專利名稱：使用超臨界氣體的低溫治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于低溫學醫(yī)療裝置的冷卻系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)開發(fā)了用于治療心臟組織的多種冷卻導管系統(tǒng)，用于足夠冷卻組織以麻醉其并允許心臟的冷繪制和/或?qū)Ч芪恢孟鄬τ诰植拷M織病變的確定，或用于在導管端部位置處施加更高水平的冷卻以消融組織。通常，可被低溫學導管作用的治療范圍可比得上射頻或熱消融導管的應用范圍，且具體來說，這些儀器可構(gòu)造成在導管的末端處實現(xiàn)小的局部球狀病變，或沿末端延伸幾個厘米長度或更多的一個或多個細長線性病變。后一病變形式通常用于實現(xiàn)跨越心臟壁區(qū)域的傳導塊，從而在長度上斷開異常路徑，防止傳導跨越該區(qū)域，為了改變心臟信號路徑拓撲，例如，為了消除負責心房纖維性顫動或心動過速的錯誤路徑。低溫學裝置使用源自制冷劑流過裝置中出現(xiàn)的熱動力變化的能量傳遞。具有低工作溫度(諸如冷凍劑或低溫學制冷劑)的各種流體已經(jīng)用在醫(yī)療和手術(shù)領(lǐng)域以治療這種組織異常。通常，低溫學裝置使用源自制冷劑流過裝置中出現(xiàn)的熱動力變化的能量傳遞來產(chǎn)生從目標組織流到裝置的凈熱傳遞，通常通過冷凍劑與目標組織之間的傳導性和對流性熱傳遞，而將裝置的一部分冷卻到非常低的溫度來實現(xiàn)。熱傳遞的質(zhì)量和大小由裝置構(gòu)造和裝置內(nèi)的冷凍劑狀態(tài)的控制來調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)上，可通過小孔注射高壓制冷劑來實現(xiàn)冷卻。從小孔注射時，制冷劑經(jīng)受兩個主要熱動力變化(i)通過正焦耳湯姆遜閥膨脹到低壓力和溫度，以及(ii)經(jīng)受從液體到氣體的相變化，由此吸收蒸發(fā)熱。所得到的通過裝置的低溫制冷劑的流動用于吸收來自目標組織的熱并由此將組織冷卻到所需的溫度。多種不同流體已經(jīng)用于低溫治療導管的冷卻部件，諸如提供某種程度熱傳導性和熱性能的濃鹽水溶液或其它液體。但是，常規(guī)的制冷劑及其相應的制冷劑系統(tǒng)在其移除熱的熱傳導性和/或性能方面受到限制，因為其特定的熱性能，或因為在制冷劑遞送到導管之前，不足夠的溫度下降。某種程度上，已經(jīng)通過使用相變材料作為低溫流體，并布置導管使得在導管末端的治療部分中出現(xiàn)相變，例如從液體到氣體，而解決了這些考慮。另一可能方法是采用加壓氣體，并將導管構(gòu)造成通過末端結(jié)構(gòu)中氣體的膨脹來冷卻。但是，由于這種導管要求小尺寸以插入脈管，或操作低溫治療探針的笨拙，通常，可以信任的在遠端處提供了足夠的冷卻能力并最小化治療時間，同時增加消融損傷深度和質(zhì)量的安全并有效的冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計還是一困難的目標。因而，需要提供一種冷卻劑系統(tǒng)，均一地、可控制地將冷卻劑遞送到治療裝置，具有最小化治療時間并改善治療的深度和質(zhì)量的冷卻能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有利地提供一種用于將冷卻劑遞送到醫(yī)療裝置并熱治療組織區(qū)域的方法和系統(tǒng)。具體來說，提供一種將冷卻劑遞送到醫(yī)療裝置的方法，包括將呈超臨界狀態(tài)的冷卻劑遞送到所述醫(yī)療裝置的治療區(qū)域；以及在所述治療區(qū)域處，將所述冷卻劑從所述超臨界狀態(tài)變化到液相和氣相中的至少一種。該方法可包括將所述冷卻劑從所述超臨界狀態(tài)變化到液相和氣相中的至少一種，其涉及從焦耳湯姆遜閥排出所述冷卻劑。所述冷卻劑可從超臨界狀態(tài)變化到混合液-氣狀態(tài)，以及將呈超臨界狀態(tài)的所述冷卻劑遞送到所述醫(yī)療裝置的治療區(qū)域可包括使所述冷卻劑過冷。該方法可包括從儲存器抽取呈液相的冷卻劑，并將所述冷卻劑轉(zhuǎn)換成用于遞送到所述醫(yī)療裝置的超臨界相，將所述冷卻劑轉(zhuǎn)換成用于遞送到所述醫(yī)療裝置的超臨界相包括用壓力調(diào)節(jié)器升高所述冷卻劑的壓力。該方法還可包括監(jiān)控所述醫(yī)療裝置內(nèi)的壓力水平和在所監(jiān)控的壓力水平從預訂目標壓力變化時，從所述醫(yī)療裝置排泄冷卻劑。還提供一種低溫學治療組織區(qū)域的方法，包括靠近組織區(qū)域定位醫(yī)療裝置的治療區(qū)域；將呈基本液相的冷卻劑從冷卻劑儲存器遞送到過冷卻器；將所述冷卻劑從液相轉(zhuǎn)換成超臨界狀態(tài)；將超臨界冷卻劑遞送到所述治療區(qū)域；在治療區(qū)域處，將冷卻劑從超臨界狀態(tài)變化到液相和氣相中的至少一種；消融組織區(qū)域；以及從醫(yī)療裝置的治療區(qū)域排泄冷卻劑。


參考結(jié)合附圖考慮的以下描述，將更完整理解本發(fā)明并更容易理解所伴隨的尤其及其特征，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的醫(yī)療系統(tǒng)的實施例；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的醫(yī)療裝置的實施例；圖3是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的冷卻系統(tǒng)的實施例的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的冷卻系統(tǒng)的實施例的另一示意圖；圖5示意性地示出用于本發(fā)明的醫(yī)療系統(tǒng)的過冷卻器的實施例；圖6示意性地示出用于本發(fā)明的醫(yī)療系統(tǒng)的過冷卻器的另一實施例；圖7示意性地示出用于本發(fā)明的醫(yī)療系統(tǒng)的過冷卻器的另一實施例；圖8示意性地示出用于本發(fā)明的醫(yī)療系統(tǒng)的過冷卻器的再另一實施例；圖9示意性地示出用于本發(fā)明的醫(yī)療系統(tǒng)的過冷卻器的另一實施例；圖10示意性地示出用于本發(fā)明的醫(yī)療系統(tǒng)的過冷卻器的實施例；以及圖11是示出壓力和溫度的相關(guān)系的圖表。
具體實施例方式本發(fā)明包括低溫學冷卻系統(tǒng)和與低溫學冷卻系統(tǒng)一起使用的醫(yī)療裝置?，F(xiàn)參照附圖，其中，相同的附圖標記表示相同的元件，圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的醫(yī)療系統(tǒng)的實施例，其總體以附圖標記“10”標示。該系統(tǒng)總體上包括通過控制纜線系統(tǒng)16聯(lián)接到醫(yī)療裝置14的冷卻單元或控制臺12。醫(yī)療裝置14可以是可通過脈管系統(tǒng)和/或靠近要治療的組織區(qū)域遞送或以其它方式定位的醫(yī)療探針、導管、球囊導管、以及其他裝置。具體說來，醫(yī)療裝置14可包括可操作以熱處理所選定組織位置，包括心臟組織的裝置。控制纜線系統(tǒng)16可包括三個分離的控制線纜同軸電纜控制線纜18、電控制線纜20以及真空控制線纜22。外真空控制線纜可適于具有多層或球囊的醫(yī)療裝置。如果用戶想要執(zhí)行射頻(“RF”)消融程序，射頻能量可通過電控制纜線20被提供到醫(yī)療裝置14上的電極以執(zhí)行RF消融技術(shù)。電控制纜線20可包括心電圖儀(“ECG”)盒M以便于從醫(yī)療裝置14上的電極到ECG監(jiān)控器(未示出)的連接。同軸控制纜線18可同時包括冷卻注射控制纜線和真空控制纜線，冷卻注射控制纜線和真空控制纜線為用于冷卻裝置14的組織治療部分的制冷劑或冷卻劑提供相應的入口和返回路徑。真空控制纜線22可提供安全導管，如果醫(yī)療裝置14內(nèi)的壓力超過預設(shè)極限，則允許過量的冷卻劑或氣體從裝置14溢出。 真空控制線纜22還可用于捕獲通過外真空系統(tǒng)泄漏的在患者外部并在患者體內(nèi)時作為內(nèi)腔以進入血液的空氣?，F(xiàn)參照圖2，更詳細地示出醫(yī)療裝置14。醫(yī)療裝置可包括用于醫(yī)療裝置與治療位置之間的能量交互作用的治療區(qū)域26。治療區(qū)域沈可包括例如球囊結(jié)構(gòu)，該球囊結(jié)構(gòu)可以是單壁或雙壁構(gòu)造。在雙壁或雙球囊構(gòu)造中，球囊壁之間的空間或接合可以與真空源連通。具體來說，醫(yī)療裝置可包括具有多個近側(cè)的連接器端口 30a — 30d的把手28。端口 30a 可以是第一真空連接器，其中具有第一真空內(nèi)腔，諸如10弗倫奇(French)內(nèi)腔。端口 30b 可以是同軸連接器，同軸連接器中同時具有真空內(nèi)腔和注射劑，真空內(nèi)腔是第二真空內(nèi)腔， 諸如8佛倫奇內(nèi)腔。端口 30c可以是電連接器，而端口 30d可以是引導線魯爾接口(Iuer hub)。醫(yī)療裝置14可包括細長、柔性導管本體32，導管本體32具有引導線34和內(nèi)軸36以及外軸38，外軸38具有經(jīng)由其形成的一個或多個內(nèi)腔，該一個或多個內(nèi)腔用于將流體或冷卻劑循環(huán)和/或遞送到醫(yī)療裝置14的治療區(qū)域26。把手28可包括血液檢測電路40和壓力釋放閥42。醫(yī)療裝置14的治療區(qū)域沈可包括第一、內(nèi)膨脹元件(諸如球囊)44和圍繞第一膨脹元件44的第二、外膨脹元件46。輻射透不過的標記帶48可位于靠近注入治療區(qū)域沈的冷卻劑的出口處以幫助裝置的定位和
足艮S宗。醫(yī)療裝置10還可包括一個或多個傳感器以在控制臺12、控制纜線系統(tǒng)16、或醫(yī)療裝置14中監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行參數(shù)，包括例如壓力、溫度、流率、體積等?，F(xiàn)參照圖3，示出與醫(yī)療裝置一起使用的控制臺12的示意圖?？刂婆_12包括各種機械和/或電氣部件以輔助醫(yī)療裝置14的運行、控制、和/或監(jiān)控。首先，控制臺12可以通過控制纜線系統(tǒng)16聯(lián)接到醫(yī)療裝置14以將控制臺12的流體供應內(nèi)腔50和排放內(nèi)腔52 與醫(yī)療裝置14的治療區(qū)域沈流體連通。通常，控制臺12還可包括第一冷卻劑儲存器54、 第二冷卻劑儲存器56、以及真空源58。如本文所使用的，術(shù)語“儲存器”意在包括能夠容納流體的任何容器或腔室。如此，第一或第二儲存器中任一個可包括在兩個或多個閥之間形成內(nèi)部空間的罐、容器、或甚至一段管等。第二冷卻劑儲存器56可具有比第一冷卻劑儲存器M的容量小的容量(諸如例如20立方厘米)，這已經(jīng)顯示減少由于冷卻劑流出進入脈管系統(tǒng)而導致的心臟異常和/或失效的可能性。真空源58可包括能夠提供負壓梯度以提供流體流動的任何結(jié)構(gòu)和/或設(shè)備，包括泵、柱塞裝置等?？蓢@控制臺12設(shè)置與供應內(nèi)腔50和/或排出內(nèi)腔52流體連通的一個或多個閥，用于沿所需路徑操縱和/或提供流體流動。例如，控制臺12可包括一對閥60和62，閥 60和62與第一冷卻劑儲存器M流體連通，從而第一冷卻劑儲存器M可選擇性地從與第二冷卻劑儲存器56流體連通切換到與供應內(nèi)腔50流體連通。此外，閥64可設(shè)置在排出內(nèi)腔52上，從而排出內(nèi)腔52可選擇性地從與第二冷卻劑儲存器56流體連通切換到與真空源58 流體連通。此外，控制臺12可包括一個或多個止回閥和/或壓力釋放閥CV，止回閥和/或壓力釋放閥CV構(gòu)造成如果控制臺的一部分100內(nèi)的壓力水平和/或流率超過所需的或預定的水平，則打開到大氣或回收罐。如果需要，還可操作這種閥以打開系統(tǒng)的各部分。控制臺12可包括同時與供應內(nèi)腔50和排出內(nèi)腔52流體連通的閥66。具體來說， 閥66可在控制纜線連接器的上游位置處與供應內(nèi)腔50流體連通，同時在控制纜線連接器下游與排出內(nèi)腔52流體連通。閥66還可放置成與周圍大氣流體連通以平衡排出內(nèi)腔和供應內(nèi)腔中的壓力。在運行中，控制臺12可檢測醫(yī)療裝置14的失效，諸如血液或體液被夾帶入冷卻劑系統(tǒng)的指示。在檢測到這種情況時，冷卻劑流可被終止。但是，盡管終止了冷卻劑流，由于供應內(nèi)腔和排出內(nèi)腔中增大的壓力水平，體液可繼續(xù)被虹吸入醫(yī)療裝置并因此吸入控制臺的各部分。為減小虹吸出現(xiàn)的可能性，可致動閥66以使得供應內(nèi)腔50和排出內(nèi)腔52同時與大氣流體連通。通過這樣做，任一內(nèi)腔內(nèi)的壓力將基本平衡并因此防止體液進一步進入醫(yī)療裝置并因此進入控制臺。當然，可通過使用呈不同構(gòu)造的一個或多個閥來同時實現(xiàn)供應內(nèi)腔和排出內(nèi)腔的平衡和/或受支配。控制臺12還可包括過冷卻器68，過冷卻器68圍繞供應內(nèi)腔50的一部分設(shè)置，用于實現(xiàn)所要求的溫度和/或流過其的流體的冷卻劑相。過冷卻器68可包括放置成與如前所討論的供應內(nèi)腔50熱連通的壓縮機、冷凝器等。圖5以示意性方式公開了閉環(huán)過冷卻器的一個實例。如所示，過冷卻器包括熱交換腔室70，熱交換腔室具有穿過其的卷繞的制冷劑傳遞線72。壓縮機76和冷凝器78提供液態(tài)制冷劑，液態(tài)制冷劑如標記“制冷劑進”箭頭所示傳遞入腔室70。如果壓縮氣體膨脹、 或如果液體的狀態(tài)變成氣態(tài)，冷卻劑由此冷卻傳遞線72及其內(nèi)容物。該膨脹的氣態(tài)冷卻劑如標記“制冷劑出”箭頭所示從腔室70排出并返回到壓縮機76?？稍诶淠?8與腔室70 之間插入毛細管80，以減少流入熱交換腔室70的冷卻劑。圖6示出本系統(tǒng)的過冷卻器68的另一實例。過冷卻器包括絕緣外殼82 (如同腔室 70)，外殼82包圍冷卻劑供應線84的卷繞部分，冷卻劑供應線84通向如上所述的醫(yī)療設(shè)施 (未示出)。冷卻劑供應線84與冷卻劑儲存器86連通以允許冷卻劑被引導入外殼82。設(shè)置與真空源90連通的出口 88以在冷卻劑被引導到清除系統(tǒng)時從外殼82排出冷卻劑?？赏ㄟ^冷卻劑流量調(diào)節(jié)器92控制冷卻性能，冷卻劑流量調(diào)節(jié)器92可響應于外殼82內(nèi)的溫度傳感器95，溫度傳感器95輸出信號到控制流量調(diào)節(jié)器92的溫度控制器96?，F(xiàn)參照圖7，示出替代的過冷卻構(gòu)造。示出具有出口 100的腔室98。設(shè)置在腔室 98內(nèi)的是導管102，導管102具有第一端104和第二端106并形成用于冷卻劑或制冷劑的流體流動通道。導管102形成小孔108。實際上，制冷劑被供應到第一端104，然后穿過導管102的本體到第二端106。在制冷劑進入導管102后，制冷劑的一部分通過小孔108被引導入腔室98。然后，制冷劑膨脹而由此冷卻腔室98并又冷卻導管102。該膨脹的制冷劑然后通過出口 100從腔室排出。通過小孔108的流率可通過小孔的大小以及如本文所述的流動控制閥(未示出)控制。小孔的直徑范圍可以例如在0.0001至0.03英寸的范圍內(nèi)。在腔室98內(nèi)作用的過冷的速率可通過調(diào)整出口 100的流率來調(diào)節(jié)。通過減小出口 100處的流率，通過小孔108進入腔室98的制冷劑的量由此減小并減少過冷卻。此外，設(shè)想小孔沿導管102的位置可變化。
現(xiàn)參照圖8，其是更詳細示出的過冷卻器的另一替代實施例的示意圖。所示布置中，制冷劑從冷卻劑源Iio供應到系統(tǒng)。制冷劑穿過過濾器或污染物移除器112 (可選的) 并然后到接合點114。接合點的一個分支穿過通風系統(tǒng)116，而另一分支穿過過冷卻器118。 過冷卻器118將制冷劑冷卻到使得制冷劑在遞送到醫(yī)療裝置14之前呈液態(tài)的溫度。所示出的布置允許過冷卻器放置在控制臺外的配件中，例如在連接盒或中間控制臺(未示出) 中、在導管把手組件中或任何其它位于醫(yī)療裝置14與控制臺12之間的裝置。現(xiàn)參見圖9，結(jié)合用于該過冷卻器的控制系統(tǒng)示出過冷卻器的又另一構(gòu)造。如同上述構(gòu)造，這里描述了具有入口 122和出口 IM的熱交換腔室120設(shè)置了用于諸如一氧化二氮或另一流體的制冷劑的流動通道。形成用于相同制冷劑的第二流體流動路徑的導管126 穿過腔室120并與腔室上游制冷劑供應和腔室下游醫(yī)療裝置流體連通。如圖所示，流體流動分流器1 可允許普通制冷劑源用于供應腔室120和導管126。可編程控制器130與一個或多個閥(諸如第一閥13 通信并控制一個或多個閥， 以響應于編程的冷卻曲線并響應于來自導管的傳感器輸出來調(diào)節(jié)通過導管1 并進入醫(yī)療裝置的冷卻劑的流動。此外，控制器130可用于控制第二閥134，以響應于所感應的腔室內(nèi)溫度來調(diào)節(jié)通過腔室120的冷卻劑的流動。例如，控制器130可建立隨時間重復地打開和關(guān)閉第二閥134的工作循環(huán)(duty cycle)。如果腔室120內(nèi)溫度升高，則可更頻繁地打開和關(guān)閉第二閥134。相反，如果腔室內(nèi)溫度下降得太多，則可較不頻繁地循環(huán)第二閥134。 另一實例包括建立工作循環(huán)以具體調(diào)節(jié)治療位置處的溫度升高和降低。當執(zhí)行醫(yī)療治療程序時，能夠精確地控制醫(yī)療裝置14的治療區(qū)域沈的冷凍和融化率是有利的。此外，通過感應實際的溫度并調(diào)節(jié)系統(tǒng)閥門的打開和關(guān)閉，可完成特定溫度方案的應用?，F(xiàn)參見圖10，結(jié)合用于該過冷卻器的控制系統(tǒng)示出過冷卻器的又另一構(gòu)造。該過冷卻器特征由熱電冷卻器136提供，諸如珀爾帖冷卻器，其運行在本領(lǐng)域是已知的。熱電冷卻器具有熱側(cè)138和冷側(cè)140。導管142設(shè)置在熱電冷卻器136的冷側(cè)140旁并與熱電冷卻器136的冷側(cè)140導熱地連通。補充導管144設(shè)置在熱電冷卻器的熱側(cè)旁并與熱電冷卻器的熱側(cè)導熱地連通。導管142、熱電冷卻器136以及補充冷卻器144由殼體146包圍。補充冷卻器144連接到外部冷卻源148，外部冷卻源148可以是本文所公開的任何冷卻布置或其它的此類裝置。當熱電冷卻器被致動時，冷側(cè)140的溫度降低并由此降低相鄰導管412的溫度，其又降低穿過導管142的制冷劑的溫度。此外，熱側(cè)138溫度增加。冷卻源148將冷能量供應到補充冷卻器144，其由此冷卻相鄰的熱側(cè)138。通過冷卻熱側(cè)138，熱量被從外殼146移走且補充冷卻器144的冷卻效率提高。還考慮熱側(cè)138可由更多常規(guī)裝置冷卻，諸如經(jīng)過其的流動空氣。此外，可設(shè)置與熱側(cè)138熱連通的散熱器，以提高冷卻效率。再次參見圖3，可繞控制臺12的供應和排出內(nèi)腔設(shè)置一個或多個傳感器以檢測通過控制臺管件的特定部分的溫度、壓力、和/或流率。例如，可以圍繞排出內(nèi)腔52靠近控制纜線連接器設(shè)置第一壓力傳感器150。此外，可圍繞供應內(nèi)腔50設(shè)置第二壓力傳感器152。 可在控制臺12各處包括其它傳感器SS以監(jiān)控和/或控制控制臺的特定部分及其特性。除了一個或多個傳感器，一個或多個控制器可聯(lián)接到傳感器，并又聯(lián)接到位于控制臺12各處的一個或多個閥，使得可響應于由傳感器獲得的信息可控制地操縱閥。例如， 第一控制器巧4可聯(lián)接到第一壓力傳感器150，其中，第一控制器IM還聯(lián)接到設(shè)置在排出線的一部分上的閥156，且閥156還可與真空源58流體連通。此外，第二控制器158可聯(lián)接到第二壓カ傳感器152，第二控制器158還聯(lián)接到圍繞供應內(nèi)腔50設(shè)置的閥160。因而，流過排出和/或供應內(nèi)腔的部分的流體流可直接響應于由容納在其內(nèi)的傳感器獲得的信息可控制地操縱?，F(xiàn)參照圖4，示出諸如用于低溫學醫(yī)療裝置的冷卻系統(tǒng)的控制臺12的實施例。如圖所示，控制臺包含上面參照圖3描述的閥、傳感器和部件中的若干?？刂婆_12還包括從閥62與160之間的接合延伸的旁通冷卻劑供應線162。旁通冷卻劑供應線162包括旁通閥 164，并再接入過冷卻器68的遠側(cè)上的冷卻劑供應線50。旁通冷卻劑供應線162提供用于將冷卻劑遞送到醫(yī)療裝置而不與過冷卻器相互作用或暴露于過冷卻器的途徑、導管、或流體路徑。該旁通可用于相對曖的(或未被過冷的)冷卻劑到醫(yī)療裝置14的遞送，以使其膨脹而不冷卻，或融化或以其它方式増加醫(yī)療裝置14的一部分(諸如治療區(qū)域沈)的溫度。在一示例性使用中，可操作控制臺12以將超臨界狀態(tài)的制冷劑或冷卻劑遞送到醫(yī)療裝置14，用于隨后的選定組織的熱治療。超臨界流體是溫度和壓カ在其定義臨界點上方的物質(zhì)。臨界點(也稱為臨界狀態(tài))具體指其中相界線不再存在的狀態(tài)(溫度、壓力，有時還有成分)。為到達或超過材料的臨界點，必須獲得預定溫度和壓力。臨界性能隨不同材料而變化，類似于熔點和沸點。如圖11的相圖表所示，物質(zhì)的臨界相位于液相與氣相之外，致使同時具有液相和氣相特征的流體。臨界流體通常具有氣體特性(諸如能夠穿過固體傳播)以及液體特性 (諸如能夠溶解材料)。圖11的壓力-溫度相圖表中，使材料沸騰可分離氣體區(qū)域和液體區(qū)域并在臨界點結(jié)束，在臨界點，液相和氣相消失，變成單一超臨界相。到達臨界溫度吋，在平衡點的氣體密度變大，而液體密度降低。在臨界點處，密度沒有差別，且液相和氣相變成 ー個流體相。由此，在臨界溫度上方，氣體不能通過壓カ液化。壓カ的小提高致使超臨界相密度的大提高，允許超臨界流體的許多特性能夠被選擇性地并可控地操縱。在臨界點附近， 很多其它物理特性還示出隨壓カ的巨大梯度，例如粘度、相對介電常數(shù)和溶劑濃度，其都與密度緊密相關(guān)。通過將超臨界流體遞送到醫(yī)療裝置14的治療區(qū)域沈，通過遞送到治療區(qū)域的冷卻劑的膨脹和/或蒸發(fā)，可實現(xiàn)低溫?？赏ㄟ^使用焦耳湯姆遜閥來獲得低溫以獲得所需的膨脹。相比于液相或氣相，超臨界冷卻劑提高了用于冷卻膨脹的熱力學性能，致使低熱溫度，其減小組織消融所需的時間。在一示例性操作方法中，具有預定臨界點的冷卻劑或制冷劑可通過第一冷卻劑儲存器M供給或以其它方式容納在該第一冷卻劑儲存器M中。示例性冷卻劑可包括甲烷、氬氣、氮氣、氧氣、氪氣、以及氖氣。在第一儲存器M內(nèi)的冷卻劑可以處于使得冷卻劑呈液相或呈混合液-氣相的壓カ和/或溫度組合。第一冷卻劑儲存器M可包括吸管或其它結(jié)構(gòu)， 以確保在使用過程中，僅液相冷卻劑被從儲存器討抽出。然后，冷卻劑可前進通過上述的閥和導管，其可在冷卻劑到達醫(yī)療裝置14之前，將冷卻劑引導通過過冷卻器。過冷卻器可運行以改變冷卻劑的溫度和壓カ特征以確保通過供應內(nèi)腔50的冷卻劑的超臨界狀態(tài)。一旦通過過冷卻器，通向治療裝置的治療區(qū)域沈的導管的剩余長度可包括絕緣特性以減少與周圍環(huán)境的熱交換。為進一歩提供冷卻劑的超臨界狀態(tài)的穩(wěn)定性，通向井穿過醫(yī)療裝置 14的長度的流體供應管的尺寸可做成減小穿過其的冷卻劑的體積，并進一歩在整個遞送路徑保持所需的壓力。到達醫(yī)療裝置14的治療區(qū)域吋，超臨界冷卻劑可通過閥或膨脹元件分散，由此使得所注入的冷卻劑的至少一部分相變到液體、氣體和/或液氣組合。治療區(qū)域內(nèi)液相冷卻劑的膨脹成氣相井隨后蒸發(fā)提供了増加的冷卻性能和降低的用于選定組織區(qū)域的熱消融的溫度。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明不限于以上已被特定示出并描述的內(nèi)容。此外，除非上面提到為相反，應注意，所有的附圖是不按比例的。根據(jù)上面的教導，各種修改和變型是可能的，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神，其范圍僅由所附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種將冷卻劑遞送到醫(yī)療裝置的方法，包括將呈超臨界狀態(tài)的冷卻劑遞送到所述醫(yī)療裝置的治療區(qū)域；以及在所述治療區(qū)域處，將所述冷卻劑從所述超臨界狀態(tài)變化到液相和氣相中的至少一種。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述冷卻劑從所述超臨界狀態(tài)變化到液相和氣相中的至少一種涉及從焦耳湯姆遜閥排出所述冷卻劑。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻劑從超臨界狀態(tài)變化到混合液-氣狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將呈超臨界狀態(tài)的所述冷卻劑遞送到所述醫(yī)療裝置的治療區(qū)域包括使所述冷卻劑過冷。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括 從儲存器抽取呈液相的冷卻劑，以及將所述冷卻劑轉(zhuǎn)換成用于遞送到所述醫(yī)療裝置的超臨界相。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述冷卻劑轉(zhuǎn)換成用于遞送到所述醫(yī)療裝置的超臨界相包括用壓力調(diào)節(jié)器升高所述冷卻劑的壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括監(jiān)控所述醫(yī)療裝置內(nèi)的壓力水平。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括在所監(jiān)控的壓力水平從預訂目標壓力變化時，從所述醫(yī)療裝置排泄冷卻劑。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻劑是甲烷、氬氣、氮氣、氧氣、氪氣、 以及氖氣中的一種。
全文摘要
提供一種低溫學治療組織區(qū)域的方法，包括靠近組織區(qū)域定位醫(yī)療裝置的治療區(qū)域；將呈基本液相的冷卻劑從冷卻劑儲存器遞送到過冷卻器；將冷卻劑從液相轉(zhuǎn)換成超臨界狀態(tài)；將超臨界冷卻劑遞送到治療區(qū)域；在治療區(qū)域處，將冷卻劑從超臨界狀態(tài)變化到液相和氣相中的至少一種；消融組織區(qū)域；以及從醫(yī)療裝置的治療區(qū)域排泄冷卻劑。
文檔編號C09K5/04GK102596119SQ201080039584
公開日2012年7月18日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者J-P·雷讓德 申請人:美敦力