專利名稱：使用多電極的同時(shí)消融的制作方法
使用多電極的同時(shí)消融技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及侵入式醫(yī)療裝置，具體地講，涉及使用這種裝置來消融組織。
技術(shù)背景
本領(lǐng)域已知的是使用多個(gè)電極來消融身體組織。通常，通過以足夠造成消融的功率向電極施加交流電流來執(zhí)行消融。通常，將電極安裝在插入受試者內(nèi)腔內(nèi)的導(dǎo)管遠(yuǎn)端上。
可以使用本領(lǐng)域已知的多種不同方式來追蹤遠(yuǎn)端，例如，通過測量遠(yuǎn)端處由受試者體外的線圈產(chǎn)生的磁場來追蹤遠(yuǎn)端。
授予Mackey的美國專利5，931，835描述了用于多極電極導(dǎo)管的射頻能量遞送系統(tǒng)，該美國專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。所述公開內(nèi)容陳述了可以彼此同相地同時(shí)給電極提供能量，以實(shí)現(xiàn)所需的損傷模式。
授予Chen等人的美國專利5，782，828描述了具有多個(gè)電極的消融導(dǎo)管以及使用溫度傳感器對(duì)每個(gè)電極進(jìn)行的閉環(huán)控制機(jī)制，該美國專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。
授予Oral等人的美國專利7，468，062描述了具有電極陣列的心房消融導(dǎo)管，該美國專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。
授予Buckles等人的美國專利6，027，500描述了具有與導(dǎo)管遠(yuǎn)端相鄰設(shè)置的多個(gè)電極的導(dǎo)管，該美國專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。電極中有一個(gè)是消融電極。
授予Halperin等人的美國專利申請(qǐng)2008/0058635描述了一種磁共振成像系統(tǒng)， 其包括具有用于接收電勢(shì)的診斷電極的侵入式組合電生理和成像天線導(dǎo)管，該美國專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。
以上的描述給出了本領(lǐng)域中相關(guān)技術(shù)的總體概述，不應(yīng)當(dāng)被解釋為承認(rèn)了其包含的任何信息構(gòu)成對(duì)抗本專利申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種裝置，所述裝置包括
電流源，其包括
變壓器，其具有被耦合以接收輸入功率的主線圈和具有第一多個(gè)次抽頭的副線圈，所述次抽頭被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的電極提供消融頻率下的電功率以消融所述組織，所述組織具有阻抗；以及
第二多個(gè)電容器；以及
控制器，其被構(gòu)造用于響應(yīng)于所述阻抗和所述消融頻率來選擇一個(gè)所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器，并將所選的所述次抽頭連接到所選的至少一個(gè)所述電容器。
所述控制器可以被構(gòu)造用于針對(duì)相應(yīng)的每個(gè)所選的次抽頭僅選擇一個(gè)所述電容ο
在本發(fā)明所公開的實(shí)施例中，所選的所述次抽頭和至少一個(gè)電容器并聯(lián)連接，以形成在消融頻率下共振的電路。所述控制器可以被構(gòu)造用于使用在導(dǎo)管中包括所述電極的部分產(chǎn)生的定位電流來測量所述部分的位置，并且其中所述消融頻率為所述定位電流頻率的至少4倍。
所述控制器可以被構(gòu)造用于在消融組織的同時(shí)測量所述部分的所述位置。通常， 所述定位電流包括從所述部分流入所述組織的電流?？梢皂憫?yīng)于所述部分附近的交變磁場來產(chǎn)生所述定位電流。在另一個(gè)本發(fā)明所公開的實(shí)施例中，所選的所述次抽頭和至少一個(gè)電容器并聯(lián)連接，以形成濾除所述定位電流的頻率的電路。
在可供選擇的實(shí)施例中，選擇所述次抽頭，使得所需的電功率水平為基于所述輸入功率的最大功率。
在另外可供選擇的實(shí)施例中，所述控制器被構(gòu)造用于測量消融所述組織之前的所述阻抗。作為另外一種選擇或除此之外，所述控制器被構(gòu)造用于測量消融所述組織時(shí)的所述阻抗。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種方法，所述方法包括
耦合變壓器的主線圈以接收輸入功率；
構(gòu)造所述變壓器的副線圈的第一多個(gè)次抽頭，以向與身體組織接觸的電極提供消融頻率下的電功率來消融組織，所述組織具有阻抗；
提供第二多個(gè)電容器；
響應(yīng)于所述阻抗和所述消融頻率來選擇一個(gè)所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器; 以及
將所選的所述次抽頭連接到所選的至少一個(gè)所述電容器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種裝置，所述裝置包括
在各個(gè)不同頻率下操作的第一多個(gè)電流源，每個(gè)所述電流源包括
相應(yīng)的變壓器，其具有被耦合以接收輸入功率的主線圈和具有第二多個(gè)抽頭的副線圈，所述抽頭被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的各個(gè)電極提供相應(yīng)的電功率，所述組織具有相應(yīng)的阻抗；以及
第三多個(gè)電容器；以及
控制器，其被構(gòu)造用于針對(duì)每個(gè)所述電流源響應(yīng)于其相應(yīng)的阻抗和相應(yīng)的所述電流源的頻率來選擇其一個(gè)所述次抽頭和其至少一個(gè)所述電容器，并且，對(duì)于每個(gè)所述電流源，將所選的其所述次抽頭連接到所選的其所述至少一個(gè)電容器。
在一個(gè)實(shí)施例中，所需的各個(gè)所述電功率的總和等于將要在所述組織中消耗的整體預(yù)設(shè)功率。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種裝置，所述裝置包括
能量發(fā)生器，其被構(gòu)造用于提供第一頻率下的第一消融功率和不同于所述第一頻率的第二頻率下的第二消融功率；以及
探針，其包括至少一個(gè)電極，所述電極被耦合以同時(shí)接收所述第一消融功率和所述第二消融功率，并且在與所述至少一個(gè)電極接觸的身體組織內(nèi)消耗所述第一和第二消融功率。
所述至少一個(gè)電極可以是單電極。所述單電極被構(gòu)造為用于所述第一消融功率的第一源電極和第一返回電極中的一者，并被構(gòu)造為用于所述第二消融功率的第二源電極和第二返回電極中的一者。
在本發(fā)明所公開的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)電極包括被耦合以接收所述第一消融功率的第一電極和被耦合以接收所述第二消融功率耦合的第二電極。所述第一電極可以被構(gòu)造為用于所述第一消融功率的源電極和用于所述第二消融功率的返回電極，并且所述第二電極可以被構(gòu)造為用于所述第二消融功率的源電極。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種方法，所述方法包括
在各個(gè)不同的頻率下操作第一多個(gè)電流源，每個(gè)所述電流源包括
相應(yīng)的變壓器，其具有被耦合以接收輸入功率的主線圈和具有第二多個(gè)次抽頭的副線圈，所述抽頭被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的各個(gè)電極提供相應(yīng)的電功率，所述組織具有相應(yīng)的阻抗；以及
第三多個(gè)電容器；以及
針對(duì)每個(gè)電流源響應(yīng)于其相應(yīng)的所述阻抗和相應(yīng)的所述電流源的頻率來選擇一個(gè)其所述次抽頭和其至少一個(gè)電容器，并且，對(duì)于每個(gè)電流源，將其所選的所述次抽頭連接到其所選的所述至少一個(gè)電容器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種方法，其包括
提供第一頻率下的第一消融功率和不同于所述第一頻率的第二頻率下的第二消融功率；
使用至少一個(gè)電極同時(shí)接收所述第一消融功率和所述第二消融功率；以及
在與所述至少一個(gè)電極接觸的身體組織內(nèi)消耗所述第一消融功率和所述第二消融功率。
通過對(duì)以下結(jié)合附圖的實(shí)施例的詳細(xì)說明，將更全面地理解本發(fā)明


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管消融系統(tǒng)的示意性立體圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1中的系統(tǒng)所使用的導(dǎo)管的遠(yuǎn)端的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消融模塊中的電流源的示意性電路圖4示出了說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的組織阻抗中由電流源消耗的功率與阻抗值之間關(guān)系的示意圖；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由醫(yī)師執(zhí)行的消融手術(shù)的流程圖。
具體實(shí)施方式
MM
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種改進(jìn)的系統(tǒng)，其用于使用附接到探針(通常是導(dǎo)管的遠(yuǎn)端)的消融電極來消融組織，同時(shí)追蹤探針在受試者體內(nèi)的位置。另外，即使組織的阻抗發(fā)生變化，也可以將消融組織時(shí)消耗的功率保持在大致固定的預(yù)設(shè)恒定水平。
為了使所消耗的消融功率保持恒定，由電流源向電極提供功率，所述電流源通常包括具有可選的次抽頭的變壓器。控制器測量功率，并選擇一個(gè)抽頭來保持功率恒定。通常，所需的抽頭取決于正被消融的組織的阻抗。
除了通過可選的抽頭提供功率之外，也可以對(duì)所述功率進(jìn)行濾波。通常，通過以下步驟來提供濾波的過程選擇一個(gè)或多個(gè)電容器，并連接所選的電容器，以采用并聯(lián)諧振電路在所選的抽頭上提供可選的電容量。選定電容量，使得電路以用于消融組織的頻率共振。 因?yàn)殡娐肥遣⒙?lián)電路，所以其在消融頻率下具有高阻抗，并且因此對(duì)傳遞到消融電極和組織的功率影響極小。
可以通過以下步驟來追蹤探針在受試者體內(nèi)的位置測量在通常附接到受試者皮膚的各種電極與探針遠(yuǎn)端的其它電極之間產(chǎn)生的電流(被稱為定位電流)。所述電流是交流電流，通常其頻率明顯與消融頻率不同。
作為另外一種選擇或除此之外，可以通過磁性追蹤系統(tǒng)來追蹤探針的位置。這種系統(tǒng)使用交變磁場在遠(yuǎn)端的一個(gè)或多個(gè)線圈中感生出定位電流，并且感生電流的頻率通常也與消融頻率明顯不同。
消融頻率的諧波(包括次諧波)可能對(duì)應(yīng)于定位電流的頻率，并且在未濾波的情況下可能導(dǎo)致在測得的探針位置中有錯(cuò)誤。然而，因?yàn)橄陬l率和定位頻率不同，所以并聯(lián)電路有效地短路，即，濾除消融頻率的諧波或次諧波，從而排除其可能導(dǎo)致的任何錯(cuò)誤。
本發(fā)明的一些實(shí)施例包括不止一個(gè)電流源，各電流源被構(gòu)造用于在不同的頻率下同時(shí)提供消融功率。如上所述，各電流源可以具有變壓器，所述變壓器包括可選的次抽頭以及可以連接在所選的抽頭上的可選的電容?；蛘?，各電流源可以具有包括僅一個(gè)副線圈電感(即，副線圈中沒有抽頭)和一個(gè)電容的變壓器，副線圈電感和電容被選定為在電流源的頻率下共振。通過在不同的頻率下提供消融功率，使得系統(tǒng)中的控制器能測量并控制由各電流源單獨(dú)或同時(shí)消耗的功率。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考圖1和圖2，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管消融系統(tǒng)20的示意性立體圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的所述系統(tǒng)中使用的導(dǎo)管22的遠(yuǎn)端的示意圖。在系統(tǒng)20中， 將導(dǎo)管22插入受試者沈的內(nèi)腔23(如，心臟對(duì)的心室)內(nèi)。通常，醫(yī)師觀在包括對(duì)組織 25執(zhí)行消融的手術(shù)過程中使用導(dǎo)管。然而，導(dǎo)管可以被構(gòu)造用于執(zhí)行除消融之外的功能， 如，測量心臟組織的電勢(shì)。
通過包括與存儲(chǔ)器34通訊的處理單元32的系統(tǒng)控制器(SC) 30來管理系統(tǒng)20的功能，所述存儲(chǔ)器34中存儲(chǔ)了用于操作系統(tǒng)20的軟件?？刂破?0通常為包括通用計(jì)算機(jī)處理器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)。然而，在一些實(shí)施例中，控制器的至少一些功能使用定制設(shè)計(jì)的硬件和軟件進(jìn)行，例如，專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)?？刂破?0通常由醫(yī)師觀使用指點(diǎn)裝置36和圖形用戶界面(GUI) 38進(jìn)行操作，以使醫(yī)師能夠設(shè)置系統(tǒng)20的參數(shù)。⑶I 38通常還向醫(yī)師顯示手術(shù)的結(jié)果。
可以將存儲(chǔ)器34內(nèi)的軟件通過例如網(wǎng)絡(luò)以電子形式下載到控制器。作為另外一種選擇或除此之外，軟件可通過非易失性有形介質(zhì)(例如光學(xué)、磁性或電子存儲(chǔ)介質(zhì))提{共。
導(dǎo)管22的遠(yuǎn)端40包括至少一個(gè)電極42，在本發(fā)明所公開的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)電極42被用于追蹤遠(yuǎn)端的位置，如下所述。然而，電極42也可以用于其它目的，如，用于電生理感測。電極通過導(dǎo)管22中的導(dǎo)線(未示出)連接到系統(tǒng)控制器30中的驅(qū)動(dòng)器和測量電路。
多個(gè)體表電極(如，粘性皮膚貼片52、54、56和58 (下文中統(tǒng)稱為貼片52_58)與受試者沈的體表(例如，皮膚)結(jié)合?？蓪①N片52-58放置在醫(yī)學(xué)手術(shù)附近體表上的任意方便的位置。通常，皮膚貼片的位置是間隔開的。例如，對(duì)于心臟應(yīng)用，通常將貼片52-58 設(shè)置在受試者26的胸部周圍。
貼片52-58也通過導(dǎo)線連接到系統(tǒng)控制器30。系統(tǒng)控制器基于在至少一個(gè)電極 42和每個(gè)貼片52-58之間測得的電流(本文將其稱為定位電流)來確定遠(yuǎn)端在心臟M內(nèi)的位置坐標(biāo)。由系統(tǒng)控制器中的電流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的電流是交流電流，其具有IOOkHz范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)頻率。本文中將交流電流的頻率稱為電流定位頻率Iurrentjrositt=通過使用已確定的位置坐標(biāo)，系統(tǒng)控制器能夠在⑶I 38上顯示遠(yuǎn)端在心臟內(nèi)的位置。
作為另外一種選擇或除此之外，可以通過本領(lǐng)域已知的其它系統(tǒng)來追蹤遠(yuǎn)端，例如，通過磁性追蹤系統(tǒng)來追蹤遠(yuǎn)端。一種這樣的磁性追蹤系統(tǒng)是由Biosense Webster公司 (Diamond Bar,CA)生產(chǎn)的CARTO 3系統(tǒng)，其通過交變磁場在遠(yuǎn)端中的線圈內(nèi)感生出相應(yīng)的定位電流來追蹤遠(yuǎn)端。通常，將磁場設(shè)置為l_3kHz頻率下的交變磁場，但也可以將其設(shè)置為高達(dá)50kHz或更高的較高頻率下的交變磁場。本文中將磁場的頻率稱為磁場定位頻率 f丄magnetic—posit °
遠(yuǎn)端40還包括多個(gè)消融電極68A、68B、68C···，這些消融電極通常位于遠(yuǎn)端的外表面上。以舉例的方式，本文中假設(shè)遠(yuǎn)端40包括10個(gè)電極68A、68B、68C、…、68J，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以使用任何方便的多個(gè)消融電極。本文中還將多個(gè)消融電極統(tǒng)稱為消融電極68。分別通過各個(gè)導(dǎo)線70A、70B、…將各電極68連接到相應(yīng)的消融電流源72A、 72B、…電流源72A、72B、…位于控制器30中的消融模塊74中，并且受控制器的整體管理。
通常，消融電極68具有相應(yīng)的安裝在電極上的熱電偶75A、75B、…。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)線70A、70B、…為銅線，并且通過在消融電極上將相應(yīng)的銅鎳合金(Cu/Ni)線77A、 77B、…連接到線70A、70B、…來實(shí)現(xiàn)熱電偶75A、75B、…。
如下面更詳細(xì)描述的，電流源72A、72B、…彼此獨(dú)立地提供其相應(yīng)的電流。另外， 各電流源能夠在單極模式或雙極模式下獨(dú)立地提供消融電流。
在單極模式下，消融電流從充當(dāng)源電極的消融電極68傳遞到正被消融的組織，并且通過內(nèi)腔23外部的返回電極78來實(shí)現(xiàn)電流通路。通常將返回電極78設(shè)置成與受試者 26的皮膚(例如，背部)接觸，并充當(dāng)本地接地電極。
在雙極模式下，消融電流經(jīng)過正被消融的組織在成對(duì)的消融電極68之間傳遞。在一些實(shí)施例中，可以將各電極68構(gòu)造成源電極或返回電極。例如，可以將10個(gè)電極布置成 5對(duì)，即68A-68B、68C-68D、68E-68F、68G-68H、68I-68J。通常，在這種情況下，所有的返回電極連接在一起。
或者，可以將各電極68構(gòu)造為源電極和返回電極。例如，可以將上述示例性實(shí)施例中的 10 個(gè)電極 68 布置成 9 對(duì)，即 68A-68B、68B-68C、68C-68D、...、68H-68I、68I_68J，其中，8個(gè)電極68B、68C、…、68H，68I同時(shí)充當(dāng)源電極和返回電極。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊74中的電流源72A和72B的示意性電路圖。圖 3還示意性示出遠(yuǎn)端40的一些元件，其使用與描述以上元件的過程中使用的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)。如下面將更詳細(xì)描述的，消融模塊74充當(dāng)消融能量的發(fā)生器，并且本文中將消融模塊 74稱為能量發(fā)生器74。發(fā)生器74包括各電極相應(yīng)的電流源，但是簡便起見，圖3中僅示出了兩個(gè)電流源72A、72B的電路圖。因此，對(duì)于上述的示例性實(shí)施例，存在10個(gè)電流源。在9一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)生器74被構(gòu)造為兩個(gè)獨(dú)立的印刷電路板，每個(gè)印刷電路板都具有5個(gè)電流源和5條回路，下面將更詳細(xì)描述這些回路。
各電流源72A、72B、…由大體類似的元件構(gòu)成，并且所有的電流源執(zhí)行基本相同的功能，即向相應(yīng)的電極以消融電流的形式提供消融功率。發(fā)生器74中的所有可調(diào)元件(如， 電流源的開關(guān)和放大器)都處于控制器30的整體控制下。
除特別指出的地方外，下面的描述都是針對(duì)電流源72A的，其中，電流源的元件的標(biāo)號(hào)后面都帶后綴A。基本相同的描述適用于發(fā)生器74中的其它電流源，如，電流源72B， 并且本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員將能夠?qū)ζ渌娏髟床捎靡堰M(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮蟮拿枋觯缤ㄟ^改變標(biāo)號(hào)后附加的字母。
電流源72A包括頻率發(fā)生器100A，其通常是鎖相環(huán)裝置，向電流源提供驅(qū)動(dòng)交流電壓。由控制器30設(shè)置由發(fā)生器100A提供的交流電壓的頻率(本文中將其稱為消融頻率 fablA)，并且盡管可以使用其它頻率，但其范圍通常為400-600kHz。消融頻率通常為定位頻 ^f 或f的革小4倍^ currentposit ^magneticposit μ J丄 I M °
發(fā)生器74中的其它電流源包括相應(yīng)的頻率發(fā)生器100B、100C、…，其產(chǎn)生相應(yīng)的消融頻率fablB、fable、…。各頻率fablB、fable、…是不同的，雖然它們通常在大約50kHz的整個(gè)頻帶內(nèi)。為了簡便起見，在下面的描述中，可將不同的頻率統(tǒng)稱為fabl。
電流源72A通常在放大器的輸入端包括與功率放大器104A耦合的雙向開關(guān)102A。 開關(guān)102A使單元32將放大器在“開”狀態(tài)和“關(guān)”狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，在所述“開”狀態(tài)下，放大器向電流源的其它元件輸出消融功率，在所述“關(guān)”狀態(tài)下，沒有向其它元件輸出功率。
功率放大器104A在其開狀態(tài)下通常在穩(wěn)態(tài)輸出高達(dá)大約100W的功率。本文中將處于穩(wěn)態(tài)的最大功率表示為PMX?？刂破?0通在消融期間在Pmax下操作放大器104A，但可以在低于Pmax的功率值下操作放大器，包括在不發(fā)生消融的功率值下操作放大器。在實(shí)施例中，放大器104A包括由Cirrus Logic公司(Austin，Texas)生產(chǎn)的PA 119裝置。當(dāng)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時(shí)，規(guī)定PA 119提供高達(dá)70W的功率(即，Pmax = 70W)。
放大器104A的輸出連接到變壓器106A的主線圈105A。變壓器的副線圈107A包括多個(gè)抽頭，各抽頭對(duì)應(yīng)于變壓器的相應(yīng)副線圈電感。通過多極抽頭選擇開關(guān)108A選擇特定抽頭。以舉例的方式，在圖3所示的實(shí)施例中，在本文中假設(shè)變壓器66A的副線圈具有4 個(gè)抽頭1A、2A、3A和4A，其各自的降壓比為3 1,3. 5 1、4 1和5 1。然而，其它實(shí)施例可以用具有其它降壓比的其它數(shù)量的抽頭。
變壓器106A的副線圈具有第一輸出軌110A，其充當(dāng)所有次抽頭的共用軌。通過導(dǎo)線70A將軌IlOA連接到消融電極68A。發(fā)生器74中的其它電流源具有與IlOA類似的共用軌，各共用軌連接到相應(yīng)的消融電極。因此，如圖3中所示，電流源72B具有通過導(dǎo)線 70B連接到消融電極68B的共用軌110B。
通常，將感測元件112A與軌IlOA串聯(lián)設(shè)置，以使得控制器30能夠確定輸入到電極68A的功率和由電極呈現(xiàn)的阻抗。元件112A通常包括電流感測變壓器，其使得控制器能夠測量軌IlOA中的電流。合適的電流感測變壓器是由Coilcraft (Cary II)生產(chǎn)的CST裝置?；蛘?，可以使用其它方法來確定輸入到電極的功率及其阻抗，比如，通過控制器測量變壓器106A的線圈或抽頭的電壓。
變壓器106A的副線圈的第二輸出軌114A通過抽頭選擇開關(guān)108A連接到變壓器的一個(gè)抽頭。通過相應(yīng)的電容器-開關(guān)116A、118A、120A和122A連接共用軌1IOA和軌114A 之間的多個(gè)電容器CIA、C2A、C3A和C4A。電容器的數(shù)量通常等于變壓器106A上的次抽頭的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，電容器CIA、C2A、C3A和C4A的值分別為3nF、5nF、8nF和19nF。 或者，電容器的數(shù)量可以少于次抽頭的數(shù)量，并且通過使用兩個(gè)或更多個(gè)電容器來實(shí)現(xiàn)所需的電容。
電容器C1A、C2A、C3A和C4A與變壓器106A的副線圈并聯(lián)，使得任一電容器及這些電容器的組合可以與變壓器的任一抽頭形成并聯(lián)LC(電感器-電容器)。
第二輸出軌114A通過多極模式選擇開關(guān)124A連接到消融功率返回電極。對(duì)于單極模式操作，開關(guān)124A切換到連接到返回電極78 (圖1)的極10A。對(duì)于雙極模式操作，開關(guān)1 切換到其它極5A-9A中的任一個(gè)。每個(gè)極5A-9A連接到相應(yīng)的返回線80、82、84和 86，并且開關(guān)(圖中未示出)將返回線耦合到不同的返回電極68。例如，對(duì)于使用在消融功率下充當(dāng)電流源72A的源電極的電極68A提供消融功率和使用在消融功率下只充當(dāng)返回電極的電極68B的雙極操作，返回線80可以連接到電極68B并且可以關(guān)斷開關(guān)102B。
如果在消融功率下電極68B也將充當(dāng)電流源72B的源電極，則打開開關(guān)102B。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將顯而易見的是，在這種情況下，另外的電路耦合到電極68B，允許在fablA下其充當(dāng)返回電極，并且在fablB下其充當(dāng)源電極。電路通常包括施加到電極68B 的與施加到電極68A的功率具有相同頻率(fablA)和幅值但是相位相反的功率。通常，應(yīng)當(dāng)理解，可以構(gòu)造可供選擇的這種電路，以使得單電極68能夠充當(dāng)兩個(gè)頻率下的源電極，或充當(dāng)兩個(gè)頻率下的返回電極。
為了簡便起見，在圖3中未示出這種電路，并且除了下面特別指出外，下面的描述假設(shè)電極68充當(dāng)源電極或返回電極。
由電流源72A產(chǎn)生的消融電流流經(jīng)電極68A穿過受試者沈的阻抗& (本文中也將其稱為組織阻抗)。如果電流源在單極模式下操作，則組織阻抗出現(xiàn)在電極68A和返回電極78之間。如果電流源在雙極模式下操作，則阻抗出現(xiàn)在電極68A和選定的返回電極之間。組織阻抗&通常會(huì)根據(jù)一些參數(shù)而變化，如，遠(yuǎn)端在受試者沈中的位置、遠(yuǎn)端是否與受試者的內(nèi)腔壁接觸，以及接觸面積(如果其接觸的話)。
(發(fā)生器74中的其它電流源的消融電流流經(jīng)不同相應(yīng)的電極，并且各電流源具有其自己相應(yīng)的組織阻抗。因此，來自電流源72B的消融電流流經(jīng)電極68B穿過組織阻抗Zb。)
熱電偶75A安裝在電極68A上。熱電偶的銅鎳合金線77A連接到系統(tǒng)控制器30， 用于測量由熱電偶形成的電壓并由此測得電極68A的溫度。
如上所述，控制器30可以選擇變壓器106A上的多個(gè)次抽頭中的一個(gè)，并且對(duì)于發(fā)生器74中的其它變壓器，同樣如此。在其各個(gè)組織阻抗中由給定電流源消耗的外部功率通?；旧先Q于所選的各個(gè)變壓器的次抽頭，將參照?qǐng)D4對(duì)此進(jìn)行說明。
圖4示出了說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的組織阻抗&中由電流源72A消耗的功率與阻抗值之間關(guān)系的示意性曲線圖。曲線150、152、巧4和156分別示出根據(jù)所選的開關(guān)108A 的抽頭1A、2A、3A和4A在阻抗中消耗的功率?；绢愃频那€圖適用于發(fā)生器74的其它電流源，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠?qū)⒁韵旅枋?加以必要的變更)用于其它電流源。
假設(shè)是在功率放大器104A輸出的最大功率Pmax等于70W的情況下繪制的曲線圖。 對(duì)于每條曲線圖，當(dāng)分接的次電路的阻抗大致等于組織阻抗&時(shí)，組織中消耗的功率達(dá)到峰值。
如下面參照?qǐng)D5所述的，控制器30根據(jù)測得的組織阻抗來選擇抽頭。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4中所示，假設(shè)組織阻抗&在大約50Ω和大約250Ω之間變化，構(gòu)造抽頭認(rèn)、24、34、4々使得曲線的峰覆蓋整個(gè)5(^-25(^的范圍。
回到圖3，考慮電流源72A的電路示出了次抽頭和電容器可以形成多個(gè)不同的并聯(lián)LC電路。在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇電容器C1A、C2A，、C3A和/或C4A的值，使得對(duì)于每個(gè)抽頭，可以使用開關(guān)108A、116A、118A、120A構(gòu)造在消融頻率fablA下共振的并聯(lián)LC電路。 類似地，對(duì)于其它電流源，可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇電路的電容器和抽頭，構(gòu)造在電流源相應(yīng)的消融頻率fabl下共振的并聯(lián)LC電路
在消融期間，功率放大器104A的輸出通常主要是在消融頻率下。然而，放大器還會(huì)產(chǎn)生消融頻率的諧波和二次諧波，并且一個(gè)或多個(gè)諧波和二次諧波可能與一個(gè)或多個(gè)定位頻率對(duì)應(yīng)。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，其導(dǎo)致在測量遠(yuǎn)端的位置時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)給定的二次抽頭，將抽頭構(gòu)造為在各個(gè)電流源的消融頻率 fabl下共振的并聯(lián)LC電路的一部分，從而解決由于產(chǎn)生諧波和二次諧波而導(dǎo)致的問題。通過選擇一個(gè)或多個(gè)電容器與抽頭并聯(lián)形成所述構(gòu)造。所形成的并聯(lián)電路充當(dāng)此頻率下的高阻抗，并且因此導(dǎo)致傳遞到正被消融的組織的消融功率極少地減小或沒有減小。然而，因?yàn)橄陬l率fabl和定位頻率之間的頻率不同，所以并聯(lián)電路充當(dāng)定位頻率下的低阻抗。因此， 并聯(lián)電路有效地短路并濾除定位頻率，因此消除原本由與定位頻率對(duì)應(yīng)的消融頻率的諧波和二次諧波導(dǎo)致的任何錯(cuò)誤。
另外，多個(gè)可用的抽頭使得被選擇用于并聯(lián)LC電路的抽頭對(duì)組織阻抗而言是最佳的。換句話講，可以選擇大致與組織阻抗匹配的用于LC電路的抽頭，使得傳遞到組織的功率最大。因此，如下面對(duì)于圖5中的流程圖所描述地，使用同樣的二次抽頭濾除定位頻率并使之與組織阻抗匹配。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由醫(yī)師觀執(zhí)行的消融手術(shù)的流程圖200。在初始化步驟202中，醫(yī)師將導(dǎo)管22的遠(yuǎn)端引入內(nèi)腔23，本文中以舉例的方式假設(shè)所述內(nèi)腔包括心臟 4的左心房。如上面參照?qǐng)D1說明的，系統(tǒng)控制器30根據(jù)測得的流至貼片52-58的電流來確定遠(yuǎn)端的位置坐標(biāo)，并且使用⑶I 38向醫(yī)師顯示遠(yuǎn)端的位置。
在第一手術(shù)準(zhǔn)備步驟204中，醫(yī)師選擇手術(shù)中將要執(zhí)行的一組消融。所述選擇的步驟通常包括選擇將要在手術(shù)中使用的消融電極68和每個(gè)電極將要消耗的功率。另外， 可以設(shè)置手術(shù)期間所有消融電極將在組織中消耗的整體最大總功率，例如400W。在下面的描述中，以舉例的方式，假設(shè)每個(gè)電極消耗的功率被設(shè)置為Pmax。醫(yī)師也可以針對(duì)每個(gè)電極來設(shè)置消融是單極還是雙極的。就雙極消融而言，醫(yī)師選擇將要使用的返回電極。
在第二手術(shù)準(zhǔn)備步驟206中，系統(tǒng)控制器根據(jù)步驟204中進(jìn)行的選擇步驟來設(shè)置各模式選擇開關(guān)124A、1MB、…。然后，控制器針對(duì)手術(shù)中將要使用的每個(gè)電極測量組織阻抗。可以通過以下步驟進(jìn)行測量控制器在已知的未消融狀況下操作每個(gè)功率放大器 104A、104B、…，并使用感測元件112A、112B、…測量流入相應(yīng)消融電極的電流和電極上的電壓。
根據(jù)測得的每個(gè)電極的阻抗，控制器使用抽頭選擇開關(guān)108A、108B、…選擇每個(gè)電極消耗Pmax所需的相應(yīng)的各電流源的抽頭，如上面參照?qǐng)D4所描述的。
對(duì)于相應(yīng)的各電流源，控制器也使用電容器-開關(guān)將一個(gè)或多個(gè)電容器與所選的抽頭并聯(lián)連接。例如，對(duì)于電流源72B，控制器激活開關(guān)116B、118B、120B、122B中的一個(gè)或多個(gè)。選擇電容器，使得它們與抽頭一起形成在消融頻率下共振的并聯(lián)諧振電路。
在開始消融步驟208中，醫(yī)師通過使控制器操作功率放大器104A、104B、…處于消融狀況下來開始消融內(nèi)腔中的組織當(dāng)正在執(zhí)行消融時(shí)，控制器繼續(xù)根據(jù)測得的流到貼片 52-58的電流來追蹤遠(yuǎn)端的位置坐標(biāo)，并且在⑶I 38上繼續(xù)顯示遠(yuǎn)端的位置。
在繼續(xù)消融步驟210中，在醫(yī)師執(zhí)行消融的同時(shí)，控制器使用感測元件112A、 112B、…測量每個(gè)電極消耗的功率。根據(jù)需要，對(duì)于每個(gè)電極，處理器改變對(duì)應(yīng)變壓器上的抽頭和抽頭上的電容，以保持步驟204中設(shè)置的功率消耗狀況。每個(gè)電極處的消融通常持續(xù)到醫(yī)師停止為止。作為另外一種選擇或除此之外，當(dāng)通過與電極接觸的熱電偶75A、 75B、…測得已達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，處理器停止特定電極處的消融。
考慮到上面的描述示出了針對(duì)每個(gè)電流源獨(dú)立地選擇并聯(lián)電路的元件，從而滿足多種狀況。根據(jù)針對(duì)電流源消融電極的組織阻抗中消耗的功率來選擇給定電路的抽頭。選擇電容，使得抽頭的電感與電容一起基本在消融頻率下充當(dāng)開路，并且在定位頻率下充當(dāng)短路。因此，相同的抽頭被用于與組織的阻抗匹配和對(duì)消融與定位頻率的濾波。
上述參照?qǐng)D3的實(shí)施例已假設(shè)每個(gè)電流源包括具有可選的次抽頭(實(shí)現(xiàn)不同的電感)的變壓器。每個(gè)電流源還具有與次抽頭并聯(lián)的可選的電容。對(duì)于每個(gè)電流源，本發(fā)明的一些實(shí)施例通常具有與一個(gè)預(yù)選的電容并聯(lián)的一個(gè)預(yù)選的電感，選擇電感和電容的值， 以與由特定電流源產(chǎn)生的消融頻率共振。為了改變由耦合以接收消融頻率的電極消耗的功率，可以使用與上述方法不同的方法，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)熟悉這些方法，例如，改變電流源的功率放大器的增益。
上述實(shí)施例舉例說明了在不同頻率下向一個(gè)或多個(gè)電極提供消融頻率的原理，其使得能夠測量并控制與一個(gè)或多個(gè)電極接觸的身體組織中消融系統(tǒng)的每個(gè)電流源所消耗的功率?？梢葬槍?duì)每個(gè)電流源單獨(dú)地或同時(shí)地執(zhí)行測量和控制。
應(yīng)當(dāng)理解上述實(shí)施例僅是舉例方式的援引，本發(fā)明并不限于上文具體示出和描述的內(nèi)容。更確切地說，本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組合和子組合、以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明書時(shí)可能想到的并且現(xiàn)有技術(shù)中未公開的變型形式和修改形式。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括電流源，其包括變壓器，其具有被耦合以接收輸入功率的主線圈和具有第一多個(gè)次抽頭的副線圈，所述次抽頭被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的電極提供消融頻率下的電功率以消融所述組織， 所述組織具有阻抗；以及第二多個(gè)電容器；以及控制器，其被構(gòu)造用于響應(yīng)于所述阻抗和所述消融頻率來選擇一個(gè)所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器，并將所選的所述次抽頭連接到所選的至少一個(gè)所述電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器被構(gòu)造用于針對(duì)相應(yīng)的每個(gè)所選的所述次抽頭僅選擇一個(gè)所述電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所選的所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器并聯(lián)連接，以形成在消融頻率下共振的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述控制器被構(gòu)造用于使用在包括所述電極的導(dǎo)管的部分產(chǎn)生的定位電流來測量所述部分的位置，并且其中所述消融頻率為所述定位電流頻率的至少4倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述控制器被構(gòu)造用于在消融組織的同時(shí)測量所述部分的所述位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述定位電流包括從所述部分流入所述組織的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中響應(yīng)于所述部分附近的交變磁場來產(chǎn)生所述定位電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所選的所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器并聯(lián)連接，以形成濾除所述定位電流的頻率的電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中選擇所述次抽頭，使得所需的電功率水平為基于所述輸入功率的最大功率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器被構(gòu)造用于測量消融所述組織之前的所述阻抗。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器被構(gòu)造用于測量消融所述組織時(shí)的所述阻抗。
12.一種方法，包括耦合變壓器的主線圈以接收輸入功率；構(gòu)造所述變壓器的副線圈的第一多個(gè)次抽頭，以向與身體組織接觸的電極提供消融頻率下的電功率來消融組織，所述組織具有阻抗；提供第二多個(gè)電容器；響應(yīng)于所述阻抗和所述消融頻率來選擇一個(gè)所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器；以及將所選的所述次抽頭連接到所選的至少一個(gè)所述電容器。
13.所根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所選的所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器并聯(lián)連接，以形成在所述消融頻率下共振的電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括使用在包括所述電極的導(dǎo)管的部分產(chǎn)生的定位電流來測量所述部分的位置，其中所述消融頻率為所述定位電流頻率的至少4倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括在消融所述組織的同時(shí)測量所述部分的所述位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述定位電流包括從所述部分流入所述組織的電流。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中響應(yīng)于所述部分附近的交變磁場來產(chǎn)生所述定位電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所選的所述次抽頭和至少一個(gè)所述電容器并聯(lián)連接，以形成濾除所述定位電流的頻率的電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中選擇所述次抽頭，使得所需的電功率水平為基于所述輸入功率的最大功率。
20.一種裝置，包括在各個(gè)不同頻率下操作的第一多個(gè)電流源，每個(gè)所述電流源包括 相應(yīng)的變壓器，其具有被耦合以接收輸入功率的主線圈和具有第二多個(gè)次抽頭的副線圈，所述次抽頭被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的各個(gè)電極提供相應(yīng)的電功率，所述組織具有相應(yīng)的阻抗；以及第三多個(gè)電容器；以及控制器，其被構(gòu)造用于針對(duì)每個(gè)所述電流源響應(yīng)于其相應(yīng)的阻抗和相應(yīng)的所述電流源的頻率來選擇其一個(gè)所述次抽頭和其至少一個(gè)所述電容器，并且，對(duì)于每個(gè)所述電流源，將所選的其所述次抽頭連接到所選的其所述至少一個(gè)電容器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所需的各個(gè)所述電功率的總和等于將要在所述組織中消耗的整體預(yù)設(shè)功率。
22.一種裝置，包括能量發(fā)生器，其被構(gòu)造用于提供第一頻率下的第一消融功率和不同于所述第一頻率的第二頻率下的第二消融功率；以及探針，其包括至少一個(gè)電極，所述電極被耦合以同時(shí)接收所述第一消融功率和所述第二消融功率，并且在與所述至少一個(gè)電極接觸的身體組織內(nèi)消耗所述第一和第二消融功率。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述至少一個(gè)電極包括單電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述單電極被構(gòu)造為用于所述第一消融功率的第一源電極和第一返回電極中的一者，并被構(gòu)造為用于所述第二消融功率的第二源電極和第二返回電極中的一者。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述至少一個(gè)電極包括被耦合以接收所述第一消融功率的第一電極和被耦合以接收所述第二消融功率的第二電極。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述第一電極被構(gòu)造為用于所述第一消融功率的源電極和用于所述第二消融功率的返回電極，并且其中所述第二電極被構(gòu)造為用于所述第二消融功率的源電極。
27.一種方法，包括在各個(gè)不同的頻率下操作第一多個(gè)電流源，每個(gè)所述電流源包括相應(yīng)的變壓器，其具有被耦合以接收輸入功率的主線圈和具有第二多個(gè)次抽頭的副線圈，所述次抽頭被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的各個(gè)電極提供各個(gè)電功率，所述組織具有相應(yīng)的阻抗；以及第三多個(gè)電容器；以及針對(duì)每個(gè)所述電流源響應(yīng)于其相應(yīng)的所述阻抗和相應(yīng)的所述電流源的頻率來選擇一個(gè)其所述次抽頭和其至少一個(gè)所述電容器，并且，對(duì)于每個(gè)所述電流源，將其所選的所述次抽頭連接到其所選的所述至少一個(gè)電容器。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所需的各個(gè)所述電功率的總和等于將要在所述組織中消耗的整體預(yù)設(shè)功率。
29.一種方法，包括提供第一頻率下的第一消融功率和不同于所述第一頻率的第二頻率下的第二消融功率；使用至少一個(gè)電極同時(shí)接收所述第一消融功率和所述第二消融功率；以及在與所述至少一個(gè)電極接觸的身體組織內(nèi)消耗所述第一消融功率和所述第二消融功率。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中所述至少一個(gè)電極包括單電極。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述單電極被構(gòu)造為用于所述第一消融功率的第一源電極和第一返回電極中的一者，并且被構(gòu)造為用于所述第二消融功率的第二源電極和第二返回電極中的一者。
32.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中所述至少一個(gè)電極包括被耦合以接收所述第一消融功率的第一電極和被耦合以接收所述第二消融功率的第二電極。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述第一電極被構(gòu)造為用于所述第一消融功率的源電極和用于所述第二消融功率的返回電極，并且其中所述第二電極被構(gòu)造為用于第二消融功率的源電極。
全文摘要
本發(fā)明為使用多電極的同時(shí)消融，提供了一種裝置，所述裝置包括具有變壓器的電流源，所述變壓器具有被耦合以接收輸入功率的主線圈。所述變壓器具有副線圈，所述副線圈具有被構(gòu)造用于向與身體組織接觸的電極提供消融頻率下的電功率的第一多個(gè)次抽頭。所述組織具有阻抗，并且通過電功率將所述組織消融。所述電流源具有第二多個(gè)電容器。所述裝置還包括控制器，所述控制器被構(gòu)造用于響應(yīng)于阻抗和消融頻率來選擇一個(gè)次抽頭和至少一個(gè)電容器，并且將所選的次抽頭連接到所選的至少一個(gè)電容器。
文檔編號(hào)A61B18/12GK102525642SQ201110365170
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者A·C·阿爾特曼, A·戈瓦里, Y·埃弗拉思 申請(qǐng)人:韋伯斯特生物官能(以色列)有限公司