用于消融和電穿孔組織細(xì)胞的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使用組合的熱量和電穿孔來(lái)產(chǎn)生更深度損傷同時(shí)避免在組織表面產(chǎn)生過(guò)多熱量的高壓射頻消融的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于如增強(qiáng)化療(電化學(xué)療法)、細(xì)胞消融、和細(xì)胞內(nèi)電操縱的這樣的目的，電場(chǎng)的使用是相對(duì)較新的藥物治療。所有三種治療都涉及能量的脈沖，盡管使用不同的頻率和脈沖持續(xù)時(shí)間。當(dāng)細(xì)胞暴露于高電壓電場(chǎng)脈沖時(shí)，發(fā)生諸如腫瘤或肝細(xì)胞的消融。在存在這些脈沖的情況下，整個(gè)細(xì)胞膜上的電化學(xué)電勢(shì)被改變并且誘發(fā)偏振脂質(zhì)雙分子層中的不穩(wěn)定性，此舉可導(dǎo)致在細(xì)胞膜中的不可逆的孔的形成(或現(xiàn)有的孔的擴(kuò)大)。該現(xiàn)象可通過(guò)細(xì)胞內(nèi)容物的損失或周圍污染物的進(jìn)入導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
[0003]當(dāng)暴露于電場(chǎng)時(shí)這種在細(xì)胞膜滲透性的增加通常被稱為電穿孔，并且可以通過(guò)內(nèi)部(經(jīng)由，例如，導(dǎo)管)地或外部地應(yīng)用的直流(DC)電能的脈沖的應(yīng)用發(fā)生。然而，電脈沖的重復(fù)頻率被認(rèn)為影響肌肉收縮，此舉可在患者中產(chǎn)生燒灼感或劇烈疼痛。
[0004]此外，有時(shí)需要深度損傷來(lái)有效地治療某些心臟病況。例如，可通過(guò)穿過(guò)并在有疤痕的心肌組織周圍的異常導(dǎo)電通路引起心房纖顫，此舉導(dǎo)致電“反饋回路”和心律不齊。為了破壞這些異常通路，必須足夠深地消融心肌組織以停止有問(wèn)題的電信號(hào)。深度損傷的創(chuàng)建要求能量和/或高溫的長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用。然而，組織的表面必須保持在足夠涼爽的溫度下，以避免炭化或微栓子形成，炭化或微栓子形成可導(dǎo)致意想不到的組織死亡或中風(fēng)。
[0005]因此，期望能夠在不產(chǎn)生高熱量且而不會(huì)引起病人不適的情況下產(chǎn)生深度損傷的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法涉及應(yīng)用高電壓射頻能量以使用熱量和電穿孔來(lái)執(zhí)行消融同時(shí)避免由于在組織表面處的過(guò)多熱量引起的不期望的組織破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明有利地提供了一種用于在不產(chǎn)生高熱量的情況下產(chǎn)生深度損傷的方法和系統(tǒng)。該方法一般地包括使用醫(yī)療設(shè)備來(lái)治療目標(biāo)組織細(xì)胞，該醫(yī)療設(shè)備被配置成選擇性地傳遞發(fā)生組織電穿孔的電壓下的能量、發(fā)生熱消融的電壓下的能量、或其間的任何電壓下的能量。醫(yī)療設(shè)備還可被配置成將組織的溫度降低至發(fā)生冷凍消融的溫度。所應(yīng)用的能量可以是射頻(RF)能量，并且RF能量可以是具有在約20kHz至約IMHz的頻率的交流能量?？稍诩s500伏RMS和大約3000伏RMS之間傳遞電穿孔能量。而且，在應(yīng)用發(fā)生電穿孔的電壓前，將發(fā)生熱消融的電壓被應(yīng)用至目標(biāo)組織。更進(jìn)一步，醫(yī)療設(shè)備可包括多個(gè)電極，并且射頻能量被傳遞至多個(gè)電極中的每一個(gè)，傳遞至多個(gè)電極中的每一個(gè)的能量相對(duì)于傳遞至相鄰電極的能量成同相角或異相角。
[0007]在另一實(shí)施例中，該方法可包括將醫(yī)療設(shè)備定位成與目標(biāo)組織區(qū)域接觸，醫(yī)療設(shè)備包括與射頻發(fā)生器通信的多個(gè)電極，該發(fā)生器可編程成以雙極模式、和單極模式與雙極模式的組合中的至少一個(gè)傳遞能量，在約500伏RMS至約3000伏RMS之間將來(lái)自醫(yī)療設(shè)備的射頻能量傳遞至目標(biāo)組織，并在約100伏RMS至約150伏RMS之間將來(lái)自醫(yī)療設(shè)備的的交流射頻能量傳遞至目標(biāo)組織的區(qū)域。該方法可進(jìn)一步包括在約150伏RMS和約500伏RMS之間的電壓下傳遞交流射頻能量。傳遞至多個(gè)電極的每一個(gè)的能量可相對(duì)于傳遞至相鄰電極的能量成同相角或異相角傳遞。
[0008]該系統(tǒng)可一般包括具有在設(shè)備的遠(yuǎn)端處的多個(gè)電極的醫(yī)療設(shè)備，和與多個(gè)電極通信的能量發(fā)生器，該發(fā)生器可編程成在約100伏特RMS和約3000伏特RMS之間進(jìn)行傳遞。該設(shè)備可進(jìn)一步包括在遠(yuǎn)端處的一個(gè)或多個(gè)傳感器。該能量發(fā)生器能夠可編程成在第一治療周期期間在約100伏RMS和約150伏RMS之間和在第二治療周期期間在約500伏RMS和約3000伏RMS之間進(jìn)行傳遞。此外，能量發(fā)生器能夠可編程成將以單極模式、雙極模式、以及其組合中的至少一個(gè)來(lái)將能量傳遞至多個(gè)電極。
[0009]附圖簡(jiǎn)述
[0010]在結(jié)合附圖考慮時(shí)，參考以下詳細(xì)描述，將更容易地了解本發(fā)明的更完整的理解以及其所附的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中:
[0011]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施例；
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施例；
[0013]圖3A和3B示出具有多個(gè)電極的醫(yī)療設(shè)備的遠(yuǎn)端和當(dāng)設(shè)備以單極或多極模式操作時(shí)創(chuàng)建的損傷；以及
[0014]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
[0015]發(fā)明詳細(xì)描述
[0016]本發(fā)明提供用于在不產(chǎn)生高熱量且不會(huì)引起病人不適情況下產(chǎn)生深度損傷的系統(tǒng)及其使用方法。高頻交流(AC)射頻(RF)能量可被用于(例如，在約20kHz至約IMHz之間，由于該范圍不刺激心臟，但仍然提供電泳(electroporetic)效果)通過(guò)細(xì)胞電穿孔或熱量或它們的組合來(lái)消融組織，同時(shí)將組織表面溫度維持在低于導(dǎo)致意想不到的炭化或微栓子形成的閾值溫度。此外，AC RF能量的該應(yīng)用沒有導(dǎo)致在應(yīng)用DC能量時(shí)的患者不適或疼痛。更進(jìn)一步地，在由于熱能而能消融組織的電壓下、由于電穿孔效果而能消融組織的電壓、或在沿?zé)崮芎碗姶┛啄芰恐g的閉集(continuum)的任意點(diǎn)處的電壓下，施加AC RF能量?，F(xiàn)參照所附附圖，其中相同的附圖標(biāo)記指的是相同元件，圖1示出了用于生成并將高壓RF能量應(yīng)用至目標(biāo)組織12的區(qū)域的系統(tǒng)10的第一實(shí)施例。系統(tǒng)10 —般地包括醫(yī)療設(shè)備14、能量發(fā)生器16、和用于操作、監(jiān)測(cè)、和調(diào)節(jié)設(shè)備14的操作的控制臺(tái)18。
[0017]參照?qǐng)D1和2，醫(yī)療設(shè)備14可以是導(dǎo)管，例如，如圖1所示的RF消融導(dǎo)管。導(dǎo)管14可適于用僅單一能量形式(例如，RF能量)、或能量形式的組合(例如，RF加激光、微波、冷凍消融、和/或超聲能量)使用。不管導(dǎo)管14所適合的能量形式的數(shù)量，但是，導(dǎo)管14必須至少能夠傳輸將電穿孔目標(biāo)組織細(xì)胞12的電場(chǎng)。例如，導(dǎo)管14可能夠在約2000V或以上的電壓下傳輸RF能量。導(dǎo)管14可包括具有近端部分22和遠(yuǎn)端部分24的柔性細(xì)長(zhǎng)本體20。細(xì)長(zhǎng)本體20的遠(yuǎn)端24可具有固定的直徑(如圖1所示)，或可包括可擴(kuò)展的元件(如圖2所示)。細(xì)長(zhǎng)本體20可包括多個(gè)治療元件，諸如在遠(yuǎn)端24處的用于將能量傳遞至目標(biāo)組織12的電極26。如果除RF之外還使用第二能量形式，則除多個(gè)電極26外治療元件還可包括熱透射區(qū)域，諸如，氣囊或其它可擴(kuò)展元件、直接或間接暴露于冷凍流體的流動(dòng)路徑的金屬結(jié)構(gòu)、或一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱聚合物或復(fù)合物。例如，圖2示出了除電極陣列26之外還具有冷凍消融球囊27的導(dǎo)管14。多個(gè)電極26可以是任何數(shù)量、配置、或形狀，例如，多個(gè)分立電極、部分地或完全地外接于細(xì)長(zhǎng)本體20(如圖1所示)或球囊27的帶狀電極、縱向取向的電極(如圖2所示)、尖端電極(如圖2所示)、或電極的集群。電極可以是以應(yīng)用至遠(yuǎn)端部分24的外表面的導(dǎo)電條的形式，并且可由金屬、導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電油墨印刷或微毛細(xì)管印刷制成。電極26可被粘附地結(jié)合至設(shè)備14或由離子沉積或等離子體沉積施加。替代地，諸如銀、鉑、或金之類的導(dǎo)電材料可被摻雜或以其它方式混合到氣囊27材料中。
[0018]導(dǎo)管14可限定用于提供在細(xì)長(zhǎng)本體20的近端部分22和遠(yuǎn)端部分24之間的機(jī)械、電、和/或流體連通的一個(gè)或多個(gè)腔28。一個(gè)或多個(gè)腔28可被熱絕緣以基本上防止在例如，內(nèi)腔28 (和其中的任何設(shè)備或組件)和多個(gè)電極26之間的熱交換。細(xì)長(zhǎng)本體20的遠(yuǎn)端部分24可進(jìn)一步包括用于檢測(cè)壓力、溫度、電阻抗、或其他系統(tǒng)和/或環(huán)境參數(shù)(例如，目標(biāo)組織12的表面溫度)的一個(gè)或多個(gè)傳感器29。一個(gè)