CN101563043B - 用于将能量施加到对象的装置 - Google Patents

用于将能量施加到对象的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101563043B
CN101563043B CN2007800438512A CN200780043851A CN101563043B CN 101563043 B CN101563043 B CN 101563043B CN 2007800438512 A CN2007800438512 A CN 2007800438512A CN 200780043851 A CN200780043851 A CN 200780043851A CN 101563043 B CN101563043 B CN 101563043B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
radiated element
energy radiated
layout
abutment surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800438512A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101563043A (zh
Inventor
J·卡莱特
M·珀库恩
J·劳特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101563043A publication Critical patent/CN101563043A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101563043B publication Critical patent/CN101563043B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00022—Sensing or detecting at the treatment site
    • A61B2017/00026—Conductivity or impedance, e.g. of tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00022—Sensing or detecting at the treatment site
    • A61B2017/00084—Temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053—Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00214—Expandable means emitting energy, e.g. by elements carried thereon
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053—Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00214—Expandable means emitting energy, e.g. by elements carried thereon
    • A61B2018/00267—Expandable means emitting energy, e.g. by elements carried thereon having a basket shaped structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00839—Bioelectrical parameters, e.g. ECG, EEG
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00898—Alarms or notifications created in response to an abnormal condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B2018/2255—Optical elements at the distal end of probe tips
    • A61B2018/2261—Optical elements at the distal end of probe tips with scattering, diffusion or dispersion of light

Abstract

本发明涉及一种用于将能量施加到对象的装置，其中该装置包括用于将能量输出到对象的能量发射元件(19)的布置(7)。这些能量发射元件(19)中的至少一些适于相互独立地将能量发射到对象。

Description

用于将能量施加到对象的装置
技术领域
本发明涉及一种用于将能量施加到对象的装置、方法和计算机程序。 
背景技术
例如在心脏消融术领域中已知一种用于将能量施加到对象的装置。在消融期间，消融导管位于心脏内并且在心脏表面上的某些位置处将能量耦合进入心脏组织中，以便通过加热使得部分心脏组织变性(denaturize)。例如执行消融以便电隔离肺静脉从而终止在肺静脉中主要由电焦点(foci)造成的混沌激励(chaotic excitation)。 
US 7052492公开了一种具有多个电极以用于将电能施加到心脏的消融导管。这些电极能够接触心脏表面上的不同位置以在这些地方将电能耦合入心脏中。但是该已知的消融导管不能在不同的接触位置执行不同的动作。因为心脏或其他对象(能量应当被施加于其上)在不同的位置通常具有不同的属性并且用户(例如医生)通常想要以不同方式治疗心脏或其他对象的不同部分，所以这种不同的动作是所希望的。 
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于将能量施加到对象的装置、方法和计算机程序，其允许在对象的不同部分执行不同的动作。 
在本发明的第一方面，提出一种用于将能量施加到对象的装置，其中该装置包括用于将能量输出到该对象的能量发射元件的布置，其中这些能量发射元件中的至少一些适于相互独立地将能量发射到该对象。 
其中能量发射元件的布置包括在将能量施加到对象期间的毗邻(abutting)表面，其中该能量发射元件位于该毗邻表面上的不同位置处，并且其中该毗邻表面可以邻接对象表面。 
其中所述装置具有对象的模型并且具有在对象模型上的给定路 径，其中该装置包括用于使对象模型与毗邻表面配准的配准单元，其中所述布置适于使得所配准的毗邻表面的能量发射元件(沿着路径布置)将能量施加到对象上。 
本发明基于下面的思想：因为这些能量发射元件中的至少一些适于相互独立地将能量发射到该对象，所以可以将不同量的能量施加到对象的不同部分，即本发明允许在对象的不同部分上执行不同的动作。本发明允许例如只有某些能量反射元件将能量施加到对象，并且/或者不同的能量发射元件将不同量的能量施加到对象。因此，在某一能量发射元件所处的位置处所需量(amount)的能量可以在该位置施加到该对象。 
所述对象例如是技术对象，如其表面特别是其内表面必须被处理的管道、或患者的器官。 
因为该毗邻表面可以邻接对象表面并且因为该能量发射元件位于该毗邻表面上的不同位置处，所以能量发射元件的这个布置进一步改进了将不同量的能量施加到对象的不同部分的能力。 
毗邻表面优选地具有弹性以适应对象表面。这使得毗邻表面符合对象表面，以便最小化能量发射元件与对象表面之间的距离，特别地用于在将能量施加到对象期间使能量发射元件(零距离)接触对象表面。而且，弹性表面优选地能够跟随对象移动，从而使得能量发射元件和对象表面之间的距离在施加能量期间保持不变，并且/或者使得能量发射元件在施加能量期间持续地接触对象表面。 
在优选实施例中，能量发射元件的布置可在第一状况与第二状况之间变化，在第一状况中能量发射元件的布置形成为毗邻表面，而在第二状况中，能量发射元件的布置占用比第一状况下少的空间。这允许将能量发射元件的布置引入到对象内部，其中对于引入处于第一状况的能量发射元件的布置来说，对象内部的尺寸太小。这意味着，为了引入能量发射元件的布置，能量发射元件的布置包括第二状况，并且在引入之后，在对象内可以将能量发射元件的布置改变为其中形成毗邻表面的第一状况。 
优选的是，能量发射元件的布置可展开到第一状况并且可以折叠到第二状况。这允许提供可以以不复杂的方式在第一状况和第二状况之间变化的能量发射元件的布置。能量发射元件的这种布置包括例如 可折叠的篮子形式或气球，其可以填充液体以便改变到第一状况，其中该液体可以从气球放出以便改变到第二状况。 
用于将能量施加到对象的装置优选地包括耦合到能量发射元件的布置的指引元件，其中远离该指引元件的所述布置的位置包括能量发射元件。这允许通过将远离指引元件的布置的位置引导到对象上的某一应用位置而将能量施加到对象的该应用位置上，即例如无需将能量发射元件的布置改变为其中毗邻表面邻接对象表面的第一状况。例如，如果用于将能量施加到对象的装置是消融导管，则消融导管的能量发射元件的布置可以包括可被展开以改变到第一状况的篮子，其中毗邻表面优选邻接心脏的内表面。可以将能量发射元件定位在所述篮子的远端(distant tip)以便将能量施加到心脏的位置，即使能量发射元件的布置处于其第二状况(即即使所述篮子折叠在一起)也是如此。 
所述能量发射元件例如可以是电极。但是，优选的是，所述能量发射元件适于输出光能。这允许例如连同磁共振成像系统一起使用该装置以便将能量施加到对象。该能量发射元件优选地包括扩散体或微型透镜以便将光能施加到对象的较大区域并且减少施加到对象的能量的强度。 
能量发射元件的布置优选地还包括用于感测对象的传感元件。该感测元件优选地是温度传感器、例如用于感测对象表面的电势的电传感器、压力传感器或用于感测从对象表面反射的光的光谱传感器。这些感测元件优选地适于感测对象表面。这些感测元件优选地连接到用于根据从感测元件获得的感测值来确定对象(特别是对象表面)的属性的属性确定单元。优选的是，所述感测元件和能量发射元件不都是电元件，从而使得能够同时施加能量并感测对象。如果这两种元件都是电元件，则它们一般会相互影响。例如，如果感测元件连同适于发射光能的能量发射元件一起使用，则可以同时执行能量的施加和使用电感测元件的感测，这是因为在这种情况下，能量发射元件和感测元件不会相互影响。 
进一步优选的是，用于将能量施加到对象的装置还包括用于控制通过能量发射元件施加能量的控制单元，其中该感测元件适用于向控制单元提供感测值，其中该控制单元适于觉察该感测值是否在操作的 给定范围之外。这允许对将能量施加到对象的安全控制。例如，如果能量的施加修改了对象的属性(例如温度或电位)，则这被感测元件感测到，并且如果对象的属性的修改(即感测值)不在操作的给定范围之内，则减少(即减小或终止)能量的施加。操作的给定范围依赖于能量施加到其上的对象。例如，如果对象是人的器官(如心脏)，则对象的温度应当不高于80℃，相应地，用户定义的极限，即操作的范围例如在大约37℃到80℃。如果控制单元已经察觉到感测值在操作的范围之外，则控制单元优选地提供一种报警信号(优选地为光学和声学报警信号)，并且/或者减少施加到对象的能量。 
更优选的是，所述对象是心脏，其中所述布置适于引入到心脏中以用于消融。这种用于引入到心脏中的适应修改优选地包括用于接触心脏或患者其他部位的生物相容性材料的使用，即用于将能量施加到对象的所述装置中的部分(其在消融过程期间变为与患者接触)由生物相容性材料构成或被生物相容性材料覆盖，该生物相容性材料即为不会对患者产生负面影响的材料。 
用于将能量施加到对象的装置具有对象的模型并且具有在对象模型上的给定路径，其中该装置包括用于使对象模型与毗邻表面配准的配准单元，其中所述布置被适应修改为：使得所配准的毗邻表面的能量发射元件(沿着路径布置，即其基本上沿着路径布置)将能量施加到对象上。即，位于路径上的或靠近路径的能量发射元件发射能量，以基本上沿着给定的路径施加能量。该路径可以是例如线性路径或闭合回路。这允许沿着给定路径将能量施加到对象。 
该路径可以由用户给出，用户例如通过使用图形用户接口来提供模型上的路径，图形用户界面示出了对象模型并且提供了用于绘制对象上的路径的部件。可替代地或此外，可以由路径确定单元自动地确定路径。该路径确定单元接收对象模型和用于确定对象属性的感测元件的感测值，或来自已经通过使用感测值确定了对象属性的属性确定单元的对象属性。路径确定单元取决于对对象所希望的处理、根据所接收到的对象属性来确定路径。例如，如果对象是心脏并且路径必须覆盖(enclose)肺静脉口(这可以根据感测值确定，例如根据通过使用感测电极生成的心脏的电势图来确定)，则这样确定该路径：使得它覆盖肺静脉口，且具有到该口边缘的给定距离。该给定距离可以 由用户(如医生)预先确定。所确定的路径可以在图形用户界面上示出，该图像用户界面可以包括用于修改所确定的路径的部件(如拖放部件)。 
用于将能量施加到对象的装置还可以这样适应修改：使得可以沿着由一组能量发射元件形成的给定路径来将能量施加到对象，该组能量发射元件例如沿着开放线或封闭线对准。例如可以由用户(如医生)预先确定沿该路径的能量发射元件。该路径不一定必须在对象的模型上预先确定。该路径也可以直接在能量发射元件的布置上给定。 
可以通过由成像系统(如计算机层析成像系统或磁共振成像系统)对对象进行成像来提供模型。此外，已知的重构、分割和表面呈现方法可以用于生成对象的模型。优选的是，对象的表面模型是所述模型。更优选的是，向用于将对象施加到对象的装置提供对象的三维表面模型。所述模型也可以通过使用用于将能量施加到对象的装置的感测元件来提供。这些适于感测对象的表面的感测元件和结果获得的感测值可以用于生成对象表面的模型，特别是用于生成对象表面的三维模型。例如，该感测元件可以感测对象表面的电势，并且这些电势值可以用于生成对象的模型，特别是对象的三维表面模型。 
进一步优选的是，用于将能量施加到对象的装置具有毗邻表面的模型，其中所述装置包括用于生成对象的和毗邻表面的图像的成像设备，其中配准单元适于通过将对象模型和毗邻表面的模型与所生成的图像配准来配准对象模型与毗邻表面。这允许特别可靠的配准。 
该成像设备优选地是X光透视设备，其生成对象的和毗邻表面的X射线投影图像。毗邻表面的模型优选地至少示出能量发射元件的位置和尺寸，并且可以例如在监视器上被显示为位于对象的模型上。对象的优选三维模型与毗邻表面的优选三维模型的配准优选地使用投影图像并且优选地由已知的2D-3D配准技术来执行。这些2D-3D配准技术通常使用既容易在2D表示中又容易在3D表示中被识别的元件。如果对象是患者或患者的一部分，则这些元件是例如骨骼，或可以在患者中并且也可以在技术对象中使用的造影剂。例如在Circulation2005，112：3769-3776和Lancet 2003，362：1877-1882中公开了这些已知的2D-3D配准技术。 
在本发明的另一方面，提出了用于将能量施加到对象的方法，其 中提供了用于将能量输出到该对象的能量发射元件的布置，其中这些能量发射元件中的至少一些适于相互独立地将能量发射到该对象。 
其中能量发射元件的布置包括在将能量施加到对象期间的毗邻表面，其中该能量发射元件位于该毗邻表面上的不同位置处，并且其中该毗邻表面可以邻接对象表面。 
其中所述装置具有对象的模型并且具有在对象模型上的给定路径，其中对象模型与毗邻表面配准，其中所配准的毗邻表面的能量发射元件(沿着路径布置)将能量施加到对象上。 
在本发明的另一方面，提出了一种用于将能量施加到对象的计算机程序，该计算机程序包括程序代码部件，其用于当该计算机程序在控制如权利要求1中定义的装置的计算机上运行时，使计算机执行如权利要求11所述的方法中的步骤。 
应当理解，权利要求1的装置、权利要求10的方法以及权利要求11的计算机程序具有相似的和/或相同的如在从属权利要求中定义的优选实施例。 
应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的任意组合。 
附图说明
通过参照下面所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显然并被阐明，在附图中 
图1示意性示出根据本发明的用于将能量施加到对象的实施例。 
图2示意性示出在第一状况下包括篮子的能量发射元件的布置。 
图3示意性示出在第二状况下的能量发射元件的布置。 
图4示意性示出能量发射元件的布置的板条。 
图5示意性示出与对象表面接触的能量发射元件的布置。 
图6示意性示出位于对象的三维模型上的能量发射元件的布置的毗邻表面的模型。 
图7示出用于将能量施加到对象的装置的控制单元。 
图8示意性示出根据本发明的能量发射元件的布置的另一个实施例。 
图9示出了说明根据本发明的用于将能量施加到对象的方法的 流程图。 
具体实施方式
图1示出用于将能量施加到对象的装置1。装置1包括导管6和能量发射元件的布置7。能量发射元件的布置7经导管6连接到控制单元5。可以将导管6和能量发射元件的布置7引入到对象2中，在该实施例中，对象2是位于患者桌台4上的患者3的心脏。 
在将布置7和导管6引入到对象2中期间，成像设备12(在本实施例中其为X光透视设备)生成对象2和布置7的图像。如果布置7已经位于对象2内，则该成像设备12优选地也生成对象2和布置7的图像。 
在其他实施例中，对象可以是例如患者的另一个空腔器官或技术对象，特别是其内部表面必须用能量处理的空腔技术对象。 
成像设备12(即在该实施例中的X光透视设备12)包括X射线源9和检测单元10，它们受X光透视控制单元11的控制。X光透视设备12以已知的方式生成对象2和布置7的X射线投影图像。该X射线源9的X射线用箭头35示意性地表示。 
在另一个实施例中，替代X光透视设备的是，可以使用另一种成像设备用于生成包括对象2和布置7的图像。例如，磁共振成像设备、超声成像设备或计算机层析成像设备可以用于生成对象2和布置7的图像。 
在图2中更详细地示意性示出了布置7和导管6的实施例。布置7可以在第一状况与第二状况之间变化，在第一状况下，布置7的能量发射元件19位于邻接对象表面的毗邻表面36上，而在第二状况下，布置7占据较小的空间，这允许将布置7引入到对象2中。在图2中，示出了处于其第一状况下的布置7。布置7包括由若干板条16构成的篮子，其中能量发射元件19(用正方形表示)和感测元件17、18(用圆形和三角形表示)附于板条16上。在图2中，能量发射元件19和感测元件17、18的分布仅仅是示意性和示范性的，而没有将本发明限制于特定分布。优选地，能量发射元件19沿着板条16并且沿着毗邻表面36均匀地分布，并且感测元件17、18尽可能靠近能量发射元件19定位。 
在图2所示的第一状况下，篮子的板条16基本上形成椭球形或球形对象。因此，在第一状况下，毗邻表面36优选地是椭球形或球形对象的表面。为了将能量施加到对象2，毗邻表面36邻接对象2的表面，以使得在将能量施加到对象2期间和在感测对象2的表面期间，能量发射元件19和感测元件17、18的位置相对于对象2的表面保持不变。能量发射元件19和感测元件17、18相对于对象表面的固定位置优选地通过板条16且因此通过篮子的弹性来获得。板条16的这种弹性产生弹力，其将能量发射元件19和感测元件17、18压在对象表面上。板条16的弹性还使得毗邻表面36与对象表面一致并且跟随对象2的运动，同时能量发射元件19和感测元件17、18持续地与对象表面接触，或在其他实施例中，能量发射元件与感测元件到对象表面之间的距离保持连续不变，即使对象2移动也是如此。 
板条16包括由镍钛合金制成的线。为了展开布置7，即为了展开篮子，使用镍钛记忆合金(memory alloy)。镍钛线是预制的并且具有如弹簧一样的弹性。在图3示意性示出的第二状况下，其中布置7占据较小的空间，篮子的板条16位于导管轴37内，特别是位于导管轴37内的小管道中。为了展开布置7，即为了从第二状况变化为第一状况，板条16移出导管轴37，其中由于镍钛线的记忆效应而使得布置7形成毗邻表面36。 
图3仅仅是示意图。为了更清楚地说明篮子的第二状况，示出了较少的板条且没有示出能量发射元件和感测元件，但是它们仍然是存在的。 
在毗邻表面36的远端上定位了能量发射元件20，即能量发射元件20位于布置7的末端上。如果板条16至少几乎完全位于导管轴37内，其中仅仅一小部分板条16(即至少仅仅发射元件20)位于导管轴37之外，则这实现了将能量施加到对象2的特定位置。因此，即使布置7处于第二状况下，能量也可以被施加到对象2的特定位置。 
用于施加能量的线30连接到每个能量发射元件19、20。能量发射元件19、20经线30连接到一个或多个能量源，以使得至少一些能量发射元件19、20可以将能量相互独立地施加到对象2。优选的是，能量发射元件19、20经线30连接到一个或多个能量源，以使得每一个能量发射元件19、20可以被独立地寻址，即每一个发射元件19、 20可以独立于由其他能量发射元件19、20导致的可能的能量施加而将能量施加到对象。 
在该实施例中，能量发射元件19、20是光纤扩散体(diffuser)，其经线30(该线在该实施例中是光纤)连接到一个或多个光源，该光源优选地是激光器。在该实施例中，每个光纤扩散体19、20经光纤30连接到一个或多个分离的激光器设备以独立地寻址每一个光纤扩散体19、20。在其他实施例中，此外或可替代地，发射能量元件19、20可以是微型透镜或用于施加电能的电极。 
光纤扩散体19、20可以连接到一个或多个激光器设备，以使得在激光器设备的激光束已经被例如分束器分开之后，每一个光纤扩散体连接到单独的激光束，其中可以修改每一个单独的激光束强度以独立地寻址每一个光纤扩散体19、20。可替代地，每一个光纤扩散体19、20可以连接到单独的激光器设备，以使得将若干个激光器设备之一分配给每一个光纤扩散体19、20。 
能量发射元件19、20和感测元件17、18例如通过胶合附接到镍钛线。 
每一个板条被由生物相容性材料制成的弹性外壳包围。图4中示意性示出具有这种弹性外壳38的板条16的一部分。在图4中，仅仅示出了一些能量发射元件19、20。其他能量发射元件19和感测元件17、18也位于外壳38内，但是图4中没有示出这些元件。外壳38包括光学透明窗39，其位于能量发射元件19、20的位置处，以允许辐射离开外壳38。可替代地，可以使用完全光学透明的外壳。在后一种情况下，不需要附加的光学透明窗。 
在该实施例中，感测元件17、18是电传感器17和温度传感器18。电传感器17测量对象的电势，而温度传感器18测量对象的温度。这些感测元件17、18优选地用于在能量施加期间监测对象的属性，如电势或温度。 
温度传感器18允许例如经热电偶的对温度的电测量或温度的光纤测量。 
由于这些温度测量以及通过电传感器17进行的电感测不会干涉由能量发射元件19、20施加光能，所以对对象2的感测和能量的施加可以同时执行。这允许在将能量施加到对象的同时对对象属性进行 监测，特别是对象表面属性进行监测。例如，如果施加能量用于执行消融过程，则在消融过程期间可以监测该过程的进展。 
在另一个实施例中，可以使用时分复用方法，其可交替地施加能量和感测对象。 
传感器元件还可以包括用于感测从对象表面反射的光的光谱传感器。该反射的光经光纤发射到分光镜以用于对象的光谱分析。 
感测元件17、18可单独寻址。例如电传感器(如电势传感器或温度传感器)通过导线单独地联系，而光学传感器经光纤单独地联系。这意味着，每个感测元件优选地经分离的线30来联系。 
图5示意性示出在第一状况下位于患者心脏内的布置7，其中毗邻表面36邻接围绕肺静脉31口的对象表面40，即在该实施例中毗邻表面36的一部分邻接对象表面40。能量发射元件19可以相互独立地将能量(在该实施例中为光能)施加到对象表面40，以使得在肺静脉31的口的周围的心脏组织变性(denaturize)。 
为了说明的目的，图5仅仅示意性示出了布置7的两个板条而没有外壳且没有感测元件。然而，在图5所示的状态下，布置7还包括不同的板条，其中每个板条包括若干个能量发射元件和感测元件，如上所述，并且例如图2和图4示意性示出的那样，它们优选地被包围在外壳内。 
在该实施例中，用于将能量施加到对象的装置1具有对象2的三维模型。该三维模型可以例如通过借助成像系统生成对象2的图像、通过分割对象2以及例如呈现分割的对象2来生成，该成像系统例如为计算机层析成像设备、磁共振成像设备或超声成像设备。而且，用于将能量施加到对象的装置1进一步具有毗邻表面36的模型，在该实施例中该毗邻表面模型包括能量发射元件19、20在毗邻表面上的尺寸和位置。图6示意性示出对象2的三维模型21和毗邻表面36的模型22.使用由X光透视设备12生成的图像来将毗邻表面36的模型与对象的三维模型21配准。该配准由装置1的配准单元8执行。 
配准单元8适用于相对于由成像设备12生成的图像(在该实施例中该图像是二维投影图像)配准对象2的三维模型21。为了配准二维投影图像的对象的三维模型，可以使用已知的2D-3D配准方法。 
此外，配准单元8适用于相对于由成像设备12生成的图像配准 毗邻表面36的模型22。而且对于该配准，可以使用已知的2D-3D配准方法。由于模型21、22二者都相对于二维投影图像进行了配准，所以这两个模型21、22相对于彼此进行了配准。 
用于将能量施加到对象的装置1进一步包括显示设备(visualization device)，在该实施例中该显示设备是监视器13，该显示设备适于显示对象2的三维模型和毗邻表面36的模型22.用于将能量施加到对象的装置1进一步包括输入设备15(如鼠标或键盘)以允许用户在对象的三维模型21上绘制路径23，能量应当沿着该路径23施加到对象2。基于该路径23，能量发射元件确定单元41确定毗邻表面36的模型22中的能量发射元件，其位于该路径23上或尽可能接近该路径23。在图6中，用交叉(cross)示出了这些确定的能量发射对象24。 
在图6所示的实例中，三维模型21是示出肺静脉口25的心脏三维模型。在该口25周围的心脏组织应当被变性。因此用户已经输入了围绕在肺静脉口25的路径23。用交叉示出的能量发射元件24位于路径23上或其附近，并且在随后的消融过程期间，将经用交叉示出的能量发射元件24把能量施加到对象2。 
根据本发明，可以提供应当沿着其把能量施加到对象的其他路径。例如，对于线性消融过程，基本上是线性的并且连接了肺静脉的两个口的开放路径可以用于沿着该路径施加能量。 
这样确定能量发射元件24：使得以空间连续的方式将能量施加到对象，即沿着各自的路径连续地施加能量，而没有不施加能量的间隙。 
可选地，用于将能量施加到对象的装置1进一步包括路径确定单元14，该路径确定单元14自动确定对象的三维模型21上的路径。在这种情况下，路径确定单元14接收对象的三维模型21和/或感测元件的用于确定对象属性的感测值，并且该路径确定单元14取决于对象的所希望的处理来根据模型21和/或对象的确定属性来确定路径23。例如，如果对象是心脏并且该路径必须包围肺静脉口，这可以根据模型21和/或感测值(例如来自通过使用感测电极生成的心脏的电势图的感测值)确定，则这样确定该路径：使得该路径以到所示口的边缘的给定距离包围肺静脉口。该给定的距离可以由用户(如医 生)预先确定。该预先确定的路径显示在显示设备13上。 
输入设备15被适应修改为：使得用户可以修改对象的三维模型21上的路径23和/或添加附加路径。此外，输入设备15适于修改所确定的、应当施加能量的发射元件24。此外，用于将能量施加到对象的装置1可以适于允许用户直接通过显示路径23或没有通过显示路径23来选择应当施加能量的能量发射元件24。 
图7示意性示出用于将能量施加到对象的装置1的控制单元5。在该实施例中，控制单元5包括若干个光源，特别是激光器设备261...26N，其中这些激光器设备的数量N对应于布置7中的分离的能量发射元件19、20的数量。每一个激光器设备261...26N耦合到分离的能量发射元件19、20。控制单元5进一步包括属性确定单元27，其从感测元件17、18接收感测值。属性确定单元27根据这些感测值确定对象2的属性，例如温度或电势。这些属性被发送到偏差确定单元28，其确定所确定的属性是否在操作的给定范围内。如果所确定的属性不在操作的给定范围内，则报警信号单元29输出声学或光学信号，用于指示所确定的属性在范围之外。优选地，如果偏差确定单元28确定对象的至少一个所确定的属性在范围之外，则控制单元5自动减少施加到对象的能量的强度，特别是停止能量的施加。 
图8示出能量发射元件33的布置32的另一个实施例，该实施例可以与图2所示的装置1一起使用来代替布置7。能量发射元件33的布置32是网格状的，其中该网格的网格点形成感测电极34，并且其中这些网格点之间连接部分形成能量发射元件33。能量发射元件33和感测元件34的一些或所有被分离地联系，以便彼此独立地寻址这些元件。能量发射元件33和感测元件34优选地是电极。 
虽然图5和图6中已经将上述布置7示出为覆盖肺静脉的一个口，但是还可以这样确定消融表面的尺寸以使得该消融表面覆盖肺静脉的两个口。 
在下面，将参照图9中的流程图更详细地描述根据本发明的用于将能量施加到对象的方法。 
在步骤101中，向用于将能量施加到对象的装置1提供对象2的三维模型21。此外，向用于将能量施加到对象的装置1提供毗邻表面36的模型22。 
在步骤102中，展开能量发射元件的布置7(其已经位于对象2内)，以便将能量发射元件的布置7从第二状况转变为第一状况，在第一状况中，毗邻表面36邻接对象2的内表面，从而使得在以下过程期间，能量发射元件位置相对于所述内表面的位置保持不变。 
在步骤103中，成像设备12生成对象2和毗邻表面36的图像，并且将该图像传输到配准单元8。 
通过使用图像生成设备12的图像来将对象2的三维模型12与毗邻表面36的模型21相对于彼此进行配准。 
在显示设备13上显示配准的模型21、22，并且可以经输入设备15将对象2的三维模型21上的路径输入到用于将能量施加到对象的装置1。作为缺省，路径确定单元14可以确定缺省路径，该缺省路径也可以显示在显示设备13上并且可以由用户使用输入设备15修改。 
在步骤106中，通过能量发射元件确定单元41确定能量发射元件24，其位于给定路径上或给定路径附近，以便将给定路径尽可能好地映射到毗邻表面36。这些应当将能量施加到对象的能量发射元件的位置可以由用户经输入设备15来修改。 
在步骤107中，通过能量发射元件将能量施加到对象，该能量发射元件已经在步骤106中被确定并且可能已经被用户修改。在将能量施加到对象的同时，通过感测元件17、18、属性确定单元27和偏差确定单元28监测对象的属性。 
在步骤108中，如果用户通过输入设备15将对应的终止信号输入到用于将能量施加到对象的装置1中，如果属性确定单元27确定对象的属性(其对应于预先确定的属性、指示对象的想要的修改)，或者如果偏差确定单元确定对象的至少一个属性在范围之外，则终止能量的施加。 
所描述的使用将能量施加到对象的装置1的方法允许大致相对于对象定位能量发射元件的布置7，因为确切的路径(能量必须沿着该路径施加到对象)不是由消融面36的定位确定的，而是通过步骤106中对能量发射元件的确定和可能修改确定的。因此，可以省略耗费时间的对能量发射元件的定位。 
对象(特别是心脏)的三维模型可以是纯解剖模型或是使用由感 测电极测量到的电势而得的电解剖模型。 
可以以时间协调的方式同时或自动施加能量发射元件的能量。此外，能量的成功施加，特别是成功消融，即心脏组织的电隔离，可以由能量发射元件的布置7中的感测元件来验证。 
能量发射元件的布置7中的感测元件提供对象组织(特别是心脏组织)的电解剖映射，其可以用于检测相关结构，比如肺静脉口。该电解剖映射还可以用于确定对象的模型，以及用于配准对象的模型与发射元件的布置中的毗邻表面的模型。 
在步骤107中，可以这样控制施加到对象的能量以便避免对象中，特别是心脏组织中太高的温度。因此，如果温度变高，则控制单元5优选地减少施加到对象的能量。在心脏组织的情况下，超过80℃的温度通常就太高了。 
本发明可以用于映射心脏的四个腔，用于在心脏的四个腔中消融、用于电隔离肺静脉，以及用于衬底修改。 
光源261...26N优选地是波长范围为960nm到1100nm的红外激光器设备。 
此外，感兴趣的结构(例如肺静脉口)的位置可以通过由感测元件感测对象表面处的电势来定位。感兴趣结构的位置可以被映射到几何图中，并且该位置的几何信息和肺静脉的尺寸可以映射到对象(特别是患者心脏)的三维模型中。所述口的尺寸和位置将通过显示设备13而显示在对象的三维模型上，以允许用户输入路径(能量必须沿着该路径施加)或允许自动确定该路径。 
虽然，上面已经描述了X光透射设备作为成像设备，但是也可以使用其它设备(比如磁共振设备或超声成像设备)以便特别是实时地显示对象和能量发射元件的布置。 
用于将能量施加到对象的装置1可以用于例如圆周线消融、和/或节段性消融和/或单点消融。 
尽管已经在附图和前面的描述中详细示出并描述了本发明，但是这种示出和描述被认为是说明性的或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。在实践所要求保护的发明的过程中，通过研究附图、公开、以及所附权利要求，本领域的技术人员可以理解并实现对所公开的实施例的其他改变。 
在权利要求中，文字“包括”不排除其他元件或步骤，而不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中叙述的若干项功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施，这个起码的事实不表示这些措施的组合不能有利地使用。 
计算机程序可以存储/分布在合适的介质中，比如光学存储介质或与其他硬件一起提供的或作为其他元件一部分的固态介质，而且还可以以其他形式分布，比如经互联网或其他有线或无线通信系统分布。 
权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制本发明的范围。 

Claims (9)

1.一种用于将能量施加到对象(2)的装置，其中该装置包括用于将能量输出到对象(2)的能量发射元件(19)的布置(7)，其中所述能量发射元件(19)适于相互独立地将能量发射到对象(2)，
所述能量发射元件(19)的布置(7)在将能量施加到对象(2)的期间包括毗邻表面(36)，其中所述能量发射元件(19)位于毗邻表面(36)上的不同位置处并且其中所述毗邻表面(36)可邻接对象表面，
其中该装置具有所述对象(2)的模型(21)并具有对象(2)的模型(21)上的给定路径，该装置包括用于配准对象(2)的模型(21)与所述毗邻表面(36)的模型(22)的配准单元(8)，其中该布置(7)适于使得所述配准的毗邻表面(36)中的能量发射元件(19)将能量施加到对象(2)，其中所述能量发射元件沿着所述路径排列。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述毗邻表面(36)是有弹性的以适合所述对象表面。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述能量发射元件(19)的布置(7)能够在第一状况与第二状况之间变化，其中在第一状况下，所述能量发射元件(19)的布置(7)形成为毗邻表面(36)，而在第二状况下，所述能量发射元件(19)的布置(7)占用的空间比在第一状况下的少。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述能量发射元件(19)的布置(7)对于第一状况是可展开的，而对于第二状况是可折叠的。
5.如权利要求1所述的装置，其中该装置包括耦合到所述能量发射元件的布置(7)的指引元件，其中一个能量发射元件位于所述布置(7)远离该指引元件的位置处。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述能量发射元件适于输出光能。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述能量发射元件(19)的布置(7)还包括用于感测对象(2)的感测元件(17，18)。
8.如权利要求7所述的装置，其中该装置还包括用于控制由所述能量发射元件(19)执行的能量施加的控制单元(5)，其中所述感测元件(17，18)适于向所述控制单元(5)提供感测值，其中该控制单元(5)适于觉察到该感测值是否在操作的给定范围之外。
9.如权利要求1所述的装置，其中该装置具有所述毗邻表面(36)的模型(22)，其中该装置包括用于生成所述对象(2)和毗邻表面(36)的图像的成像设备，其中所述配准单元(8)适于通过将所述对象(2)的模型(21)与毗邻表面(36)的模型(22)与所生成的图像配准来配准所述对象(2)的模型(21)与所述毗邻表面(36)的模型(22)。
CN2007800438512A 2006-11-28 2007-11-27 用于将能量施加到对象的装置 Expired - Fee Related CN101563043B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06124884 2006-11-28
EP06124884.5 2006-11-28
PCT/IB2007/054804 WO2008065609A1 (en) 2006-11-28 2007-11-27 Apparatus, method and computer program for applying energy to an object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101563043A CN101563043A (zh) 2009-10-21
CN101563043B true CN101563043B (zh) 2013-03-27

Family

ID=39232805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800438512A Expired - Fee Related CN101563043B (zh) 2006-11-28 2007-11-27 用于将能量施加到对象的装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10813696B2 (zh)
EP (1) EP2099376B1 (zh)
JP (1) JP5409375B2 (zh)
CN (1) CN101563043B (zh)
AT (1) ATE505149T1 (zh)
DE (1) DE602007013942D1 (zh)
WO (1) WO2008065609A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007136566A2 (en) * 2006-05-19 2007-11-29 Prorhythm, Inc. Ablation device with optimized input power profile and method of using the same
JP5587786B2 (ja) 2007-12-06 2014-09-10 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 対象物にエネルギーを印加する装置、方法及びコンピュータプログラム
EP2376011B1 (en) 2009-01-09 2019-07-03 ReCor Medical, Inc. Apparatus for treatment of mitral valve insufficiency
US10881459B2 (en) * 2012-07-18 2021-01-05 Bernard Boon Chye Lim Apparatus and method for assessing tissue treatment
US10499984B2 (en) * 2012-07-18 2019-12-10 Bernard Boon Chye Lim Apparatus and method for assessing tissue treatment
US9526426B1 (en) 2012-07-18 2016-12-27 Bernard Boon Chye Lim Apparatus and method for assessing tissue composition
CN103860258A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 北京中孵友信医药科技股份有限公司 自适应式环向定位腔内导管
US20150109016A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Star Technologies, Inc. Test probe card
TR201908664T4 (tr) * 2014-03-20 2019-07-22 Electrophysiology Frontiers S P A Ablasyon kateteri ve ablasyon aparatı.
WO2016123390A1 (en) * 2015-01-28 2016-08-04 St. Jude Medical, Cardiology Division, Inc. Thermal mapping catheter
WO2017027282A1 (en) * 2015-08-07 2017-02-16 Boston Scientific Scimed Inc. Force sensing catheters having super-elastic structural strain sensors
EP3141181B1 (en) * 2015-09-11 2018-06-20 Bernard Boon Chye Lim Ablation catheter apparatus with a basket comprising electrodes, an optical emitting element and an optical receiving element
CN108601618B (zh) 2016-01-29 2021-05-25 波士顿科学医学有限公司 具有阻抗引导的取向的力感测导管
CN107440788A (zh) * 2016-06-01 2017-12-08 四川锦江电子科技有限公司 一种具有极间放电功能的消融导管及消融装置
US11369431B2 (en) 2016-06-11 2022-06-28 Boston Scientific Scimed Inc. Inductive double flat coil displacement sensor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4038520A1 (de) 1990-12-03 1991-06-20 Steiger Erwin Laser-ballonkatheter
EP0784453B1 (en) 1994-10-07 2003-09-24 Boston Scientific Limited Flexible electrode support structure
US5885278A (en) * 1994-10-07 1999-03-23 E.P. Technologies, Inc. Structures for deploying movable electrode elements
US6142994A (en) * 1994-10-07 2000-11-07 Ep Technologies, Inc. Surgical method and apparatus for positioning a diagnostic a therapeutic element within the body
US6117131A (en) * 1995-06-09 2000-09-12 Engineering & Research Associates, Inc. Multi-electrode probe for thermal ablation
JP2003510126A (ja) * 1999-09-28 2003-03-18 ノヴァシス メディカル インコーポレイテッド エネルギーと薬の適用による組織の処置
US6529756B1 (en) * 1999-11-22 2003-03-04 Scimed Life Systems, Inc. Apparatus for mapping and coagulating soft tissue in or around body orifices
US6464693B1 (en) * 2000-03-06 2002-10-15 Plc Medical Systems, Inc. Myocardial revascularization
US6656174B1 (en) * 2000-07-20 2003-12-02 Scimed Life Systems, Inc. Devices and methods for creating lesions in blood vessels without obstructing blood flow
US7727229B2 (en) * 2001-05-01 2010-06-01 C.R. Bard, Inc. Method and apparatus for altering conduction properties in the heart and in adjacent vessels
US7160296B2 (en) * 2001-05-10 2007-01-09 Rita Medical Systems, Inc. Tissue ablation apparatus and method
US6895267B2 (en) * 2001-10-24 2005-05-17 Scimed Life Systems, Inc. Systems and methods for guiding and locating functional elements on medical devices positioned in a body
US6669693B2 (en) 2001-11-13 2003-12-30 Mayo Foundation For Medical Education And Research Tissue ablation device and methods of using
US6741878B2 (en) * 2001-12-14 2004-05-25 Biosense Webster, Inc. Basket catheter with improved expansion mechanism
AUPS226402A0 (en) * 2002-05-13 2002-06-13 Advanced Metal Coatings Pty Limited An ablation catheter
US20060100610A1 (en) * 2004-03-05 2006-05-11 Wallace Daniel T Methods using a robotic catheter system
ATE547990T1 (de) * 2004-05-14 2012-03-15 Medtronic Inc Vorrichtungen zur behandlung von vorhofflimmern durch massenablation
DE102005041601B4 (de) * 2005-09-01 2010-07-08 Siemens Ag Ablationskatheter zum Setzen einer Läsion und Verfahren zur Herstellung eines Ablationskatheters
US8920411B2 (en) * 2006-06-28 2014-12-30 Kardium Inc. Apparatus and method for intra-cardiac mapping and ablation

Also Published As

Publication number Publication date
US20100063492A1 (en) 2010-03-11
DE602007013942D1 (de) 2011-05-26
ATE505149T1 (de) 2011-04-15
US10813696B2 (en) 2020-10-27
CN101563043A (zh) 2009-10-21
EP2099376B1 (en) 2011-04-13
JP5409375B2 (ja) 2014-02-05
JP2010510826A (ja) 2010-04-08
EP2099376A1 (en) 2009-09-16
WO2008065609A1 (en) 2008-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101563043B (zh) 用于将能量施加到对象的装置
CN101888813B (zh) 用于将能量施加到对象的设备、方法和计算机程序
CN105992996B (zh) 外科手术环境中的动态和交互式导航
CN105979879A (zh) 具有光学形状感测设备视角的虚拟图像
CN104605928B (zh) 用于在基于导管的消融治疗中控制损伤尺寸的系统
CN102573691B (zh) 用于生物物理学参数的快速分布式测量的光学感测使能的介入仪器
KR101612278B1 (ko) 가상 터치 스크린을 갖는 위치추적 시스템
CN102448400B (zh) 可视化设备
JP2022046786A (ja) ポーズ制御アブレーションの方法およびシステム
JP4660679B2 (ja) スマートツール
CN103687550A (zh) 消融装置
CN103079478A (zh) 用于医疗流程的标测系统和方法
CN106572842A (zh) 组织消融及其监测
CN104023663A (zh) 用于最优化耦合消融导管至身体组织以及评估由导管形成的损伤的系统
CN107980148A (zh) 用于医学流程中的运动补偿的系统和方法
CN105813560B (zh) 在c摇臂x射线环境中具有极小图像遮挡和对尺寸的极小影响的磁场生成器
CN109414589A (zh) 导航和局部测温
US11253217B2 (en) Apparatus for vessel characterization
KR20200042853A (ko) 활성화 파면의 매핑
JP7250675B2 (ja) 誘導システム
US11000336B2 (en) Visualization of an image object relating to an instrucment in an extracorporeal image
KR20230154184A (ko) 동작 설정들을 자동으로 결정하는 의료 이미징 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130327

Termination date: 20211127

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee