BR112021015026A2 - Aparelho de micro-ondas - Google Patents

Abstract

aparelho de micro-ondas. um aparelho de antena de micro-ondas compreende um elemento de radiação configurado para realizar um tratamento, o tratamento compreendendo o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro-ondas emitida a partir do elemento de radiação; uma estrutura de resfriamento disposta para fluir um agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento durante o tratamento; e um controlador configurado para controlar o fluxo do agente de refrigeração, de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo do agente de refrigeração, através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e para fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente do agente de refrigeração, através de pelo menos um lúmen durante um segundo período posterior do tratamento.

Description

APARELHO DE MICRO-ONDAS CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente divulgação se refere a um aparelho ou aplicador de antena de micro-ondas, um conjunto de micro- ondas, um sistema de controle de fluido e um sistema de micro-ondas para uso na irradiação de energia de micro-ondas para os tecidos, por exemplo, tecidos doentes. A presente divulgação também se refere a métodos de controle da zona de ablação de um aparelho ou aplicador de antena de micro-ondas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A tecnologia de ablação por micro-ondas (MWA) é uma concretização comercialmente disponível e popular para aquecer tecidos para o tratamento de tecidos doentes. Em frequências de micro-ondas (por exemplo, 915 MHz a 20 GHz), os campos eletromagnéticos oscilantes (EM) são utilizados para criar atrito nas moléculas de água que leva à formação de calor nos tecidos. Esses tecidos podem incluir, por exemplo, tumores. Tratamentos nos regimes de hipertermia (abaixo de 50° C) ou ablativos (acima de 50° C) podem ser usados. A resposta térmica no tumor pode atuar como um adjuvante a outras terapias, como quimioterapia e radioterapia.

[003] Alternativamente, a MWA pode ser usada para matar tecidos in situ quando a remoção ou ressecção for clinicamente complexa ou apresentar alto risco para o candidato. Os tumores podem estar presentes em tecidos, por exemplo, fígado, rim, pulmão, ossos ou qualquer outro tecido. Uma região de necrose resultante de MWA pode normalmente ser destinada a encapsular o tumor e uma margem de tecido ao seu redor para garantir que não haja novo crescimento ou disseminação do tumor para outros tecidos.

[004] A MWA pode ser particularmente adequada para uso em procedimentos minimamente invasivos para realizar a ablação térmica. Os procedimentos minimamente invasivos para a ablação térmica podem ser aplicados usando uma ou mais antenas semelhantes a agulhas. A fim de atingir o tecido alvo com uma quantidade mínima de dano causado pela inserção, uma haste de uma antena em forma de agulha tem uma proporção de aspecto alongada. O eixo contém uma linha de transmissão coaxial (cabo coaxial) capaz de fornecer energia suficiente para aquecer um volume alvo. Um diâmetro do eixo pode ser otimizado para equilibrar tendo um eixo que é grande o suficiente para conter a linha de transmissão coaxial, versus tendo uma antena compacta. Em algumas circunstâncias, uma haste maior pode causar danos à inserção ou risco de sangramento e pneumotórax.

[005] A forma da antena pode ser, por exemplo, fenda, monopolo, dipolo ou triaxial. Uma eficiência de cada forma de antena pode ser ajustada para frequências de micro- ondas específicas e tipos de propriedade de tecido.

[006] Pode ser desejável ter um padrão previsível de radiação emitida pela antena e, portanto, um padrão previsível de aquecimento subsequente. Um padrão ou forma que pode ser considerado mais útil para os médicos ao planejar um procedimento pode ser um padrão esférico.

[007] A simulação do padrão de radiação em diferentes tipos e dimensões de tecidos é uma prática comum. A simulação do padrão de radiação pode ser verificada em tecido ex vivo, como o fígado, como parte de um processo de desenvolvimento.

[008] Verificou-se que o projeto comum de antena de micro-ondas usada em um eixo de pequeno diâmetro pode produzir um padrão lacrimiforme (em forma de gota de lágrima) de radiação e aquecimento. A forma lacrimiforme compreende uma cauda de energia que se estende ao longo do cabo. Como esta característica da cauda pode fornecer calor aos tecidos fora da zona alvo que leva à ablação do tecido saudável, pode ser considerada indesejável.

[009] Um método comum de criação de um padrão de radiação mais esférico pode ser o uso de um balun ou recurso de estrangulamento que equilibra a energia distribuída ao longo do eixo com aquela distribuída perpendicularmente. As correntes alternadas que fluem em um elemento de antena resultam em uma onda eletromagnética sendo gerada e irradiada para o tecido circundante. As correntes que fluem no elemento de antena conectado ou acoplado ao condutor externo da linha de transmissão devem retornar ao gerador e conseguir isso fluindo no condutor externo da linha de transmissão coaxial. As correntes que retornam fluindo no condutor externo podem ser referidas como correntes de modo comum. Essas correntes de modo comum induzem radiação do condutor externo da linha de transmissão coaxial que pode distorcer o padrão de radiação da antena.

[0010] No entanto, a adição de recursos de balun ou choque pode levar a uma perda da eficiência geral da antena, aumentar o diâmetro geral do eixo e / ou adicionar complexidade a um processo de fabricação.

[0011] Um desafio para atingir a capacidade de volume de ablação ideal pode ser a transferência de energia do gerador de micro-ondas para a antena. Os cabos coaxiais são mais comumente usados devido à sua flexibilidade mecânica e propagação de ondas elétricas e magnéticas transversais. O manuseio de energia dos cabos coaxiais está diretamente relacionado ao seu tamanho e escolha de materiais. As perdas de atenuação dentro de um cabo coaxial são medidas em perdas por comprimento, p. e., dB / m. As perdas de atenuação são exibidas como calor. Normalmente, frequências de operação mais altas e diâmetros menores aumentam as perdas.

[0012] A Tabela 1 mostra os valores de perda para dois cabos coaxiais diferentes. SUCOFORM_47_CU tem um diâmetro externo de 1,194 mm. SUCOFORM_86 tem um diâmetro externo de 2,19 mm. Os valores de perda na Tabela 1 e na Tabela 2 abaixo são retirados dos conjuntos de cabos de micro-ondas, página 161, Edição 2019 / 0,1 HUBER + SUHNER AG. Os valores de perda na Tabela 1 são fornecidos para frequências diferentes a uma temperatura e pressão constantes para os dois cabos coaxiais diferentes. Tabela 1 Perda (dB/m) a temperatura ambiente de +25º C e nível do mar Diâmetro (mm) 2,5 GHz 12 GHz SUCOFORM_47_CU 1,890 4,400 1,194 SUCOFORM_86 1,093 2.657 2,159

[0013] A capacidade de manipulação de energia de um cabo para transferir energia com segurança sem superaquecimento ou falha pode estar relacionada aos mesmos fatores de perda, por exemplo, frequência da energia de micro-ondas aplicada e diâmetro do cabo.

[0014] A Tabela 2 mostra a distribuição de energia para diferentes frequências a uma temperatura e pressão constantes para os dois cabos coaxiais diferentes Tabela 2 Manipulação de potência (W) a temperatura ambiente de +40º C e nível do mar Diâmetro (mm) 2,5 GHz 10 GHz SUCOFORM_47_CU 20 9 1,194 SUCOFORM_86 102 51 2,159

[0015] A demanda por maior potência para tratar regiões maiores e melhorar os tempos de tratamento pode levar à escolha de resfriar o cabo coaxial para evitar danos por calor ao tecido adjacente ao eixo da sonda. O resfriamento do cabo coaxial pode ser usado para manter a integridade do cabo para evitar falha por quebra de material.

[0016] O resfriamento de cabos coaxiais pode ser obtido de várias maneiras. Atualmente, os métodos de gás e fluido dominam os meios usados para resfriamento. Um gás como o ar ou outra substância criogênica pode estar contida em um lúmen do comprimento do eixo da antena. O fluxo e o retorno do gás podem ser feitos com uma série de lúmens a fim de manter a transferência de calor durante a operação da antena. Da mesma forma, em alguns casos, líquidos como soro fisiológico percorrem o comprimento do cabo no eixo através de um ou mais lúmens.

[0017] O fluxo do meio de resfriamento pode comumente ser alcançado através do uso de uma bomba. Sensores de temperatura podem ser colocados ao longo do comprimento do eixo para fornecer dados para garantir que o sistema esteja operando dentro dos limites de temperatura seguros especificados. A bomba é normalmente operada em uma única configuração constante para fornecer uma taxa de fluxo que evita exceder os limites superiores de temperatura no caso extremo de potência máxima para a duração máxima em um ambiente no limite da especificação de operação do sistema.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0018] O técnico versado no assunto deve compreender que qualquer uma das características de qualquer um dos aparelhos, conjuntos, sistemas ou métodos descritos neste relatório descritivo podem ser aplicados isoladamente ou em qualquer combinação em relação a qualquer outro dos aparelhos, conjuntos, sistemas ou métodos aqui descrito.

[0019] Um aparelho de antena de micro-ondas e sistema de resfriamento são descritos neste relatório descritivo para uso na irradiação de energia de micro-ondas para os tecidos com a finalidade de aquecimento. É proposto um método de obtenção da geometria de volume de ablação desejada para obter resultados clínicos ideais. Ao controlar o fluxo do meio de resfriamento, o aquecimento na região proximal de uma antena pode ser influenciado. A taxa de fluxo do meio de resfriamento pode ser ajustada controlando a velocidade da bomba de uma bomba, por exemplo, uma bomba peristáltica. As taxas de fluxo podem ser, mas não estão limitadas a, 0,1 a 100 ml / min, 10 a 110 ml / min, 15 a 200 ml / min, 20 a 400 ml / min, 30 a 500 ml / min.

[0020] No caso de uma antena onde há emissão de radiação ao longo do eixo proximal à zona de aquecimento alvo, uma certa taxa de fluxo de meio de resfriamento pode ser usada para neutralizar o efeito de aquecimento e, portanto, atingir uma zona de aquecimento mais simétrica e esférica. Quando a taxa de fluxo é baixa, verifica-se que pode haver uma região afetada pelo calor fora da esfera de ablação desejada. Quando a taxa de fluxo é suficientemente alta, o calor pode ser removido dentro da esfera de ablação desejada, deixando, assim, o tecido doente subtratado. Verificou-se que existe uma combinação de taxas de fluxo em que nenhum dos efeitos negativos de sub-resfriamento ou super-resfriamento ocorre, ou seja, o fluxo de calor híbrido é equilibrado. Essa taxa de fluxo pode ser modulada preferencialmente durante o tratamento.

[0021] Uma concretização de modulação é ter diferentes taxas de fluxo para diferentes períodos de tratamento, de modo que o início do tratamento seja considerado baixo fluxo e, em seguida, operado a uma alta taxa de fluxo. Por outro lado, uma concretização alternativa seria começar com uma taxa de fluxo alta e, em seguida, operar a uma taxa de fluxo baixa no final do tratamento. Uma outra concretização seria ter um perfil de taxa de fluxo que variasse ao longo do tempo de modo que uma sequência de taxas de fluxo fosse mantida por vários períodos de tempo. A modulação da taxa de fluxo de forma adequada para controlar a presença de aquecimento fora da esfera de ablação ou outro volume desejado pode permitir um projeto de antena mais compacto e simples e / ou permitir um fornecimento de energia mais alto.

[0022] É proposta uma concretização que inclina o fluxo de refrigerante assimetricamente. Em vez de lúmens concêntricos de fluxo e retorno para o refrigerante, pode haver vários lúmens em torno de uma cavidade central para o cabo coaxial. O resfriamento pode ser desviado para um lado do sistema geral, pois o fluxo da fonte de refrigerante está a uma temperatura mais baixa do que o fluxo de retorno que foi aquecido no ponto de irradiação da antena principal.

[0023] Uma outra concretização pode usar o mesmo efeito de controle de calor assimetricamente à antena, de modo que um lado da zona de ablação proximal ao gerador seja preferencialmente resfriado maior do que o lado diametralmente oposto ao gerador em relação ao eixo da antena. Uma assimetria pode existir em ambos os lados do eixo principal do eixo, ao olhar ao longo do eixo principal do eixo. Uma região em um lado do eixo principal pode ser preferencialmente resfriada.

[0024] Este efeito pode ter uma vantagem quando tecidos sensíveis como artérias, veias ou nervos podem estar presentes imediatamente adjacentes à zona alvo de tratamento e ao eixo da antena. Esta concretização também pode ser usada quando o tecido alvo e o tecido circundante têm propriedades dielétricas diferentes, de modo que o ajuste da antena resulta em uma geometria de ablação assimétrica e a polarização da zona afetada pelo calor ao longo do eixo está fora da zona desejada. Aqui, a assimetria do fluxo diametralmente oposto ao eixo pode ser utilizada para proteger o tecido não-alvo ou, inversamente, ajudar na expansão da zona aquecida para corresponder ao volume desejado.

[0025] O projeto dos lúmens de fluxo e retorno para o refrigerante em um arranjo de lúmen concêntrico também pode ser utilizado. Quando o refrigerante é fornecido e o fluxo está contido no lúmen externo, os efeitos do resfriamento são, para a mesma geometria, diferentes da operação alternativa, então o fluxo é no lúmen interno, contatando o cabo coaxial.

[0026] A escolha do lúmen de fluxo pode ser vantajosa quando se busca proteger os tecidos com os quais a haste está em contato. Por exemplo, quando a haste é intra-cavidade de uma artéria, veia, uretra ou outro lúmen natural, pode- se procurar proteger os tecidos do lúmen natural. Quando o lúmen externo é usado para o fluxo, as temperaturas do eixo externo são normalmente mais baixas do que quando o fluxo de retorno está no lúmen externo. Isso pode permitir que uma ablação seja realizada preservando o lúmen natural ou usando o lúmen como um ponto de acesso para tratar uma área que pode ser adjacente ao lúmen natural que pode ser danificada em circunstâncias normais devido à sua proximidade com a zona de ablação.

[0027] Uma concretização da taxa de fluxo variando ao longo do tempo (por exemplo, em 10 minutos de tempo total de tratamento, baixo fluxo por 2 minutos seguido por alto fluxo por 8 minutos para manter uma ablação esférica sem característica lacrimiforme) também pode ser influenciada pela escolha do lúmen de fluxo. Dependendo da geometria dos lúmens, as taxas de fluxo necessárias para atingir a forma desejada podem ser significativamente diferentes. Isso pode ser vantajoso quando o projeto do sistema está sendo feito e a capacidade da bomba de refrigerante é escolhida.

[0028] Em um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um aparelho de antena de micro-ondas que compreende: um elemento de radiação configurado para realizar um tratamento, o tratamento compreendendo o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro- ondas emitida a partir do elemento de radiação; uma estrutura de resfriamento disposta para fluir um refrigerante através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento durante o tratamento; e um controlador configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo de refrigerante através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e para fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente de refrigerante através de pelo menos um lúmen durante um segundo período posterior do tratamento.

[0029] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

[0030] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a formar no tecido uma zona de tratamento esférica. O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a formar no tecido uma zona de tratamento lacrimiforme esférica híbrida. O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a formar no tecido uma zona de tratamento lacrimiforme parcial. O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a formar no tecido uma zona de tratamento esférica parcial.

[0031] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante de modo que a primeira taxa de fluxo durante o primeiro período seja maior do que a segunda taxa de fluxo durante o segundo período.

[0032] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante de modo que a primeira taxa de fluxo durante o primeiro período seja inferior à segunda taxa de fluxo durante o segundo período.

[0033] O primeiro período pode ser mais longo do que o segundo período. O segundo período pode ser mais longo do que o primeiro período.

[0034] O controlador pode ser configurado para variar a taxa de fluxo continuamente ao longo do tempo durante o tratamento.

[0035] O controlador pode ser ainda configurado para alterar uma potência da radiação emitida a partir do elemento de radiação durante o tratamento.

[0036] O controlador pode ser configurado para controlar a potência da radiação, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

[0037] A estrutura de resfriamento pode compreender pelo menos um lúmen interno posicionado radialmente proximal ao elemento de radiação e pelo menos um lúmen externo posicionado radialmente distal ao elemento de radiação.

[0038] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante de modo que o refrigerante flua para o pelo menos um lúmen interno e retorne através do pelo menos um lúmen externo.

[0039] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante de modo que o refrigerante flua para o pelo menos um lúmen externo e retorne através do pelo menos um interno externo.

[0040] A estrutura de resfriamento pode compreender uma pluralidade de lúmens dispostos circunferencialmente em torno do elemento de radiação.

[0041] O controlador pode ser configurado para selecionar lúmens através dos quais o refrigerante flui para dentro e para fora, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

[0042] Pelo menos um diâmetro de pelo menos um lúmen pode ser selecionado de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

[0043] A forma do volume de tecido que é aquecido pode ser controlada de forma a reduzir ou eliminar o aquecimento de uma estrutura anatômica. A estrutura anatômica pode compreender pelo menos um lúmen natural.

[0044] A forma do volume de tecido que é aquecido pode ser controlada para reduzir o encolhimento do tecido na vizinhança do elemento de radiação.

[0045] O aparelho pode ainda compreender pelo menos um sensor de temperatura configurado para monitorar a temperatura dentro do volume de tecido a ser aquecido.

[0046] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante na dependência de sinais de pelo menos um sensor de temperatura, em que os sinais são representativos da temperatura monitorada.

[0047] O controlador pode ser ainda configurado para controlar na dependência dos sinais de pelo menos um sensor de temperatura, pelo menos um de: uma energia fornecida ao elemento radiante, uma direção de fluxo de refrigerante, um caminho de fluxo de refrigerante.

[0048] O elemento de radiação pode ser formado por cabo coaxial.

[0049] O elemento de radiação pode compreender pelo menos um dentre uma antena de fenda, uma antena monopolo, uma antena dipolo, uma antena triaxial.

[0050] O refrigerante pode compreender pelo menos um de um refrigerante de gás, um refrigerante líquido, ar, solução salina.

[0051] O aparelho pode ser configurado para realizar ablação por micro-ondas de tecido e / ou hipertermia de tecido.

[0052] O fluxo do refrigerante através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento pode ser para resfriar o elemento radiante e / ou resfriar um cabo que fornece energia ao elemento radiante.

[0053] O elemento de radiação e a estrutura de resfriamento podem ser alojados dentro de um alojamento comum.

[0054] Em uma outra concretização, é fornecido um sistema de micro-ondas que compreende: um gerador de micro- ondas; um aparelho de cabo de micro-ondas compreendendo um cabo coaxial, em que uma porção distal exposta de um condutor interno do cabo coaxial é mais longa do que um condutor externo do cabo coaxial, a porção distal exposta formando um elemento radiante, em que o elemento radiante é configurado para funcionar um tratamento, o tratamento compreendendo o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro- ondas emitida a partir do elemento de radiação; uma estrutura de resfriamento disposta para fluir um refrigerante através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento durante o tratamento; e um controlador configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo de refrigerante através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e para fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente de refrigerante através de pelo menos um lúmen durante um segundo período posterior do tratamento.

[0055] Em um aspecto adicional, é fornecido um método que compreende: realizar um tratamento que compreende o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro- ondas emitida a partir de um elemento de radiação; durante o tratamento, fluir um refrigerante através de pelo menos um lúmen de uma estrutura de resfriamento; e controlar o fluxo de refrigerante de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo de refrigerante através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente de refrigerante através de pelo menos um lúmen durante um segundo, período posterior do tratamento.

[0056] O controlador pode ser configurado para controlar o fluxo de refrigerante, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

[0057] Em um aspecto adicional, é fornecido um método que compreende: receber parâmetros de um elemento de radiação para emissão de radiação de micro-ondas e uma estrutura de resfriamento que compreende pelo menos um lúmen; receber um volume desejado de tecido a ser aquecido pela emissão de radiação de micro-ondas do elemento radiante; e determinar uma primeira taxa de fluxo de refrigerante e uma segunda taxa de fluxo de refrigerante a ser fornecida através de pelo menos um lúmen para formar um volume de tecido aquecido pela emissão de radiação de micro-ondas pelo elemento de radiação para corresponder ao volume de tecido desejado, em que o a determinação depende dos parâmetros do elemento de radiação e da estrutura de resfriamento.

[0058] O método pode compreender ainda a determinação de uma direção de fluxo de refrigerante através de pelo menos um lúmen. O método pode compreender ainda a determinação de um caminho de fluxo de refrigerante. O método pode compreender ainda determinar uma energia a ser fornecida ao elemento radiante. O método pode compreender ainda determinar um período de tempo durante o qual a primeira taxa de fluxo deve ser entregue. O método pode compreender ainda determinar um período de tempo durante o qual a segunda taxa de fluxo deve ser entregue.

[0059] A determinação pode ser ainda dependente de pelo menos uma medição de temperatura para tecido aquecido pelo elemento de radiação.

[0060] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um método para moldar o volume de tratamento de uma antena de micro-ondas pelo uso controlado da taxa de fluxo de refrigerante contida dentro do aplicador. O uso controlado da taxa de fluxo de refrigerante pode compreender um híbrido de baixo fluxo e fluxo intenso. O uso controlado da taxa de fluxo do refrigerante pode compreender uma proporção principal de alto fluxo com uma proporção menor de baixo fluxo. O uso controlado da taxa de fluxo de refrigerante pode compreender uma proporção principal de fluxo baixo com uma proporção menor de fluxo alto. O uso controlado da taxa de fluxo de refrigerante pode compreender uma taxa de fluxo continuamente variada. O uso controlado da taxa de fluxo de refrigerante pode compreender um número de tempo de diferentes taxas de fluxo constantes. O uso controlado da taxa de fluxo de refrigerante pode compreender um número de tempo de diferentes taxas de fluxo variadas.

[0061] O método pode compreender a aplicação de potência fixa ou variada.

[0062] A formação do volume de tratamento pode ser para criar uma zona de tratamento esférica. A configuração do volume de tratamento pode ser para criar uma zona de tratamento lacrimiforme esférica híbrida. A configuração do volume de tratamento pode ser para criar uma zona de tratamento lacrimiforme parcial. A formação do volume de tratamento pode ser para criar uma zona de tratamento esférica parcial. Embora a zona de tratamento esférica possa ser o tipo preferido, a forma do volume de tratamento na presente invenção pode ser usada para criar qualquer outra zona de tratamento de forma desejada, por exemplo, mas não limitada a elíptica total ou parcial, lacrimiforme elíptica híbrida onde a forma elíptica pode ser prolate ou oblate.

[0063] O uso controlado de meios de refrigeração pode compreender uma taxa de fluxo constante para atingir um padrão desejado para uma dada potência e duração. O uso controlado de meios de refrigeração pode compreender uma taxa de fluxo variada para atingir um padrão desejado para uma dada potência e duração.

[0064] Uma dimensão do lúmen do refrigerante pode ser escolhida para desviar a taxa de fluxo para atingir um padrão desejado para uma dada potência e duração. Uma direção de fluxo de refrigerante pode ser escolhida para desviar a taxa de fluxo para atingir um padrão desejado para uma dada potência e duração. Uma dimensão do lúmen do refrigerante pode ser escolhida para desviar a taxa de fluxo para atingir um padrão desejado para uma dada potência e duração. Um número e arranjo de lúmens de refrigerante podem ser escolhidos para desviar a taxa de fluxo para atingir um padrão desejado para uma dada potência e duração.

[0065] O uso controlado de meios de refrigeração pode ser usado para desviar um padrão desejado para reduzir a proximidade de um lúmen natural.

[0066] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um algoritmo para controlar a potência e a taxa de fluxo de refrigerante contidos dentro de um aplicador para fornecer uma zona de ablação prescrita.

[0067] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um algoritmo para controlar a potência, a taxa de fluxo do refrigerante e a temperatura dentro de um aplicador para fornecer uma zona de ablação prescrita.

[0068] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um algoritmo para monitorar a potência, a taxa de fluxo do refrigerante e a temperatura dentro de um aplicador para fornecer uma zona de ablação prescrita

[0069] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um algoritmo para monitorar uma zona de ablação e para ajustar a potência e a taxa de fluxo de refrigerante contidos dentro de um aplicador para fornecer uma zona de ablação prescrita.

[0070] Em um aspecto adicional da invenção, é fornecido um algoritmo para monitorar a temperatura da antena e para ajustar a potência e a taxa de fluxo de refrigerante contidos dentro de um aplicador para fornecer uma zona de ablação prescrita.

[0071] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido um método de aplicação de um perfil de resfriamento híbrido para reduzir o encolhimento geral do tecido na proximidade da sonda de ablação durante uma ablação.

[0072] Em um outro aspecto da invenção, é fornecido o uso de controle de refrigerante para permitir o uso de uma antena em um lúmen natural para preservar o lúmen.

[0073] Recursos em um aspecto podem ser aplicados como recursos em qualquer outro aspecto, em qualquer combinação apropriada. Por exemplo, recursos do sistema podem ser fornecidos como recursos do método 15 ou vice- versa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0074] As concretizações da invenção são agora descritas, por meio de exemplos não limitativos, e são ilustradas nas seguintes figuras, nas quais:

[0075] A Figura 1A é uma ilustração esquemática de um sistema de micro-ondas;

[0076] A Figura 1B é uma ilustração de uma construção / montagem de cabo coaxial / linha de transmissão;

[0077] A Figura 2A é uma ilustração de um sistema de tratamento por micro-ondas de acordo com uma concretização;

[0078] A Figura 2B é uma vista em corte transversal detalhada do sistema de tratamento por micro-ondas da Figura 1; A Figura 3 é uma ilustração de uma forma típica de um padrão raro de absorção específica eletromagnética (SAR) criado por uma antena monopolo simples contida em lúmens de refrigerante;

[0079] A Figura 4 é uma ilustração da necrose de tecido criada teoricamente usando uma antena monopolo simples do sistema de micro-ondas da Figura 1 com baixa taxa de fluxo de acordo com uma concretização;

[0080] A Figura 5 é uma ilustração da necrose de tecido criada teoricamente usando o sistema de tratamento por micro-ondas da Figura 1 compreendendo um sistema de resfriamento tendo uma taxa de fluxo modulada de alto a baixo;

[0081] A Figura 6 é uma ilustração da necrose de tecido criada teoricamente usando o sistema de tratamento por micro-ondas da Figura 1 compreendendo um sistema de resfriamento com uma taxa de fluxo modulada de baixo a alto;

[0082] A Figura 7 é uma ilustração da necrose de tecido criada teoricamente usando o sistema de tratamento por micro-ondas da Figura 1 compreendendo um sistema de resfriamento tendo uma taxa de fluxo modulada de baixa a alta e direção de fluxo invertida;

[0083] A Figura 8 é uma ilustração da necrose de tecido criada teoricamente usando o sistema de tratamento por micro-ondas compreendendo um sistema de resfriamento tendo uma taxa de fluxo modulada otimizada de baixa a alta e direção de fluxo invertida;

[0084] A Figura 9 inclui ilustrações esquemáticas 9 (a) a 9 (e) de perfis de tratamento envolvendo várias combinações de vazão alta e baixa e várias durações;

[0085] A Figura 10 é uma ilustração da necrose de tecido criada teoricamente usando o sistema de tratamento por micro-ondas da Figura 1 compreendendo um sistema de resfriamento invertido com uma taxa de fluxo modulada crescente para criar uma certa forma de ablação;

[0086] A Figura 11 é uma fotografia de ablação de tecido de fígado bovino ex vivo criada usando um protótipo de um sistema de tratamento por micro-ondas em uma baixa potência e uma alta taxa de fluxo de refrigerante;

[0087] A Figura 12 é uma fotografia de ablação de tecido de fígado bovino ex vivo criada usando um protótipo de um sistema de tratamento por micro-ondas em uma alta potência e uma alta taxa de fluxo de refrigerante; e

[0088] A Figura 13 é uma fotografia de ablação de tecido de fígado bovino ex vivo criada usando um protótipo de um sistema de tratamento por micro-ondas em uma baixa potência e uma baixa taxa de fluxo de refrigerante.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0089] A FIG. 1A ilustra um sistema de micro-ondas, de uma foram geral, designado por 200 para o tratamento de um tecido. O sistema de micro-ondas 200 compreende um gerador de micro-ondas 211 para fornecer energia de micro-ondas, um cabo de micro-ondas de interconexão flexível, como um cabo coaxial 212, um punho ou peça de mão 213 e um aparelho de antena de micro-ondas 214. O gerador de micro-ondas 211 compreende um controlador 215 configurado para selecionar uma frequência de energia de micro-ondas fornecida ao aparelho a cabo e / ou uma potência de energia de micro- ondas fornecida ao aparelho a cabo.

[0090] A FIG. 1B é uma ilustração em seção transversal de um cabo coaxial que pode ser usado como um cabo de micro-ondas de interconexão flexível 212 no sistema da FIG. 1A. O cabo coaxial também pode ser referido como uma linha de transmissão. A construção de uma linha de transmissão típica (coaxial) mostrada na FIG. 1B inclui uma linha de transmissão coaxial flexível (coaxial) incluindo um condutor central flexível 216 coaxial com um condutor externo cilíndrico flexível 217. Um material isolante 218 preenche substancialmente o espaço entre o condutor central 216 e o condutor externo 217. O material isolante 218 também pode ser referido como um material dielétrico. O material isolante 218 é para manter o condutor central 216 e o condutor externo

217 no lugar e para isolar eletricamente os condutores um do outro.

[0091] O condutor externo 217 pode ser referido como um condutor externo primário. O condutor externo primário 217 pode ser aumentado com uma segunda bainha ou trança condutora flexível (não mostrada), que pode ser posicionada fora do condutor externo primário 217.

[0092] Por sua vez, o condutor externo 217 ou a segunda bainha ou trança condutora flexível podem ser revestidos ao longo de seu comprimento por uma jaqueta flexível 219. A jaqueta flexível 219 pode ser feita de um material inerte impermeável e de baixo atrito, por exemplo FEP (etileno propileno fluorado). Um tipo adequado de linha de transmissão coaxial é fabricado pela HUBER + SUHNER (Suíça), como referência do tipo SUCOFORM_43_FEP_MED, com diâmetro de revestimento externo FEP nominal de 1,09 mm, diâmetro dielétrico de 0,84 e diâmetro do condutor central flexível de 0,31 mm.

[0093] Em outras concretizações, outras linhas de transmissão coaxial podem ser usadas, por exemplo, linhas de transmissão coaxial com dimensões diferentes e / ou formadas de materiais diferentes. Em algumas concretizações, o cabo coaxial pode ser semirrígido ou rígido.

[0094] Uma ilustração esquemática de uma antena de ablação por micro-ondas 1 é mostrada na FIG. 2A. A antena de ablação por micro-ondas 1 é formada a partir de um cabo coaxial 6, por exemplo, a partir de um cabo coaxial como descrito acima com referência à FIG. 1B. A antena pode ser formada, por exemplo, cortando um condutor externo do cabo coaxial 6, expondo assim parte do condutor interno do cabo coaxial para formar uma antena monopolo. Na extremidade distal de um condutor externo do cabo coaxial 6, a antena monopolo pode ser considerada como começando em 2. A antena monopolo também pode ser referida como um elemento radiante.

[0095] Em uso, a antena de ablação por micro-ondas 1 é acoplada a um gerador de micro-ondas 211 (não mostrado na Figura 2A). A antena monopolo é colocada próxima ou em contato com o tecido de um paciente. O gerador 211 de micro- ondas gera energia de micro-ondas e fornece energia de micro- ondas para a antena de ablação de micro-ondas 1. Pelo menos parte da energia de micro-ondas fornecida é irradiada da antena monopolo para o tecido do paciente.

[0096] No cenário mostrado na Figura 2A, a antena monopolo é colocada dentro de um tumor 3 que deve ser tratado por ablação por micro-ondas. A energia de micro-ondas trata o tumor 3 junto com uma margem 4 que fica no tecido saudável 5 ao redor do tumor 3.

[0097] FIGO. 2B é uma vista em seção transversal de uma antena de ablação por micro-ondas de acordo com uma concretização. O detalhe de um exemplo de concretização de antena com refrigerante e interface de cabo é mostrado na FIG. 2B, onde o cabo coaxial está contido dentro dos lúmens 11 e 12, permitindo que o refrigerante de fluxo 14 retorne como 15. Os lúmens 11, 12 e o cabo coaxial são posicionados dentro do eixo opcional 13 que está configurado para ser inserido no tecido doente 16. A antena monopolo da antena de ablação por micro-ondas é formada a partir do condutor interno 7 de um cabo coaxial compreendendo os componentes coaxiais do condutor interno 7, dielétrico 8, condutor externo 9, revestimento externo 10. A antena de ablação por micro-ondas 1 pode não ser limitada a projetos monopolo e podem ser, mas não se limitam a tipos de antenas tipo slot, dipolo ou triaxial.

[0098] Na concretização da FIG. 2B, a antena monopolo é formada cortando o condutor externo 9 e a capa externa 10 do cabo coaxial. O dielétrico 8 é retido ao longo de pelo menos parte do condutor interno exposto 7.

[0099] Um primeiro lúmen 11 envolve o cabo coaxial e uma parte da antena monopolo exposta. O primeiro lúmen forma um cilindro concêntrico em torno do cabo coaxial e da parte exposta da antena monopolo. O primeiro lúmen pode ser referido como um lúmen interno. O primeiro lúmen define um primeiro canal de resfriamento 14 para o fluxo de refrigerante.

[00100] Um segundo lúmen 12 forma um cilindro concêntrico adicional envolvendo o primeiro lúmen 11. O segundo lúmen 12 define um segundo canal de resfriamento 15 para o fluxo de refrigerante. O segundo canal de resfriamento 15 é concêntrico com o primeiro canal de resfriamento 14 e está posicionado fora do primeiro canal de resfriamento.

[00101] O primeiro lúmen 11 e o segundo lúmen 12 juntos formam uma estrutura de resfriamento. Na presente concretização, o fluxo de refrigerante através da estrutura de resfriamento resfria a antena monopolo e o cabo coaxial. O eixo fornece um alojamento para a antena e a estrutura de resfriamento.

[00102] O fluxo do meio de resfriamento pode ser alcançado através do uso de uma bomba (não mostrada), por exemplo, uma bomba peristáltica.

[00103] As bombas peristálticas podem variar de bombas básicas com controle mínimo a bombas avançadas que têm alta precisão e maior controle sobre os parâmetros da bomba. A taxa de fluxo (velocidade do meio de resfriamento) pode ser controlada manualmente na unidade. Por exemplo, a série qdos da Watson-Marlow pode fornecer taxas de fluxo de 0,1 ml / min a 2000 ml / min.

[00104] Alternativamente, usando bombas com tecnologias de controle como Masterflex da Cole-Parmer, os parâmetros da bomba incluindo velocidade, taxa de fluxo (0,0006 a 3400 mL / min) e volume de dispensa podem ser controlados em tempo real usando um computador, laptop, tablet ou telefone. A comunicação do gerador de micro-ondas pode ser obtida por controle analógico ou digital (PWM, SPI, USB, Serial) ou por controle remoto PLC, SCADA ou controle de rede Profibus. Em algumas concretizações, as taxas baixas podem ser, por exemplo, 0,1 a 100 ml / min, 10 a 110 ml / min, 15 a 200 ml / min, 20 a 400 ml / min ou 30 a 500 ml / min.

[00105] Na presente concretização, o refrigerante fluindo para fora da bomba para a antena flui através do primeiro canal de resfriamento 14 dentro do primeiro lúmen 11, e o refrigerante retornando para a bomba flui através do segundo canal de resfriamento 15 dentro do segundo lúmen 12 (e fora do primeiro lúmen 11). O primeiro canal de resfriamento 14 e o segundo canal de resfriamento 15 estão em comunicação de fluido na extremidade dos canais 14, 15 que é distal da bomba (e está posicionada pela antena monopolo).

[00106] Em outras concretizações, a bomba bombeia refrigerante para o primeiro canal de resfriamento 15 e o refrigerante retorna para a bomba através do segundo canal de resfriamento 14.

[00107] Na presente concretização, o controlador 115 controla a operação da bomba, controlando assim uma direção de fluxo do refrigerante e uma taxa de fluxo do refrigerante. Em outras concretizações, qualquer controlador ou controladores adequados podem controlar a direção do fluxo e / ou taxa de fluxo e / ou caminho de fluxo do refrigerante.

[00108] Um exemplo de uma antena monopolo típica é dado como referência na FIG. 3, que foi simulado usando um modelo de simulação 3D. Neste caso, o modelo de simulação é HFSS (Ansoft Corp), que é um solucionador eletromagnético de onda completa baseado no Método de Elementos Finitos (FEM). Qualquer método de simulação apropriado pode ser usado para simular antenas de acordo com concretizações. Simulações podem permitir o cálculo de uma resposta prevista para eficiência de acoplamento e taxa de absorção específica (SAR). SAR é uma medida da taxa na qual a energia é absorvida pelo corpo humano quando exposto a um campo eletromagnético de radiofrequência (RF).

[00109] No exemplo da Figura 3, a antena monopolo não é resfriada. HFSS é usado para calcular uma seção transversal SAR para a antena monopolo. A seção transversal SAR prevê o desempenho de entrega de energia ao tecido, que pode ser tecido doente. Na Figura 3, a antena monopolo fornece energia para uma região 20, que aparece como uma área escura do gráfico da seção transversal de SAR.

[00110] Como referência, um círculo 21 ilustra o que pode ser uma forma de alvo desejável para a radiação fornecida pela antena monopolo. Pode ser desejado que a radiação fornecida pela antena monopolo seja esférica. Em vez disso, no exemplo mostrado na Figura 3, a região 20 na qual a radiação é distribuída é uma região lacrimiforme (em forma de gota de lágrima) com uma parte da cauda 22.

[00111] A característica lacrimiforme 22 que se estende ao longo do cabo coaxial é uma característica indesejável. A legenda do gráfico de SAR 23 pode ser usada para mostrar o nível de SAR em que 1x103 W / kg é o máximo nesta simulação.

[00112] Ao considerar a ablação, é informativo considerar se o tecido atingiu o limite de temperatura para a realização da ablação; um gráfico de SAR não pode relatar informações de temperatura.

[00113] No desempenho simulado das concretizações, estão os gráficos de tecido de necrose, como a FIG. 4, onde a representação esquemática da vista lateral da antena 1 e da região do tecido necrosado 31 foi calculada com o software de modelagem Comsol (COMSOL AB, Suécia), que é um solucionador Método de Elemento Finito (FEM). O fator de necrose 32 representa tecido tratado versus tecido não tratado. FIGO. 4 mostra a região de necrose 31 obtida usando uma antena monopolo simples resfriada por refrigerante com uma baixa taxa de fluxo constante. O fluxo foi mantido durante um tempo de tratamento de 10 minutos. A região de necrose 31 tem uma forma lacrimiforme que pode ser considerada indesejável.

[00114] Uma concretização que ilustra o impacto da alta taxa de fluxo de refrigerante é mostrada na FIG. 5. FIG. 5 mostra a necrose teórica de um sistema de resfriamento tendo fluxo que é modulado de uma taxa de fluxo alta para uma taxa de fluxo baixa. O refrigerante é bombeado para uma abertura de camisa interna no lúmen interno 11. O refrigerante então retorna através do lúmen externo 12. A concretização pode ser considerada como tendo um exterior quente.

[00115] Um fluxo de 110 ml / min correspondendo a uma velocidade de fluxo de V = 1,78 m / s foi mantido por 8 minutos, o que foi 80% do tempo de tratamento.

[00116] O gráfico da esquerda na Figura 5 mostra a região de tecido necrosado 40 obtido no final dos primeiros 8 minutos, onde a forma esférica de tecido necrosado é mostrada por 40 e uma região subtratada 41 circunda o conjunto aplicador 1. A alta taxa de fluxo de o refrigerante usado nos primeiros 8 minutos resulta em uma região de sob tratamento 41 ao redor da antena, porque essa região é resfriada a uma temperatura muito baixa para que a necrose seja alcançada.

[00117] Com a taxa de fluxo alterada após 8 minutos de 110 ml / min para 12,3 ml / min (V = 0,2 m / s), a forma esférica 42 é melhorada quando a região 43 começa a se estender ao longo do eixo. Tal concretização pode atingir uma região necrosada desejável usando um perfil de resfriamento híbrido. Esta abordagem também pode ter benefícios na redução da compressão do tecido em torno da antena, devido ao encolhimento durante o tratamento, o que pode dificultar a retirada da sonda, causando danos à antena.

[00118] O uso de duas ou mais taxas de fluxo de refrigerante para controlar um grau de resfriamento do elemento de antena radiante pode fornecer um método eficiente de controlar um volume de tecido tratado. O método pode ser flexível. Em algumas circunstâncias, diferentes formas de tratamento podem ser alcançadas controlando a taxa de fluxo sem alterar o aparelho usado. Uma antena compacta pode ser produzida. Pode ser possível evitar a adição de recursos como um balun ou choque que podem adicionar complexidade a um processo de manufatura.

[00119] A FIG. 6 mostra a necrose teórica em uma outra concretização. Uma outra concretização de fluxo modulado na FIG. 6 usa uma taxa de fluxo inicial mais lenta de 12,3 mL / min (V = 0,2 m / s) por 2 minutos, aumentada para 110 mL / min (V = 1,78 m / s) por 8 minutos para completar a ablação no mesmo tempo de 10 minutos. O gráfico esquerdo da FIG. 6 mostra a região de necrose lacrimiforme inicial 51 alcançada nos primeiros 2 minutos. O gráfico direito da FIG. 6 mostra a obtenção de uma forma circular 52 nos 8 minutos seguintes, sem característica lacrimiforme na região de 53.

[00120] A concretização da FIG. 6 bombeia refrigerante para o lúmen interno 11 e retorna o refrigerante através do lúmen externo 12.

[00121] A FIG. 7 mostra a necrose teórica em uma outra concretização. A concretização da FIG. 7 tem uma configuração de lúmen de refrigerante invertida de fluxo e retorno com referência àquela mostrada na FIG. 2B. O refrigerante é bombeado para o lúmen externo 12 através de um orifício de revestimento externo (entrada) e devolvido através do lúmen interno 11. Uma região mais pronunciada sob a tratada 61 é mostrada na FIG. 7, que usou a mesma taxa de fluxo de 12,3 mL / min (que neste caso corresponde a uma velocidade de fluxo de V = 0,57 m / s) e duração de 2 minutos inicialmente (gráfico esquerdo da FIG. 7). Uma taxa de fluxo de 110 ml / min (V = 5,12 m / s) é então usada por 8 minutos (gráfico à direita da FIG. 7). Se a sequência usada na FIG. 6 é continuado com esta direção de fluxo invertida, a região subtratada 63 cresce junto com a região tratada 62. Verificou-se que mantendo a mesma taxa de fluxo que a concretização de abertura de camisa interna da FIG. 6 resulta em ablação com mais zonas nulas, sugerindo que, neste caso, a taxa de fluxo é muito alta.

[00122] A FIG. 8 mostra a necrose teórica para uma concretização adicional. A fim de otimizar o perfil de taxa de fluxo para a forma circular desejada de necrose, a concretização mostrada na FIG. 8 é usado, o que mantém a direção de fluxo reverso da concretização da FIG. 7. Uma taxa de fluxo de 8 ml / min (V = 0,37 m / s) é usada durante os primeiros 2 minutos (gráfico à esquerda da FIG. 8). Uma taxa de fluxo de 30 ml / min (V = 1,4 m / s) é então usada para os 8 minutos seguintes (gráfico à direita da FIG. 8). Embora a forma da região tratada 70 apresente o lacrimiforme 71 após 2 minutos fluindo a uma taxa de fluxo inferior de 8 mL / min, ao aumentar o fluxo para 30 mL / min por 8 minutos subsequentes, a forma resultante 72 é uma forma circular desejável. Uma zona de ablação esférica semelhante 72 é alcançada em comparação com 52 na FIG. 6, mas com uma taxa de fluxo muito mais baixa, sem nenhuma característica lacrimiforme aparente na região de 73. A taxa de fluxo é reduzida usando a abertura da camisa externa.

[00123] Uma variedade de perfis de fluxo pode ser considerada como exemplos adicionais de concretizações, tais como aquelas ilustradas na FIG. 9. A taxa de fluxo (eixo Y) é plotada em relação ao tempo (eixo X) para uma faixa de casos modulados.

[00124] Na FIG. 9 (a) uma baixa taxa de fluxo inicial para uma curta duração 81 como uma proporção do todo é seguida por uma alta taxa de fluxo para uma longa duração

82. O caso inverso da FIG. 9 (a) é dado na FIG. 9 (b) onde uma alta taxa de fluxo inicial por uma longa duração 83 é seguida por uma baixa taxa de fluxo por uma curta duração 84 no final do procedimento.

[00125] Outros exemplos de concretizações são dados com uma sequência mais complexa, como a FIG. 9 (c) onde a duração principal de alta taxa de fluxo 86 é precedida por 85 e seguida por 87 por curtas durações de baixa taxa de fluxo. Uma repetição da sequência é mostrada na FIG. 9 (d) onde tanto a baixa taxa de fluxo quanto as curtas durações 85 são combinadas com durações médias de alta taxa de fluxo

88. A FIG. 9 (e) mostra um meio de alto fluxo interrompido de duração 88 com uma baixa taxa de fluxo para curta duração

85. O perfil de fluxo pode ser parte de um algoritmo que constrói uma zona de ablação selecionada com base no controle de fluxo e controle de energia entregue à antena com monitoramento opcional de temperatura da antena.

[00126] Em outras concretizações, um período de tratamento pode ser dividido em qualquer número adequado de períodos de fluxo. Em algumas concretizações, o controlador instrui a bomba a fornecer uma taxa de fluxo constante diferente para cada um dos períodos de fluxo. Em algumas concretizações, o controlador instrui a bomba a fornecer uma taxa de fluxo variável diferente para cada um dos períodos de fluxo. Por exemplo, um período de baixa e crescente taxa de fluxo pode ser seguido por um período de alta e crescente taxa de fluxo. Em algumas concretizações, a taxa de fluxo pode ser zero ou próxima de zero por pelo menos parte do período de tratamento.

[00127] A combinação de taxa de fluxo modulada, geometria de lúmen de resfriamento e direção de fluxo fornece variáveis para permitir distorções de um sistema de antena de micro-ondas que pode não ser apenas limitado a atingir um único objetivo de zonas de ablação circulares ou esféricas.

[00128] Em algumas circunstâncias, a anatomia de um tecido doente e / ou tecido saudável adjacente pode justificar um volume de ablação alternativo. Uma duração de tratamento mais curta pode ser usada em ambientes de tempo crítico.

[00129] Um exemplo de taxa de fluxo que influencia a zona de necrose que não é totalmente circular é dado na FIG.

10. O refrigerante é bombeado através de um orifício de revestimento externo para o lúmen externo 12 e retorna através do lúmen interno 11. Uma taxa de fluxo inicial de 4,3 ml / min (V = 0,2 m / s) é usada para o primeiro minuto

(à esquerda gráfico da FIG. 10). Um lacrimiforme alongado 112 é formado, estendendo-se para longe da zona de necrose principal 111, no primeiro minuto com uma taxa de fluxo baixa, conforme mostrado no gráfico à esquerda da Figura 10. Subsequentemente, uma taxa de fluxo média (38,2 ml / min, V = 1,78 m / s) é usado para o resto de um tratamento pode ser desejado (neste caso, os 9 minutos restantes). O resultado da taxa de fluxo do meio é mostrado no gráfico direito da FIG. 10. O fluxo médio forma um volume maior 113 que retém a extensão 114 formada anteriormente no processo. Em algumas circunstâncias, isso pode ter o benefício de ablação completa do trato de inserção inicial para evitar a propagação do tumor de tecidos subtratados após a retirada do aplicador.

[00130] Em geral, a ablação em diferentes formas pode ser conseguida modulando a divisão do tempo (por exemplo 10% / 90% ou 20% / 80% ou qualquer outra proporção) e / ou modulando as taxas de fluxo (inferior / superior) e / ou alterando os diâmetros dos canais de resfriamento.

[00131] Exemplos de fluxo que influenciam a região de ablação no fígado bovino ex-vivo são mostrados na FIG. 11 à FIG. 13. A concretização usada na FIG. 5 de onde uma alta taxa de fluxo é usada inicialmente para uma longa duração é mostrado em tecido ex-vivo na FIG. 11 onde a região de necrose principal 90 é interrompida por uma região subtratada 91 onde o lúmen de resfriamento entra na zona de tratamento principal. A ablação foi realizada com potência de 70 W no gerador e operada em 5 minutos com vazão de 110 mL / min. Uma escala linear 110 é usada para ilustrar a magnitude da distorção. A linha diagonal do topo na FIG. 11 é o trato de um termopar e não uma característica da concretização.

[00132] Operando com uma potência superior à da concretização da FIG. 11, a FIG. 12 mostra duas metades da zona de ablação 96 criada por 100 W de potência e operada em 5 minutos com uma taxa de fluxo de 110 mL / min. A característica lacrimiforme 97 torna-se ligeiramente mais aparente, no entanto, é muito menos pronunciada do que a característica lacrimiforme 22 na FIG. 3.

[00133] A fim de formar uma seção transversal mais típica de ablação sem a região subtratada 91, a potência e a duração usadas na concretização da FIG. 11 foi modulado para uma taxa de fluxo reduzida de 12 mL / min de acordo com a FIG. 13. Embora a principal forma de ablação lacrimiforme 100 seja aparente na FIG, 13, a região subtratada 91 é resolvida para se tornar a região 101 que fez a ablação do trato. O método neste documento pode ser otimizado para produzir zonas de ablação mais próximas do que a teoria prevê como desejado.

[00134] Nas concretizações descritas acima, os lúmens são cilindros concêntricos que circundam o cabo coaxial. Em outras concretizações, um arranjo diferente de lúmens pode ser usado. Em algumas concretizações, vários lúmens individuais são dispostos em torno da antena, por exemplo, formando um anel de lúmens em torno de uma circunferência. O controlador pode controlar o fluxo de refrigerante através dos vários lúmens para fornecer um efeito de resfriamento assimétrico. Por exemplo, o controlador pode usar uma taxa de fluxo mais alta em alguns lúmens do que em outros, proporcionando assim mais resfriamento em alguns lúmens do que em outros. Um lado da antena pode ser mais resfriado do que o outro.

[00135] O controlador pode alterar o caminho pelo qual o refrigerante flui, por exemplo, enviando o refrigerante por diferentes lúmens. O controlador pode alterar a taxa de fluxo individualmente em diferentes lúmens. Em algumas circunstâncias, a taxa de fluxo geral através da estrutura de resfriamento pode ser constante, mas a taxa de fluxo através de lúmens individuais pode mudar.

[00136] Geometrias diferentes (por exemplo, diâmetros de lúmen diferentes) podem resultar em velocidades de fluxo diferentes para a mesma taxa de fluxo de refrigerante.

[00137] Em algumas circunstâncias, um volume de tratamento assimétrico pode ser produzido. O volume de tratamento assimétrico pode permitir que tecidos sensíveis sejam evitados.

[00138] Em algumas circunstâncias, o resfriamento assimétrico pode ser usado para obter um volume de tratamento simétrico. Por exemplo, o volume de tratamento pode compreender diferentes tipos de tecido e diferentes graus de aquecimento podem ser usados para os diferentes tipos de tecido.

[00139] Nas concretizações acima, a taxa de fluxo do refrigerante é controlada enquanto a energia fornecida à antena é mantida constante. Em outras concretizações, o controlador 115 é configurado para alterar a energia fornecida à antena durante o tratamento. Mudanças no fornecimento de energia também podem afetar a forma de um volume de tratamento fornecido pela antena.

[00140] Em algumas concretizações, o aparelho compreende ainda pelo menos um sensor de temperatura. O pelo menos um sensor de temperatura é configurado para medir uma temperatura dentro ou perto do tecido a ser aquecido. Em uma concretização, os sensores de temperatura são colocados ao longo do comprimento do eixo da antena 13 e são usados para monitorar a temperatura. Os sinais dos sensores de temperatura são enviados para o controlador 115 (ou, em outra concretização, para qualquer controlador ou controladores adequados). O controlador 115 controla a taxa de fluxo e / ou direção de fluxo do refrigerante na dependência dos sinais dos sensores de temperatura. O controlador 115 também pode controlar uma potência da antena na dependência dos sinais dos sensores de temperatura. O uso de sensores de temperatura pode permitir a aquisição de informações sobre o efeito de aquecimento da antena no tecido real, que pode ser heterogêneo.

[00141] Em algumas concretizações, o controlador pode alterar a temperatura do refrigerante sendo introduzido nos lúmens de resfriamento.

[00142] As concretizações são descritas acima com referência a uma antena monopolo. Em outras concretizações, um sistema de resfriamento e método semelhante ao descrito acima pode ser fornecido para qualquer antena adequada, por exemplo, uma antena de fenda, monopolo, dipolo ou triaxial. Qualquer arranjo de lúmen adequado pode ser usado. Uma taxa de fluxo através de pelo menos um lúmen pode ser usado para fornecer uma forma desejada de um volume de tratamento.

[00143] As concretizações acima são descritas com referência à ablação e necrose do tecido. Em outras concretizações, a antena não realiza ablação. A antena pode realizar qualquer processo de aquecimento de tecido desejado. Por exemplo, a antena pode fornecer elevação de temperatura mais amena do que pode ser usada para um processo de ablação. A elevação mais branda da temperatura pode ser usada para hipertermia. Em algumas circunstâncias, as temperaturas usadas para aplicações de superfície podem ser mais baixas do que as temperaturas usadas para aplicações de penetração.

[00144] A realização de ablação ou tratamento hipertérmico pode depender da dose de energia. Uma dose de energia mais densa pode resultar no aquecimento do tecido a uma temperatura mais quente e / ou no aquecimento do tecido mais rapidamente. Em algumas circunstâncias, um resultado desejado de aquecimento pode ser a morte celular. Em algumas circunstâncias, um resultado desejado de aquecimento pode ser uma reação de chamada de calor, que pode não compreender a morte celular. Os parâmetros (por exemplo, parâmetros da antena e / ou da energia fornecida à antena) podem ser selecionados a fim de obter um resultado de aquecimento desejado.

[00145] As concretizações podem ser usadas para qualquer processo apropriado envolvendo ablação por micro- ondas ou aquecimento (por exemplo, hipertermia) de tecido humano ou animal. A ablação ou aquecimento por micro-ondas pode ser realizada em qualquer sujeito humano ou animal.

[00146] Em algumas concretizações, a antena é introduzida no corpo de um paciente ou outro sujeito por meio de um cateter ou trocarte. Em tais concretizações, um diâmetro do cabo coaxial pode ser tal que a antena pode caber no cateter ou trocarte usado. Por exemplo, diferentes tamanhos de cateter podem ser usados para cateteres que entram em diferentes partes do corpo. Um diâmetro do cabo coaxial pode ser apropriado ao diâmetro de uma parte do corpo na qual o cabo coaxial deve ser inserido por cateter. O cateter pode entregar a antena a uma posição adjacente ao tecido dentro do paciente ou sujeito, por exemplo, ao fígado, coração, pâncreas ou outro órgão.

[00147] Será entendido que a presente invenção foi descrita acima puramente a título de exemplo, e modificações de detalhes podem ser feitas dentro do escopo da invenção. Cada característica divulgada na descrição e (quando apropriado) as reivindicações e os desenhos podem ser fornecidos independentemente ou em qualquer combinação apropriada.

Claims (33)

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de antena de micro-ondas caracterizado pelo fato de que compreende: um elemento de radiação configurado para realizar um tratamento, o tratamento compreendendo o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro-ondas emitida a partir do elemento de radiação; uma estrutura de resfriamento disposta para fluir um agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento durante o tratamento; e um controlador configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo de agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e para fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente de agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen durante um segundo período posterior do tratamento.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo a formar no tecido pelo menos um de a) a d): a) uma zona de tratamento esférica; b) uma zona de tratamento lacrimiforme esférica híbrida; c) uma zona de tratamento lacrimiforme parcial; d) uma zona de tratamento esférico parcial.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo que a primeira taxa de fluxo durante o primeiro período seja maior do que a segunda taxa de fluxo durante o segundo período.

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo que a primeira taxa de fluxo durante o primeiro período seja inferior à segunda taxa de fluxo durante o segundo período.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro período é mais longo do que o segundo período.

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o segundo período é mais longo do que o primeiro período.

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para variar a taxa de fluxo continuamente ao longo do tempo durante o tratamento.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o controlador é ainda configurado para alterar uma potência da radiação emitida a partir do elemento de radiação durante o tratamento.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar a potência da radiação, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a estrutura de resfriamento compreende pelo menos um lúmen interno posicionado radialmente proximal ao elemento radiante e pelo menos um lúmen externo posicionado radialmente distal ao elemento radiante.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo que o agente de refrigeração flua para pelo menos um lúmen interno e retorne através de pelo menos um lúmen externo.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração, de modo que o agente de refrigeração flua para o pelo menos um lúmen externo e retorne através do pelo menos um interno externo.

14. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a estrutura de resfriamento compreende uma pluralidade de lúmens dispostos circunferencialmente em torno do elemento radiante.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para selecionar lúmens através dos quais o agente de refrigeração flui para dentro e para fora, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

16. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos um diâmetro de pelo menos um lúmen é selecionado de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento radiante durante o tratamento.

17. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 16, caracterizado pelo fato de que a forma do volume de tecido que é aquecido é controlada de modo a reduzir ou eliminar o aquecimento de uma estrutura anatômica, opcionalmente, em que a estrutura anatômica compreende pelo menos um lúmen natural.

18. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 17, caracterizado pelo fato de que a forma do volume de tecido que é aquecido é controlada para reduzir o encolhimento do tecido na vizinhança do elemento de radiação.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um sensor de temperatura configurado para monitorar a temperatura dentro do volume de tecido a ser aquecido.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo de agente de refrigeração na dependência de sinais de pelo menos um sensor de temperatura,

em que os sinais são representativos da temperatura monitorada.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o controlador é ainda configurado para controlar na dependência dos sinais de pelo menos um sensor de temperatura pelo menos um de: uma energia fornecida ao elemento radiante, uma direção de fluxo de agente de refrigeração, um agente de refrigeração caminho do fluxo.

22. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que o elemento radiante é formado por cabo coaxial.

23. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que o elemento radiante compreende pelo menos um dentre uma antena de fenda, uma antena monopolo, uma antena dipolo, uma antena triaxial.

24. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato de que o agente de refrigeração compreende pelo menos um de um agente de refrigeração de gás, um agente de refrigeração líquido, ar, solução salina.

25. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de que o aparelho é configurado para realizar ablação por micro-ondas de tecido e / ou hipertermia de tecido.

26. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo fato de que o fluxo do agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento é para resfriar o elemento radiante e / ou resfriar um cabo que fornece energia ao elemento radiante.

27. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que o elemento de radiação e a estrutura de resfriamento estão alojados dentro de um alojamento comum.

28. Sistema de micro-ondas caracterizado pelo fato de que compreende: um gerador de micro-ondas; um aparelho de cabo de micro-ondas compreendendo um cabo coaxial, em que uma porção distal exposta de um condutor interno do cabo coaxial é mais longa do que um condutor externo do cabo coaxial, a porção distal exposta formando um elemento radiante, em que o elemento radiante é configurado para funcionar um tratamento, o tratamento compreendendo o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro- ondas emitida a partir do elemento de radiação; uma estrutura de resfriamento disposta para fluir um agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen da estrutura de resfriamento durante o tratamento; e um controlador configurado para controlar o fluxo do agente de refrigeração, de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo do agente de refrigeração, através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e para fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente do agente de refrigeração, através de pelo menos um lúmen durante um segundo período posterior do tratamento.

29. Método caracterizado pelo fato de que compreende:

realizar um tratamento que compreende o aquecimento de um volume de tecido usando radiação de micro-ondas emitida a partir de um elemento de radiação; durante o tratamento, fluir um agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen de uma estrutura de resfriamento; e controlar o fluxo do agente de refrigeração, de modo a fornecer uma primeira taxa de fluxo do agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen durante um primeiro período do tratamento e para fornecer uma segunda taxa de fluxo diferente do agente de refrigeração, através de pelo menos um lúmen durante um segundo, posterior período de tratamento.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para controlar o fluxo do agente de refrigeração, de modo a moldar o volume de tecido que é aquecido pelo elemento de radiação durante o tratamento.

31. Método caracterizado pelo fato de que compreende: receber parâmetros de um elemento de radiação para emissão de radiação de microondas e uma estrutura de resfriamento que compreende pelo menos um lúmen; receber um volume desejado de tecido a ser aquecido pela emissão de radiação de microondas do elemento radiante; e determinar uma primeira taxa de fluxo do agente de refrigeração e a segunda taxa de fluxo do agente de refrigeração a ser fornecida, através de pelo menos um lúmen para formar um volume de tecido aquecido pela emissão de radiação de micro-ondas pelo elemento de radiação para coincidir com o volume de tecido desejado, em que a determinação é dependente dos parâmetros do elemento radiante e da estrutura de resfriamento.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar pelo menos um de a) a e)> a) uma direção de fluxo do agente de refrigeração através de pelo menos um lúmen; b) um caminho de fluxo do agente de refrigeração; c) uma energia a ser fornecida ao elemento radiante; d) um período de tempo durante o qual a primeira taxa de fluxo deve ser entregue; e) um período de tempo durante o qual a segunda taxa de fluxo deve ser entregue.

33. Método, de acordo com a reivindicação 31 ou 32, caracterizado pelo fato de que a determinação depende ainda de pelo menos uma medição de temperatura para tecido aquecido pelo elemento radiante.