CN101720208A - 用于治疗身体组织的系统和方法 - Google Patents

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CN101720208A CN200880015403A CN200880015403A CN101720208A CN 101720208 A CN101720208 A CN 101720208A CN 200880015403 A CN200880015403 A CN 200880015403A CN 200880015403 A CN200880015403 A CN 200880015403A CN 101720208 A CN101720208 A CN 101720208A
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Abstract

一种用于治疗身体组织(105)的装置(114)，包括：细长的圆柱形引导部分(122)，具有远端和近端；以及一个或多个热发生器(120)，牢固地连接至该细长的引导部分(122)。热发生器(120)是可操作的以响应于外部对其施加的电磁场而感应产生热能。一个或多个热发生器(120)布置在靶组织(105)附近，以使得在操作过程中由热发生器(120)产生的热能被用于治疗靶组织(105)。

Description

用于治疗身体组织的系统和方法
技术领域
本发明披露内容总体上涉及治疗方法和装置，更具体地，涉及通过RF感应加热来治疗各种类型的身体组织的方法和装置。
背景技术
人和/或动物会罹患各种类型的组织相关性疾病，例如乳癌和失禁。乳癌是乳房组织中形成的最常见的癌症，该乳房组织通常为管导(或导管，ductal)(向乳头运送乳汁的管)和小叶(产生乳汁的腺体)。通常，乳癌具有两种类型：原位(in situ)乳癌和浸润性(invasive)乳癌。原位乳癌是这样一种癌症类型，其中乳癌细胞保持在其原发位置，即，它们不侵袭管或小叶周围的乳房组织。浸润性(渗透性)乳癌是这样的癌症，它们脱离其原发位置，侵袭承载着乳房的管和小叶的周围组织。在某些情况下，癌症细胞能够移动至身体的其他部位，如淋巴结。
具有膀胱控制困难的老年人会有失禁(指的是无意识排尿(involuntary urination))的经历，而膀胱控制困难通常是由于泌尿道疾病、神经系统功能障碍、变应反应、破裂盘(ruptured disk)、或生理压力而引起的。女性在分娩、外科手术后、或尿道发炎会倾向于发生无意识排尿，而男性如果具有前列腺问题则倾向于发生无意识排尿。
已经开发了多种类型的技术来治疗异常组织。例如，一种治疗乳癌的技术可以是切除乳房以最答程度地确保癌症不再复发，但却会损伤外形并且需要患者做出非常困难的抉择，而且常常需要实施随后的整形手术。(下文中，术语癌细胞泛指癌症细胞、癌前期细胞、以及其他异常细胞或疾病症状。)化疗和辐射可能是另一种技术，但是不能有效确保不会复发。乳房肿瘤切除术可能是一种可替换的方式，但是其与较大机会发生复发相关。作为另一个例子，顺势疗法(homeopathic)治疗可以是缓解失禁最常用的方法，但却不能解决失禁的根本问题。这样，强烈需要一种技术来提供治疗各种类型身体组织的有效技术。
发明内容
在一种实施方式中，导管包括：细长的圆柱形引导部分，具有远端和近端；以及一个或多个热发生器，牢固地附接至该细长的引导部分。热发生器是可操作的(operative)，以响应于外部对其施加的电磁场而感应产生热能。至少一个热发生器布置在靶组织(或目标组织，target tissue)附近，以使得在操作过程中由热发生器产生的热能可用于治疗靶组织。
在另一种实施方式中，用于治疗组织的系统包括：用于产生交变电磁场的线圈；以及具有细长的圆柱形引导部分的导管；以及一个或多个牢固地附接至该细长的引导部分的热发生器。热发生器是可操作的，以响应于外部对其施加的电磁场而感应产生热能。至少一个热发生器布置在靶组织附近，使得在操作过程中由热发生器产生的热能可用于治疗靶组织。
在又一种实施方式中，用于治疗组织的方法包括以下步骤：将导管的热发生器置于待治疗组织的附近；以及向热发生器施加外部电磁场以导致所述热发生器响应于该电磁场而感应产生热能，从而通过热能来治疗组织。
附图说明
图1示出了根据本发明的一种实施方式用于治疗人类乳癌的治疗系统的示意图；
图2示出了图1中导管的示意性透视图；
图3示出图2中的导管沿线III-III的示意性截面图；
图4示出了图2中的导管的另一种实施方式的示意性截面图；
图5A-图5B示出了图2中的导管的顶端部分的各种实施方式的示意性截面图；
图5C-图8示出了图2中的导管的各种实施方式的示意图；以及
图9示出了根据本发明的另一种实施方式的电线圈的示意性顶视图。
具体实施方式
以下详细描述的是目前预期实施本发明的最佳方式。该描述不应理解为限制性含义，而是仅仅用于例示本发明的一般原则的目的，因为本发明的范围由所附权利要求作最佳限定。
现在参照图1，图1示出了根据本发明的一种实施方式的用于治疗人类乳癌的系统的示意图。如图所示，人的乳房101具有乳头106；以及由乳头向内延伸并随后进入分支网络的管网络(或导管网络，ductal network)102。每个网络102包括一系列以三维构造排列的连续变小的管腔。连接于最小管腔末端的是用于产生乳汁的小叶104。
一种类型的乳癌是原位小叶癌(LCIS)。LCIS 105是指一个或多个小叶中包含异常细胞，却并不浸润周围的乳房组织。LCIS 105是乳癌的早期形式或者恰恰是癌症未来发展的标记。患有LCIS的患者将来在每一乳房中发生乳癌的风险增加。在具有LCIS 105的乳房101中，患者更可能发生浸润性小叶乳癌。如果癌症在另一乳房中发生，其发展为浸润性小叶癌或浸润性导管癌的可能性相等。
图1中的治疗系统包括导管114和在由RF功率源112供能时产生RF电磁场的电线圈110。用于控制/操作线圈110的常用电路能够用在该系统中，尽管为了简洁该常用电路并未在图1中示出。图2示出了包括顶端部分120和引导部分122的导管114的示意性透视图。导管114的顶端部分120由响应于外部RF场而感应产生热能的材料形成。如图1中所示，导管114的顶端部分120位于LCIS105中或其附近，使得由顶端120产生的热能可用于使LCIS 105坏死或使其消融。RF场的强度、线圈工作频率、热发生器构成(或结构，composition)、以及用于施加RF场的时间间隔由系统待治疗的细胞和区域的类型决定。
导管114大体上为细长的圆柱形状。顶端部分120的直径D尤其由预期应用的尺寸决定，例如待治疗的靶组织的大小。与常规的导管技术相比，导管114可以以更高的精确度用于治疗身体组织。例如，现有技术包括用流体灌注于靶小叶连接的管道网络的整个部分并加热流体以使连接于管道网络的LCID和健康的小叶坏死。相比之下，图1中的治疗系统使得医生可以仅治疗靶LCIS 105。应指出的是，图1中的系统还可以治疗其他类型的乳癌，例如浸润性小叶癌(ILC)。ILC启始于产生乳汁的小叶104并浸润周围的乳房组织。其还可以扩散至身体中更远的部位。通过将导管114的顶端部分120恰当定位于ILC附近并控制电磁场的强度以及线圈110的工作时间，乳房受侵袭的部分可以以精确方式得到治疗。
顶端部分120由线圈110的RF场感应加热以产生热能。在一种示例性实施方式中，顶端部分120由能够响应于线圈110产生的电磁场而产生热能的材料形成。用于顶端部分120的材料包括但不限于，金属、塑料、聚合物、陶瓷、或它们的混合物(或掺和物，alloy)。某些材料，如金属，可具有居里温度，在该温度下材料会丧失其磁性。选择用于顶端部分120的材料类型，使得该材料的居里温度处于或低于顶端部分的预定操作温度。并且，通过恰当地选择用于顶端部分120的材料，治疗系统可以选择性地治疗特定类型的异常细胞而其他类型的细胞在治疗过程中仍保持完好。例如，某些异常细胞的坏死温度可能低于健康细胞的坏死温度。在这种情况下，将用于顶端部分120的材料的居里温度设定在两个温度之间，以使得该系统有区别地使异常细胞坏死。
电线圈110由常规的导电材料形成。线圈110大体上为圆柱形并且线圈的直径可以沿其中心轴变化，以使得线圈的内表面大体上遵循(或符合，follow)乳房101的外部轮廓。线圈110的工作频率由导管114的顶端部分120的大小和材料以及将产生的热能所决定。例如，线圈110的电感(L)尤其是线圈所围绕的面积的函数以及LC振荡电路的共振频率由L和电容(C)的值所决定。对于给定的C，振荡电路的频率会随L值增加而减小。从功能性的角度出发，(对于流过线圈的恒定电流而言)线圈直径越大，线圈内磁场的均匀度就越差。磁场在线圈附近最强而在中心则非常弱。因此，正如结合图9进一步将讨论的，线圈110可具有其他几何形状，这取决于靶组织和靶组织周围器官的尺寸以及施加于顶端部分120的RF场的所需强度。
图3示出了图2中的导管114沿线III-III的示意性截面图。如所示，顶端部分120通过适合的方式牢固地连接于引导部分122。例如，粘合材料，如氰基丙烯酸酯和UV基粘合剂，可用于将顶端部分120粘合至引导部分122。其他方法包括热接合(将引导部分材料熔合在顶端部分周围)、将顶端部分机械卷曲(crimp)至引导部分、将导线焊接至顶端部分并使导线沿导管的轴向下延伸至较远的连接点、以及使顶端上的如倒钩或螺纹的结构(feature)夹紧导管的ID(或OD)。
典型地，将导管114插入身体中直到顶端部分120到达靶组织。因此，引导部分122由这样的材料形成，该材料是挠性的可弯曲并且具有足够的强度使得在医生进行插入过程中或顶端部分向靶组织行进过程中其能够支撑顶端部分。用于引导部分122的材料包括但不限于，尼龙和聚酰亚胺。在一种示例性实施方式中，引导部分122由线圈110产生的电磁场可透过的材料形成。
图4示出了导管130的另一种实施方式的示意性截面图。如图所示，导管130包括顶端部分132和引导部分134。为了避免顶端部分132无意中从引导部分134脱离，顶端部分132具有延伸到引导部分134中的倒钩133。顶端部分132和引导部分134可以分别由与顶端部分120和引导部分122相同的材料形成。
图5A-图5B示出了导管114的顶端部分的各种实施方式的示意性截面图。如图5A所示，顶端部分135的远端是圆形的以便于将导管插入患者身体的细长管腔中，如管道网络102或血管中。在靶组织定位在较小区域的情况下，顶端部分136可具有如图5B所示的尖圆锥形末端。应指出的是，顶端部分135和136二者均粘结于引导部分和/或具有与图4中的133类似的倒钩。
图5C示出了导管的另一种实施方式的示意性截面图。如图所示，导管137具有涂层138以避免顶端部分/引导部分与靶组织发生直接接触。涂层138还避免组织或凝结物粘在热发生器上，如导管的顶端部分，以及改善润滑性、传热性或耐磨性。涂层还避免顶端部分/引导部分与导管137插入的患者身体直接接触，从而减少对身体造成的潜在损伤。涂层138是但不限于，阳极化层、钝化层、或聚四氟乙烯(PTFE)层并且对于线圈110产生的RF辐射是可透过的。
图6A示出了导管140的另一种实施方式的示意性侧视图。如图所示，导管140包括：顶端部分141，具有三个RF热发生器141a-141c；以及引导部分150，具有涂覆的表面部分148。下文中，术语RF热发生器(或，简称热发生器)泛指响应于由线圈产生的外部RF电磁场而产生热能的导管的一个(或多个)部分。并且，RF热发生器由与顶端部分120类似的材料形成。同样，下文中，引导部分由与引导部分122类似的材料形成。用于所述三个RF热发生器141a-141c的尺寸和材料根据应用类型来选择。例如，RF热发生器可具有不同的居里温度，以使得顶端部分141，在由基本上均匀的电磁场激发时，能够沿导管140的纵向轴具有预先设计的温度分布。应指出的是，导管中包括其他适合数目的热发生器，而不会背离本发明披露内容的教导。
涂覆的表面部分148的形状和尺寸也由应用的类型所决定，更具体地，为导管140待治疗的组织的区域。例如，涂覆的表面部分148可沿导管140的纵向轴延伸以具有大致为圆柱形的壳并用于治疗原位管癌(DCIS)。DCIS是一种常见类型的乳癌并且涉及还未侵袭周围的乳房组织的乳导管内层的异常细胞。这是早期阶段的乳癌并且一些专家认为DCIS是“癌症前期”症状。如果不治疗的话，DCIS最终会发展为浸润性乳癌，即，癌症细胞会脱离其原发的位置并侵袭承载乳房的乳头和小叶的周围组织。DCIS可通过将导管140的涂覆的表面部分布置于具有DCIS的乳导管的内层并向涂覆的表面部分施加外部RF电磁场而得到治疗。
导管140可具有其他合适数量并且沿其纵向轴分布的涂覆的表面部分。如在顶端部分120的情况下，涂层可由在操作过程中响应于由线圈110形成的RF场而产生热能的材料形成。
在图6A中，示出的示例性导管140从导管的远端部分149开始，顺序地具有三个RF热发生器141a-141c以及涂覆的表面部分148。然而，应指出的是，三个RF热发生器141a-1141c以及涂覆的表面部分148沿导管纵向轴的排列可以根据应用类型而改变。图6B示出了导管160的又一种实施方式的示意性侧视图。如图所示，导管160包括：三个RF热发生器161a-161c；涂覆的表面部分168；以及引导部分162，其中导管160的远端部分包括热发生器、涂覆的表面部分、以及引导部分的交替节段。每个热发生器可与导管的远端164间隔适当长度。导管160的各个元件(或组件)的材料与导管140中相应元件类似。例如，涂覆的表面部分168的涂层与部分148的涂层类似。
图7示出了导管200的又一种实施方式的示意性截面图。如所示，导管200包括顶端部分202、引导部分204、在导管的纵向方向上从导管200的远端部分延伸至近端部分的管道腔206、以及耦接至管道腔206的端口116。各种类型的流体可经由管道腔206通过端口116导入和排出。例如，用于清洗管道网络102(图1)的流体可通过端口116导入。作为另一个例子，用于扩张管道网络102的流体可通过端口116在预定压力下注入。作为又一个例子，染料或造影物质(contrast substance)，如用于荧光检查的含有Ba和/或Ni的流体可通过端口116注入，以使得医生能够准确地将导管200行进至待治疗的靶组织。应指出的是，导管200的顶端部分202可具有其他适合数目的RF热发生器以及如图6A-图6B所示的涂覆面积。
可选地，导管200可包括至少一个布置在引导部分204内的RF热发生器203。热发生器203响应于外部RF场产生而用于加热管道腔206内的流体的热能。对于普通技术人员来说，热发生器203可具有任何适合的形状，如环形、细长条形、中空管形等等，并且可由类似于顶端部分120的材料形成是显而易见的。可替换地，热发生器203可以是施加至引导部分内表面的涂层并且由类似于部分148的涂层的材料形成。
图8示出了导管210的又一种实施方式的示意性截面图。如图所示，导管210包括顶端部分212、引导部分214、管道腔216、以及耦接至管道腔216的端口218。顶端部分212包括用于血管成形术，如冠状动脉血管成形术的球囊以打开狭窄或堵塞的心脏血管。顶端部分212由可膨胀(inflatable)材料形成并具有腔体213，其与管道腔216流体连通。用于打开脉管的流体通过端口218导入腔体213中，在操作过程中使顶端部分212膨胀。顶端部分212还由诸如金属的铁磁性材料215涂覆，用于响应于由线圈产生的外部RF电磁场而产生热能。引导部分214由外部RF电磁场可透过的材料形成。顶端部分212由挠性材料如尼龙11、12、66、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、乙烯基树脂(vinyl)、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、
Figure G2008800154036D00091
以及
Figure G2008800154036D00092
形成，它们能够经受施加至其的涂层的居里温度。应指出的是，导管210可具有形成于引导部分214上的额外涂层以及沿其纵向轴排列的额外RF热发生器。
可选地，导管210可包括至少一个布置在引导部分214内的RF热发生器220。该热发生器220响应于外部RF场而产生热能以用于加热管道腔216内的流体。对于普通技术人员来说，热发生器220可具有适合的形状，如环形、细长条形、中空管形等等，并且可由类似于顶端部分120的材料形成是显而易见的。可替换地，热发生器220可以是施加至引导部分内表面的涂层并且由类似于部分148的涂层的材料形成。
在图1中，示出的线圈110大致为圆柱形形状。然而，如果待治疗的组织在身体皮肤附近并且由此导管114的热发生器定位在身体皮肤附近，则可使用不同类型的线圈。图9示出了可用于激发定位在身体皮肤附近的导管的热发生器的电线圈230的一种示例性实施方式的示意性顶视图。如图所示，线圈230为大致圆形的平面形状并通过用于控制/操作线圈的电路234耦接至RF功率源232。在工作过程中，线圈230在导管的热发生器附近移动以使得热发生器能够感应地产生热能以治疗靶组织。出于简要的目的，线圈的其他构造在本申请文件中不作详细描述。然而，普通技术人员应当明了，线圈可具有其他合适的构造，这取决于靶组织以及靶组织周围身体结构的类型。
应指出的是，图1-图9示出的导管可用于治疗各种类型的靶组织。例如，图1-图9的导管中的一种，如图2中的114，插入血管中并且顶端部分120由外部RF电磁场激发，以使得由顶端部分120产生的热能使血管的一部分发生收缩并从而闭合血管。作为另一个例子，可通过使用导管，如图6A中的140来治疗失禁。患有失禁的患者在向腹部施加压力的身体活动过程中无意识地遗尿。不能适当闭合的靶组织/肌肉，如变弱的(weakened)括约肌、膀胱颈、或尿道可由导管140加热以收缩为所需大小，从而使得靶组织能够恢复泌尿控制。出于简要的目的，其他类型的治疗在本申请文件中不作详细描述。然而，普通技术人员应当明了，图1-图9中的导管可适用于各种类型的治疗。
当然，应当理解的是，上述内容涉及本发明的示例性实施方式，并且可以进行多种修改，而不会背离权利要求所述的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种导管，包括：
细长的圆柱形引导部分，具有远端和近端；以及
一个或多个热发生器，牢固地连接至所述细长的引导部分并且是可操作的，以响应于外部对其施加的电磁场而感应产生热能，
其中至少一个所述热发生器设置在组织附近，以使得在操作过程中所述热能被用于治疗所述组织。
2.根据权利要求1所述的导管，其中，所述热发生器包括固定至所述远端的顶端部分。
3.根据权利要求2所述的导管，其中，所述顶端部分通过多个倒钩或胶固定至所述引导部分。
4.根据权利要求2所述的导管，其中，所述顶端部分的远端是尖形或圆形的。
5.根据权利要求1所述的导管，其中，每个所述热发生器均具有居里温度。
6.根据权利要求1所述的导管，其中，一部分所述导管涂覆有用于避免所述组织与所述导管直接接触的材料。
7.根据权利要求6所述的导管，其中，所述材料对所述电磁场是可透过的。
8.根据权利要求1所述的导管，其中，所述热发生器包括所述引导部分的一个或多个涂覆的表面部分，其是可操作的以响应于所述电磁场而产生热能。
9.根据权利要求1所述的导管，进一步包括：
沿所述引导部分的纵向方向从所述远端延伸至所述近端的管道腔。
10.根据权利要求9所述的导管，进一步包括：
在所述近端耦接至所述引导部分并与所述管道腔流体连通的端口。
11.根据权利要求9所述的导管，其中，所述管道腔被构造成其中具有流体，并且其中至少一个所述热发生器是可操作的以加热所述流体。
12.根据权利要求1所述的导管，进一步包括：
沿所述引导部分的纵向方向从所述远端延伸至所述近端的管道腔，
其中所述热发生器包括固定于所述远端的顶端部分，所述顶端部分具有与所述管道腔流体连通的腔体，并且适于在所述腔体承受通过所述管道腔施加的内部压力时发生膨胀，并且其中所述顶端部分具有施加在其外表面上而且是可操作的以产生热能的涂层。
13.根据权利要求1所述的导管，其中，所述电磁场由耦接至RF功率源的线圈产生。
14.根据权利要求1所述的导管，其中，所述热发生器设置在所述引导部分中并沿所述引导部分的纵向方向分布。
15.根据权利要求1所述的导管，其中，所述热发生器由选自金属、塑料、聚合物、陶瓷、及它们的混合物构成的组中的材料形成。
16.根据权利要求1所述的导管，其中，所述引导部分由所述电磁场可透过的材料形成。
17.一种用于治疗组织的系统，包括：
用于产生交变电磁场的线圈；以及
导管，其包括：
细长的圆柱形引导部分；以及
一个或多个牢固地连接至所述细长的引导部分并可操作的以响应于所述电磁场而感应产生热能的热发生器，
其中，至少一个所述热发生器设置在组织附近，以使得在操作过程中所述热能被用于治疗所述组织。
18.一种用于治疗组织的方法，所述方法包括：
将导管的热发生器放置在待治疗组织附近；以及
向所述热发生器施加外部电磁场以导致所述热发生器响应于所述电磁场而感应产生热能，从而通过所述热能来治疗所述组织。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述组织包括异常组织并且治疗所述组织的步骤包括使所述异常组织坏死。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，治疗所述组织的步骤包括使所述组织收缩至所希望的大小。
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