一些實施例中，該監測包括但不限于mri成像、ct成像、超聲成像、核醫學成像和熒光透視成像。例如，在一些實施例中，在熱消融程序之前，造影劑（例如，碘或其他合適的ct造影劑；釓螯合物或其他合適的mri造影劑、微泡或其他合適的超聲造影劑等）被供應給對象（例如，患者），并且針對穿過經歷消融程序的特定組織區域灌注的造影劑來監測血液灌注的變化。在一些實施例中，該監測是關于消融區性質（例如，直徑、長度、橫截面積、體積）的定性信息。該成像系統并不局限于監測定性信息的特定技術。在一些實施例中，用于監測定性信息的技術包括但不限于非成像技術（例如，僅基于一個間質裝置或配合其他間質裝置或外部設備的時域反射測量、飛行時間脈沖檢測、頻率調制距離檢測、本征模或共振頻率檢測或者在任何頻率下的反射和透射）。在一些實施例中，該間質裝置提供成像信號和/或成像檢測（例如，電聲成像、電磁成像、電阻抗斷層攝影）。在一些實施例中，非成像技術被用來監測天線周圍的介質的介電性質并且通過多種手段檢測消融區域和正常組織之間的界面，這些手段包括共振頻率檢測、反射測量或測距技術、來自間質天線或外部天線的功率反射/透射等。在一些實施例中，該定性信息是消融狀態估計、功率輸送狀態和/或簡單的通過/不通過檢查來確保功率被應用。在一些實施例中，該成像系統被設計成以任意頻率，自動在任意的頻率監測某一特定組織的區域（例如，每秒鐘間隔、每一分鐘間隔、每十分鐘間隔、每小時間隔等）自動監測特定組織區域。在一些實施例中，本發明提供軟件,該軟件被設計成自動獲得組織區域的圖像（例如，mri成像、ct成像、超聲成像、核醫學成像、熒光透視成像）、自動檢測組織區域中的任何變化（例如，血液灌注、溫度、壞死組織量等）以及基于該檢測來自動調節通過能量輸送裝置輸送到該組織區域的能量數量。同樣，可以應用算法以便預測待消融的組織區域的形狀和尺寸（例如，腫瘤形狀），從而系統建議能有效治療該區域的消融探針的類型、數量和位置。在一些實施例中，該系統被配置為具有導航或制導系統（例如，采用三角測量或其他定位程序）以協助或指導探針的放置及其使用。

例如，這樣的程序可以使用造影劑材料的增強作用或者不使用造影劑材料的增強作用來跟蹤消融或其他治療程序的進展。可以使用減影方法（例如，類似于用于數字減影心血管造影術的那些方法）。例如，可以在第一時間點攝取第一圖像。隨后的圖像減去來自第一圖像的一些或全部信息，以使得更容易觀察到組織的變化。同樣，可以使用加速成像技術，其應用“欠采樣”技術（與奈奎斯特采樣相反）。可以預見的是，這些技術使用隨著時間得到的多個低分辨率圖像提供了良好的信噪比。例如，一種被稱為hyper（高度約束的投影重構）可用于mri，其可以應用于本發明的系統實施例。

由于在溫度超過例如50°c時熱治療使血管凝固，該凝固降低了對已經完全凝固的區域的血液供應。凝固的組織區域在配給造影劑之后不增強。在一些實施例中，本發明利用成像系統來自動跟蹤消融程序的進展，通過例如給予小劑量的造影劑測試注射來確定有疑問的組織區域處的造影劑到達時間并且建立基線增強。在消融程序開始之后接著執行一系列小劑量的造影劑注射（例如，在ct的情況中，注射300mgi/ml水溶性造影劑的一系列高達十五個10毫升劑量），在期望的適當注射后時間（例如根據測試注射來確定）執行掃描，并且利用例如感興趣區域（roi）來跟蹤多個參數中的任何一個（包括但不限于針對ct的衰減（hounsfield單位[hu]）、信號（mri）、回聲反射性（超聲）等）來確定目標區域的對比度增強。成像數據并不局限于展示的特定方式。在一些實施例中，成像數據被展示為衰減/信號/回聲反射性變化、目標組織和非目標組織之間的差異、治療過程中造影劑的到達時間的差異、組織灌注的變化以及能夠在造影材料注射之前和之后測量的任何其他組織特性的彩色編碼圖或灰度圖或覆蓋圖。本發明的方法并不局限于選定的roi，而是可以推廣到任何圖像中的所有像素。這些像素可以是用于展示在何處已經發生了組織變化以及正在發生組織變化的彩色編碼圖或覆蓋圖。這些像素可以隨著組織性質的變化而改變顏色（或其他性質），從而給出治療進展的近實時顯示。這種方法也可以推廣到三維/四維圖像顯示方法。

在一些實施例中，待治療區域被展示在計算機覆蓋圖上，并且不同顏色或陰影的第二覆蓋圖產生治療進展的近實時顯示。在一些實施例中，該展示和成像是自動的，從而存在對治療技術（射頻、微波、高強度聚焦超聲、激光、冷凍等）的反饋環，以便基于影像表現來調制功率。例如，如果對目標區域的灌注下降到目標水平，則功率可以被減少或停止。例如，這些實施例適用于多個涂敷器系統，因為針對相控陣列系統中的每個單獨涂敷器或元件調制了功率/時間/頻率/工作周期等以創建組織治療的精確造型區。相反，在一些實施例中，該方法被用于選擇不被治療的區域（例如，需要避開的脆弱結構，如膽管、腸等）。在這樣的實施例中，該方法監測應避開的區域中的組織變化并且利用警報（例如，可見光和/或聲音警報）來警告用戶（例如，治療醫生）要被保存結構處于損壞的危險中。在一些實施例中，該反饋環被用于修改功率或任何其他參數以避免不斷損壞被選定為不接受治療的組織區域。在一些實施例中，通過設置閾值如脆弱地區中的目標roi或者使用電腦覆蓋層定義用戶期望的“不治療”區來實現使組織區域免于消融的保護。

調諧系統

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用調諧元件來調整輸送到組織區域的能量數量。在一些實施例中，調諧元件由系統的用戶手動調整。在一些實施例中，調諧系統被納入能量輸送裝置中，以允許用戶根據需要調整該裝置的能量輸送（參見例如，美國專利號5,957,969、5,405,346；每一個均通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該裝置被預調到期望的組織且在整個程序過程中固定。在一些實施例中，該調諧系統被設計成與發電機和能量輸送裝置之間的阻抗相匹配（參見例如，美國專利號5,364,392；通過引用整體并入本文）。在一些實施例中，該調諧元件由本發明的處理器自動調節和控制（參見例如，美國專利號5,693,082；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，處理器隨著時間的推移調整能量輸送，以在整個程序過程中提供恒定的能量，其中考慮到任何數量的期望因素，包括但不限于熱量、目標組織的性質和/或位置、預期病變的尺寸、治療時長、與敏感器官區域或血管的接近程度等。在一些實施例中，該系統包括提供反饋給用戶或處理器的傳感器，該處理器連續地或在一些時間點上監測該裝置的功能。該傳感器可以記錄和/或匯報任何數量的屬性，包括但不限于在系統組件的一個或多個位置處的熱量、在組織處的熱量、組織的屬性等。該傳感器可以表現為成像裝置的形式，例如ct、超聲、磁共振成像或任何其他成像裝置。在一些實施例中，特別是對于研究應用來說，該系統記錄和儲存一般用于系統的未來優化和/或在特殊條件下用于能量輸送的優化（例如，患者類型、組織類型、目標區域的尺寸和形狀、目標區域的位置等）的信息。

溫度調節系統

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用冷卻劑系統，以便減少能量輸送裝置（例如，組織消融導管）內和沿著能量輸送裝置的加熱。本發明的系統并不局限于特定的冷卻系統機構。在一些實施例中，該系統被設計成使冷卻液（例如，空氣、液體等）在整個能量輸送裝置中循環，從而降低同軸傳輸線和天線溫度。在一些實施例中，該系統利用其中具有設計成容納冷卻劑循環的通道的能量輸送裝置。在一些實施例中，該系統提供了冷卻護套，其纏繞天線或天線的一部分以用于在外部冷卻天線的目的（參見例如，美國專利申請號11/053,987；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，該系統利用具有圍繞天線的導電覆蓋物的能量輸送裝置，以用于限制熱量散失到周圍組織上的目的（參見例如，美國專利號5,358,515；通過引用以其整體并入本文）。在一些實施例中，在冷卻劑循環后，其被輸出到例如廢物容器中。在一些實施例中，在冷卻劑循環后，其被再循環。在一些實施例中，冷卻劑是處于或接近其臨界點循環的氣體。在一些實施例中，處于或接近其臨界點輸送的氣體是二氧化碳氣體。在一些實施例中，該能量輸送裝置被配置為在期望的壓力下壓縮所運輸的冷卻劑（例如，處于或接近其臨界點的二氧化碳氣體），以便保持冷卻劑處于或接近其臨界點。

在一些實施例中，該系統結合能量輸送裝置利用可膨脹的氣球以便推動組織遠離天線的表面（參見例如，美國專利申請號11/053,987；通過引用以其整體并入本文）。

在一些實施例中，該系統利用被配置為附接到能量輸送裝置的裝置來減少能量輸送裝置內和沿著能量輸送裝置的不需要的加熱（參見例如，美國專利申請號11/237,430；通過引用以其整體并入本文）。

標識系統

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用與系統的一個或多個組件相關聯的標識元件（例如，rfid元件、標識環（例如，基準）、條形碼等）。在一些實施例中，標識元件傳達關于系統的特定組件的信息。本發明并不局限于所傳達的信息。在一些實施例中，所傳達的信息包括但不限于組件的類型（例如，制造商、尺寸、能量等級、組織結構等）、組件之前是否已被使用（例如，用以確保不使用非無菌組件）、組件的位置、患者具體信息等。在一些實施例中，該信息由本發明的處理器讀取。在一些這樣的實施例中，該處理器配置系統的其他組件以用于或最好用于包含標識元件的組件。

在一些實施例中，該能量輸送裝置上具有一個或多個標記（例如，劃痕、配色方案、蝕刻（例如，激光蝕刻）、涂畫對比劑標記、標識環（例如，基準）和/或脊），以便提高特定能量輸送裝置的標識（例如，提高識別位于具有類似外觀的其他裝置附近的特定裝置）。這些標記在多個裝置插入病人體內的情況下具有特定的用途。在這種情況下，特別是這些裝置可能以各種角度相互交叉的情況下，對于治療醫師來說難以使位于患者身體外的裝置的哪個近端與位于患者身體內的相應裝置的哪個遠端相關聯。在一些實施例中，標記（例如，數字）存在于裝置的近端上以使得它是醫生的眼睛可看見的，而第二標記（例如，對應于該數字）存在于該裝置的遠端以使得它出現在身體中時是成像裝置可見的。在采用一組天線的一些實施例中，在近端和遠端上對該組天線的個體構件進行編號（例如，1、2、3、4等）。在一些實施例中，手柄被編號，匹配編號的可拆卸（例如，一次性）天線在使用前被連接到手柄。在一些實施例中，該系統的處理器確保手柄和天線被正確地匹配（例如，通過rfid標簽或其他手段）。在天線為一次性裝置的一些實施例中，當一次性組件應該已經被丟棄時，如果嘗試重復使用該一次性組件，則該系統提供警告。在一些實施例中，該標記改善包括但不限于mri、ct和超聲檢測的任何類型的檢測系統中的標識。

本發明的能量輸送系統并不局限于特定類型的跟蹤裝置。在一些實施例中，使用gps和gps相關設備。在一些實施例中，使用rfid和rfid相關設備。在一些實施例中，使用條形碼。

在這樣的實施例中，在使用具有標識元件的裝置之前，需要在使用該裝置之前的授權（例如，代碼的輸入、條碼的掃描）。在一些實施例中，該信息元件標識一些組件之前已被使用并且將信息發送給處理器以鎖定（例如，阻止）使用該系統直到提供了新的無菌組件。

溫度監測系統

在一些實施例中，本發明的能量輸送系統利用溫度監測系統。在一些實施例中，溫度監測系統被用于監測能量輸送裝置的溫度（例如，通過溫度傳感器）。在一些實施例中，溫度監測系統被用于監測組織區域（例如，被治療的組織、周圍組織）的溫度。在一些實施例中，溫度監測系統被設計成與處理器通信，以用于向用戶或處理器提供溫度信息以允許處理器適當調整該系統。在一些實施例中，沿著天線在多個點處監測的溫度被用于估計消融狀態、冷卻狀態或安全檢查。在一些實施例中，沿著天線在多個點處監測的溫度被用于確定例如消融區的地理特征（例如，直徑、深度、長度、密度、寬度等）（例如，基于組織類型以及在能量輸送裝置中使用的功率數量）。在一些實施例中，沿著天線在多個點處監測的溫度被用于確定例如程序的狀態（例如，程序的結束）。在一些實施例中，使用穿過間質天線的熱電偶或電磁裝置來監測溫度。

程序裝置集線器

本發明的系統還可以使用直接或間接地利用或輔助本發明的特征的一個或多個附加組件。例如，在一些實施例中，一個或多個監測裝置被用于監測和/或報告系統的任何一個或多個組件的功能。此外，可以直接或間接地結合本發明的裝置使用的任何醫療裝置和系統可以被包含在該系統中。這些組件包括但不限于：滅菌系統、裝置和組件；其他手術、診斷或監測裝置或系統；計算機設備、手冊、說明書、標簽和指南；機器人設備等。

在一些實施例中，該系統采用水泵、容器、管道、電線和/或其他組件，這些組件為本發明的系統的各組件的連接性提供材料。例如，任何類型的泵可以被用于向本發明的天線供應氣體或液體冷卻劑。在該系統中可以使用含有冷卻劑的氣體或液體處理儲箱。在一些實施例中，根據需要同時使用或連續使用多個儲箱（例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100個等）。在一些實施例中，使用多于一個多個儲箱，從而當一個儲箱變空時，將自動使用額外的儲箱以防止程序的中斷（例如，當一個co2儲箱排空時，自動使用第二co2儲箱以防止程序中斷）。在使用co2的一些實施例中，使用標準e尺寸的co2鋼瓶來供應co2。

在一些實施例中，該系統采用一個或多個外部加熱裝置。該系統并不局限于外部加熱裝置的特定用途。在一些實施例中，外部加熱裝置被用于保持系統的某些元件處于特定的溫度范圍內。例如，在一些實施例中，外部加熱裝置被用于保持向一個或多個裝置提供冷卻劑的氣體或液體處理儲箱（例如，含有co2的儲箱）處于特定的溫度范圍內。事實上，在一些實施例中，外部加熱裝置防止釋放其內容物的儲箱的自然溫度降低，從而保證提供給裝置的冷卻劑是處于恒定的溫度或溫度范圍內。該系統并不局限于特定的外部加熱裝置。外部加熱裝置并不局限于將溫度維持在特定范圍內的特定方式。在一些實施例中，外部加熱裝置將氣體或液體處理儲箱（例如，含有co2的儲箱）內的壓力保持在特定范圍內（例如，在1000磅每平方英寸的壓力下加熱含有co2的儲箱（例如，標準e尺寸的co2鋼瓶），以保持它釋放出co2的壓力處于850磅每平方英寸。

在某些實施例中，該能量輸送系統（例如，能量輸送裝置、處理器、電源、成像系統、溫度調節系統、溫度監測系統和/或標識系統）和所有相關的能量輸送系統效用來源（例如，電纜，電線，電源線，管件，提供能量、氣體、冷卻劑、液體、壓力和連通物質的管）被以減少不期望的展示問題的方式（例如，糾纏、混亂和與無組織的能量輸送系統效用來源相關的無菌折中）提供。本發明并不局限于提供能量輸送系統和能量輸送系統效用來源的特定方式，從而減少不期望的展示問題。在一些實施例中，如圖13所示，能量輸送系統和能量輸送系統效用來源被組織成具有進口/出口箱1300、運輸護套1310和程序裝置匣1320。在一些實施例中，被組織成具有進口/出口箱、運輸護套和程序裝置匣的能量輸送系統和能量輸送系統效用來源提供了幾個益處。這些益處包括但不限于減少在發電機（例如，微波發生器）與患者之間橫穿的電線的數量（例如，減少在地板上的電線數量）、使無菌環境和手術室整潔、通過使能量輸送系統隨患者“運動”以防止裝置變位（例如天線變位）而增加患者的安全性、通過減少能量輸送裝置內的能量行進距離來增加功率傳輸效率以及通過縮短一次性電纜的長度來減少一次性成本。

本發明并不局限于特定類型或種類的進口/出口箱。在一些實施例中，進口/出口箱包含電源和冷卻劑供應源。在一些實施例中，進口/出口箱位于患者在其中接受治療的無菌區之外。在一些實施例中，進口/出口箱位于病人在其中接受治療的房間之外。在一些實施例中，進口/出口箱位于病人在其中接受治療并以無菌的方式保持的房間中。在一些實施例中，一個或多個電纜將進口/出口箱連接到程序裝置匣。在一些實施例中，使用單一的電纜（例如，運輸護套）。例如，在一些這樣的實施例中，運輸護套包含用于輸送去到和/或來自進口/出口箱的能量和冷卻劑的組件。在一些實施例中，運輸護套連接到程序裝置匣而不引起醫生的物理障礙（例如，在地板下排布或者高架在頭頂上等）。在一些實施例中，電纜是低損耗電纜（例如，將電源附接到程序裝置集線器的低損耗電纜）。在一些實施例中，低損耗電纜被固定（例如，固定到程序裝置集線器、固定到程序臺、固定到天花板）以防止意外拉扯電纜事件中的傷害。在一些實施例中，連接功率發生器（例如，微波功率發生器）和程序裝置集線器的電纜是低損耗的可重復使用的電纜。在一些實施例中，將程序裝置集線器連接到能量輸送裝置的電纜是柔性的一次性電纜。在一些實施例中，將程序裝置集線器連接到能量輸送裝置的電纜具有很高的靈活性和“記憶”特性（例如，電纜可以被定形以保持在一個或多個期望的位置）。在一些實施例中，將程序裝置集線器連接到能量輸送裝置的電纜是硅覆蓋的玻璃纖維電纜。

本發明并不局限于特定類型或種類的程序裝置匣。在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為從進口/出口箱或其他來源接收功率、冷卻劑或其他元素。在一些實施例中，該程序裝置匣提供實際位于患者附近的控制中心，其用于以下任何一個或多個：輸送能量到醫療裝置，將冷卻劑循環到醫療裝置，收集和處理數據（例如，成像數據、能量輸送數據、安全監測數據、溫度數據等），以及提供有利于醫療程序的任何其他功能。在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為接合運輸護套以便接收相關的能量輸送系統效用來源。在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為接收和分配各種能源輸送系統效用來源至可應用裝置（例如，能量輸送裝置、成像系統、溫度調節系統、溫度監測系統和/或標識系統）。例如，在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為從能量輸送系統效用來源接收微波能量和冷卻劑并且將該微波能量和冷卻劑分配至能量輸送裝置。在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為根據需要開啟或關閉、校準以及調整（例如，自動或手動調整）特定的能量輸送系統效用源的數量。在一些實施例中，該程序裝置匣中具有功率分配器，其用于根據需要調節（例如，手動或自動打開、關閉、校準）特定的能量輸送系統效用源的數量。在一些實施例中，該程序裝置匣中具有軟件，該軟件被設計成以期望的方式提供能量輸送系統效用來源。在一些實施例中，該程序裝置匣具有顯示區，用于指示每個能量輸送系統效用來源的相關特性（例如，哪些設備目前正在使用/未使用、特定身體區域的溫度、特定的co2罐中存在的氣體量等）。在一些實施例中，該顯示區具有觸摸功能（例如，觸摸屏）。在一些實施例中，與能量輸送系統相關聯的處理器位于程序裝置匣中。在一些實施例中，與能量輸送系統相關聯的電源位于程序裝置匣中。在一些實施例中，該程序裝置匣具有傳感器，該傳感器被配置為在發生不期望的事件時（例如，不期望的加熱，不期望的泄漏，不期望的壓力變化等）自動抑制一個或多個能量輸送系統效用來源。在一些實施例中，該程序裝置匣的重量使得它可以被放置在患者身上而不會引起患者的不適和/或傷害（例如，低于15磅、低于10磅、低于5磅）。

本發明的程序裝置匣并不局限于特定用途或用在特定設施中。事實上，該程序裝置匣被設計用于適用發射能量的任何設置。這些用途包括任何和所有的醫學、獸醫和研究應用。此外，該程序裝置匣可以用于農業設施、制造設施、機械設施或將要輸送能量的任何其他應用。在一些實施例中，該程序裝置匣被用于患者的移動性不受限制的醫療程序中（例如，ct掃描、超聲成像等）。

在一些實施例中，該程序裝置匣被設計用于定位在無菌設施中。在一些實施例中，該程序裝置匣被定位在患者的病床上（例如，在床上；在床的欄桿上）、患者所在的臺子上（例如，用于ct成像、超聲成像、mri成像等的臺子上）或者患者附近的其他結構上（例如，ct掃描架）。在一些實施例中，該程序裝置匣被定位在單獨的臺子上。在一些實施例中，該程序裝置匣被附接在天花板上。在一些實施例中，該程序裝置匣被附接在天花板上，從而用戶（例如，醫生）可以將其移動到期望位置（從而避免在使用時必須將能量輸送系統效用來源（例如，電纜，電線，電源線，管件，提供能量、氣體、冷卻劑、液體、壓力和連通物質的管）定位在患者身體上或其附近）。在一些實施例中，該程序裝置集線器被定位成置于患者身體（例如，患者的小腿、大腿、腰部、胸部）上。在一些實施例中，該程序裝置集線器被定位在患者的頭部之上或患者的腳部之下。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有允許附接到期望區域（例如，程序臺、患者的鋪巾和/或衣服）的維可牢尼龍搭扣。

在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附接到用于醫療程序的條帶（例如，ct安全帶）。在一些實施例中，該程序帶附接到程序臺（例如，ct臺）（例如，通過程序臺兩側上的凹槽、通過維可牢尼龍搭扣、通過粘合劑、通過吸入）并且被用于將患者固定到程序臺（例如，通過纏繞患者并且與例如維可牢尼龍搭扣連接）。該程序裝置集線器并不局限于與程序帶附接的特定方式。在一些實施例中，該程序裝置集線器被附接到程序帶。在一些實施例中，該程序裝置集線器被附接到允許更換程序帶的獨立條帶。在一些實施例中，該程序裝置集線器被附接到獨立條帶，該獨立條帶被配置為附接到程序帶。在一些實施例中，該程序裝置集線器被附接到獨立條帶，該獨立條帶被配置為附接到程序臺的任何區域。在一些實施例中，該程序裝置集線器被附接到獨立條帶，該獨立條帶具有絕緣件和/或襯墊以確保患者的舒適度。圖18顯示了連接到程序臺帶的程序裝置集線器。

在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置成附連到程序環。本發明并不局限于特定類型或種類的程序環。在一些實施例中，該程序環被配置為放置在患者周圍（例如，在患者的軀干、頭、腳、手臂等周圍）。在一些實施例中，該程序環被配置為附接到程序臺（例如，ct臺）。該程序裝置環并不局限于特定的形狀。在一些實施例中，該程序裝置環是例如橢圓形、圓形、矩形、斜方格等。在一些實施例中，該程序裝置環是環狀的大約一半（例如，25%個環形、40%個環形、45%個環形、50%個環形、55%個環形、60%個環形、75%個環形）。在一些實施例中，該程序環是例如金屬、塑料、石墨、木材、陶瓷或其任何組合。該程序裝置集線器并不局限于附接到程序環的特定方式。在一些實施例中，該程序裝置集線器被附接到程序環上（例如，通過維可牢尼龍搭扣、通過帶扣組件、通過粘合劑）。在利用低損耗電纜的一些實施例中，低損耗電纜額外附接到程序環。在一些實施例中，程序環的尺寸可以被調整（例如，縮回、伸長）以適應患者的大小。在一些實施例中，額外的物件可以被附接到程序環。在一些實施例中，該程序環可以很容易地移動到患者附近并且從患者附近移開。

在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置為附接到定制無菌鋪巾上。本發明并不局限于特定類型或種類的定制無菌鋪巾。在一些實施例中，該定制無菌鋪巾被配置為放置在患者身體上（例如，在患者的軀干、頭、腳、手臂、整個身體等）。在一些實施例中，該定制無菌鋪巾被配置為附接到程序臺（例如，ct臺）。該定制無菌鋪巾并不局限于特定的形狀。在一些實施例中，該定制無菌鋪巾是例如橢圓形、圓形、矩形、斜方格等。在一些實施例中，該定制無菌鋪巾的形狀使得它可以容納患者的特定身體區域。在一些實施例中，該程序環是例如布、塑料或其任何組合。該程序裝置集線器并不局限于附接到定制無菌鋪巾的特定方式。在一些實施例中，該程序裝置集線器附接到定制無菌鋪巾上（例如，通過維可牢尼龍搭扣、通過帶扣組件、通過粘接劑、通過夾具（例如，鱷魚夾））。在利用低損耗電纜的一些實施例中，低損耗電纜被附接到定制無菌鋪巾上。在一些實施例中，額外的物件可以被附接到定制無菌鋪巾上。在一些實施例中，定制無菌鋪巾可以很容易地移動到患者附近并且從患者附近移開。在一些實施例中，定制無菌鋪巾具有用于執行醫療程序的一個或多個開窗。圖19顯示了具有開窗和穿過開窗插入的電纜的定制無菌鋪巾。圖20顯示了本發明的能量輸送系統，其具有經由電纜連接到程序裝置集線器的發電機，其中該程序裝置集線器被固定到程序臺（例如，通過程序臺帶）。此外，如圖20所示，定制無菌鋪巾被定位在躺在程序臺上的患者身上，其中該定制無菌鋪巾具有開窗。

在一些實施例中，該程序裝置集線器被配置為具有腿部以便將集線器定位在患者附近。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有可調節的腿（例如，從而允許將程序裝置集線器定位在各種位置）。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有三個可調節的腿，從而允許該裝置被定位在各種三艙（tri-pod）位置。在一些實施例中，這些腿部中具有維可牢尼龍搭扣，以允許附接到期望的區域（例如，程序臺、患者的鋪巾和/或衣服）。在一些實施例中，這些腿部是由彈性材料形成的，該彈性材料被配置為在程序臺（例如，ct臺）上方形成弧形并且擠壓程序臺的欄桿。在一些實施例中，這些腿部被配置成附接到程序臺的欄桿上。

在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為與處理器（例如，計算機，通過互聯網，通過手機，通過pda）通信（無線或通過電線）。在一些實施例中，該程序裝置集線器可以通過遠程控制器來操作。在一些實施例中，該程序裝置集線器上具有一個或多個燈。在一些實施例中，當功率從程序裝置集線器流到能量輸送裝置時，該程序裝置集線器提供可檢測信號（例如，聽覺、視覺（例如，脈沖燈））。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有聽覺輸入（例如，mp3播放器）。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有用于提供聲音（例如，來自mp3播放器的聲音）的揚聲器。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有用于為外部揚聲器系統提供聲音的聽覺輸出。在一些實施例中，程序裝置匣的使用允許使用較短的電纜、電線、電源線、管件和/或管道（例如，小于4英尺、3英尺、2英尺）。在一些實施例中，該程序裝置匣和/或與其連接的一個或多個組件或者它的一部分被無菌護套覆蓋。在一些實施例中，該程序裝置集線器具有用于供電（例如，至能量輸送裝置）的功率放大器。

在一些實施例中，該輸送裝置匣被配置為將所運輸的冷卻劑（例如，co2）壓縮到任何期望的壓力，以便例如保持冷卻劑處于期望的壓力（例如，氣體的臨界點），從而改善冷卻或溫度維護。例如，在一些實施例中，氣體被提供處于或接近其臨界點，以便保持裝置、管線、電纜或其他組件的溫度處于或接近恒定的已定義溫度。在一些這樣的實施例中，組件本身沒有被冷卻，即其溫度不從起始溫度（例如，室溫）下降，而是保持在恒定溫度，該恒定溫度低于倘若沒有干預則組件將處于的溫度。例如，co2可以處于或接近其臨界點（例如，在78.21kpa下31.1攝氏度）使用以保持溫度，使得系統的組件足夠冷而不燒傷組織，但同樣也不被冷卻或保持為顯著低于室溫或體溫而使得接觸該組件的皮膚被凍結或者被凍傷。使用這種配置允許使用較少的絕緣，因為不存在必須將其與人體或周圍環境屏蔽開的“冷”組件。在一些實施例中，該程序裝置匣具有設計成反沖已使用和/或未使用的電纜，電線，電源線，管件，提供能量、氣體、冷卻劑、液體、壓力和連通物質的管的縮進元件。在一些實施例中，該程序裝置匣被配置為填充冷卻劑以便分配到例如能量輸送裝置中，使得在使用能量輸送裝置之前冷卻劑處于期望的溫度。在一些實施例中，該程序裝置匣具有軟件，該軟件被配置為填充冷卻劑以便分配到例如能量輸送裝置中，使得在使用能量輸送裝置之前該系統處于期望的溫度。在一些實施例中，處于或接近臨界點的冷卻劑的循環允許冷卻能量輸送裝置的電子元件而無需使用額外的冷卻機制（例如，風扇）。

在一個說明性實施例中，進口/出口箱包含一個或多個微波功率源和冷卻劑供應源（例如，加壓的二氧化碳氣體）。該進口/出口箱被連接到輸送微波能量和冷卻劑到程序裝置匣的單個運輸護套。該運輸護套內的冷卻劑管線或能量線路可以彼此纏繞以允許實現運輸護套本身的最大冷卻。該運輸護套沿著地板在不妨礙照顧患者的醫療隊的運動的位置延伸到進行手術的無菌區內。該運輸護套連接到位于患者所躺在的成像臺附近的臺子上。該臺子是便攜式的（例如，在輪子上）并且可連接到成像臺以便它們一起運動。該臺子包含臂件，該臂件可以是柔性的或可伸縮的以允許將臂件定位在患者之上和上方。該運輸護套或連接到該運輸護套的電纜沿著該臂件延伸到頭頂上方的位置。在該臂件的末端處是程序裝置匣。在一些實施例中，向兩個或兩個以上的臂件提供兩個或兩個以上的程序裝置匣或單個程序裝置匣的兩個或兩個以上的子組件。程序裝置匣是小型的（例如，小于1立方英尺、小于10立方厘米等）以方便移動和定位在患者上方。該程序裝置匣包含用于控制該系統的所有計算方面的處理器。該裝置匣包含一個或多個連接端口，以便連接引導到能量輸送裝置的電纜。電纜連接到端口。電纜是可伸縮的并且長度小于三英尺。使用短電纜減少了費用并且防止功率損失。當不使用時，電纜懸掛在患者上方的空中，不與患者的身體接觸。端口被配置為在不使用時（例如，當能量輸送裝置沒有連接到特定端口時）具有虛擬載荷。程序裝置匣在治療醫生的接觸范圍內，使得計算機控制可以被調整并且所顯示的信息可以在程序過程中被實時觀察到。

在一些實施例中，該能量輸送系統利用程序推車來將系統元件維持在一個區域內。例如，在一些實施例中，該系統提供了一個程序推車，其被配置用以儲存冷卻源（例如，供應氣體或液體冷卻劑到本發明的裝置的多個儲箱）（例如，標準e尺寸的co2鋼瓶）以用于裝置冷卻的目的，并儲存保持冷卻劑源處于期望壓力的外部加熱裝置、一個或多個電源、一個或多個相關的能量輸送系統效用來源（例如，電纜，電線，電源線，管件，提供能量、氣體、冷卻劑、液體、壓力和連通物質的管）和/或程序裝置集線器。事實上，該程序推車并不局限于特定的設計或目的。在一些實施例中，該程序推車被配置用于無菌設施（例如，手術室）內并且其中具有冷卻箱、相關的外部加熱裝置和程序裝置匣/集線器。在一些實施例中，該程序推車被配置為僅用于非無菌設施。在一些實施例中，該程序推車被配置為方便移動（例如，它被設計成具有輪子）。該程序推車被配置為與本發明的能量輸送系統的任何組件（例如，進口/出口箱、運輸護套和/或程序裝置集線器）連接。在一些實施例中，該程序推車中具有操作和/或監測能量輸送系統的組件的顯示區域（例如，用戶界面軟件）。在一些實施例中，該程序推車被配置為與處理器（例如，計算機，通過互聯網，通過手機，通過pda）通信（無線或通過電線）。在一些實施例中，該程序推車被配置為（無線或通過電線）發送和接收與能量輸送系統有關的信息（例如，每個組件的用途數量、哪些裝置正被使用等）。

能量輸送系統的用途

本發明的系統并不局限于特定的用途。事實上，本發明的能量輸送系統被設計用于其中適用發射能量的任何設置。這些用途包括任何和所有的醫學、獸醫和研究應用。此外，本發明的系統和裝置可以用于農業設施、制造設施、機械設施或其中將要輸送能量的任何其他應用。

在一些實施例中，該系統被配置用于開放手術、經皮、血管內、心內、內窺鏡、腹腔鏡、腔內或手術能量輸送。在一些實施例中，該能量輸送裝置可以被定位在患者的身體內通過導管、通過手術擴展的開口和/或通過身體孔口（例如，嘴、耳、鼻、眼、陰道、陰莖、肛門）（例如，n.o.t.e.s.程序）。在一些實施例中，該系統被配置用于輸送能量到目標組織或區域。在一些實施例中，提供定位板以便通過本發明的能量輸送系統改進經皮、血管內、心內、腹腔鏡和/或手術能量輸送。本發明并不局限于特定類型和/或種類的定位板。在一些實施例中，定位板被設計成將一個或多個能量輸送裝置在期望的身體區域以用于經皮、血管內、心內、腹腔鏡和/或輸送能量的手術。在一些實施例中，該定位板的成分使得它能夠防止將身體區域暴露于來自能量輸送系統的不期望的熱量。在一些實施例中，該板提供引導件以便輔助定位能量輸送裝置。本發明并不受限于目標組織或區域的性質。用途包括但不限于治療心臟心律失常、腫瘤消融（良性和惡性）、手術過程中的出血控制、創傷后的出血控制、對于任何其他的出血控制、去除軟組織、組織切除和收獲、治療靜脈曲張、腔內組織消融（例如用于治療食管疾病如巴氏食管癌和食管腺癌）、骨腫瘤、正常骨和良性骨條件下的治療、眼內用途、美容手術用途、治療包括腦腫瘤和電擾動的中樞神經系統的病癥、滅菌程序（例如輸卵管切除）和燒灼血管或組織以用于任何目的。在一些實施例中，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，外科應用包括對目標例如轉移性腫瘤進行腫瘤消融。在一些實施例中，該裝置被配置為以對組織或生物體損傷最小的方式移動和定位在任何期望的位置，包括但不限于腦、頸、胸、腹和骨盆。在一些實施例中，所述系統被配置為例如通過計算機斷層攝影、超聲波、磁共振成像、熒光鏡等進行引導輸送。

在某些實施例中，本發明提供治療組織區域的方法，其包括：提供組織區域和本文描述的系統（例如，能量輸送裝置，以及至少一個下列組件：處理器，電源，引導、控制和傳輸功率的裝置（例如功率分配器），溫度監測器、成像器、調諧系統和/或降溫系統）;將能量輸送裝置的一部分定位在組織區域的附近，并且用該裝置輸送一定量的能量到組織區域。在一些實施例中，所述組織區域是腫瘤。在一些實施例中，能量的輸送導致例如組織區域和/或血管血栓形成的消融和/或組織區域的電穿孔。在一些實施例中，所述組織區域是腫瘤。在一些實施例中，所述組織區域包括以下一個或多個：心臟、肝臟、生殖器、胃、肺、大腸、小腸、腦、頸、骨骼、腎臟、肌肉、肌腱、血管、前列腺、膀胱和脊髓。

實驗

示例i.

該示例演示了通過使用經由冷卻劑通道循環冷卻劑的本發明的能量輸送裝置來避免不期望的組織加熱。對于所有的實驗，消融針軸均為20.5cm。存在手柄組裝件的最小冷卻表明手柄冷卻效應被良好地隔離。溫度探針1、2和3分別位于靠近不銹鋼針的尖端的4cm、8cm和12cm處（參見圖9）。溫度測量是在插入豬肝臟后針對35%的功率測量和插入豬肝臟后針對45%的功率測量來進行的。針對35%的功率測量，探針4自身在手柄上。針對45%的功率測量，探針4位于針-皮膚界面處，即從不銹鋼針尖回退約16cm。

如圖10所示，用不具名的高(6.5%)反射功率在35%的功率下治療10分鐘表明在探針1、2、3和手柄處維持該裝置處于非組織損傷溫度。

如圖11所示，用不具名的高(6.5%)反射功率在45%的功率下治療10分鐘表明在探針1、2、3、4處維持該裝置處于非組織損傷溫度。在用不具名的高(6.5%)反射功率在45%的功率下進行10分鐘的消融后，皮膚和脂肪層的觀察結果表明沒有明顯的燒傷或熱損傷。

示例ii.

該示例演示了發生器校準。發生器校準是在工廠中由cober-muegge完成的，并且被設置成對于大于150w的功率來說最精確。磁控管表現得很像二極管：增加陰極電壓沒有增加真空電流（與輸出功率成正比）直到達到臨界閾值，在該點處真空電流隨著電壓而迅速增加。該磁控管源的控制依賴于該臨界點附近的陰極電壓的精確控制。因此，針對從0-10%的功率沒有詳細說明發生器，并且輸出功率與理論輸入功率的百分比之間的相關性低于15%。

為了測試發生器校準，功率控制盤是以1%的增量從0.25%變化（相當于以3瓦的增量變化的0-75w的理論輸出功率），并且發生器的輸出功率顯示被記錄并且功率輸出被測量。針對同軸電纜、耦合器和負載在室溫下的測量損失來調整測量的輸出功率。同樣針對偏移誤差（即當撥號盤被設置為0%時發生器的讀數為2.0%）調整了輸出顯示。

撥號盤和發生器輸出功率顯示之間的誤差對于低功率撥號盤設定值來說是比較大的。針對高于15%的撥號盤設定值，這兩個數值迅速收斂到小于5%的百分比誤差。類似地，針對低于15%的撥號盤設定值，所測量的輸出功率明顯不同于理論輸出功率，但針對高于15%的撥號盤設定值則更準確。

示例iii.

該示例描述了在制造過程中的天線的安裝和測試。這提供了在制造環境中進行安裝和測試的方法。該方法采用了液態的等效于組織的人體模型而不是組織。

根據已經在天線上進行的數值計算和實驗測量，可以獲知l2的約1mm的變化將導致反射功率從小于約30db增大到約20-25db。在消融過程中發生的組織屬性的變化很可能使得這種增長變得不太明顯，因此我們認為長度l2上的0.5mm的相對容差是合理的。同樣，在長度l1上使用0.5mm的容差，即使總反射系數更依賴于l2而不是l1。

為了質量控制的目的對天線調諧進行的測試可以利用設計成模擬肝、肺和腎的介電屬性的液體溶液來實現（參見例如，guyaw(1971)ieeetrans.microw.theorytech.19:189–217；通過引用以其整體并入本文）。天線被沉浸在該人體模型中，并且使用單端口測量裝置或全矢量網絡分析儀（vna）來記錄反射系數。選擇對低于30db的反射系數進行驗證以確保適當的調諧。

示例iv.

該示例比較三軸天線和中心饋電偶極天線的效率、加熱能力和可制造性。創建能夠易于插入的更剛性鋒利尖端要求對原始三軸設計進行修改。初始時使用計算機建模來確定添加氧化鋁鞘和帶面的金屬尖端可能需要什么樣的天線長度變化。在建模確認天線將需要被延長并且金屬尖端將不會使性能退化之后，構造天線以在體外肝組織中進行測試。該測試表明經修改的設計保留了其高效率且同時提供足夠的機械強度以用于經皮放置。中心饋電偶極設計的計算機建模得到邊際結果，并且后續裝置加工被證明難以復制。因此，可插入三軸裝置被選擇為先導的天線設計。

計算機建模表明，熱阻涂層和嚴重的熱分解能夠減少允許從遠端天線尖端流到天線的近端部分的熱量數量。然而，有效的水冷解決方案能夠使0.020”同軸電纜的功率產出從約8w增大到超過150w。水冷也消除了當使用150w輸入功率時從天線尖端向近端延伸的任何軸加熱（圖21）。然而，該實施方式需要使用昂貴的0.020”同軸電纜來提供充足的水流流量（約30ml/min）。另外，0.020”電纜的損耗是先前使用的0.047”電纜的二到三倍，這使得功率產出減少多達15w并且需要該額外功耗的冷卻。包含圍繞整個組裝件的peek鞘的最終天線設計減少了可能發生在金屬天線與周圍組織之間的粘結，同時也提供顯示為減少熱傳導加熱的熱緩沖。

通過經皮使用冷卻的17號原型天線或者來自valleylab/covidien的17號冷卻的rf電極以創建正常體內豬肺模型中的消融來進行研究。利用針對rf組具有阻抗控制的200w的臨床標準和針對微波組的135w的臨床標準來執行消融10分鐘。在微波組中創建的消融明顯大于rf組中的消融，其中平均消融直徑分別是（平均值±標準偏差）3.32±0.19cm和2.7±0.27cm（p<.0001，圖9）。在微波組中消融的圓形度也是顯著高于rf組中的圓形度（0.90±0.06對0.82±0.09，p<.05）。在整個研究中沒有觀察到嚴重的并發癥。在兩次消融期間在一個動物中觀察到輕微氣胸，兩者都來自rf組。兩者在沒有干預的情況下都保持穩定。從這項研究中得出的結論是，微波比rf電流更有效且通常更快速地加熱肺組織。

示例v.

該示例研究了在模擬加熱環境中的冷卻。加熱器線圈被近乎等同于三軸天線的第三導體的17號不銹鋼針穿過。四個熱電偶沿著該針的外側放置并且整個系統用閉孔泡沫進行熱隔離。這種設施被認為是最壞的情況，因為血流和生物組織的高熱導率將傾向于提供一些天線冷卻。線圈用0-50w的功率加熱并且用運行于0-10stpl/min流量的nc-co2來記錄溫度。測試結果表明，適度的co2流量足以冷卻整個50w的輸入功率，使得加熱管保持在環境溫度（圖24）。

當不存在冷卻時在針的外表面上記錄的溫度超過100°c，但是用10-20stpl/min的nc-co2進行冷卻將使得表面溫度降低到低于30°c（圖24）。這些測試表明，適量的nc-co2（約10stpl/min）可以有效地冷卻來自消融天線的內側的多達50w的功率。

示例vi.

該實驗測量從加熱天線尖端向近端的熱傳導效應。經修改的天線（其用導熱銅管取代陶瓷散熱段）被放置在具有熱膏的電加熱器內以確保加熱器與天線的良好熱接觸（圖25）。熱電偶沿著天線的外表面被放置在幾個點處以測量溫度與nc-co2流量之間的關系。

在冷卻之前，沿著外導體的溫度在靠近加熱器1厘米處超過了80°c。當即使以13stpl/min的適度速度啟動冷卻時，溫度下降到nc-co2氣體的輸入溫度：約0°c（圖25）。增加流速將進一步降低溫度。氣體在熱交換器中被稍微預冷以測試針軸上的“粘結”功能的可能性，類似于冷凍消融探針所采用的。這種預冷導致近臨界操作的低于期望的溫度31°c，并且附加實施方式超出本次調查的范圍。

也執行了使用相同設施和加熱器的隨訪測試來評估所需冷卻功率的下限。在這項研究中，10stpl/min的初始流量被顯示為將溫度降低到約0°c。然后去除該流動，并且當軸溫升高到超過30°c時將1stpl/min的co2脈沖注射大約10s。盡管沒有冷卻時溫度將快速上升，但是僅需要較小的co2脈沖來消除溫度上升并保持系統處于環境溫度（圖26）。這些結果表明，例如少量的co2可以被用來在程序過程中保持天線低于iso60601-1標準。溫度反饋/監測系統可以用來在程序過程中最小化co2的使用。近臨界co2是微波消融天線內部的液體冷卻的一種有效可行的替代。nc-co2的熱容量的增加確保僅需要小體積的液體來將消融天線冷卻到安全水平。結果表明，約10stpl/min的適度流量足以冷卻產生高達50w功率的天線。

示例vii.

該示例評估利用在消融過程中小劑量周期性地注射碘造影劑材料來通過新型重建技術提高消融區可視化且同時減少造影劑材料劑量的可行性。缺乏一種普遍且有效的術中成像技術是熱消融治療腫瘤領域的重要限制。超聲成像可能被加熱時所形成的氣泡遮擋，而造影增強ct通常僅限于具有大劑量造影劑材料注射的一次掃描。

雌性家豬被準備好并且被麻醉。使用三個內部冷卻的開關電極執行20分鐘的射頻消融。在消融過程中，15ml碘造影劑（300mg/ml）每2分鐘輸送一次，并且在每次注射之后的預定肝臟增強時間（90秒）采集腹部ct。利用常規在線重建和具有高度約束反向投影（hypr）的離線重建來創建ct圖像。針對消融區與背景肝臟之間的成像對比度以及信噪比將常規圖像與hypr重建圖像進行對比。ct圖像進行使用常規的在線重構和高度約束反投影重建創建脫機（hypr）。常規和hypr重建圖像進行比較的消融區和背景肝和信號之間的成像對比噪聲比。

消融區的生長可以用2分鐘的時間分辨率來可視化。消融區在2-6分鐘內變得明顯可見，其中積累的造影劑劑量為15-45ml。圖像質量通過積累的造影劑劑量而得以改善。hypr重建圖像中的snr是標準重建的約3-4倍，并且hypr使得消融區與背景肝臟之間的信號對比度改善高達6倍（圖27和圖28）。

以上說明書中提到的所有出版物和專利通過引用合并于此。在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，本發明所描述的方法和系統的各種修改和變化對本領域技術人員來說將是顯而易見的。雖然已經結合具體實施例描述了本發明，應當理解的是，所要求保護的本發明不應過分地局限于這些具體實施例。事實上，相關領域技術人員顯而易見的所描述的用于實施本發明的模式的各種修改旨在處于隨附的權利要求的范圍內。