CN102625676A - 能量递送系统及其使用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及针对多种多样的应用向组织递送能量的综合性系统、设备和方法，其中包括医疗规程（例如组织消融、切除、烧灼、血管栓塞、心律失常和心律不齐的治疗、电外科手术、组织采收等等）。在某些实施例中，提供了用于通过施加能量来治疗组织区段（例如肿瘤）的系统、设备和方法。

Description

能量递送系统及其使用

相关申请的交叉引用

本发明要求2009年7月28日提交的待决美国临时专利申请号61/229,178的优先权，其内容被全文合并以作参考。

技术领域

本发明涉及针对多种多样的应用向组织递送能量的综合性系统、设备和方法，其中包括医疗规程（例如组织消融、切除、烧灼、血管栓塞、心律失常和心律不齐的治疗、电外科手术、组织采收等等）。在某些实施例中，提供了用于通过施加能量对组织区段（例如肿瘤）进行治疗的系统、设备和方法。

背景技术

消融是用于治疗特定组织的重要治疗策略，诸如良性和恶性肿瘤、心律失常、心律不齐以及心搏过速。大多数得到许可的消融系统利用射频（RF）能量作为消融能源。因此，当前医师可获得多种基于RF的导管和电源。然而，RF能量具有若干限制，其中包括能量在表面组织中的快速耗散从而导致浅“灼伤”、以及无法接进较深的肿瘤或节律失常组织。RF消融系统的另一个限制是往往会在能量发射电极上形成焦痂和血块形成，这限制了电能的进一步积淀。

微波能量是用于加热生物组织的一种有效的能源，并且被使用在诸如例如癌症治疗以及在输血之前预热血液之类的应用中。因此，鉴于传统消融技术的缺陷，近来在把微波能量用作消融能源方面的兴趣很大。微波能量优于RF的优点在于更深地穿透到组织中、对炭化不敏感、不必要接地、更可靠的能量积淀、更快的组织加热以及能够产生比RF大得多的热损伤，这大大地简化实际的消融规程。因此，正在开发许多利用微波频率范围内的电磁能量作为消融能源的设备（例如参见美国专利号4,641,649、5,246,438、5,405,346、5,314,466、5,800,494、5,957,969、6,471,696、6,878,147和6,962,586；其中的每一项都被全文合并在此以作参考）。

不幸的是，被配置成递送微波能量的当前的设备具有缺陷。例如，由于功率和治疗时间方面的实际限制，当前的设备产生相对小的损伤。当前的设备具有功率限制，这是因为馈线的功率载送容量是小的。然而，直径更大的馈线是不合期望的，这是因为它们较不易于经由皮肤（percutaneously）插入并且可能增大规程并发症比率。微波设备出于大多数目的还受限于单个天线，从而限制了同时治疗多个区域或者把几个天线紧邻放置从而产生大组织加热区的能力。此外，馈线在高功率下的发热可能导致所述设备的插入区域周围的灼伤。

需要用于向组织区段递送能量的改进的系统和设备。此外，需要能够在没有相应的微波能量损失的情况下递送微波能量的改进的系统和设备。此外，需要能够在没有不合期望的组织灼伤的情况下向对象的组织经由皮肤递送微波能量的系统和设备。此外，需要用于递送所期望的数量的微波能量而无需物理上大的侵入性组件的系统。

发明内容

本发明涉及针对多种多样的应用向组织递送能量的综合性单天线和多天线系统、设备和方法，其中包括医疗规程（例如组织消融、切除、烧灼、血管栓塞、心律失常和心律不齐的治疗、电外科手术、组织采收等等）。在某些实施例中，提供了用于通过施加能量来治疗组织区段（例如肿瘤）的系统、设备和方法。

本发明提供了采用向组织区段（例如肿瘤、腔管、器官等等）递送能量的组件的系统、设备和方法。在一些实施例中，所述系统包括能量递送设备以及以下各项当中的一项或更多项：处理器，电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），成像系统、调谐系统，以及温度调节系统。本发明不限于特定类型的能量递送设备。本发明设想到了在本发明的系统中使用任何已知的或未来开发的能量递送设备。在一些实施例中利用了现有的商用能量递送设备。在其他实施例中，使用了具有优化的特性（例如小的尺寸、优化的能量递送、优化的阻抗、优化的散热等等）的改进的能量递送设备。在一些这样的实施例中，所述能量递送设备被配置成向组织区段递送能量（例如微波能量）。在一些实施例中，所述能量递送设备被配置成在优化的特性阻抗下递送微波能量（例如被配置成以高于50Ω的特性阻抗操作）（例如处在50Ω与90Ω之间；例如高于50…、55、56、57、58、59、60、61、62…、90Ω，优选地处于77Ω。）（例如参见美国专利申请序列号11/728,428；其被全文合并在此以作参考）。

设备的不合期望的过热的一个重要来源是绝缘体（例如同轴绝缘体）的电介质发热，潜在地导致附带的组织破坏。本发明的能量递送设备被设计成防止不合期望的设备过热。所述能量递送设备不限于防止不合期望的设备发热的特定方式。在一些实施例中，所述设备采用冷却剂的循环。在一些实施例中，所述设备被配置成检测设备内（例如沿着外部导体）的不合期望的温度升高，并且通过冷却剂经由冷却剂通道的流动来自动地或人工地降低这样的不合期望的温度升高。

在一些实施例中，所述能量递送设备具有改进的冷却特性。例如，在一些实施例中，所述设备允许使用冷却剂而不增大设备的直径。这一点与现有设备不同，现有设备是使冷却剂流经外部套管或者以其他方式增大设备的直径来容纳冷却剂的流动。在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有一条或更多条冷却剂通道以便降低不合期望的散热（例如参见美国专利申请序列号11/728,460；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有沿着设备的长度延伸或者部分地沿着设备的长度延伸的管道（例如针头、塑料管道等等），其被设计成通过冷却剂材料的循环来防止设备过热。在一些实施例中，所述通道或管道使得来自位于同轴线缆的内部导体与外部导体之间的电介质组件的材料发生位移。在一些实施例中，所述通道或管道取代所述电介质材料或者基本上取代所述电介质材料。在一些实施例中，所述通道或管道使得外部导体的一部分发生位移。例如，在一些实施例中，外部导体的一部分被去除或刮除以生成用于冷却剂流动的通路。在图12中示出了一个这样的实施例。在该实施例中，同轴线缆90具有外部导体910、内部导体920以及电介质材料930。在该实施例中，外部导体的区段940被去除，从而产生用于冷却剂流动的空间。外接或者基本上外接同轴线缆的仅有的剩余外部导体材料处在远端950和近端960区段。纤细导电材料条带970连接远端950与近端960区段。在该实施例中，从远端区段960处的导电材料中切出纤细通道980，以便允许冷却剂流入到从中去除了外部导电材料（或者其被制造成缺失）的区段940中。本发明不受通路的尺寸或形状限制，只要可以递送冷却剂即可。例如，在一些实施例中，所述通路是沿着同轴线缆的长度延伸的线性路径。在一些实施例中，采用了螺旋通道。在一些实施例中，所述管道或通道使得内部导体的至少一部分发生位移或者将之取代。例如，可以利用冷却剂通道取代内部导体的大部分，只在设备的近端和远端附近留下金属的小部分以便允许调谐，其中通过导电材料的纤细条带连接各个部分。在一些实施例中，在内部或外部导体内产生内部空间区段以便产生一条或更多条用于冷却剂的通道。例如，内部导体可以被提供为导电材料的中空管道，其中在中心处提供冷却剂通道。在这样的实施例中，内部导体可以被用于冷却剂的流入或流出（或者二者）。

在其中冷却剂管道被放置在设备内的一些实施例中，所述管道具有用于将冷却剂纳入及排出设备的多条通道。所述设备不限于管道（例如冷却剂针头）在电介质材料内的特定定位。在一些实施例中，所述管道被沿着电介质材料的外侧边缘、电介质材料的中部或者在电介质材料内的任何位置处定位。在一些实施例中，电介质材料被预先形成为具有被设计成容纳并固定所述管道的通道。在一些实施例中，为所述设备附着把手，所述把手被例如配置成控制冷却剂传入或传出所述管道。在一些实施例中，所述管道是可弯曲的。在一些实施例中，所述管道是不可弯曲的。在一些实施例中，所述管道的一些部分是可弯曲的，而其他部分是不可弯曲的。在一些实施例中，所述管道是可压缩的。在一些实施例中，所述管道是不可压缩的。在一些实施例中，所述管道的一些部分是可压缩的，而其他部分是不可压缩的。所述管道不限于特定形状或尺寸。在一些实施例中，所述管道是装配在其直径等于或小于12号针头（gauge needle）的同轴线缆内的冷却剂针头（例如29号针头或等效的尺寸）。在一些实施例中，所述管道的外部具有粘合剂和/或油脂的涂层以便固定管道或者允许在设备内的滑动移动。在一些实施例中，所述管道沿着其长度具有一个或更多孔洞，其允许把冷却剂释放到设备的所期望的区段中。在一些实施例中，最初利用可融化材料阻塞所述孔洞，从而需要特定热量阈值来融化所述材料并且通过受到影响的一个或多个特定孔洞来释放冷却剂。这样，只在达到了阈值热度水平的区域中释放冷却剂。

在一些实施例中，冷却剂被预先加载到本发明的设备的天线、把手或其他组件中。在其他实施例中，在使用期间添加冷却剂。在一些预先加载的实施例中，例如在产生自保持真空的条件下将液体冷却剂预先加载到天线的远端中。在一些这样的实施例中，随着液体冷却剂蒸发，更多流体被所述真空吸入。

本发明不受所采用的冷却剂材料的性质限制。冷却剂包括（但不限于）液体和气体。示例性的冷却剂流体包括（但不限于）以下各项当中的一项或更多项或者其组合：水，乙二醇，空气，惰性气体，二氧化碳，氮气，氦气，六氟化硫，离子溶液（例如带有或不带有钾离子或其他离子的氯化钠），水中葡萄糖，Ringer乳酸盐，有机化学溶液（例如乙二醇、二烯乙二醇或丙二醇），油（例如矿物油、硅酮油、碳氟化合物油），液体金属，氟利昂，卤代甲烷，液化丙烷，其他卤代烷，无水氨，二氧化硫。在一些实施例中，冷却剂是在其临界点或临界点附近压缩的气体。在一些实施例中，至少部分地通过改变冷却剂的浓度、压力或体积而发生冷却。例如，可以利用Joule-Thompson效应通过气体冷却剂实现冷却。在一些实施例中，通过化学反应提供冷却。所述设备不限于特定类型的降低温度的化学反应。在一些实施例中，所述降低温度的化学反应是吸热反应。所述设备不限于为了防止不合期望的发热而应用吸热反应的特定方式。在一些实施例中，将第一和第二化学品流入所述设备，从而它们发生反应以便降低设备的温度。在一些实施例中，利用预先加载到设备中的第一和第二化学品来对设备进行准备。在一些实施例中，所述化学品通过屏障分开，所述屏障在期望时被去除。在一些实施例中，所述屏障被配置成在暴露于预定温度或温度范围时融化。在这样的实施例中，所述设备只有在达到值得冷却的热度水平时才发起吸热反应。在一些实施例中，遍及设备放置多个不同屏障，从而使得只在设备的正发生不合期望的发热的那些部分处发生局部冷却。在一些实施例中，所使用的屏障是包含所述两种化学品之一的珠子。在一些实施例中，所述屏障是融化以便组合两种化学品的壁面（例如垫圈形状的盘）。在一些实施例中，所述屏障由被配置成在预定温度下融化的蜡制成。所述设备不限于特定类型、种类或数量的可融化材料。在一些实施例中，所述可融化材料是生物相容的。所述设备不限于特定类型、种类或数量的第一和第二化学品，只要它们的混合物导致降低温度的化学反应即可。在一些实施例中，第一材料包括八水氢氧化钡晶体，并且第二材料是干氯化铵。在一些实施例中，第一材料是水，并且第二材料是氯化铵。在一些实施例中，第一材料是亚硫酰氯（SOCl₂），并且第二材料是七水合硫酸钴（II）。在一些实施例中，第一材料是水，并且第二材料是硝酸铵。在一些实施例中，第一材料是水，并且第二材料是氯化钾。在一些实施例中，第一材料是乙酸，并且第二材料是碳酸钠。在一些实施例中，所使用的可融化材料自身通过融化及流动而降低热度，其方式使得降低设备的外表面处的热度。

在一些实施例中，所述能量递送设备通过随着温度升高而调节从设备发射的能量的数量（例如调节从设备传出的能量波长）来防止不合期望的发热和/或保持所期望的能量递送属性。所述设备不限于调节从设备发射的能量的数量的特定方法。在一些实施例中，所述设备被配置成使得随着设备达到特定阈值温度或者随着设备发热超出一定范围，调节从设备传出的能量波长。所述设备不限于用于调节从设备传出的能量波长的特定方法。在一些实施例中，所述设备在其中具有随着温度升高而在体积方面改变的材料。体积的改变被用来移动或调节设备的影响能量递送的组件。例如，在一些实施例中使用随着温度升高而膨胀的材料。所述膨胀被用来向外移动设备的远端尖部（从而增大其与设备近端的距离），从而改动设备的能量递送属性。这一点特别适用于本发明的中心馈送偶极实施例。

在某些实施例中，本发明提供了一种包括被配置成用于向组织递送能量的天线的设备，其中所述天线的远端包括中心馈送的偶极组件，所述偶极组件包括刚性中空管道，所述刚性中空管道包括导体，并且其中管心针被固定在所述中空管道内（例如钛管心针）。在一些实施例中，所述中空管道的直径等于或小于20号针头。在一些实施例中，所述中空管道的直径等于或小于17号针头。在一些实施例中，所述中空管道的直径等于或小于12号针头。在一些实施例中，所述设备还包括用于调节被递送到组织的能量的数量的调谐元件。在一些实施例中，所述设备被配置成递送足够数量的能量以便消融组织或导致栓塞。在一些实施例中，所述导体延伸到所述中空管道的半途。在一些实施例中，所述中空管道的长度为λ/2，其中λ是组织的介质中的电磁场波长。在一些实施例中，将可膨胀材料定位在所述管心针附近，从而使得随着设备的温度升高，所述可膨胀材料发生膨胀并且推到管心针上从而移动管心针，并且改变设备的能量递送属性。在一些实施例中，所述可膨胀材料被定位在提供用于中心馈送偶极设备的共振元件的金属盘后方（近端）。随着所述材料膨胀，所述盘被推远，从而调节对设备的调谐。所述可膨胀材料优选地被选择成使得膨胀率与对于最优结果所期望的能量递送改变相符。然而，应当理解的是，所期望的方向上的任何改变都适用于本发明。在一些实施例中，所述可膨胀材料是蜡。

在一些实施例中，所述设备具有与设备附着的把手，其中所述把手例如被配置成控制冷却剂传入及传出冷却剂通道。在一些实施例中，只有所述把手被冷却。在一些实施例中，所述把手被配置成递送在其临界点或临界点附近压缩的气态冷却剂。在其他实施例中，所述把手及附着的天线被冷却。在一些实施例中，所述把手在特定时间量之后和/或随着设备达到特定阈值温度而自动将冷却剂传入及传出冷却剂通道。在一些实施例中，所述把手在特定时间量之后和/或随着设备的温度降到特定阈值温度以下而自动停止将冷却剂传入及传出冷却剂通道。在一些实施例中，人工控制流经把手的冷却剂。在一些实施例中，所述把手在其上具有一盏或更多盏（例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10盏等等）灯（例如显示灯（例如LED灯））。在一些实施例中，所述灯被配置成用于标识目的。例如，在一些实施例中，所述灯被用来在不同的探头之间进行区分（例如第一探头的激活显示一盏灯；第二探头两盏灯，第三探头三盏灯，或者每一个探头具有其自己的指定灯等等）。在一些实施例中，所述灯被用来标识事件的发生（例如冷却剂经过设备的传输，能量经过设备的传输，对应探头的移动，设备内的设定（例如温度、定位）的改变等等）。所述把手不限于特定的显示方式（例如闪烁、交替颜色、纯色等等）。

在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有中心馈送偶极组件（例如参见美国专利申请序列号11/728,457；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述能量递送设备包括导管，所述导管具有用于传输及发射能量的多个节段（例如参见美国专利申请号11/237,430、11/237,136和11/236,985；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述能量递送设备包括三轴微波探头，其具有优化的调谐能力以便降低反射热损失（例如参见美国专利号7,101,369；还参见美国专利申请号10/834,820、11/236,985、11/237,136、11,237,430、11/440,331、11/452,637、11/502,783、11/514,628；以及国际专利申请号PCT/US05/14534；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述能量递送设备通过同轴传输线（例如同轴线缆）发射能量，所述同轴传输线具有空气或其他气体作为电介质核心（例如参见美国专利申请号11/236,985，其被全文合并在此以作参考）。在一些这样的实施例中，可以在使用之前去除支持所述设备的内部导体与外部导体之间的结构的材料。例如，在一些实施例中，所述材料由在使用之前或使用期间去除的可溶解或可融化材料制成。在一些实施例中，所述材料是可融化的并且在使用期间被去除（在暴露于热量时），从而随着时间（例如响应于组织中的温度改变等等）优化设备的能量递送属性。

本发明不限于特定的同轴传输线形状。实际上，在一些实施例中，同轴传输线和/或电介质元件的形状是可调节的以便配合特定需要。在一些实施例中，同轴传输线和/或电介质元件的截面形状是圆形。在一些实施例中，所述截面形状是非圆形（例如椭圆形等等）。这样的形状可以总体上适用于同轴线缆，或者可以仅仅适用于一个或更多子组件。例如，可以把椭圆形电介质材料放置在圆形外部导体中。这样做的优点例如在于产生了可以被采用来循环冷却剂的两条通道。作为另一个实例，可以把正方形/矩形电介质材料放置在圆形导体中。这样做的优点例如在于产生了四条通道。可以采用截面的不同多边形形状（例如五边形、六边形等等），以便产生不同数目和形状的通道。截面形状不需要在整个线缆长度上都是相同的。在一些实施例中，第一形状被用于线缆的第一区段（例如近端区段），并且第二形状被用于线缆的第二区段（例如远端区段）。还可以采用不规则形状。例如，可以在圆形外部导体中采用具有在其长度上延伸的凹陷沟槽的电介质材料，以便产生具有任何所期望的尺寸和形状的单条通道。在一些实施例中，所述通道提供用于将冷却剂、针头或其他所期望的组件馈送到设备中的空间而不增大设备的最终外直径。

同样地，在一些实施例中，本发明的天线沿着其长度或者对于其长度的一个或更多子部分具有非圆形的截面形状。在一些实施例中，所述天线是非圆柱形的，但是包含圆柱形的同轴线缆。在其他实施例中，所述天线是非圆柱形的，并且包含非圆柱形（例如匹配天线的形状或者具有不同的非圆柱形形状）的同轴线缆。在一些实施例中，使任何一个或更多组件（例如插管、天线外壳、同轴线缆的外部导体、同轴线缆的电介质材料、同轴线缆的内部导体）具有非圆柱形形状允许在设备中产生一条或更多条通道，其除了别的原因之外可以被用来循环冷却剂。特别是天线的外直径中的非圆形形状还适用于特定的医疗或其他应用。例如，可以选择形状来最大化灵活性或者接进身体内的特定位置。还可以选择形状来优化能量递送。还可以选择形状（例如非圆柱形形状）来最大化设备的刚性和/或强度，特别对于小直径设备来说尤其如此。

在某些实施例中，本发明提供一种包括天线的设备，其中所述天线包括围绕内部导体包围的外部导体，其中所述内部导体被设计成接收及传输能量，其中所述外部导体在其中具有沿着外部导体的周界定位的至少一个间隙，其中沿着所述天线的长度生成多个能量峰值，各个能量峰值的位置由所述间隙的位置控制。在一些实施例中，所述能量是微波能量和/或射频能量。在一些实施例中，所述外部导体在其中具有两个间隙。在一些实施例中，所述天线包括布置在内部导体与外部导体之间的电介质层。在一些实施例中，所述电介质层具有接进零的导电率。在一些实施例中，所述设备还包括管心针。在一些实施例中，所述内部导体的直径大约是0.013英寸或更小。

在一些实施例中，设备的外表面或者外部导体中的任何间隙或不连贯处或不规则处都填充有材料，以便提供平滑、均匀或者基本上平滑、均匀的外表面。在一些实施例中，使用耐热树脂来填充间隙、不连贯处和/或不规则处。在一些实施例中，所述树脂是生物相容的。在其他实施例中，所述树脂不是生物相容的，但是例如可以涂覆有生物相容材料。在一些实施例中，所述树脂可配置成任何所期望的尺寸或形状。这样，所述树脂在被硬化时就可以被用来为设备提供尖锐的管心针尖部或者任何其他所期望的物理形状。

在一些实施例中，所述设备包括尖锐的管心针尖部。所述管心针尖部可以由任何材料制成。在一些实施例中，所述尖部由硬化的树脂制成。在一些实施例中，所述尖部是金属。在一些实施例中，所述管心针尖部由钛或者钛的等效物制成。在一些实施例中，所述管心针尖部被镀（braise）上氧化锆或氧化锆的等效物。在一些这样的实施例中，所述金属尖部是天线的金属部分的延伸并且是电活性的。

在一些实施例中，所述能量递送设备被配置成在如下系统内向组织区段递送能量，所述系统包括：处理器，电源，引导、控制及递送功率的装置（例如能够单独控制对每一个天线的功率递送的功率分配器），成像系统，调谐系统，和/或温度测量调节系统。

本发明不限于特定类型的处理器。在一些实施例中，所述处理器例如被设计成接收来自所述系统的各个组件（例如温度监测系统、能量递送设备、组织阻抗监测组件等等）的信息、向用户显示这样的信息以及操纵（例如控制）系统的其他组件。在一些实施例中，所述处理器被配置成在包括以下各项的系统内操作：能量递送设备，电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），成像系统，调谐系统，和/或温度调节系统。

本发明不限于特定类型的电源。在一些实施例中，所述电源被配置成提供任何所期望类型的能量（例如微波能量、射频能量、辐射、低温能量、电穿孔、高强度聚焦超声和/或它们的混合）。在一些实施例中，所述电源利用功率分配器来允许向两个或更多能量递送设备递送能量。在一些实施例中，所述电源被配置成在如下系统内操作，所述系统包括功率分配器、处理器、能量递送设备、成像系统，调谐系统和/或温度调节系统。

本发明不限于特定类型的成像系统。在一些实施例中，所述成像系统利用成像设备（例如内窥镜设备、立体定向计算机辅助神经外科手术导航设备、热传感器定位系统、运动速率传感器、操舵索系统、规程内超声、荧光透视、计算机断层摄影磁共振成像、核医学成像设备、三角定位成像、隙间超声、微波成像、声学断层摄影、双能量成像、热声学成像、红外和/或激光成像、电磁成像）（例如参见美国专利号6,817,976、6,577/903和5,697,949、5,603,697以及国际专利申请号WO 06/005,579；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述系统利用内窥镜摄影机、成像组件和/或导航系统，其允许或辅助放置、定位和/或监测与本发明的能量系统一起使用的任何项目。在一些实施例中，所述成像系统被配置成提供能量递送系统的特定组件的位置信息（例如能量递送设备的位置）。在一些实施例中，所述成像系统被配置成在如下系统内操作，所述系统包括处理器、能量递送设备、电源、调谐系统和/或温度调节系统。在一些实施例中，所述成像系统位于能量递送设备内。在一些实施例中，所述成像系统提供关于消融区属性的定性信息（例如直径、长度、截面面积、体积）。所述成像系统不限于用于提供定性信息的特定技术。在一些实施例中，被用来提供定性信息的技术包括（但不限于）时域反射计、行程时间脉冲检测、频率调制距离检测、本征模式或共振频率检测或者任何频率下的反射及透射，这是基于单独一个隙间设备或者与其他隙间设备或外部设备协作。在一些实施例中，所述隙间设备提供信号和/或检测以用于成像（例如电声成像、电磁成像、电阻抗断层摄影）。

本发明不限于特定的调谐系统。在一些实施例中，所述调谐系统被配置成允许调节能量递送系统内的变量（例如向提供在系统中的多个能量设备当中的一个或更多能量设备所递送的能量、所递送的能量的数量、所递送的能量的频率、所提供的冷却剂的数量或类型等等）。在一些实施例中，所述调谐系统包括传感器，其向用户或者连续地或在各个时间点监测能量递送设备的功能的处理器提供反馈。所述传感器可以记录和/或报告回任何数目的属性，其中包括（但不限于）系统组件的一个或更多位置处的热度（例如温度）、组织处的热度、组织的属性、区段的定性信息等等。所述传感器可以具有诸如CT、超声、磁共振成像、荧光透视、核医学成像之类的成像设备或者任何其他成像设备的形式。在一些实施例中，特别对于研究应用，所述系统记录并且存储用于总体上进一步优化系统和/或用于在特定条件（例如患者类型、组织类型、目标区段的尺寸和形状、目标区段的位置等等）下优化能量递送的信息。在一些实施例中，所述调谐系统被配置成在如下系统内操作，所述系统包括处理器、能量递送设备、电源、成像和/或温度调节系统。在一些实施例中，所述成像或其他控制组件向消融设备提供反馈，从而可以调节功率输出（或其他控制参数）以便提供最优的组织响应。

本发明不限于特定温度调节系统。在一些实施例中，所述温度调节系统被设计成在医疗规程（例如组织消融）期间降低所述系统的各个组件（例如能量递送设备）的不合期望的热量或者把目标组织保持在特定温度范围内。在一些实施例中，所述温度调节系统被配置成在如下系统内操作，所述系统包括：处理器，能量递送设备，电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器）、调谐系统和/或成像系统。在一些实施例中，所述温度调节系统被设计成将能量递送设备冷却到足以将设备暂时粘附到内部患者组织的一定温度，从而防止能量设备在规程（例如消融规程）期间移动。

在一些实施例中，所述系统还包括温度监测或反射功率监测系统以用于监测所述系统的各个组件（例如能量递送设备）和/或组织区段的温度或反射功率。在一些实施例中，所述监测系统被配置成例如在温度或反射功率数量超出预定数值的情况下改动（例如防止、降低）针对特定组织区段的能量递送。在一些实施例中，所述温度监测系统被设计成改动（例如增大、降低、保持）针对特定组织区段的能量递送，以便把组织或能量递送设备保持在优选的温度下或者保持在优选的温度范围内。

在一些实施例中，所述系统还包括标识或跟踪系统，其例如被配置成防止使用先前使用过的组件（例如未消毒的能量递送设备）、标识系统的组件的性质，因此可以针对相容性或优化的功能来适当地调节系统的其他组件。在一些实施例中，所述系统读取与本发明的系统的组件相关联的条形码或其他信息传达元件。在一些实施例中，在使用之后改动（例如断开）系统的各个组件之间的连接，以便防止附加的使用。本发明不受用在系统中的组件的类型或者所采用的用途限制。实际上，可以按照任何所期望的方式来配置所述设备。同样地，所述系统和设备可以被使用在将在其中递送能量的任何应用中。这样的用途包括任何及所有医疗、兽医以及研究应用。然而，本发明的系统和设备可以被使用在农业环境、制造环境、机械环境或者将在其中递送能量的任何其他应用中。

在一些实施例中，所述系统被配置成用于经由皮肤、血管内、心内、腹腔镜或手术能量递送。同样地，在一些实施例中，所述系统被配置成用于通过导管、通过手术产生的开口和/或通过身体孔洞（例如口、耳、鼻、眼、阴道、阴茎、肛门）递送能量（例如N.O.T.E.S.规程）。在一些实施例中，所述系统被配置成用于向目标组织或区段递送能量。本发明不受目标组织或区段的性质限制。用途包括（但不限于）：心律失常的治疗，肿瘤消融（良性和恶性），创伤之后、手术期间的流血控制，对于任何其他流血的控制，去除软组织，组织切除及采收，静脉曲张的治疗，腔管内组织消融（例如为了治疗诸如Barrett食管和食管腺癌之类的食管病变），骨瘤、正常骨骼以及良性骨骼状况的治疗，眼内使用，整形手术中的使用，包括脑肿瘤和电干扰的中央神经系统的病变的治疗，绝育规程（例如输卵管的消融），以及用于任何目的的血管或组织的烧灼。在一些实施例中，所述手术应用包括消融疗法（例如为了实现凝固性坏死）。在一些实施例中，所述手术应用包括例如以转移性肿瘤为目标的肿瘤消融。在一些实施例中，所述设备被配置成用于在对组织或器官的最小破坏下移动和定位在任何期望位置处，其中包括（但不限于）脑部、颈部、胸部、腹部和骨盆。在一些实施例中，所述系统被配置成用于例如通过计算机断层摄影、超声、磁共振成像、荧光透视等等进行的受引导递送。

在某些实施例中，本发明提供了治疗组织区段的方法，其包括：提供组织区段和这里所描述的系统（例如能量递送设备以及以下组件中的至少一个：处理器，电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），温度监测器，成像器，调谐系统，和/或温度降低系统）；把所述能量递送设备的一部分定位在所述组织区段的附近；以及利用所述设备把一定数量的能量递送到所述组织区段。在一些实施例中，所述组织区段是肿瘤。在一些实施例中，所述能量递送例如导致组织区段的消融和/或血管的栓塞和/或组织区段的电穿孔。在一些实施例中，所述组织区段是肿瘤。在一些实施例中，所述组织区段包括以下各项当中的一项或更多项：心脏、肝脏、生殖器、胃、肺、大肠、小肠、脑部、颈部、骨骼、肾脏、肌肉、肌腱、血管、前列腺、膀胱、脊髓、皮肤、静脉、手指甲以及脚趾甲。在一些实施例中，所述处理器接收来自传感器和监测器的信息并且控制系统的其他组件。在一些实施例中，针对优化的疗法按照期望改动电源的能量输出。在其中提供了多于一个能量递送组件的一些实施例中，优化被递送到每一个递送组件的能量的数量以便获得所期望的结果。在一些实施例中，通过温度传感器监测系统的温度，并且在达到或逼近阈值水平时通过激活温度降低系统来降低系统的温度。在一些实施例中，所述成像系统向处理器提供信息，其被显示给系统的用户并且可以被用在反馈回路中以便控制系统的输出。

在一些实施例中，在不同强度下并且从设备内的不同位置将能量递送到组织区段。例如，可以通过设备的一部分治疗所述组织区段的某些区段，同时可以通过设备的不同部分治疗所述组织的其他区段。此外，设备的两个或更多区段可以同时向特定组织区段递送能量，以便实现相长相位干涉（例如其中所发射的能量实现协同效应）。在其他实施例中，设备的两个或更多区段可以递送能量以便实现相消相位干涉。在一些实施例中所述方法还提供附加的设备以便实现相长相位干涉和/或相消相位干涉。在一些实施例中，一个或更多设备之间的相位干涉（例如相长相位干涉、相消相位干涉）由处理器、调谐元件、用户和/或功率分配器控制。

本发明的系统、设备和方法可以与其他系统、设备和方法相结合地使用。例如，本发明的系统、设备和方法可以与其他消融设备、其他医疗设备、诊断方法和试剂、成像方法和试剂以及治疗方法和试剂一起使用。所述使用可以同时发生或者可以在另一次干预之前或之后发生。本发明设想到了将本发明的系统、设备和方法与任何其他医疗干预相结合地使用。

此外，需要集成的消融和成像系统，其向用户提供反馈并且允许各个系统组件之间的通信。可以在消融期间调节系统参数以便优化能量递送。此外，用户能够更加精确地确定规程何时成功完成，从而降低了不成功的治疗和/或与治疗有关的并发症的可能性。

在某些实施例中，本发明提供了具有例如以下各项的系统：提供能源和冷却剂源的电源组件；用于把能量和冷却剂从电源组件递送到控制集线器（例如控制盒）的输送组件；以及从输送组件接收能量和冷却剂的规程设备集线器，所述控制集线器位于患者工作空间处；所述规程设备集线器包括用于附着一条或更多条线缆的多个连接端口，所述线缆被配置成将能量和/或冷却剂递送到一个或更多能量递送设备。在一些实施例中，所述输送组件是低损线缆。在一些实施例中，被配置成向一个或更多能量递送设备递送能量的所述一条或更多条线缆是可弯曲一次性线缆。所述规程设备集线器不限于特定重量。在一些实施例中，所述规程设备集线器的重量是使得其可以停留在患者上而不导致伤害和/或不适。在一些实施例中，所述规程设备集线器的重量小于10磅。

所述系统不限于使用在特定医疗规程内。在一些实施例中，所述系统被使用在例如CT扫描医疗规程和/或超声成像规程内。

所述规程设备集线器不限于医疗规程期间的特定位置。实际上，所述规程设备集线器被配置成用于定位在多种设置中。在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到规程台上（例如通过规程台上的皮带）（例如通过位于规程台上的槽）。在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到患者的罩衣上。在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到CT安全皮带上。在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到规程台环上。在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到无菌盖布上，所述无菌盖布被配置成放置在患者上。

在一些实施例中，所述规程设备集线器还包括规程设备集线器皮带，其中所述规程设备集线器皮带被配置成用于附着在医疗规程位置（例如规程台、患者的罩衣、CT安全皮带、规程台环、无菌盖布等等）处。

所述规程设备集线器不限于按照特定方式向能量递送设备递送冷却剂。在一些实施例中，被递送到一个或更多能量递送设备的冷却剂是在压缩压力下递送的气体（例如所述压缩压力处在冷却剂的临界点或临界点附近）。在其中冷却剂是在其临界点或临界点附近递送的气体的一些实施例中，所述冷却剂是CO₂。

在一些实施例中，所述电源位于无菌区外部，并且所述规程设备集线器位于无菌区内。在一些实施例中，所述电源供应微波能量。在一些实施例中，所述电源供应射频能量。

在某些实施例中，本发明提供了包括被配置成用于向组织递送能量的天线的设备，所述天线包括同轴线缆内的一条或更多条冷却管道或通道，所述管道被配置成向天线递送冷却剂，其中所述冷却剂是在其临界点或临界点附近压缩的气体。所述设备不限于特定气体。在一些实施例中，所述气体是CO₂。在一些实施例中，所述一条或更多条冷却剂管道或通道处于同轴线缆的外部导体与电介质材料之间。在一些实施例中，所述一条或更多条冷却剂管道或通道处于同轴线缆的内部导体与电介质材料之间。在一些实施例中，所述一条或更多条冷却剂管道或通道处于内部或外部导体内。在一些实施例中，所述设备在其中具有近端区段、中心区段和远端区段。在一些实施例中，所述远端区段被配置成向组织递送能量。在一些实施例中，所述近端和/或中心区段在其中具有冷却剂管道或通道。在一些实施例中，所述远端部分不具有冷却剂管道或通道。

在一些实施例中，所述设备在其中具有一个或更多“粘贴”区段，其被配置成便于把组织粘附到所述粘贴区段上以便例如在能量递送期间把设备稳定在所期望的位置处。在一些实施例中，所述粘贴区段被配置成达到并保持一定温度，从而导致把组织冷冻到所述粘贴区段。在一些实施例中，所述粘贴区段被定位在中心区段和/或近端区段内。所述粘贴区段不限于用于便于粘附组织区段的任何特定温度。在一些实施例中，所述粘贴区段通过接触能量递送设备的具有循环冷却剂的区段而达到并保持用于便于粘附组织区段的一定温度。在一些实施例中，所述粘贴区段的温度被保持在足够低的温度，从而使得一旦与粘贴区段接触之后就发生组织区段的粘附（例如使得组织区段冷冻到粘贴区段上）。所述粘贴区段不限于特定材料成分。在一些实施例中，所述粘贴区段例如是金属材料、陶瓷材料、塑料材料和/或这些物质的任何组合。在一些实施例中，利用密封来防止所述粘贴区段暴露于设备的远端区段。在一些实施例中，所述密封被定位在设备的远端区段与粘贴区段之间，从而防止粘贴区段暴露于远端区段。在一些实施例中，所述密封是按照空气/气体密闭的方式而被配置的。在一些实施例中，所述密封激光焊接到设备（例如同轴区段）上。在一些实施例中，所述密封被感应钎焊到设备（例如同轴区段）。在一些实施例中，所述密封是部分的（例如60%/40%、55%/45%、50%/50%）激光焊接和感应钎焊。

在一些实施例中，所述远端区段与中心区段通过被设计成防止远端区段冷却的插塞区段分开。所述插塞区段不限于防止远端区段冷却的特定方式。在一些实施例中，所述插塞区段被设计成与具有降低的温度的区段（例如能量递送设备的具有循环冷却剂的中心区段）接触而不降低其温度。在一些实施例中，所述插塞区段的材料是使得其能够与具有低温的材料接触而不显著降低其温度（例如绝缘材料）。所述插塞区段不限于特定类型的绝缘材料（例如合成聚合物（聚苯乙烯、冷凝脂（polyicynene）、聚氨酯、聚异氰脲酯）、气凝胶、玻璃纤维、软木）。

在一些实施例中，具有插塞区段的设备允许把组织同时暴露于已冷却区段（例如所述设备的处于插塞区段近端的区段）和未冷却区段（例如所述设备的处于插塞区段远端的区段）。

在某些实施例中，本发明提供了包括被配置成用于向组织递送能量的天线的设备，所述天线包括同轴线缆内的一条或更多条冷却管道或通道，所述同轴线缆具有电介质区段，所述电介质区段具有可弯曲区段和不可弯曲区段。在一些实施例中，所述可弯曲区段是塑料的，并且所述不可弯曲区段是陶瓷的。在一些实施例中，所述不可弯曲区段被定位在最高功率发射的位置处。

在某些实施例中，本发明提供了包括被配置成用于向组织递送能量的天线的设备，所述天线包括同轴线缆内的一条或更多条冷却管道或通道，所述设备在其中具有连接到拉线锚的一条或更多条拉线。在一些实施例中，连接到拉线锚的所述一条或更多条拉线的收缩会降低设备的可弯曲。在一些实施例中，所述一条或更多条拉线被设计成在特定温度下弯曲（例如超弹性镍钛诺线）。

附图说明

图1示出了本发明的一个实施例中的能量递送系统的示意图。

图2示出了本发明的一些实施例中的同轴传输线和/或电介质元件的各种形状。

图3A和3B显示出具有分割节段的同轴传输线实施例，其中第一和第二材料被可融化壁面阻断以便防止不合期望的设备发热（例如沿着外部导体发热）。

图4A和4B显示出具有分割节段的同轴传输线实施例，其中所述分割节段通过包含第一和第二材料（例如被配置成在混合时发生降低温度的化学反应的材料）的可融化壁面分开从而防止不合期望的设备发热（例如沿着外部导体发热）。

图5示出了被配置成控制冷却剂流入及流出冷却剂通道的把手的示意图。

图6示出了具有冷却剂通道的同轴线缆实施例的横截面示意图。

图7示出了定位在具有外部导体和电介质材料的能量发射设备内的冷却剂循环管道（例如冷却剂针头、导管）。

图8示意性地示出了包括本发明的中心馈送偶极组件的本发明的设备的远端（例如消融设备的天线）。

图9示出了温度测量站的测试设置和位置。如图所示，用于所有实验的消融针头轴是20.5cm。探头1、2和3位于不锈钢针头尖部近端的4、8和12cm处。

图10示出了具有异常高（6.5%）的反射功率的35%下的治疗（微波从13:40到13:50“接通”）。探头3最初恰好被放置在肝脏组织外部、处于空气中。

图11示出了具有异常高（6.5%）的反射功率的45%下的10分钟治疗（微波从14:58到15:08接通）。站4处的峰值温度是40.25℃。

图12示出了本发明的一个实施例中的一个同轴线缆，该同轴线缆使其外部导体的区段去除以便为冷却剂流动产生空间。

图13示出了导入/导出箱、输送鞘以及规程设备盒的示意图。

图14示出了具有与拉线锚连接的两条拉线的能量递送设备。

图15示出了具有不可弯曲区段和可弯曲区段的能量递送设备的外部透视图。

图16示出了具有与位于天线内的更大同轴传输线连接的较窄同轴传输线的能量递送设备，其中所述更大同轴传输线与内部导体连接。

图17示出了具有不可弯曲区段和可弯曲区段的能量递送设备的截面。

图18示出了连接到规程台皮带的规程设备集线器。

图19示出了具有开窗以及通过开窗插入的线缆的定制无菌盖布。

图20示出了具有通过线缆连接到规程设备集线器的发生器的本发明的能量递送系统，其中所述规程设备集线器被固定到规程台。

图21示范了利用能量递送设备的冷却。在天线尖部近端7cm处测量的消融期间的温度分布示出，利用冷水的冷却可以去除由超过120W输入功率导致的发热（上方）。利用冷却的天线（125W，5分钟）产生的~3cm消融没有示出沿着天线的“尾部”。陶瓷管道和带有小面的（faceted）尖部使得经由皮肤引入成为可能（下方）。

图22示出了利用各种被动冷却技术的沿着天线轴的仿真温度分布。热敏电阻器与绝缘鞘的组合大大降低了近端温度。

图23示出了在相同尺度下示出的正常猪肺中的10分钟内产生的微波（左）和RF（右）消融。与RF消融相比，微波消融更大并且更加呈球状。

图24示出了沿着天线轴测量的温度的实验设置（顶部）和结果，同时在天线轴内部生成了35W的热量（底部）。在沿着所述轴的任何一点，只需要1.0 stp L/分钟的CO₂流量来防止温度升高多于8℃。10 stp L/分钟能够抵消50W的发热功率。

图25示出了沿着天线轴测量的温度的实验设置（顶部）和结果，同时对于0、13和23.8 stp L/分钟的NC-CO₂流量把天线尖部保持在150℃（底部）。注意，仅仅对于来自天线尖部的热传导考虑了发热——在该测试中没有考虑内部发热。

图26示出了10s的小至1 stp L/分钟的CO₂脉冲抵消了来自天线尖部的热传导发热。

图27示出了作为时间函数的传统和高度约束背投影（HYPR）图像分辨率。

图28示出了各个时间段内的标准和高度约束背投影（HYPR）肿瘤图像。

图29示出了一个能量递送设备实施例。

图30示出了一个能量递送设备实施例。

图31示出了规程环境内的一个能量递送设备实施例。

图32A、B和C示出了用于本发明的能量递送系统的用户接口软件的实例。

图33示出了本发明的三轴微波探头实施例。

具体实施方式

本发明涉及针对多种多样的应用向组织递送能量（例如微波能量、射频能量）的综合性系统、设备和方法，其中包括医疗规程（例如组织消融、切除、烧灼、血管栓塞、中空内脏的腔管内消融、用于治疗心律失常的心脏消融、电外科手术、组织采收、整形手术、眼内使用等等）。特别地，本发明提供了用于递送微波能量的系统，其包括：电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），处理器，能量发射设备，冷却系统，成像系统，温度监测系统，和/或跟踪系统。在某些实施例中，提供了用于通过使用本发明的能量递送系统来治疗组织区段（例如肿瘤）的系统、设备和方法。

可以在各种系统套件实施例内组合本发明的系统。例如，本发明提供的系统包括以下各项当中的一项或更多项：发生器，功率分配系统，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），能量施加器，以及任何一个或更多附属组件（例如手术仪器、用于辅助规程的软件、处理器、温度监测设备等等）。本发明不限于任何特定附属组件。

本发明的系统可以被使用在涉及向组织区段递送能量（例如射频能量、微波能量、激光、聚焦超声等等）的任何医疗规程（例如经由皮肤或手术规程）。所述系统不限于治疗特定类型或种类的组织区段（例如脑部、肝脏、心脏、血管、足部、肺、骨骼等等）。例如，本发明的系统适用于消融肿瘤区段。附加的治疗包括（但不限于）：心律失常的治疗，肿瘤消融（良性和恶性），创伤之后、手术期间的流血控制，对于任何其他的流血控制，去除软组织，组织切除及采收，静脉曲张的治疗，腔管内组织消融（例如为了治疗诸如Barrett食管和食管腺癌之类的食管病变），骨瘤、正常骨骼以及良性骨骼状况的治疗，眼内使用，整形手术中的使用，包括脑肿瘤和电干扰的中央神经系统的病变的治疗，绝育规程（例如输卵管的消融），以及用于任何目的的血管或组织的烧灼。在一些实施例中，所述手术应用包括消融疗法（例如为了实现凝固性坏死）。在一些实施例中，所述手术应用包括例如以原发肿瘤或转移性肿瘤为目标的肿瘤消融。在一些实施例中，所述手术应用包括对出血的控制（例如电灼术）。在一些实施例中，所述手术应用包括组织切割或去除。在一些实施例中，所述设备被配置成用于在对组织或器官的最小破坏下移动和定位在任何期望位置处，其中包括（但不限于）脑部、颈部、胸部、腹部、骨盆以及四肢。在一些实施例中，所述设备被配置成用于例如通过计算机断层摄影、超声、磁共振成像、荧光透视等等进行的受引导递送。

下面提供的所示实施例在医疗应用方面描述了本发明的系统（例如通过递送微波能量来消融组织）。然而，应当认识到，本发明的系统不限于医疗应用。所述系统可以被使用在需要向负载递送能量的任何环境（例如农业环境、制造环境、研究环境等等）中。所示实施例在微波能量方面描述了本发明的系统。应当认识到，本发明的系统不限于特定类型的能量（例如射频能量、微波能量、聚焦超声能量、激光、等离子）。

本发明的系统不限于任何特定组件或组件数目。在一些实施例中，本发明的系统包括（但不限于包括）：电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），处理器，具有天线的能量递送设备，冷却系统，成像系统，和/或跟踪系统。当使用多个天线时，所述系统可以被是用来个别地单独控制每一个天线。

图1示出了本发明的一个示例性系统。如图所示，所述能量递送系统包括电源、传输线、功率分配组件（例如功率分配器）、处理器、成像系统、温度监测系统和能量递送设备。在一些实施例中，如图所示，能量递送系统的各个组件通过传输线、线缆等等连接。在一些实施例中，能量递送设备通过无菌区屏障与以下各项分开：电源，引导、控制及递送功率的装置（例如功率分配器），处理器，成像系统，温度监测系统。

在下面的章节中将更加详细地描述所述能量递送系统的示例性组件：I、电源；II、能量递送设备；III、处理器；IV、成像系统；V、调谐系统；VI、温度调节系统；VII、标识系统；VIII、温度监测设备；IX、规程设备集线器；以及X、对能量递送系统的使用。

I、电源

本发明的能量递送系统内所利用的能量是通过电源供应的。本发明不限于特定类型或种类的电源。在一些实施例中，所述电源被配置成向本发明的能量递送系统的一个或更多组件（例如消融设备）提供能量。所述电源不限于提供特定类型的能量（例如射频能量、微波能量、辐射能量、激光、聚焦超声等等）。所述电源不限于提供特定数量的能量或者在特定递送速率下提供。在一些实施例中，所述电源被配置成为了组织消融而向能量递送设备提供能量。

本发明不限于特定类型的电源。在一些实施例中，所述电源被配置成提供任何所期望类型的能量（例如微波能量、射频能量、辐射、低温能量、电穿孔、高强度聚焦超声和/或它们的混合）。在一些实施例中，利用所述电源提供的能量的类型是微波能量。在一些实施例中，所述电源向消融设备提供微波能量以便组织消融。在组织消融中使用微波能量具有许多优点。例如，微波具有广阔的功率密度场（例如围绕天线近似2cm，这取决于所施加的能量的波长）以及相应大的主动加热区，从而允许目标区内和血管周围区段中的均匀组织消融（例如参见国际公开号WO 2006/004585；其被全文合并在此以作参考）。此外，微波能量能够使用具有更加快速的组织加热的多个探头来消融大的或多个组织区。微波能量能够穿透组织从而以较少表面发热产生深损伤。能量递送时间短于射频能量，并且探头可以充分地加热组织从而产生均匀且对称的可预测和可控深度的损伤。微波能量在血管附近使用时通常是安全的。此外，微波不依赖于导电，这是因为其辐射穿过组织、流体/血液以及空气。因此，微波能量可以被使用在组织、腔管、肺以及血管内。

在一些实施例中，所述电源包括一个或更多能量发生器。在一些实施例中，所述发生器被配置成提供频率从915MHz到5.8GHz的多至100瓦的微波功率，但是本发明不限于此。在一些实施例中，通常用在微波炉中的该类传统磁控管被选择作为所述发生器。在一些实施例中利用了基于单个磁控管的发生器（例如能够通过单条通道输出300W或者被分成多条通道）。然而，应当认识到，可以替换地使用任何其他适当的微波电源。在一些实施例中，所述发生器的类型包括（但不限于）可从Cober-Muegge, LLC（Norwalk，Connecticut，USA）获得的发生器、Sairem发生器以及Gerling Applied Engineering发生器。在一些实施例中，所述发生器具有至少近似60瓦可用（例如50、55、56、57、58、59、60、61、62、65、70、100、500、1000瓦）。对于更高功率的操作，所述发生器能够提供近似300瓦（例如200瓦、280、290、300、310、320、350、400、750瓦）。在其中使用了多个天线的一些实施例中，所述发生器能够提供必要多的能量（例如400瓦、500、750、1000、2000、10000瓦）。在一些实施例中，使用多个发生器来提供能量（例如三个140瓦放大器）。在一些实施例中，所述发生器包括固态放大器模块，其可以被单独操作并且被相位控制。在一些实施例中，发生器输出被相长组合以便增大总输出功率。在一些实施例中，所述电源利用功率分配系统来分配（例如从发生器收集的）能量。本发明不限于特定的功率分配系统。在一些实施例中，所述功率分配系统被配置成向能量递送设备（例如组织消融导管）提供能量以便组织消融。所述功率分配系统不限于例如从发生器收集能量的特定方式。所述功率分配系统不限于向消融设备提供能量的特定方式。在一些实施例中，所述功率分配系统被配置成把发生器的特性阻抗变换成使得其匹配能量递送设备（例如组织消融导管）的特性阻抗。

在一些实施例中，利用可变功率分配器来配置所述功率分配系统，以便向能量递送设备的不同区段或者向不同的能量递送设备（例如组织消融导管）提供变化的能量水平。在一些实施例中，所述功率分配器被提供为系统的单独组件。在一些实施例中，所述功率分配器被用来向多个能量递送设备馈送单独的能量信号。在一些实施例中，所述功率分配器把递送到每一个能量递送设备的能量电隔离，从而使得例如如果设备之一由于增大的温度偏离而经历增大的负载，则改动（例如降低、停止）递送到该单元的能量而不改变递送到备选设备的能量。本发明不限于特定类型或种类的功率分配器。在一些实施例中，所述功率分配器由SM Electronics设计。在一些实施例中，所述功率分配器被配置成接收来自发生器的能量并且向附加的系统组件（例如能量递送设备）提供能量。在一些实施例中，所述功率分配器能够与一个或更多附加系统组件（例如1、2、3、4、5、7、10、15、20、25、50、100、500个…）连接。在一些实施例中，所述功率分配器被配置成向能量递送设备内的不同区段递送可变数量的能量以便从设备的不同区段递送可变数量的能量。在一些实施例中，所述功率分配器被用来向多个能量递送设备提供可变数量的能量以便治疗组织区段。在一些实施例中，所述功率分配器被配置成在如下系统内操作，所述系统包括处理器、能量递送设备、温度调节系统、功率分配器、调谐系统和/或成像系统。在一些实施例中，所述功率分配器能够应对最大发生器输出加上例如25%（例如20%、30%、50%）。在一些实施例中，所述功率分配器是1000瓦额定的2-4通道功率分配器。

在其中采用了多个天线的一些实施例中，本发明的系统可以被配置成同时地或顺序地运行它们（例如通过切换）。在一些实施例中，所述系统被配置成对各个场进行定相以用于相长或相消干涉。还可以对单个天线内的不同元件应用定相。在一些实施例中，把切换与定相组合，从而使得多个天线同时活动、被相位控制并且随后被切换到新的天线集合（例如所述切换不需要是完全顺序的）。在一些实施例中，相位控制被精确地实现。在一些实施例中，相位被连续地调节以便在空间和时间上移动相长或相消干涉的区域。在一些实施例中，相位被随机地调节。在一些实施例中，通过机械和/或磁性干扰来执行随机相位调节。

II、能量递送设备

本发明的能量递送系统设想到了使用被配置成递送（例如发射）能量的任何类型的设备（例如消融设备、手术设备等等）（例如参见美国专利号7,101,369、7,033,352、6,893,436、6,878,147、6,823,218、6,817,999、6,635,055、6,471,696、6,383,182、6,312,427、6,287,302、6,277,113、6,251,128、6,245,062、6,026,331、6,016,811、5,810,803、5,800,494、5,788,692、5,405,346、4,494,539；美国专利申请序列号11/728,460、11/728,457、11/728,428、11/237,136、11/236,985、10/980,699、10/961,994、10/961,761、10/834,802、10/370,179、09/847,181；英国专利申请号2,406,521、2,388,039；欧洲专利号1395190；以及国际专利申请号WO 06/008481、WO 06/002943、WO 05/034783、WO 04/112628、WO 04/033039、WO 04/026122、WO 03/088858、WO 03/039385、WO 95/04385；每个被全文合并在此以作参考）。这样的设备包括被配置成用于能量发射的任何及所有医疗、兽医和研究应用设备、以及被使用在农业环境、制造环境、机械环境或者其中将要递送能量的任何其他应用中的设备。

在一些实施例中，所述系统利用了其中具有被配置成发射能量（例如微波能量、射频能量、辐射能量）的天线的能量递送设备。所述系统不限于特定类型或设计的天线（例如消融设备、手术设备等等）。在一些实施例中，所述系统利用了具有线性形状的天线的能量递送设备（例如参见美国专利号6,878,147、4,494,539，美国专利申请序列号11/728,460、11/728,457、11/728,428、10/961,994、10/961,761，以及国际专利申请号WO 03/039385；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述系统利用了具有非线性形状的天线的能量递送设备（例如参见美国专利号6,251,128、6,016,811和5,800,494，美国专利申请序列号09/847,181，以及国际专利申请号WO 03/088858；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述天线具有喇叭形反射组件（例如参见美国专利号6,527,768、6,287,302；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述天线具有定向反射屏蔽（例如参见美国专利号6,312,427；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述天线在其中具有固定组件以便将能量递送设备固定在特定组织区段内（例如参见美国专利号6,364,876和5,741,249；每个被全文合并在此以作参考）。

一般来说，被配置成发射能量的天线包括同轴传输线。所述设备不限于同轴传输线的特定配置。同轴传输线的实例包括（但不限于）由Pasternack、Micro-coax和SRC Cables开发的同轴传输线。在一些实施例中，所述同轴传输线具有中心导体、电介质元件以及外部导体（例如外部屏蔽）。在一些实施例中，所述系统利用了具有可弯曲同轴传输线的天线（例如以便围绕例如肺静脉或穿过管状结构定位）（例如参见美国专利号7,033,352、6,893,436、6,817,999、6,251,128、5,810,803、5,800,494；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述系统利用了具有刚性同轴传输线的天线（例如参见美国专利号6,878,147，美国专利申请序列号10/961,994、10/961,761，以及国际专利申请号WO 03/039385；每个被全文合并在此以作参考）。

在一些实施例中，所述能量递送设备具有定位在天线内的同轴传输线以及与天线连接的同轴传输线。在一些实施例中，天线内的同轴传输线的尺寸大于与天线连接的同轴传输线。天线内的同轴传输线和与天线连接的同轴传输线不限于特定尺寸。例如，在一些实施例中，与天线连接的同轴传输线是近似0.032英寸，而天线内的同轴传输线的尺寸大于0.032英寸（例如0.05英寸，0.075英寸，0.1英寸，0.5英寸）。在一些实施例中，天线内的同轴传输线具有硬而粗的内部导体。在一些实施例中，天线内的同轴传输线的末端被削尖以用于经由皮肤的使用。在一些实施例中，天线内的同轴传输线的电介质涂层是PTFE（例如以便从插管平滑过渡到内部导体（例如细而尖的内部导体））。图16示出了具有与位于天线1630内的更大同轴传输线1620连接的窄同轴传输线1610的能量递送设备1600，其中所述更大同轴传输线1620与内部导体1640连接。

本发明不限于特定的同轴传输线形状。实际上，在一些实施例中，同轴传输线和/或电介质元件的形状被选择成和/或可调节成配合特定需要。图2示出了同轴传输线和/或电介质元件可以采取的各种非限制性形状当中的一些。

在一些实施例中，所述外部导体是20号针头或者与20好针头类似的直径的组件。优选地，为了经由皮肤的使用，所述外部导体不大于17号针头（例如不大于16号针头）。在一些实施例中，所述外部导体是17号针头。然而，在一些实施例中按照期望使用了更大的设备。例如，在一些实施例中使用了12号直径。本发明不受外部导体的尺寸限制。在一些实施例中，所述外部导体被配置成装配在一系列更大的针头内以便辅助医疗规程（例如辅助组织活检）（例如参见美国专利号6,652,520、6,582,486、6,355,033、6,306,132；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述中心导体被配置成延伸超出外部导体以便向所期望的位置递送能量。在一些实施例中，针对最小功率耗散优化一些或所有馈线特性阻抗，而不管在其远端处端接的天线类型如何。

在一些实施例中，所述能量递送设备提供有近端部分和远端部分，其中远端部分是可拆卸的并且被提供在可以附着到核心近端部分的多种不同配置中。例如，在一些实施例中，所述近端部分包括把手和针对系统的其他组件（例如电源）的接口，并且所述远端部分包括具有所期望的属性的可拆卸天线。可以提供被配置成用于不同用途的多个不同天线并且所述天线附着到把手单元以用于适当的指示。

在一些实施例中，在每一个能量递送设备内定位多条（例如多于1条）（例如2、3、4、5、10、20条等等）同轴传输线和/或三轴传输线以便在延伸的时间段内递送高数量的能量。在开发本发明的实施例的过程期间所进行的实验中确定，与具有较高功率同轴传输线的能量递送设备相比，具有三条较低功率同轴传输线（例如被定位在相同的探头内）（例如被定位在13号针头内）的能量递送设备能够在更长时间段内递送更高数量的能量。

在一些实施例中，所述能量递送设备包括具有优化的调谐能力的三轴微波探头（例如参见美国专利号7,101,369，还参见美国专利申请号10/834,802、11/236,985、11/237,136、11,237,430、11/440,331、11/452,637、11/502,783、11/514,628，以及国际专利申请号PCT/US05/14534；其被全文合并在此以作参考）。所述三轴微波探头不限于特定的优化调谐能力。在一些实施例中，所述三轴微波探头具有特定于具体组织类型的预先定义的优化调谐能力。图33示出了三轴微波探头33000，其具有第一导体33100、同轴围绕第一导体33100但是与之绝缘的第二导体33200以及同轴围绕第一导体33100和第二导体33200的管状第三导体33300。在一些实施例中，第一导体33100被配置成例如当把三轴微波探头33000的远端插入到身体中以用于微波消融时延伸超出第二导体33200进入到组织中。如图33中所示，第一导体33100从第二导体33200延伸出的距离是有效长度33400。在一些实施例中，第二导体33200被配置成延伸超出第三导体33300进入到组织中。如图33中所示，第二导体33200从第三导体33300延伸出的距离是插入深度33500。在开发本发明的实施例的过程期间所进行的实验中，确定了特定组织类型的最优插入深度和有效长度测量。例如，将如图33中所示的三轴微波探头用于肺组织，最优插入长度是3.6mm并且最优有效长度是16mm。例如，将如图33中所示的三轴微波探头用于肝脏组织，最优插入深度是3.6mm并且最优有效长度是15mm。例如，将如图33中所示的三轴微波探头用于肾脏组织，最优插入深度是3.6mm并且最优有效长度是15mm。在一些实施例中，三轴微波探头被配置成消融更小的组织区段（例如仅仅消融器官的边缘、消融小肿瘤等等）。在这样的实施例中，减小第一导体的长度（例如使得连线接触尖部从而保持小消融区段）。

在一些实施例中，本发明的设备被配置成与可拆卸把手附着。本发明不限于特定类型的可拆卸把手。在一些实施例中，所述可拆卸把手被配置成与多个设备（例如1、2、3、4、5、10、20、50个…）连接以便控制通过这样的设备的能量递送。在一些实施例中，所述把手被设计成具有功率放大器以用于向能量递送设备提供功率。

在一些实施例中，所述设备被设计成物理地围绕特定组织区段以便进行能量递送（例如所述设备可以被可弯曲地定形成围绕特定组织区段）。例如，在一些实施例中，所述设备可以被可弯曲地定形成围绕血管（例如肺静脉）以便向组织内的精确区段递送能量。

在一些实施例中，所述能量递送设备被配置成用于在暴露于压缩力时的形状保持。所述能量递送设备不限于在暴露于压缩力时保持形状的特定配置。在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有拉线系统以便在压缩时进行形状保持。本发明不限于特定类型的拉线系统。在一些实施例中，所述拉线系统包括与拉线锚连接的一条或更多条拉线（例如1条拉线、2条拉线、5条拉线、10条拉线、50条拉线）。在一些实施例中，连接到拉线锚的一条或更多条拉线的收缩（例如推、拉）（例如由用户收缩）导致所述能量递送设备采取不可弯曲状态，从而使得在暴露于压缩力时所述能量递送设备保持其形状。在一些实施例中，所述拉线可以被锁定在已收缩位置中。在一些实施例中，具有与拉线锚连接的一条或更多条拉线的能量递送设备在没有拉线收缩的情况下保持可弯曲。图14示出了具有与拉线锚1430连接的两条拉线1410、1420的能量递送设备1400。在一些实施例中，所述能量递送设备具有被设置在对称模式中的三条或更多条拉线，所述拉线预先受到应力从而提供恒定的不可弯曲形状。在一些实施例中，所述拉线被配置成响应于刺激（例如电刺激、压缩刺激）（例如肌肉线）而自动收缩。在一些实施例中，所述拉线被配置成响应于压缩力提供平衡力（例如反作用力）。在一些实施例中，所述拉线被设计成在特定温度下弯曲（例如超弹性镍钛诺线）。在一些实施例中，拉线在特定温度下的弯曲是可检测事件，其可以被用来监测规程的状态。

在一些实施例中，所述能量递送设备被配置成具有可弯曲区段和不可弯曲区段二者。所述能量递送设备不限于用于具有可弯曲区段和不可弯曲区段二者的特定配置。在一些实施例中，所述可弯曲区段包括塑料（例如PEEK）。在一些实施例中，所述不可弯曲区段包括陶瓷。可弯曲区段和不可弯曲区段不限于能量递送设备内的特定位置。在一些实施例中，所述可弯曲区段位于受到较少数量的微波场发射的区段中。在一些实施例中，所述不可弯曲区段位于受到高数量的微波场发射的区段中（例如位于天线的近端部分之上以便提供电介质强度和机械刚性）。图15示出了具有不可弯曲区段1510和1520（例如陶瓷）以及可弯曲区段1530（例如PEEK）的能量递送设备1500的外部透视图。图17示出了具有不可弯曲区段1710和1720以及可弯曲区段1730的能量递送设备1700的截面。如图所示，不可弯曲区段1710和1720被逐渐锥化以便例如提供用于与插管结合的更大表面积并且以便例如把来自弯曲力的应力分布在更大表面积上。如图所示，可弯曲区段1730位于接合部外部，以便由于其大直径尺寸而改进强度。在一些实施例中，所述不可弯曲区段的渐变锥形填充有结合材料以便提供附加的强度。在一些实施例中，所述能量递送设备在远端部分（例如天线）之上具有热收缩以便提供附加的耐久性。

在一些实施例中，所述天线的材料是耐久的并且提供高电介质常数。在一些实施例中，所述天线的材料是锆和/或锆的功能等效物。在一些实施例中，所述能量递送设备被提供为附着到相同或不同电源的两个或更多天线分开的天线。在一些实施例中，所述不同天线附着到相同的把手，而在其他实施例中为每一个天线提供不同的把手。在一些实施例中，同时地或连续地（例如切换）在患者内使用多个天线，以便在患者内递送所期望的强度和几何结构的能量。在一些实施例中，各个天线是单独可控的。在一些实施例中，可以由单个用户、计算机或多个用户操作多个天线。在一些实施例中，所述能量递送设备被设计成在无菌区内操作。本发明不限于特定的无菌区环境。在一些实施例中，所述无菌区包括围绕对象（例如操作台）的一个区段。在一些实施例中，所述无菌区包括只允许接进已消毒项目（例如已消毒设备、已消毒附件（accessory agent）、已消毒身体部分）的任何区段。在一些实施例中，所述无菌区包括易于受到病菌感染的任何区段。在一些实施例中，所述无菌区在其中具有无菌区屏障，其在无菌区与非无菌区之间建立一道屏障。本发明不限于特定的无菌区屏障。在一些实施例中，所述无菌区屏障是围绕正在经历涉及本发明的系统的规程（例如组织消融）的对象的盖布。在一些实施例中，房间是无菌的并且提供所述无菌区。在一些实施例中，所述无菌区屏障由本发明的系统的用户（例如医师）建立。在一些实施例中，所述无菌区屏障阻止非无菌项目进入无菌区。在一些实施例中，所述能量递送设备被提供在无菌区中，而所述系统的一个或更多其他组件（例如电源）不被包含在无菌区中。

在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有保护传感器，其被设计成防止对能量递送设备的不合期望的使用。所述能量递送设备不限于特定类型或种类的保护传感器。在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有温度传感器，其被设计成测量例如能量递送设备和/或与能量递送设备接触的组织的温度。在一些实施例中，随着温度达到特定水平，所述传感器例如通过处理器向用户传达警告。在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有皮肤接触传感器，其被设计成检测能量递送设备与皮肤（例如皮肤的外表面）的接触。在一些实施例中，在与不合期望的皮肤接触时，所述皮肤接触传感器例如通过处理器向用户传达警告。在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有空气接触传感器，其被设计成检测能量递送设备与周围空气的接触（例如通过测量经过设备的电力的反射功率来检测）。在一些实施例中，在与不合期望的空气接触时，所述皮肤接触传感器例如通过处理器向用户传达警告。在一些实施例中，所述传感器被设计成在检测到不合期望的事件（例如与皮肤接触、与空气接触、不合期望的温度升高/减小）时防止对能量递送设备的使用（例如通过自动降低或防止功率递送）。在一些实施例中，所述传感器与处理器通信，从而使得处理器在没有不合期望的事件时显示通知（例如绿灯）。在一些实施例中，所述传感器与处理器进行通信，从而使得在有不合期望的事件时显示通知（例如红灯）并且标识出所述不合期望的事件。

在一些实施例中，所述能量递送设备被使用在制造商的推荐额定功率以上。在一些实施例中，应用这里所描述的冷却技术以便允许更高的功率递送。本发明不限于特定数量的功率增大。在一些实施例中，额定功率超出制造商的推荐达5倍或更多（例如5倍、6倍、10倍、15倍、20倍等等）。

此外，本发明的设备被配置成在不同时间（例如由用户控制）并且在不同能量强度（例如由用户控制）下从设备的不同区段（例如，下面更加详细地描述的外部导体节段间隙）递送能量。对设备的这种控制允许对能量递送场进行定相以便在特定组织区段处实现相长相位干涉或者在特定组织区段处实现相消相位干涉。例如，用户可以采用通过两个（或更多）紧密定位的外部导体节段的能量递送，以便实现组合的能量强度（例如相长相位干涉）。这样的组合能量强度可能在特别于深或密的组织区段中是有用的。此外，这样的组合能量强度可以通过利用两个（或更多）设备来实现。在一些实施例中，由处理器、调谐元件、用户和/或功率分配器控制一个或更多设备之间的相位干涉（例如相长相位干涉、相消相位干涉）。因此，用户能够控制通过设备的不同区段的能量释放以及控制通过设备的每一个区段递送的能量的数量，以便精确地对消融区进行造型。

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了具有优化特性阻抗的能量递送设备，具有冷却通道的能量递送设备，具有中心馈送偶极的能量递送设备，以及具有天线组件的线性阵列的能量递送设备（每个在上面和下面进行更加详细的描述）。

如上面的发明内容中所描述的那样，本发明提供了用于冷却设备的多种多样的方法。一些实施例采用了可融化屏障，其在融化后允许实施吸热反应的化学品的接触。在图3中示出了这样的实施例的一个实例。图3A和3B显示出同轴传输线（例如通道）的一个区段，其具有通过可融化壁面阻隔开的带有第一和第二材料的分割节段以便防止不合期望的设备发热（例如沿着外部导体发热）。图3A和3B描绘了被配置用于使用在本发明的任何能量递送设备内的标准同轴传输线300。如图3A中所示，同轴传输线300具有中心导体310、电介质材料320和外部导体330。此外，同轴传输线300在其中具有由壁面350（例如可融化蜡壁面）分开的四个分割节段340。分割节段340被分成第一分割节段360和第二分割节段370。在一些实施例中，如图3A中所示，第一分割节段360和第二分割节段370相继错开。如图3A中所示，第一分割节段360包含第一材料（阴影类型一），并且第二分割节段370包含第二材料（阴影类型二）。壁面350防止第一材料与第二材料混合。图3B示出了在事件（例如一个分割节段340处的温度升高）之后的图3A中所描述的同轴传输线300。如图所示，一个壁面350已经融化，从而允许包含在区段360中的第一材料与包含在区段370中的第二材料的混合。图3B还示出了未融化壁面350，其中所述温度升高没有升高到特定温度阈值以上。

图4示出了一个替换实施例。图4A和4B显示出一个同轴传输线实施例，其具有通过包含第一和第二材料（例如被配置成在混合时发生降低温度的化学反应的材料）的可融化壁面分开的分割节段从而防止不合期望的设备发热（例如沿着外部导体发热）。图4A和4B示出了被配置成用于使用在本发明的任何能量递送设备内的同轴传输线400。如图4a中所示，同轴传输线400具有中心导体410、电介质材料420以及外部导体430。此外，同轴传输线400在其中具有通过壁面450分开的四个分割节段440。壁面450每一个包含与第二材料470分开的第一材料460。图4B示出了在事件（例如一个分割节段440处的温度升高）之后的图4A中所描述的同轴传输线400。如图所示，一个壁面450已经融化，从而允许相邻分割节段440内的第一材料460与第二材料470的混合。图4B还示范了未融化壁面450，其中所述温度升高没有升高到特定温度阈值以上。

在一些实施例中，所述设备还包括锚定元件以用于把天线固定在特定组织区段处。所述设备不限于特定类型的锚定元件。在一些实施例中，所述锚定元件是可充气的气球（例如其中通过气球的充气把天线固定在特定组织区段处）。利用可充气的气球作为锚定元件的一个附加的优点在于，在气球充气之后抑制了去往特定区段的血流或气流。这样的气流或血流抑制在例如心脏消融规程以及涉及肺组织、血管组织和胃肠组织的消融规程中特别有用。在一些实施例中，所述锚定元件是被设计成啮合特定组织区段（例如缠附在其上）的天线延伸。另外的实例包括（但不限于）在美国专利号6,364,876和5,741,249中描述的锚定元件；每个被全文合并在此以作参考。在一些实施例中，所述锚定元件具有冻结天线与组织之间的界面从而把天线粘贴就位的循环试剂（例如在其临界点或临界点附近递送的气体；CO₂）。在这样的实施例中，随着组织融化，天线由于组织脱水而保持固定到所述组织区段。

因此，在一些实施例中，本发明的设备被用于消融具有高数量的气流和/或血流的组织区段（例如肺组织、心脏组织、胃肠组织、血管组织）。在涉及消融具有高数量的气流和/或血流的组织区段的一些实施例中，还利用一个元件来抑制去往该组织区段的气流和/或血流。本发明不限于特定的气流和/或血流抑制元件。在一些实施例中，所述设备与气管内/支气管内管道相组合。在一些实施例中，可以在所述组织区段处为与所述设备附着的气球充气，以便把（一个或多个）设备固定在所期望的组织区段内并且抑制去往所期望的组织区段的血流和/或气流。

因此，在一些实施例中，本发明的系统、设备和方法提供了与提供通路闭塞（例如支气管闭塞）的组件相耦合的消融设备。所述闭塞组件（例如可充气的气球）可以被直接安装在消融系统上或者可以和与系统相关联的另一个组件（例如气管内或支气管内管道）相组合地使用。在一些实施例中，本发明的设备可以被安装到附加的医疗规程设备上。例如，所述设备可以被安装到内窥镜、血管内导管或腹腔镜上。在一些实施例中，所述设备被安装到可操控导管上。在一些实施例中，将可弯曲导管安装在内窥镜、血管内导管或腹腔镜上。例如，所述可弯曲导管在一些实施例中具有多个接合部（例如像蜈蚣一样），这允许按照期望进行弯曲和操控以便导航到所期望的位置进行治疗。

在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有插塞区段，其被设计成分开能量递送设备的内部部分，以便例如防止设备的一个或多个部分冷却或加热并且同时允许其他部分的冷却或加热。所述插塞区段可以被配置成将能量递送设备的任何一个或多个所期望的区段与任何其他区段分开。在一些实施例中，所述插塞区段被设计成防止能量递送设备的一个或更多区段的冷却。在一些实施例中，所述插塞区段被设计成防止能量递送设备的被配置成递送消融能量的部分的冷却。所述插塞区段不限于防止设备的一部分的冷却的特定方式。在一些实施例中，所述插塞区段被设计成与具有降低的温度的区段（例如能量递送设备的具有循环冷却剂的区段）相接触。在一些实施例中，所述插塞区段的材料是使得其能够与具有低温的材料或区段相接触而不显著降低其温度（例如绝缘材料）。所述插塞区段不限于特定类型的绝缘材料（例如合成聚合物（例如聚苯乙烯、冷凝脂、聚氨酯、聚异氰脲酯）、气凝胶、玻璃纤维、软木）。所述插塞区段不限于特定尺寸规格。在一些实施例中，所述插塞区段的尺寸是使得其能够防止循环冷却剂的冷却效果降低能量递送设备的其他区段的温度。在一些实施例中，所述插塞区段被沿着能量递送设备的整个插管部分定位。在一些实施例中，所述插塞区段被定位在能量递送设备的插管部分的远端部分处。在一些实施例中，所述插塞区段缠绕能量递送设备的插管部分的外部部分。

在一些实施例中，所述能量递送设备在其中具有“粘贴”区段，其被设计成用于把能量递送设备固定到组织区段。所述粘贴区段不限于便于把能量递送设备关联到组织区段的特定方式。在一些实施例中，所述粘贴区段被配置成达到并保持降低的温度，从而使得在与组织区段接触时，所述组织区段粘附到粘贴区段，从而导致能量递送设备与组织区段的附着。所述粘贴区段不限于特定的材料成分。在一些实施例中，所述粘贴区段例如是金属材料、陶瓷材料、塑料材料和/或这些物质的任何组合。在一些实施例中，所述粘贴区段包括能够达到并保持一定温度从而使得在与组织区段接触时引发组织区段粘附到粘贴区段上的任何种类的材料。所述粘贴区段不限于特定尺寸规格。在一些实施例中，所述粘贴区段的尺寸是使得其能够在同时组织消融和/或能量递送设备的同时移动（例如定位）期间保持组织区段的粘附。在一些实施例中，提供两个或更多粘贴区段。在一些实施例中，利用密封来防止所述粘贴区段暴露于设备的远端区段。在一些实施例中，所述密封被定位在粘贴区段与设备的远端区段之间，从而防止粘贴区段暴露于远端区段。在一些实施例中，所述密封是按照空气/气体密闭的方式而被配置的。在一些实施例中，所述密封激光焊接到设备（例如同轴区段）上。在一些实施例中，所述密封被感应钎焊到设备（例如同轴区段）。在一些实施例中，所述密封是部分的（例如60%/40%、55%/45%、50%/50%）激光焊接和感应钎焊。

图29示出了本发明的一个能量递送设备实施例。如图所示，能量递送设备100位于消融区105附近。如图所示，能量递送设备100具有与把手130连接的线缆组件120和冷却管道110，所述把手130与经冷却的探头插管140连接，所述经冷却的探头插管140与天线区段150连接。如图所示，经冷却的探头插管140与天线区段150之间的区段在其中具有粘贴区段160和插塞区段170。粘贴区段160被设计成达到并保持适于（accommodate）将组织区段粘附到其表面上的温度。插塞区段170被设计成防止从经冷却的探头插管140和粘贴区段160导致的温度降低影响（例如降低）天线区段150内的温度。如图所示，在这些实施例中，消融区105既包含能量递送设备100的经冷却的区段（例如经冷却的探头插管140和粘贴区段160）也包括能量递送设备100的未经冷却的区段（例如插塞区段170和天线区段150）。

具有优化的特性阻抗的能量递送设备

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了被配置成以优化的特性阻抗递送微波能量的设备（例如参见美国专利申请序列号11/728,428；其被全文合并在此以作参考）。这样的设备被配置成以高于50Ω的特性阻抗操作（例如处在50与90Ω之间；例如高于50、…、55、56、57、58、59、60、61、62、…90Ω，优选地处于77Ω）。

被配置成以优化的特性阻抗操作的能量递送设备在组织消融规程方面特别有用，并且提供了优于未经优化的设备的许多优点。例如，利用微波能量的当前可用的医疗设备的一个重要缺陷在于通过传输线向对象的组织上的不合期望的能量耗散，导致不合期望的灼伤。这样的微波能量损失由当前可用的医疗设备设计内的限制导致。医疗设备内的同轴传输线的标准阻抗是50Ω或更低。一般来说，由于电导率数值有限的电介质材料的存在，阻抗低于50Ω的同轴传输线具有高数量的热损失。因此，同轴传输线具有处于50Ω或更低阻抗的医疗设备沿着所述传输线具有高数量的热损失。特别地，利用微波能量的医疗设备通过同轴线缆传送能量，所述同轴线缆在其中具有围绕内部导体的电介质材料（例如聚四氟乙烯或PTFE）。诸如PTFE之类的电介质材料具有有限的电导率，这导致传输线的不合期望的发热。当在足够长的时间段内供应必要数量的能量以实现组织消融时尤其如此。被配置成以优化的特性阻抗操作的能量递送设备通过缺失或者基本上缺失固体电介质绝缘体而克服了这一限制。例如，使用空气替代传统的电介质绝缘体得到了操作在77Ω下的高效设备。在一些实施例中，所述设备采用了电导率接近零的电介质材料（例如空气、水、惰性气体、真空、部分真空或其组合）。通过使用具有电导率接近零的电介质材料的同轴传输线，这样的设备内的传输线的总体温度被大大降低，因此大大降低了不合期望的组织加热。

此外，通过提供具有电导率接近零的电介质材料的同轴传输线以及避免使用典型的电介质聚合物，所述同轴传输线可以被设计成使得其可以装配在小针头内（例如18-20号针头）。典型地，被配置成递送微波能量的医疗设备由于体积大的电介质材料而被设计成装配在大针头内。由于大的探头尺寸（14号）和通过仅有的商用设备（Microtaze，Nippon Shoji，Osaka，Japan，2.450MHz，1.6mm直径探头，60秒内70W）产生的相对小的坏死区（直径1.6cm）（Seki T等人的Cancer 74:817（1994）），微波消融尚未被广泛临床应用。其他设备使用冷却外部水套，这也会增大探头尺寸并且可能增大组织破坏。在被用于胸部和腹部时，这些大探头尺寸增大了并发症的风险。

具有冷却剂通道的能量递送设备

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了具有冷却剂通道的能量递送设备（例如参见美国专利号6,461,351和美国专利申请序列号11/728,460；每个被全文合并在此以作参考）。特别地，本发明的能量递送系统利用了具有同轴传输线的设备，所述同轴传输线允许通过把冷却材料流过同轴组件的电介质和/或内部或外部导体而进行冷却。在一些实施例中，所述设备被配置成最小化设备的直径，同时允许冷却剂通过。这在一些实施例中是通过利用借以输送冷却剂的通道来替代内部或外部导体和/或固体电介质材料的条带而实现的。在一些实施例中，所述通道是通过从一个或更多（例如两个、三个、四个）区沿着同轴线缆的长度剥去外部或内部导体和/或固体电介质材料而生成的。随着外部或内部导体和/或固体电介质材料的被去除部分产生用于输送冷却剂的通道，与去除外部或内部导体和/或固体电介质材料之前相比，所述剥去的组件装配在更小的外部导体内。这就提供了具有由此导出的所有优点的更小设备。在其中采用多条通道的一些实施例中，可以通过一条或更多条通道在交替的方向上输送冷却剂。这样的设备的一个优点在于，不需要增大同轴线缆的直径以容纳冷却剂。这就允许使用最小侵入性的经冷却的设备，该设备允许接进在其他情况下不可接进或者只能在不合期望的风险下接进的身体区段。冷却剂的使用还允许更多能量递送和/或延长时间段的能量递送。上面在发明内容中描述了附加的冷却实施例。

在一些实施例中，所述设备具有与该设备附着的把手，其中所述把手例如被配置成控制冷却剂流入及流出冷却剂通道。在一些实施例中，所述把手在特定时间量之后和/或随着设备达到特定阈值温度而自动将冷却剂传入及传出冷却剂通道。在一些实施例中，所述把手在特定时间量之后和/或随着设备的温度下降到特定阈值温度以下而自动停止将冷却剂传入及传出冷却剂通道。在一些实施例中，所述把手被人工控制来调节冷却剂流动。

在一些实施例中，所述把手在其上具有一盏或更多盏（例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10盏等等）灯（例如显示灯（例如LED灯））。在一些实施例中，所述灯被配置成用于标识目的。例如，在一些实施例中，所使用的灯表明设备的特定功能是活动的还是不活动的。例如，在设备具有多个探头的情况下，使用一盏或更多盏灯来表明任一个单独的探头是被供电还是断电。在一些实施例中，所述灯被用来标识事件的发生（例如冷却剂经过设备的传输，能量经过设备的传输，对应探头的移动，设备内的设定（例如温度、定位）的改变等等）。所述把手不限于特定的显示方式（例如闪烁、交替颜色、纯色等等）。图30示出了设备30000，其具有三盏LED灯31000、32000和33000。图31示出了使用中的这样的设备30000，其中所述设备具有三盏LED灯31000、32000和33000。

图5示出了被配置成控制冷却剂传入及传出冷却剂通道的把手的示意图。如图5中所示，把手500与具有冷却剂通道520的同轴传输线510啮合。把手500在其中具有冷却剂输入通道530、冷却剂输出通道540、第一阻断组件550（例如螺钉或销钉）以及第二阻断组件560，其中所述第一阻断组件550被配置成防止流过该阻断组件后方的通道520。冷却剂输入通道530被配置成向冷却剂通道520提供冷却剂。冷却剂输出通道540被配置成从冷却剂通道520去除冷却剂（例如已经循环过并且从设备去除了热量的冷却剂）。冷却剂输入通道530和冷却剂输出通道540不限于用于提供及去除冷却剂的特定尺寸或装置。第一阻断组件550和第二阻断组件560不限于特定尺寸或形状。在一些实施例中，第一阻断组件550和第二阻断组件560每一个具有圆形形状以及匹配冷却剂输入通道530和冷却剂输出通道540的直径的尺寸。在一些实施例中，第一阻断组件550和第二阻断组件560被用来阻断冷却剂到把手500的特定区段的回流。在一些实施例中，所述阻断组件被配置成使得只有所述通道的一部分（例如1%、5%、10%、20%、50%、75%、85%、95%、99%）被阻断。通过只阻断一部分例如允许用户改变冷却剂通道520内的压力梯度。

具有冷却剂通道的能量递送设备允许调节同轴传输线的特性阻抗。特别地，可以调节冷却剂（或者被传递经过（一条或多条）通道的非冷却剂材料）的电介质属性，以便改动将外部导体与内部导体分开的电介质介质的体复介电常数。这样，在规程期间做出特性阻抗的改变以便例如优化能量递送、组织效果、温度或者所述系统、设备或应用的其他所期望的属性。在其他实施例中，基于所期望的参数在规程之前选择流动材料并且遍及整个规程保持流动材料。因此，这样的设备在改变的电介质环境中提供了待在改变的环境中被调节成共振的天线辐射，以便例如允许自适应地调谐天线以确保操作的峰值效率。按照期望，所述流体流动还允许向和从同轴线缆的热传递。在一些实施例中，所述通道或镂空区域包含真空或部分真空。在一些实施例中，通过利用某种材料（例如提供所期望的结果的任何材料）填充所述真空来改变阻抗。可以在一个或更多时间点或者连续地做出调节。

具有冷却剂通道的能量递送设备不限于所述通道的特定方面。在一些实施例中，所述通道仅仅经过外部或内部导体和/或固体电介质材料的一部分进行切割，从而使得流动的材料与内部或外部导体以及剩余的电介质材料相接触。在一些实施例中，所述通道沿着同轴线缆的长度是线性的。在一些实施例中，所述通道是非线性的。在其中使用了多于一条通道的一些实施例中，各条通道彼此平行地延伸。在其他实施例中，各条通道不是平行的。在一些实施例中，各条通道彼此相交。在一些实施例中，所述通道去除了外部或内部导体和/或固体电介质材料的超出50%（例如60%、70%、80%等等）。在一些实施例中，所述通道去除了基本上所有的外部或内部导体和/或固体电介质材料。

具有冷却剂通道的能量递送设备不受流经外部或内部导体和/或固体电介质材料的材料性质限制。在一些实施例中，所述材料被选择成最大化控制设备的特性阻抗的能力，最大化向或从同轴线缆的热传递，或者优化特性阻抗控制与热传递的组合。在一些实施例中，流经外部或内部导体和/或固体电介质材料的材料是液体。在一些实施例中，所述材料是气体。在一些实施例中，所述材料是液体或气体的组合。本发明不限于使用液体或气体。在一些实施例中，所述材料是浆体、凝胶等等。在一些实施例中使用冷却剂流体。可以使用尚不知道或者以后开发的任何冷却剂流体。示例性的冷却剂流体包括（但不限于）以下中的一种或多种或者它们的组合：水，乙二醇，空气，惰性气体，二氧化碳，氮气，氦气，六氟化硫，离子溶液（例如带有或不带有钾离子或其他离子的氯化钠），水中葡萄糖，Ringer乳酸盐，有机化学溶液（例如乙二醇、二烯乙二醇或丙二醇），油（例如矿物油、硅酮油、碳氟化合物油），液体金属，氟利昂，卤代甲烷，液化丙烷，其他卤代烷，无水氨，二氧化硫。在一些实施例中，所述冷却剂流体在递送到能量递送设备中之前被预先冷却。在一些实施例中，在进入能量递送设备之后利用冷却单元来冷却所述冷却剂流体。在一些实施例中，传递经过电介质材料的材料被设计成在与附加材料接触时发生吸热反应。

具有冷却剂通道的能量递送设备被配置成允许控制通过设备的流体注入的参数。在一些实施例中，由用户（例如进行治疗的医师或技师）按照期望人工调节所述设备。在一些实施例中，所述调节是自动化的。在一些实施例中利用传感器来配置或使用所述设备，所述传感器向用户或自动化系统提供信息（所述系统例如包括被配置成用于接收信息以及因此调节流体注入或其他设备参数的处理器和/或软件）。可以进行调整的参数包括（但不限于）流体的注入速度、影响流体属性（例如电介质属性、热传递属性、流量等等）的离子或其他成分的浓度、流体的温度、流体类型、混合物比例（例如用于精确调谐或冷却的气体/流体的混合物）。因此，具有冷却剂通道的能量递送设备被配置成采用反馈回路，其可以改变一个或更多所期望的参数以便更加精确地调谐设备（例如天线）或者在设备、设备的各个部分或者对象的组织达到不合期望的温度（或者达到温度达不合期望的时间段）的情况下加速流体的注入。

具有冷却剂通道的能量递送设备提供了优于当前可用的系统和设备的许多优点。例如，通过提供在其中切割出通道并且基本上去除了固体电介质材料的体积的同轴传输线，所述同轴传输线可以被设计成使得其可以装配在非常小的针头（例如18-20号针头或更小）内。典型地，由于电介质材料的体积大，被配置成递送微波能量的医疗设备被设计成装配在大的针头内。其他设备使用冷却外部水套，这也增大探头尺寸并且可能增大组织破坏。在被用于胸部和腹部时，这些大的探头尺寸增大了并发症的风险。在本发明的一些实施例中，所述设备的进入对象的部分的最大外直径是16-18号或更小（20号或更小）。

图6示出了标准同轴线缆实施例和具有冷却通道的本发明的实施例的横截面示意图。如图6中所示，提供了传统同轴线缆600以及本发明的两种示例性同轴线缆610和620。同轴线缆通常由三个分开的空间制成：金属内部导体630，金属外部导体650，以及它们之间的空间。它们之间的空间通常填充有低损电介质材料640（例如聚四氟乙烯或PTFE）以便机械支持内部导体并且将其与外部导体一起保持。同轴线缆的特性阻抗由内部导体与电介质材料（即外部导体的内直径）的直径比以及它们之间的空间的介电常数固定。通常，所述介电常数由于包括其的固体聚合物而是固定的。然而，在本发明的实施例中，具有可变介电常数（或电导率）的流体至少部分地占据该空间，从而允许调节线缆的特性阻抗。

仍然参照图6，在本发明的一个实施例中，同轴线缆610去除了电介质材料的外部部分以便产生电介质材料640与外部导体650之间的通道。在所示实施例中，通过添加支持线660而把所产生的空间分成四条不同的通道670，所述支持线被配置成保持外部导体650与固体电介质材料640之间的空间。支持线660可以由任何所期望的材料制成，并且可以是与固体电介质材料640相同或不同的材料。在一些实施例中，为了避免设备的不合期望的发热（例如外部导体的不合期望的发热），支持线660由生物相容的并且可融化的材料（例如蜡）制成。多条通道的存在允许一条或更多条通道允许一个方向上（朝向线缆的近端）的流动并且允许一条或更多条其他通道允许相反方向上（朝向线缆的远端）的流动。

仍然参照图6，在另一个实施例中，同轴线缆620去除了固体电介质材料640的一大部分。例如可以通过在四面当中的每一面剥去固体电介质材料640下至内部导体630的表面而生成这样的实施例。在另一个实施例中，向内部导体630施加电介质材料640的条带以产生所述结构。在该实施例中，产生四条通道670。通过去除大量的电介质材料640，显著降低了外部导体650的直径。由剩余的电介质材料640提供的角落提供了支持，以便保持外部导体650关于内部导体630的位置。在该实施例中，同轴线缆620和所述设备的总体直径被显著降低。

在一些实施例中，所述设备具有通过插入管道而形成的冷却剂通道，所述管道被配置成通过本发明的任何能量发射设备的电介质部分或者内部或外部导体来循环冷却剂。图7示出了位于能量发射设备710内的冷却剂循环管道700（例如冷却剂针头、导管），所述能量发射设备具有外部导体720、电介质材料730和内部导体740。如图7中所示，管道700被沿着电介质材料730的外侧边缘和外部导体720的内侧边缘定位，其中内部导体740被近似定位在电介质材料730的中心处。在一些实施例中，管道700被定位在电介质材料730内，从而使得它不接触外部导体720。在一些实施例中，管道700具有多条通道（未示出）以便在管道700内再循环冷却剂而不把冷却剂传入到电介质材料730和/或外部导体720中，从而利用管道700的外部冷却电介质材料730和/或外部导体720。

具有中心馈送偶极的能量递送设备

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了采用中心馈送偶极组件的能量递送设备（例如参见美国专利申请序列号11/728,457；其被全文合并在此以作参考）。所述设备不限于特定配置。在一些实施例中，所述设备在其中具有中心馈送偶极以用于通过施加能量（例如微波能量）来加热组织区段。在一些实施例中，这样的设备具有连接到中空管道（例如其中内直径是外直径的至少50%；例如其中内直径与外直径基本上类似）的同轴线缆。所述同轴线缆可以是标准同轴线缆，或者可以是在其中具有电导率接近零的电介质组件（例如空气）的同轴线缆。所述中空管道不限于特定设计配置。在一些实施例中，所述中空管道采取例如20号针头的形状（例如直径）。优选地，所述中空管道由固体、刚性导电材料（例如任何数量的金属、涂覆导体的陶瓷或聚合物等等）制成。在一些实施例中，所述中空管道在其远端配置成具有尖锐点或添加了管心针以便允许将所述设备直接插入到组织区段中而不使用例如插管。所述中空管道不限于特定成分（例如金属、塑料、陶瓷）。在一些实施例中，所述中空管道例如包括铜或具有其他硬化金属的铜合金、银或具有其他硬化金属的银合金、镀金铜、镀金属Macro（可加工陶瓷）、镀金属已硬化聚合物和/或它们的组合。管心针尖部可以由任何金属制成。在一些实施例中，所述尖部由硬化的树脂制成。在一些实施例中，所述尖部是金属。在一些实施例中，管心针尖部由钛或钛的等效物制成。在一些实施例中，管心针尖部被镀上氧化锆或氧化锆的等效物。在一些这样的实施例中，所述金属尖部是天线的金属部分的延伸并且是电活性的。

在一些实施例中，所述中心馈送偶极被配置成响应于发热而调节能量递送特性，以便在整个过程时间段内提供更优的能量递送。在一些实施例中，这是通过使用响应于温度改变而改变体积的材料而实现的，从而使得材料体积的改变会改变设备的能量递送特性。在一些实施例中，例如把可膨胀材料放置在设备中，从而使得响应于发热而沿着设备把中心馈送偶极组件的共振部分或所述管心针推向远端。这就改变了设备的调谐以便保持更优的能量递送。如果希望的话，例如可以通过提供防止延伸超出特定点的锁定机制来约束最大移动数量。采用中心馈送偶极组件的能量递送设备不限于将所述中空管道连接到同轴线缆所用的方式。在一些实施例中，去除同轴线缆馈线的远端处的外部导体的一部分，从而暴露出一个固体电介质材料区段。所述中空管道可以被定位到所暴露出的电介质材料上并且通过任何措施进行附着。在一些实施例中，提供外部导体与中空管道之间的物理间隙。在一些实施例中，所述中空管道在其中心点处电容地或导电地附着到馈线，从而使得在被插入到组织中时，所述中空管道的电长度构成频率共振结构。

在使用中，采用中心馈送偶极组件的能量递送设备被配置成使得在中空管道的开放远端生成电场最大值。在一些实施例中，所述中空管道的远端具有尖的形状，以便辅助把所述设备穿过对象插入到组织区段中。在一些实施例中，整个设备是硬的并且是刚性的以便于直接向目标位置的线性直接插入。在一些实施例中，所述结构例如在~2.45GHz下共振，正如该频率下（在馈线的近端测量）的反射系数最小值所表征的那样。通过改变设备的规格（例如长度、馈送点、直径、间隙等等）以及天线的材料（电介质材料、导体等等），可以改变共振频率。所期望的频率下的低反射系数确保从天线到围绕所述天线的介质的高效能量传输。

优选地，所述中空管道的长度为λ/2，其中λ是为了在感兴趣的介质内共振的所述介质中的电磁场波长（例如在肝脏中对于2.45GHz是~18cm）。在一些实施例中，所述中空管道的长度是近似λ/2，其中λ是为了在感兴趣的介质内共振的所述介质中的电磁场波长，从而使得测量在近端处的功率反射最小值。然而，可以采用与该长度的偏差来生成共振波长（例如随着周围材料被改变）。优选地，同轴线缆的内部导体被延伸成使其远端处于管道中心处（例如处在与管道末端相距λ/4处），并且被配置成使得内部导体在管道中心处保持电接触，但是允许与该位置的偏差（例如为了生成共振波长）。

本发明的中空管道部分可以具有多种多样的形状。在一些实施例中，所述管道在其整个长度上是圆柱形的。在一些实施例中，管道从中心位置锥化，从而使得它在其末端具有与中心相比更小的直径。在远端具有更小的点辅助穿透对象以到达目标区段。在其中所述中空管道的形状偏离圆柱形形状的一些实施例中，所述管道在其纵向中心的每一侧保持对称的结构。然而，所述设备不受中空管道的形状限制，只要实现功能属性即可（即向目标区段递送所期望的能量的能力）。

在一些实施例中，可以把所述中心馈送偶极组件添加到多种多样的消融设备的远端，以便提供这里所描述的益处。同样地，可以对多种多样的设备进行修改以便接受本发明的中心馈送偶极组件。

在一些实施例中，所述设备具有小的外直径。在一些实施例中，本发明的中心馈送偶极组件被直接用来把设备的侵入性组件插入到对象中。在一些这样的实施例中，所述设备不包含插管，从而允许侵入性组件具有更小的外直径。例如，所述侵入性组件可以被设计成使得其装配在非常小的针头（例如18-20号针头或更小）内或者为该针头的尺寸。

图8示意性地示出了包括本发明的中心馈送偶极组件810的本发明的设备800的远端（例如消融设备的天线）。本领域技术人员将认识到实现本发明的各个物理和/或功能方面的任何数量的替换配置。如图所示，中心馈送偶极设备800在其中具有中空管道815、同轴传输线820（例如同轴线缆）和管心针890。中心馈送偶极设备800不限于特定尺寸。在一些实施例中，中心馈送偶极设备800的尺寸小到足以被定位在组织区段（例如肝脏）处以便向该组织区段递送能量（例如微波能量）。

再次参照图8，中空管道815不限于特定材料（例如塑料、陶瓷、金属等等）。中空管道815不限于特定长度。在一些实施例中，所述中空管道的长度是λ/2，其中λ是感兴趣的介质中的电磁场波长（例如在肝脏中对于2.45GHz是~18cm）。中空管道815啮合同轴传输线820，从而使得中空管道815被附着到同轴传输线820（下面更加详细地描述）。中空管道815在其中具有中空管道物质860。中空管道815不限于特定类型的中空管道物质。在一些实施例中，中空管道物质860是空气、流体或气体。

仍然参照图8，中空管道815不限于特定形状（例如圆柱形、三角形、正方形、矩形等等）。在一些实施例中，中空管道815的形状是针头（例如20号针头、18号针头）。在一些实施例中，中空管道815被分成每个具有可变长度的两个部分。如图所示，中空管道815被分成每个具有相等长度的两个部分（例如每一个部分具有λ/4的长度）。在这样的实施例中，每一个部分的形状是对称的。在一些实施例中，所述中空管道的直径等于或小于20号针头、17号针头、12号针头等等。

仍然参照图8，中空管道815的远端啮合管心针890。设备800不限于特定管心针890。在一些实施例中，管心针890被设计成便于经由皮肤插入设备800。在一些实施例中，管心针890通过在中空管道815内部滑动而啮合中空管道815，从而使得固定管心针890。在一些实施例中，管心针890可以由任何材料制成。在一些实施例中，管心针890由硬化的树脂制成。在一些实施例中，管心针890是金属。在一些实施例中，管心针890由钛或钛的等效物制成。在一些实施例中，管心针890被镀上氧化锆或氧化锆的等效物。在一些这样的实施例中，管心针890是天线的金属部分的延伸并且是电活性的。

仍然参照图8，同轴传输线820不限于特定类型的材料。在一些实施例中，近端同轴传输线820是从商用标准0.047英寸半刚性同轴线缆构造的。在一些实施例中，同轴传输线820镀有金属（例如镀银、镀铜），但是本发明不限于此。近端同轴传输线820不限于特定长度。

仍然参照图8，在一些实施例中，同轴传输线820具有同轴中心导体830、同轴电介质材料840和同轴外部导体850。在一些实施例中，同轴中心导体830被配置成沿着其长度传导冷却流体。在一些实施例中，同轴中心导体830是中空的。在一些实施例中，同轴中心导体830例如具有0.012英寸的直径。在一些实施例中，同轴电介质材料840是聚四氟乙烯（PTFE）。在一些实施例中，同轴电介质材料840具有接近零的电导率（例如空气、流体、气体）。

仍然参照图8，同轴传输线820的远端被配置成啮合中空管道815的近端。在一些实施例中，同轴中心导体830和同轴电介质材料840延伸到中空管道815的中心中。在一些实施例中，同轴中心导体820比同轴电介质材料840延伸到中空管道815中更远处。同轴中心导体820不限于延伸到中空管道815中的特定数量。在一些实施例中，同轴中心导体820延伸到中空管道815中的./4的长度。同轴传输线820的远端不限于啮合中空管道815的近端的特定方式。在一些实施例中，所述中空管道的近端啮合同轴电介质材料840，以便将中空管道815与同轴传输线820固定。在其中同轴电介质材料840具有接近零的电导率的一些实施例中，中空管道815不与同轴传输线820固定。在一些实施例中，同轴中心导体830的远端直接或者通过与导电材料870接触而啮合中空管道815的壁面，其可以由与同轴中心导体相同的材料制成或可以具有不同的材料（例如不同的导电材料）。

仍然参照图8，在一些实施例中，在同轴传输线外部导体850与中空管道815之间存在间隙880，从而暴露出同轴电介质材料840。间隙880不限于特定尺寸或长度。在一些实施例中，间隙880确保同轴传输线880的近端和中空管道815的开放远端处的电场最大值。在一些实施例中，中心馈送偶极设备810在~2.45GHz下共振，正如该频率下的反射系数最小值所表征的那样。通过改变设备的规格（例如长度、馈送点、直径、间隙等等）和材料（电介质材料、导体等等），可以改变共振频率。该频率下的低反射系数确保从天线到围绕所述天线的介质的高效能量传输。

仍然参照图8，在一些实施例中，间隙880填充有某种材料（例如环氧树脂）因此桥接同轴传输线820与中空管道815。所述设备不限于实质材料的特定类型或种类。在一些实施例中，所述实质材料不会干扰通过所述设备生成或发射能量场。在一些实施例中，所述材料是生物相容的且耐热的。在一些实施例中，所述材料没有或基本上没有导电性。在一些实施例中，所述材料还桥接同轴传输线820和中空管道815与同轴中心导体830。在一些实施例中，所述实质材料是可固化树脂。在一些实施例中，所述材料是牙釉质（例如XRV Herculite釉质；还参见美国专利号6,924,325、6,890,968、6,837,712、6,709,271、6,593,395和6,395,803，每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述实质材料被固化（例如利用诸如例如L.E. Demetron II固化光来固化）（例如参见美国专利号6,994,546、6,702,576、6,602,074和6,435,872）。因此，本发明提供了包括固化的釉质树脂的消融设备。这样的树脂是生物相容的并且是刚性的且牢固的。

具有天线组件的线性阵列的能量递送设备

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了具有天线组件的线性阵列的能量递送设备（例如参见美国临时专利申请号60/831,055；其被全文合并在此以作参考）。所述设备不限于特定配置。在一些实施例中，具有天线组件的线性阵列的能量递送设备在其中具有天线，所述天线包括内部导体和外部导体，其中外部导体被提供为通过间隙分开的两个或更多线性节段，从而使得所述节段的长度和位置被配置成用于在天线远端进行优化的能量递送。例如，在一些实施例中，天线包括从天线的近端跨越到远端附近的区段的第一外部导体节段以及第一节段远端的第二外部导体节段，其中一个间隙分开或者部分地分开第一和第二节段。所述间隙可以完全外接外部导体或者可以仅仅部分地外接外部导体。在一些实施例中，第二节段的长度是λ/2、λ/4等等，但是本发明不限于此。在一些实施例中，在第二节段远端提供一个或更多附加（例如第三、第四、第五）节段，其每一个都通过间隙与另一个分开。在一些实施例中，利用与内部导体电通信的导电端子末端来端接所述天线。在一些实施例中，所述导电端子末端包括其直径与外部导体的直径基本上完全相同的盘。这样的天线沿着所述天线的远端的长度提供多个能量递送峰值，从而提供更广的能量递送区段以便以更大的组织区段为目标。所述峰值的位置和方位通过选择外部导体节段的长度以及通过控制所递送能量的数量来控制。

具有天线组件的线性阵列的能量递送设备不受天线的各个组件的性质限制。可以使用多种多样的组件来提供最优性能，其中包括（但不限于）对于内部和外部导体使用多种材料，对于内部导体与外部导体之间的电介质材料使用多种材料和配置，使用通过多种不同方法提供的冷却剂。

在某些实施例中，所述设备包括线性天线，其中所述线性天线包括围绕内部导体包围的外部导体，其中所述内部导体被设计成接收及发送能量（例如微波能量），其中外部导体在其中具有沿着所述外部导体定位的一系列间隙区段（例如至少两个），其中内部导体在所述间隙区段被暴露出，其中通过所述间隙区段发射沿着内部导体发送的能量。所述设备不限于特定数目的间隙区段（例如2、3、4、5、6、10、20、50个）。在一些实施例中，所述间隙的定位被配置成例如进行线性消融。在一些实施例中，所述内部导体包括包围中心传输线的电介质层。在一些实施例中，所述电介质元件具有接近零的电导率。在一些实施例中，所述设备还包括管心针。在一些实施例中，所述设备还包括用于调节通过所述间隙区段递送的能量数量的调谐元件。在某些实施例中，当被使用在组织消融设定中时，所述设备被配置成递送足够数量的能量以便消融组织区段或导致栓塞。

具有天线组件的线性阵列的能量递送设备提供了优于当前可用的系统和设备的许多优点。例如，利用微波能量的当前可用的医疗设备的一个重要缺陷在于，所发射的能量被局部地提供，从而排除了在更深并且更密的尺度上递送能量。本发明的设备通过提供具有天线组件的线性阵列的施加器设备而克服了这一限制，其被配置成在更宽并且更深的尺度上递送能量（例如微波能量）（例如与局部递送相反）。这样的设备在密和/或厚的组织区段（例如肿瘤、器官腔管）并且特别是深的组织区段（例如大的心脏区域、脑部、骨骼）的组织消融中特别有用。

III、处理器

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了处理器，所述处理器监测和/或控制和/或提供关于所述系统的一个或更多组件的反馈。在一些实施例中，所述处理器被提供在一个计算机模块内。所述计算机模块还可以包括由所述处理器使用来实施其一项或更多项功能的软件。例如，在一些实施例中，本发明的系统提供用于通过（例如通过反馈系统）监测组织区段的一项或更多项特性来调节提供给该组织区段的微波能量数量的软件，所述特性包括（但不限于）组织区段的尺寸和形状、组织区段的温度等等（例如参见美国专利申请序列号11/728,460、11/728,457和11/728,428；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述软件被配置成实时提供信息（例如监测信息）。在一些实施例中，所述软件被配置成与本发明的能量递送系统进行交互，从而使得其能够提高或降低（例如调谐）递送到组织区段的能量的数量。在一些实施例中，所述软件被设计成准备（prime）用于例如分配到能量递送设备中的冷却剂，从而在使用能量递送设备之前使得冷却剂处于所期望的温度。在一些实施例中，将正在治疗的组织的类型（例如肝脏）输入到所述软件中，以便允许处理器基于针对该特定类型的组织区段预先校准的方法调整（例如调谐）对所述组织区段的微波能量递送。在其他实施例中，所述处理器基于组织区段的特定类型生成图表或图示，从而显示出对系统用户有用的特性。在一些实施例中，所述处理器提供能量递送算法以便例如缓慢地斜升功率从而避免由于因高温产生的快速排气而导致组织破裂。在一些实施例中，所述处理器允许用户选择功率、治疗持续时间、用于不同组织类型的不同治疗算法、在多天线模式下向各个天线同时施加功率、在各个天线之间切换的功率递送、相干及不相干定相等等。在一些实施例中，所述处理器被配置成基于具有类似或不同患者特性的先前治疗来创建关于针对特定组织区段的消融治疗的信息（例如，基于特定患者特性的对于组织区段所需的能量水平、治疗持续时间）的数据库。在一些实施例中，通过遥控来操作所述处理器。

在一些实施例中，所述处理器被用来例如基于组织特性（例如肿瘤类型、肿瘤尺寸、肿瘤位置、周围血管信息、血流信息等等）的输入而生成消融图表。在这样的实施例中，所述处理器可以基于所述消融图表引导能量递送设备的放置以便实现所期望的消融。

在一些实施例中，提供一个软件包以便与所述处理器交互，其允许用户输入将要治疗的组织的参数（例如将要消融的肿瘤或组织部分的类型、尺寸、其位于何处、血管或脆弱结构的位置以及血流信息），并且随后在CT或其他图像上绘制出所期望的消融区以便提供所期望的结果。可以把探头放置到组织中，并且计算机基于所提供的信息生成预期消融区。这样的应用可以合并反馈。例如，在消融期间可以使用CT、MRI或超声成像或者温度测量。该数据被反馈到计算机中，并且对参数进行重新调节以便产生所期望的结果。

在一些实施例中，提供用户接口软件以用于监测和/或操作能量递送系统的各个组件。在一些实施例中，通过触摸屏接口来操作所述用户接口软件。在一些实施例中，可以在无菌环境（例如规程室）或非无菌环境内实施及操作所述用户接口软件。在一些实施例中，在规程设备集线器内（例如通过处理器）实施及操作所述用户接口软件。在一些实施例中，在规程推车内（例如通过处理器）实施及操作所述用户接口软件。所述用户接口软件不限于特定功能。与所述用户接口软件相关联的功能实例包括（但不限于）：跟踪能量递送系统内的每个组件的使用次数（例如跟踪能量递送设备的使用次数）；提供并跟踪每一个组件或每一个组件的各个部分的实时温度（例如提供沿着能量递送设备的不同位置（例如把手处、操纵杆处、尖部处）的实时温度）（例如提供与能量递送系统相关联的线缆的实时温度）；提供并跟踪所治疗的组织的实时温度；对于能量递送系统的一部分或全部提供自动关断（例如紧急关断）；例如基于在规程之前、期间和之后积累的数据生成报告；向用户提供可听和/或视觉告警（例如表明规程已经开始和/或结束的告警，表明温度已经达到反常水平的告警，表明规程长度已经超出默认值的告警等等）。图32A、B和C示出了用于本发明的能量递送系统的用户接口软件的实例。如图32A中所示，所述用户接口软件被设计成显示并且允许调节时间、温度、操作类型（例如测试、粘贴、停止消融以及烧灼）以及每一个探头（例如能量递送设备）的功率。图32B示出了利用所述用户接口软件生成的报告，示出了功率、经过的时间和目标时间以及有关的消息。图32C示出了与所述用户接口软件相关联的用户接口工具，其中包括带有注释的系统日志、系统诊断日志、规程历史、默认时间、默认功率、监视器亮度、时间设定以及附加的功能（例如时间显示选项、时区选项、呼叫家庭选项、时间设定选项以及音频音量选项）。

这里所使用的术语“计算机存储器”和“计算机存储器设备”指代可由计算机处理器读取的任何存储介质。计算机存储器的实例包括（但不限于）随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、计算机芯片、光盘（例如紧致盘（CD）、数字视频盘（DVD）等等）、磁盘（例如硬盘驱动器（HDD）、软盘、ZIP.RTM.盘等等）、磁带以及固态存储设备（例如存储器卡、“闪存”介质等等）。

这里使用的术语“计算机可读介质”指代用于存储信息（例如数据和指令）以及向计算机处理器提供该信息的任何设备或系统。计算机可读介质的实例包括（但不限于）光盘、磁盘、磁带、固态介质以及用于通过网络流传送媒体的服务器。这里所使用的术语“处理器”和“中央处理单元”或“CPU”被可互换地使用，并且指代能够从计算机存储器设备（例如ROM或其他计算机存储器）读取程序以及根据所述程序执行一个步骤集合的设备。

IV、成像系统

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了包括成像设备的成像系统。所述能量递送系统不限于特定类型的成像设备（例如内窥镜设备、立体定向计算机辅助神经外科手术导航设备、热传感器定位系统、运动速率传感器、操舵索系统、规程内超声、隙间超声、微波成像、声学断层摄影、双能量成像、荧光透视、计算机断层摄影磁共振成像、核医学成像设备、三角定位成像、热声学成像、红外和/或激光成像、电磁成像）（例如参见美国专利号6,817,976、6,577,903和5,697,949、5,603,697以及国际专利申请号WO 06/005,579；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述系统利用内窥镜摄影机、成像组件和/或导航系统，其允许或辅助放置、定位和/或监测与本发明的能量系统一起使用的任何项目。

在一些实施例中，所述能量递送系统提供被配置成用于使用成像装备（例如CT、MRI、超声）的软件。在一些实施例中，所述成像装备软件允许用户基于组织的已知热力学和电属性、血管系统以及（一个或多个）天线的位置来做出预测。在一些实施例中，所述成像软件允许生成组织区段（例如肿瘤、心律不齐）的位置、（一个或多个）天线的位置的三维地图以及生成消融区的预测地图。

在一些实施例中，本发明的成像系统被用来监测消融规程（例如微波热消融规程、射频热消融规程）。本发明不限于特定类型的监测。在一些实施例中，所述成像系统被用来监测发生在正经历热消融规程的（一个或多个）特定组织区段内的消融的数量。在一些实施例中，所述监测与消融设备（例如能量递送设备）一同操作，从而使得递送到特定组织区段的能量的数量取决于对所述组织区段的成像。所述成像系统不限于特定类型的监测。本发明不限于利用成像设备所监测的内容。在一些实施例中，所述监测是对特定区段的血液灌流进行成像，以便检测所述区段中的例如在热消融规程之前、期间和之后的改变。在一些实施例中，所述监测包括（但不限于）MRI成像、CT成像、超声成像、核医学成像以及荧光透视成像。例如，在一些实施例中，在热消融规程之前，为对象（例如患者）提供对比剂（例如碘或其他适当的CT对比剂；钆螯合物或其他适当的MRI对比剂；微气泡或其他适当的超声对比剂等等），并且针对血流灌注改变监测灌注经过正经历消融规程的特定组织区段的对比剂。在一些实施例中，所述监测是关于消融区属性的定性信息（例如直径、长度、截面面积、体积）。所述成像系统不限于用于监测定性信息的特定技术。在一些实施例中，被用来监测定性信息的技术包括（但不限于）非成像技术（时域反射计、行程时间脉冲检测、频率调制距离检测、本征模式或共振频率检测或者任何频率下的反射及透射，这是基于单独的或者与其他隙间设备或外部设备协作的一个隙间设备）。在一些实施例中，所述隙间设备提供信号和/或检测以用于成像（例如电声成像、电磁成像、电阻抗断层摄影）。在一些实施例中，使用非成像技术来监测围绕天线的介质的电介质属性、通过几种措施检测已消融区段与正常组织之间的界面，其中包括共振频率检测、反射计或距离发现技术、来自隙间天线或外部天线的功率反射/透射等等。在一些实施例中，所述定性信息是对消融状态、功率递送状态、和/或用以确保正在施加功率的简单可行/不可行检查的估计。在一些实施例中，所述成像系统被设计成在任何所期望的频率下（例如每秒间隔、每一分钟间隔、每十分钟间隔、每小时间隔等等）自动监测特定组织区段。在一些实施例中，本发明提供如下软件，所述软件被设计成自动获得组织区段的图像（例如MRI成像、CT成像、超声成像、核医学成像、荧光透视成像）、自动检测所述组织区段中的任何改变（例如血液灌注、温度、坏死组织的数量等等）以及基于所述检测自动调节通过能量递送设备递送到所述组织区段的能量的数量。同样地，可以应用一种算法来预测将要消融的组织区段的形状和尺寸（例如肿瘤形状），从而使得所述系统推荐用以有效地治疗所述区段的消融探头的类型、数目和位置。在一些实施例中，所述系统被配置成利用导航或导引系统（例如采用三角定位或其他定位例程）来辅助或引导探头的放置及其使用。

例如，这样的规程可以使用对比剂材料团块（bolus）的增强或者缺少其增强以便跟踪消融或其他治疗规程的进展。还可以使用减影方法（例如类似于针对数字减影血管造影术所使用的方法）。例如，可以在第一时间点取得第一图像。后续图像减去来自第一图像的一些或所有信息，从而使得更容易观察到组织中的改变。同样地，可以使用加速成像技术，其应用“欠采样”技术（与Nyquist采样不同）。设想到，这样的技术使用随着时间获得的多个低分辨率图像而提供非常好的信噪比。例如，一种被称作HYPER（高度约束投影重建）的算法可用于能够应用于本发明的系统的实施例的MRI。

由于当组织温度超出例如50℃时，基于热的治疗会凝固血管，因此所述凝固会减小去往已被完全凝固的区域的血液供应。凝固的组织区段在施与对比剂之后不会增强。在一些实施例中，本发明利用成像系统来自动跟踪消融规程的进展，这例如是通过给出对比剂的少量测试注入以便确定所考虑的组织区段处的对比剂到达时间以及建立基线增强而实现的。在一些实施例中，在消融规程开始之后接下来执行一系列少量对比剂注入（例如在CT的情况下，注入一系列多达15份10ml团块的300mgI/ml水溶性对比剂），在所期望的适当的注入后时间（例如从测试注入确定）执行扫描，并且例如使用感兴趣的区段（ROI）来确定目标区域的对比剂增强以便跟踪许多参数当中的任一个参数，其中包括（但不限于）CT的衰减（Hounsfield单位[HU]）、信号（MRI）、回声反射性（超声）等等。所成像的数据不限于特定呈现方式。在一些实施例中，成像数据被呈现为衰减/信号/回声反射性的改变的彩色编码或灰度地图或者叠加图（overlay）、目标组织与非目标组织之间的差异、治疗期间的对比剂团块的到达时间的差异、组织灌注的改变、以及任何其他可以在注入对比剂材料之前和之后测量的组织属性。本发明的方法不限于所选ROI，而是可以被推广到任何图像内的所有像素。所述像素可以被彩色编码，或者是被用来示范在何处已经发生以及正在发生组织改变的叠加图。所述像素可以随着组织属性改变而改变颜色（或其他属性），因此给出治疗进展的近实时显示。这种方法还可以被推广到3d/4d图像显示方法。

在一些实施例中，将要治疗的区域被呈现在计算机叠加图上，并且具有不同颜色或描影法的第二叠加图产生治疗进展的近实时显示。在一些实施例中，所述呈现和成像是自动化的，从而使得有针对治疗技术（RF、MW、HIFU、激光、冷冻等等）的反馈回路以便基于成像发现来调制功率（或者任何其他控制参数）。例如，如果针对目标区域的灌注被减小到目标水平，则可以减小或停止功率。例如，这样的实施例可应用于多施加器系统，因为对于相控阵系统中的每一个单独的施加器或元件调制功率/时间/频率/占空比等等以便产生精确地造型的组织治疗区。相反，在一些实施例中，所述方法被用来选择将不被治疗的区域（例如需要避免的脆弱结构，诸如胆管、肠道等等）。在这样的实施例中，所述方法监测将要避免的区域中的组织改变，并且使用将要保留的结构有破坏的危险的警报（例如可见和/或可听警报）来警告用户（例如正在治疗的医师）。在一些实施例中，所述反馈回路被用来修改功率或任何其他参数，以避免对被选择为将不进行治疗的组织区段的继续破坏。在一些实施例中，通过设定阈值（诸如脆弱区域中的目标ROI）或者使用计算机叠加图来定义如用户所期望的“不治疗”区来实现使组织区段免于消融的保护。

V、调谐系统

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了调谐元件来调节递送到组织区段的能量的数量。在一些实施例中，所述调谐元件由系统的用户人工调节。在一些实施例中，调谐系统被合并到能量递送设备中，以便允许用户按照期望调节设备的能量递送（例如参见美国专利号5,957969、5,405,346；每个被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述设备被预先调谐到所期望的组织并且在整个规程中被固定。在一些实施例中，所述调谐系统被设计成匹配发生器与能量递送设备之间的阻抗（例如参见美国专利号5,364,392；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述调谐元件由本发明的处理器自动调节及控制（例如参见美国专利号5,693,082；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，处理器考虑到任何数量的所期望的因素而随着时间调节能量递送以便在整个规程期间提供恒定的能量，所述因素包括（但不限于）目标组织的热度、性质和/或位置、所期望的损伤的尺寸、治疗时间的长度、与敏感器官区域或血管的邻近度等等。在一些实施例中，所述系统包括传感器，其连续地或者在各个时间点向用户或向监测设备功能的处理器提供反馈。所述传感器可以记录和/或报告回任何数量的属性，其中包括（但不限于）系统组件的一个或更多位置处的热度、组织处的热度、组织的属性等等。所述传感器可以具有成像设备的形式，诸如CT、超声、磁共振成像或者任何其他成像设备。在一些实施例中，特别对于研究应用，所述系统记录并存储用于将来总体上优化系统和/或用于在特定条件（例如患者类型、组织类型、目标区段的尺寸和形状、目标区段的位置等等）下优化能量递送的信息。

VI、温度调节系统

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用冷却剂系统来降低能量递送设备（例如组织消融导管）内以及沿着该能量递送设备的不合期望的发热。本发明的系统不限于特定的冷却系统机制。在一些实施例中，所述系统被设计成在整个能量递送设备中循环冷却剂（例如空气、液体等等），从而使得降低（一条或多条）同轴传输线和（一个或多个）天线的温度。在一些实施例中，所述系统利用了在其中具有被设计成容纳冷却剂循环的通道的能量递送设备。在一些实施例中，所述系统提供了缠绕天线或天线的某些部分的冷却剂鞘，以便从外部冷却天线（例如参见美国专利申请号11/053,987；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，所述系统利用了具有围绕天线的导电覆盖的能量递送设备，以便限制热量耗散到周围组织上（例如参见美国专利号5,358,515；其被全文合并在此以作参考）。在一些实施例中，在冷却剂循环后，它例如被导出到废物容器中。在一些实施例中，在冷却剂循环后，它被再循环。在一些实施例中，所述冷却剂是在其临界点或临界点附近循环的气体。在一些实施例中，在其临界点或临界点附近递送的气体是二氧化碳气体。在一些实施例中，所述能量递送设备被配置成在所期望的压力下压缩所输送的冷却剂（例如处于其临界点或临界点附近的二氧化碳气体），以便把冷却剂保持在其临界点或临界点附近。

在一些实施例中，所述系统利用了可膨胀气球与能量递送设备相结合以便把组织从（一个或多个）天线的表面推开（例如参见美国专利申请号11/053,987；其被全文合并在此以作参考）。

在一些实施例中，所述系统利用了被配置成附着到能量递送设备上以便降低能量递送设备内以及沿着能量递送设备的不合期望的发热的设备（例如参见美国专利申请号11/237,430；其被全文合并在此以作参考）。

VII、标识系统

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了与所述系统的一个或更多组件相关联的标识元件（例如RFID元件、标识环（例如基准点（fidicial））、条形码等等）。在一些实施例中，所述标识元件传达关于系统的特定组件的信息。本发明不受所传达的信息限制。在一些实施例中，所传达的信息包括（但不限于）组件的类型（例如制造商、尺寸、额定能量、组织配置等等）、所述组件之前是否被使用过（例如以便确保不使用非无菌组件）、组件的位置、特定于患者的信息等等。在一些实施例中，所述信息由本发明的处理器读取。在一些这样的实施例中，所述处理器配置系统的其他组件以便与包含标识元件的组件一起使用或者最优地使用。

在一些实施例中，所述能量递送设备在其上具有一个或更多标记（例如划痕、色彩方案、蚀刻（例如激光蚀刻）、描画的对比剂标记、标识环（例如基准点）和/或突脊），以便改进对特定能量递送设备的标识（例如改进对处在具有类似外观的其他设备附近的特定设备的标识）。所述标记特别适用于其中把多个设备插入患者内的情况。在这样的情况下，特别在各个设备可能以不同角度彼此相交的情况下，正在进行治疗的医师很难联想位于患者身体外部的哪一个设备近端对应于位于患者身体内部的哪一个设备远端。在一些实施例中，一个标记（例如数字）存在于设备的近端上，从而使得它可由医师的眼睛看到，并且第二个标记（例如其对应于所述数字）存在于设备的远端上，从而使得它在存在于身体中时可由成像设备看到。在其中采用了一个天线集合的一些实施例中，在近端和远端二者上对所述集合的单独成员进行编号（例如1、2、3、4等等）。在一些实施例中，对各个把手进行编号，并且在使用之前把编号匹配的可拆卸（例如一次性）天线连接到各个把手。在一些实施例中，所述系统的处理器确保各个把手与天线被正确地匹配（例如通过RFID标签或其他装置）。在其中所述天线是一次性的一些实施例中，如果在应当已经丢弃了一次性组件时尝试重复使用该组件，则所述系统提供警告。在一些实施例中，所述标记改进了任何类型的检测系统中的标识，其中包括（但不限于）MRI、CT和超声检测。

本发明的能量递送系统不限于特定类型的跟踪设备。在一些实施例中使用了GPS和与GPS有关的设备。在一些实施例中使用了RFID和与RFID有关的设备。在一些实施例中使用了条形码。

在这样的实施例中，在使用具有标识元件的设备之前需要在使用这样的设备之前的授权（例如输入代码、扫描条形码）。在一些实施例中，所述信息元件标识出组件之前已经被使用过，并且向处理器发送信息以便锁定（例如阻止）使用系统，直到提供了新的无菌组件为止。

VIII、温度监测系统

在一些实施例中，本发明的能量递送系统利用了温度监测系统。在一些实施例中，温度监测系统被用来监测能量递送设备的温度（例如利用温度传感器）。在一些实施例中，温度监测系统被用来监测组织区段（例如所治疗的组织、周围组织）的温度。在一些实施例中，所述温度监测系统被设计成与处理器进行通信，以便向用户或所述处理器提供温度信息从而允许所述处理器适当地调节系统。在一些实施例中，在沿着天线的几个点处监测温度，以便估计消融状态、冷却状态或安全检查。在一些实施例中，在沿着天线的几个点处监测的温度被用来确定例如消融区的地理特性（例如直径、深度、长度、密度、宽度等等）（例如基于组织类型以及用在能量递送设备中的功率数量）。在一些实施例中，在沿着天线的几个点处监测的温度被用来确定例如规程的状态（例如规程的结束）。在一些实施例中，使用热电偶或电磁装置通过隙间天线来监测温度。

IX、规程设备集线器

本发明的系统还可以采用直接或间接地利用或辅助本发明的特征的一个或更多附加组件。例如，在一些实施例中，一个或更多监测设备被用来监测和/或报告所述系统的任何一个或更多组件的功能。此外，可以直接地或间接地与本发明的设备相结合使用的任何医疗设备或系统都可以与所述系统一起包括。这样的组件包括（但不限于）：消毒系统、设备和组件，其他手术、诊断或监测设备或系统，计算机装备、手册、指示、标签和指南，机器人装备等等。

在一些实施例中，所述系统采用泵、储藏库、管线、布线和/或其他针对本发明的系统的各个组件的连接而提供材料的组件。例如，可以使用任何类型的泵来向本发明的天线供应气体或液体冷却剂。在所述系统中可以采用包含冷却剂的应对气体或液体的储罐。在一些实施例中，同时地、相继地或者按照需要使用多个储罐（例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100个等等）。在一些实施例中，使用多于一个储罐，从而使得当一个储罐变空时，将自动使用附加的储罐以便防止规程中断（例如当一个CO₂储罐被耗空时，自动使用第二个CO₂储罐，从而防止规程中断）。在其中采用CO₂的一些实施例中，使用标准E尺寸的CO₂圆筒来供应CO₂。

在一些实施例中，所述系统采用一个或更多外部加热设备。所述系统不限于对外部加热设备的特定使用。在一些实施例中，所述外部加热设备被用来把所述系统的特定元件保持在特定温度范围内。例如，在一些实施例中，外部加热设备被用来把向一个或更多设备提供冷却剂的应对气体或液体的储罐（例如包含CO₂的储罐）保持在特定温度范围内。实际上，在一些实施例中，外部加热设备防止储罐在释放其内容之后所经历的自然温度减小，从而确保被提供给所述设备的冷却剂处于恒定温度或温度范围。所述系统不限于特定的外部加热设备。所述外部加热设备不限于把温度保持在特定范围内的特定方式。在一些实施例中，外部加热设备把应对气体或液体的储罐（例如包含CO₂的储罐）内的压力保持在特定范围内（例如在1000磅每平方英寸下加热包含CO₂的储罐（例如标准E尺寸的CO₂圆筒），以便在其释放CO₂时把压力保持在850磅每平方）。

在某些实施例中，以降低不合期望的呈现问题（例如与杂乱的能量递送系统利用源相关联的缠结、凌乱和无菌性受损）的方式提供所述能量递送系统（例如所述能量递送设备、处理器、电源、成像系统、温度调节系统、温度监测系统和/或标识系统）和所有相关的能量递送系统利用源（例如提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和通信项目的线缆、连线、线绳、管道、管路）。本发明不限于提供能量递送系统和能量递送系统利用源从而使得降低不合期望的呈现问题的特定方式。在一些实施例中，如图13中所示，利用导入/导出箱1300、输送鞘1310和规程设备盒1320来组织所述能量递送系统和能量递送系统利用源。在一些实施例中，利用导入/导出箱、输送鞘和规程设备盒所组织的能量递送系统和能量递送系统利用源会提供若干好处。这样的好处包括（但不限于）：减小了穿越在发生器（例如微波发生器）与患者之间的线绳的数目（例如减小了地板上的线绳的数目）；清理了无菌环境和规程室；通过令能量递送系统与患者一起“移动”从而防止设备脱落（例如天线脱落）而增大了患者安全性；通过降低能量递送设备内的能量行进距离而增大了功率递送效率；以及通过缩短一次性线缆的长度而降低了一次性成本。

本发明不限于特定类型或种类的导入/导出箱。在一些实施例中，所述导入/导出箱包含电源和冷却剂源。在一些实施例中，所述导入/导出箱位于在其中正在治疗患者的无菌区外部。在一些实施例中，所述导入/导出箱位于在其中正在治疗患者的房间外部。在一些实施例中，所述导入/导出箱位于在其中正在治疗患者的房间内部并且被以无菌的方式保持。在一些实施例中，一条或更多条线缆把导入/导出箱连接到规程设备盒。在一些实施例中，使用单条线缆（例如输送鞘）。例如，在一些这样的实施例中，输送鞘包含用于向/从导入/导出箱递送能量和冷却剂二者的组件。在一些实施例中，所述输送鞘连接到规程设备盒，而不对医疗工作者造成物理障碍（例如在地板下、在头顶上行进等等）。在一些实施例中，所述线缆是低损线缆（例如把电源附着到规程设备集线器的低损线缆）。在一些实施例中，所述低损线缆被固定（例如固定到规程设备集线器、固定到规程台、固定到天花板），以便倘若意外拉扯线缆时防止受损。在一些实施例中，连接功率发生器（例如微波功率发生器）与规程设备集线器的线缆是低损可重复使用的线缆。在一些实施例中，把规程设备集线器连接到能量递送设备的线缆是可弯曲一次性线缆。在一些实施例中，把规程设备集线器连接到能量递送设备的线缆具有“记忆”属性的高度可弯曲性（例如所述线缆可以被定形成保持一个或更多所期望的位置）。在一些实施例中，把规程设备集线器连接到能量递送设备的线缆是硅酮覆盖的玻璃纤维线缆。

本发明不限于特定类型或种类的规程设备盒。在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成从导入/导出箱或其他源接收功率、冷却剂或其他元件。在一些实施例中，所述规程设备盒提供物理地位于患者附近的控制中心以用于以下中的任何一项或更多项：向医疗设备递送能量，向医疗设备循环冷却剂，收集并处理数据（例如成像数据、能量递送数据、安全性监测数据、温度数据等等），以及提供便于医疗规程的任何其他功能。在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成啮合输送鞘，以便接收相关联的能量递送系统利用源。在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成接收各种能量递送系统利用源并且将其分配到适用的设备（例如能量递送设备、成像系统、温度调节系统、温度监测系统和/或标识系统）。例如，在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成从能量递送系统利用源接收微波能量和冷却剂，并且把所述微波能量和冷却剂分配给能量递送设备。在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成按照期望接通或关断、校准以及调节（例如自动地或人工地调节）特定能量递送系统利用源的数量。在一些实施例中，所述规程设备盒在其中具有功率分配器以便按照期望调节（例如人工地或自动地接通、关断、校准）特定能量递送系统利用源的数量。在一些实施例中，所述规程设备盒在其中具有被设计成按照所期望的方式提供能量递送系统利用源的软件。在一些实施例中，所述规程设备盒具有表明每一个能量递送系统利用源的相关联特性（例如哪些设备当前正被使用/未被使用，特定身体区段的温度，存在于特定CO₂储罐中的气体数量等等）的显示区段。在一些实施例中，所述显示区段具有触摸能力（例如触摸屏）。在一些实施例中，与能量递送系统相关联的处理器位于所述规程设备盒中。在一些实施例中，与能量递送系统相关联的电源位于所述规程设备盒内。在一些实施例中，所述规程设备盒具有传感器，其被配置成在发生不合期望的事件（例如不合期望的发热、不合期望的泄露、不合期望的压力改变等等）时自动抑制一个或更多能量递送系统利用源。在一些实施例中，所述规程设备集线器的重量是使得其可以被放置在患者上而不对患者造成不适和/或伤害（例如小于15磅、小于10磅、小于5磅）。

本发明的规程设备盒不限于特定的使用或者特定环境内的使用。实际上，所述规程设备盒被设计成用在其中能量发射是适用的任何环境中。这样的使用包括任何及所有医疗、兽医以及研究应用。此外，所述规程设备盒可以被用在农业环境、制造环境、机械环境或者任何其他其中将要递送能量的应用中。在一些实施例中，所述规程设备盒被用在其中患者移动性不受限制的医疗规程（例如CT扫描、超声成像等等）中。

在一些实施例中，所述规程设备盒被设计成位于无菌环境内。在一些实施例中，所述规程设备盒被定位在患者的床（例如床上、床的栏杆上）、患者所处的台子（例如用于CT成像、超声成像、MRI成像等等的台子）或者患者附近的其他结构（例如CT机架）上。在一些实施例中，所述规程设备盒被定位在单独的台子上。在一些实施例中，所述规程设备盒被附着到天花板。在一些实施例中，所述规程设备盒被附着到天花板，从而使得用户（例如医师）可以将其移动到所期望的位置处（从而避免在使用中时必须把能量递送系统利用源（例如提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和通信项目的线缆、连线、线绳、管道、管路）定位在患者上或附近）。在一些实施例中，所述规程设备集线器被定位成置放在患者上（例如患者的腿部、大腿、腰部、胸部上）。在一些实施例中，所述规程设备集线器被定位在患者的头部上方或患者的足部下方。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有允许附着到所期望的区段（例如规程台、患者的盖布和/或罩衣）上的Velcro（尼龙搭扣）。

在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成附着到用于医疗规程的规程皮带（例如CT安全皮带）。在一些实施例中，所述规程皮带附着到规程台（例如CT台）（例如通过规程台侧面的插槽、通过Velcro、通过粘合剂、通过吸附），并且被用来把患者固定到规程台（例如通过例如利用Velcro缠绕患者及连接）。所述规程设备集线器不限于与规程皮带附着的特定方式。在一些实施例中，所述规程设备集线器被附着到规程皮带。在一些实施例中，所述规程设备集线器被附着到允许替代规程皮带的单独的皮带。在一些实施例中，所述规程设备集线器被附着到单独的皮带，所述单独的皮带被配置成附着到规程皮带。在一些实施例中，所述规程设备集线器被附着到单独的皮带，所述单独的皮带被配置成附着到规程台的任何区段。在一些实施例中，所述规程设备集线器被附着到具有绝缘和/或衬垫以确保患者舒适的单独的皮带。图18示出了连接到规程台皮带的规程设备集线器。

在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到规程环。本发明不限于特定类型或种类的规程环。在一些实施例中，所述规程环被配置成用于围绕患者（例如围绕患者的躯干、头部、足部、手臂等等）放置。在一些实施例中，所述规程环被配置成附着到规程台（例如CT台）。所述规程设备环不限于特定形状。在一些实施例中，所述规程设备环例如是椭圆形、圆形、矩形、对角形等等。在一些实施例中，所述规程设备环是环状的近似一半（例如25%的环状，40%的环状，45%的环状，50%的环状，55%的环状，60%的环状，75%的环状）。在一些实施例中，所述规程环例如是金属、塑料、石墨、木材、陶瓷或者它们的任何组合。所述规程设备集线器不限于附着到规程环的特定方式。在一些实施例中，所述规程设备集线器附着到规程环上（例如利用Velcro、利用摁扣、利用粘合剂）。在利用低损线缆的一些实施例中，所述低损线缆附加地附着到规程环上。在一些实施例中，可以调节（例如收缩、扩展）所述规程环的尺寸以便适合患者的尺寸。在一些实施例中，可以把附加的项目附着到所述规程环。在一些实施例中，可以容易地向和从患者附近移动所述规程环。

在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到定制无菌盖布上。本发明不限于特定类型或种类的定制无菌盖布。在一些实施例中，所述定制无菌盖布被配置成用于放置在患者上（例如放置在患者的躯干、头部、足部、手臂、整个身体等等上）。在一些实施例中，所述定制无菌盖布被配置成附着到规程台（例如CT台）。所述定制无菌盖布不限于特定形状。在一些实施例中，所述定制无菌盖布例如是椭圆形、圆形、矩形、对角形等等。在一些实施例中，所述定制无菌盖布的形状是使得其容纳患者的特定身体区段。在一些实施例中，所述规程环例如是布料、塑料或其任何组合。所述规程设备集线器不限于附着到定制无菌盖布的特定方式。在一些实施例中，所述规程设备集线器附着到定制无菌盖布上（例如利用Velcro、利用摁扣、利用粘合剂、夹（例如鳄鱼夹））。在利用低损线缆的一些实施例中，所述低损线缆附加地附着到定制无菌盖布上。在一些实施例中，可以把附加的项目附着到定制无菌盖布。在一些实施例中，可以容易地向和从患者附近移动所述定制无菌盖布。在一些实施例中，所述定制无菌盖布具有一个或更多开窗以便执行医疗规程。图19示出了具有开窗以及通过所述开窗插入的线缆的定制无菌盖布。图20示出了本发明的具有通过线缆连接到规程设备集线器的发生器的能量递送系统，其中所述规程设备集线器被固定到规程台（例如通过规程台皮带）。此外，如图20中所示，将定制无菌盖布定位在躺在规程台上的患者上，其中所述定制无菌盖布具有开窗。

在一些实施例中，所述规程设备集线器被配置成具有用于把所述集线器定位在患者附近的支架。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有可调节支架（例如从而允许把规程设备集线器定位在多个位置中）。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有三个可调节支架，从而允许把所述设备定位在各个三脚架位置中。在一些实施例中，所述支架在其中具有Velcro，从而允许附着到所期望的区段（例如规程台、患者的盖布和/或罩衣）。在一些实施例中，所述支架由弹性材料形成，其被配置成形成规程台（例如CT台）上方的弧形并且挤压规程台的栏杆。在一些实施例中，所述支架被配置成附着到规程台的栏杆上。

在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成与处理器（例如计算机、与因特网、与蜂窝电话、与PDA）（无线或通过有线）通信。在一些实施例中，可以通过遥控来操作所述规程设备集线器。在一些实施例中，所述规程设备盒在其上具有一盏或更多盏灯。在一些实施例中，所述规程设备集线器在功率从规程设备集线器正流到能量递送设备时提供可检测的信号（例如听觉、视觉（例如脉冲光）信号）。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有听觉输入（例如MP3播放器）。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有用于提供声音（例如来自MP3播放器的声音）的扬声器。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有用于向外部扬声器系统提供声音的听觉输出。在一些实施例中，规程设备盒的使用就允许使用更短的线缆、连线、线绳、管道和/或管路（例如少于4英尺、3英尺、2英尺）。在一些实施例中，所述规程设备盒和/或与之连接的一个或更多组件或者其某些部分可以由无菌鞘覆盖。在一些实施例中，所述规程设备集线器具有用于（例如向能量递送设备）供应功率的功率放大器。

在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成把所输送的冷却剂（例如CO₂）压缩在任何所期望的压力下，以便例如把冷却剂保持在所期望的压力（例如气体的临界点）下，以便改进冷却或温度保持。例如，在一些实施例中，在其临界点或临界点附近提供气体，以便把设备、线路、线缆或其他组件的温度保持在恒定的已定义温度或其附近。在一些这样的实施例中，实质上不是对组件进行冷却，这是因为其温度不会从起始温度（例如室温）降低，而是被保持在低于比如果没有干预则该组件将具有的更冷的恒定温度下。例如，可以在其临界点（例如78.21kPa下是31.1摄氏度）或其临界点附近使用CO₂以便保持温度，从而使得系统的各个部件足够冷而不会灼伤组织，但是同样地不会被冷却或保持显著低于室温或体温，从而使得与所述组件接触的皮肤受冻或者另外由于冷而受到破坏。使用这样的组件允许使用较少绝缘，因为不存在必须将其与人屏蔽或者与周围环境屏蔽的“冷”组件。在一些实施例中，所述规程设备盒具有收缩元件，其被设计成撤回使用过的和/或未用过的提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和/或通信项目的线缆、连线、线绳、管道和管路。在一些实施例中，所述规程设备盒被配置成准备冷却剂以用于例如分配到能量递送设备中，从而在使用所述能量递送设备之前使得冷却剂处于所期望的温度。在一些实施例中，所述规程设备盒在其中具有被配置成准备冷却剂以用于例如分配到能量递送设备中的软件，从而在使用所述能量递送设备之前使得所述系统处于所期望的温度。在一些实施例中，在临界点或临界点附近冷却剂的循环就允许冷却所述能量递送设备的各个电子元件而不必使用附加的冷却机制（例如风扇）。

在一个说明性实施例中，导入/导出箱包含一个或更多微波电源以及冷却剂源（例如加压的二氧化碳气体）。该导入/导出箱连接到向规程设备盒递送微波能量和冷却剂二者的单个输送鞘。所述输送鞘内的冷却剂线路或能量线路可以彼此缠绕，以便允许对输送鞘本身的最大冷却。所述输送鞘沿着地板被延伸到其中将实施规程的无菌区中的如下位置，所述位置不会与医治患者的医护人员的移动发生干扰。所述输送鞘连接到位于成像台附近的台子，其中患者躺在所述成像台上。所述台子是便携式的（例如在轮子上），并且可连接到成像台从而使得它们一起移动。所述台子包含可以是可弯曲的或可伸缩的臂状物，以便允许把所述臂状物定位在患者上方或之上。所述输送鞘或连接到输送鞘的线缆沿着所述臂状物延伸到头顶位置。在所述臂状物的末端是所述规程设备盒。在一些实施例中，两个或更多臂状物提供有两个或更多规程设备盒或者单个规程设备盒的两个或更多子组件。所述规程设备盒小（例如小于1立方英尺、小于10立方厘米等等）以便允许容易地移动及定位在患者上方。所述规程设备盒包含用于控制系统的所有计算方面的处理器。所述设备盒包含一个或更多连接端口以用于连接通向能量递送设备的线缆。线缆被连接到所述端口。所述线缆是可收缩的并且长度小于三英尺。短线缆的使用会降低开销并防止功率损失。在不使用时，所述线缆悬挂在患者上方的空中，不与患者的身体接触。所述端口在不使用时（例如当能量递送设备没有连接到特定端口时）配置有虚设负载。所述规程设备盒处在正在治疗的医师的够着范围内，从而可以使得在规程期间实时地调节计算机控制并且可以观看所显示的信息。

在一些实施例中，所述能量递送系统利用规程推车来把各个系统元件保持在一个区域内。例如，在一些实施例中，所述系统提供了规程推车，其被配置成存储：用于设备冷却目的的冷却源（例如为本发明的设备供应气体或液体冷却剂的多个储罐）（例如标准E尺寸的CO₂圆筒），用以把冷却剂源保持在所期望的压力下的外部加热设备，一个或更多电源，一个或更多相关的能量递送系统利用源（提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和通信项目的线缆、连线、线绳、管道、管路），和/或规程设备集线器。实际上，所述规程推车不限于特定设计或目的。在一些实施例中，所述规程推车被配置成使用在无菌环境（例如规程室）内，并且在其中具有冷却储罐、有关的外部加热设备以及规程设备盒/集线器。在一些实施例中，所述规程推车被配置成只用于非无菌环境。在一些实施例中，所述规程推车被配置成容易移动（例如其被设计成具有轮子）。所述规程推车被配置成与本发明的能量递送系统的任何组件（例如导入/导出箱、输送鞘和/或规程设备集线器）连接。在一些实施例中，所述规程推车在其中具有显示区段以用于操作和/或监测能量递送系统的各个组件（例如用户接口软件）。在一些实施例中，所述规程推车被配置成与处理器（例如计算机、与因特网、与蜂窝电话、与PDA）（无线或通过有线）通信。在一些实施例中，所述规程推车被配置成（无线或通过有线）发送及接收与能量递送系统有关的信息（例如对每一个组件的使用次数、哪些设备正被使用等等）。

X、能量递送系统的用途

本发明的系统不限于特定用途。实际上，本发明的能量递送系统被设计成用在其中能量发射是适用的任何环境中。这样的用途包括任何及所有医疗、兽医以及研究应用。此外，本发明的系统和设备可以被使用在农业环境、制造环境、机械环境或者其中将递送能量的任何其他应用中。

在一些实施例中，所述系统被配置成用于开放式手术、经由皮肤、血管内、心内、内窥镜、腔管内、腹腔镜或手术能量递送。在一些实施例中，所述能量递送设备可以通过导管、通过手术产生的开口和/或通过身体孔洞（例如口、耳、鼻、眼、阴道、阴茎、肛门）（例如N.O.T.E.S.规程）被定位在患者身体内。在一些实施例中，所述系统被配置成用于向目标组织或区段递送能量。在一些实施例中，提供定位板以便改进针对本发明的能量递送系统的经由皮肤、血管内、心内、腹腔镜和/或手术能量递送。本发明不限于特定类型和/或种类的定位板。在一些实施例中，所述定位板被设计成把一个或更多能量递送设备固定在所期望的身体区段处以便进行经由皮肤、血管内、心内、腹腔镜和/或手术能量递送。在一些实施例中，所述定位板的成分是使得其能够防止把所述身体区段暴露于来自能量递送系统的不合期望的热量。在一些实施例中，所述板为能量递送设备的辅助定位提供导引。本发明不受目标组织或区段的性质限制。用途包括（但不限于）：心律失常的治疗，肿瘤消融（良性和恶性），创伤之后、手术期间的流血控制，对于任何其他流血的控制，去除软组织，组织切除及采收，静脉曲张的治疗，腔管内组织消融（例如为了治疗诸如Barrett食管和食管腺癌之类的食管病变），骨瘤、正常骨骼以及良性骨骼状况的治疗，眼内使用，整形手术中的使用，包括脑肿瘤和电干扰的中央神经系统的病变的治疗，绝育规程（例如输卵管的消融），以及用于任何目的的血管或组织的烧灼。在一些实施例中，所述手术应用包括消融疗法（例如为了实现凝固性坏死）。在一些实施例中，所述手术应用包括例如以转移性肿瘤为目标的肿瘤消融。在一些实施例中，所述设备被配置成用于在对组织或器官的最小破坏下移动和定位在任何期望位置处，其中包括（但不限于）脑部、颈部、胸部、腹部和骨盆。在一些实施例中，所述系统被配置成用于例如通过计算机断层摄影、超声、磁共振成像、荧光透视等等进行的受引导递送。

在某些实施例中，本发明提供了治疗组织区段的方法，其包括：提供组织区段和这里所描述的系统（例如能量递送设备以及以下组件的至少一个：处理器，电源，温度监测器，成像器，调谐系统，和/或温度降低系统）；把所述能量递送设备的一部分定位在所述组织区段的附近；以及利用所述设备把一定数量的能量递送到所述组织区段。在一些实施例中，所述组织区段是肿瘤。在一些实施例中，所述能量递送例如导致组织区段的消融和/或血管的栓塞和/或组织区段的电穿孔。在一些实施例中，所述组织区段是肿瘤。在一些实施例中，所述组织区段包括以下中的一项或更多项：心脏、肝脏、生殖器、胃、肺、大肠、小肠、脑部、颈部、骨骼、肾脏、肌肉、肌腱、血管、前列腺、膀胱和脊髓。

实验

实例I

该实例示范了通过使用本发明的经由冷却剂通道循环冷却剂的能量递送设备来避免不合期望的组织加热。用于所有实验的消融针头轴都是20.5cm。存在把手套件的最小冷却，表明把手冷却效果被良好地隔离。温度探头1、2和3位于不锈钢针头尖部近端的4、8和12cm处（参见图9）。温度测量是在插入到猪肝脏中之后对于35%功率测量以及在插入到猪肝脏中之后对于45%功率测量而取得的。对于35%功率测量，探头4处在把手本身上。对于45%功率测量，探头4位于针头－皮肤界面处，近似从不锈钢针头尖部往回16cm。

如图10中所示，具有异常高（6.5%）的反射功率的35%功率下的10分钟治疗示范了在探头1、2、3和把手处把所述设备保持在无组织破坏的温度下。

如图11中所示，具有异常高（6.5%）的反射功率的45%功率下的10分钟治疗示范了在探头1、2、3和4处把所述设备保持在无组织破坏的温度下。在10分钟之后观察皮肤和脂肪层，具有异常高（6.5%）的反射功率的45%功率下的10分钟消融没有示范可见的灼伤或热破坏。

实例II

该实例示范了发生器校准。发生器校准由Cober-Muegge在工厂进行，并且被设定成对于大于150W的功率最为精确。所述磁控管的行为非常类似于二极管：增大阴极电压不会增大真空电流（与输出功率成比例），直到达到临界阈值为止，在该点处真空电流随着电压快速增大。对磁控管源的控制依赖于该临界点附近的阴极电压的精确控制。因此，所述发生器没有被指定用于从0-10%的功率，并且输出功率与理论功率百分比输入之间的相关性在15%以下很差。

为了测试发生器校准，从0.25%开始以1%增量改变功率控制刻度盘（对应于3W增量的0-75W的理论输出功率），记录发生器的输出功率显示，并且测量功率输出。在室温下针对同轴线缆、耦合器和负载的所测量的损失来调节所测量的功率输出。还对于偏移误差调节输出显示（即当所述刻度盘被设定到0.0%时，发生器读数为2.0%）。

所述刻度盘与发生器输出功率显示之间的误差对于低功率刻度盘设定而言是大的。对于15%以上的刻度盘设定，这两个数值快速收敛到小于5%的百分比误差。类似地，对于15%以下的刻度盘设定，所测量的输出功率与理论输出功率显著不同，但是对于15%以上的刻度盘设定则更加精确。

实例III

该实例描述了制造期间的天线的设置和测试。这就提供了一种用于制造环境中的设置和测试的方法。所述方法采用了液体的与组织等效的人体模型而不是组织。

从已经在天线上进行的数值和实验测量已知，L2中的~1mm的改变将把反射功率从<-30dB增大到~-20-25dB。在消融期间发生的组织属性的改变可能使得这一增大不太显著，因此我们将认为长度L2上的0.5mm的相对容限是合理的。同样地，使用长度L1上的0.5mm的容限，尽管总反射系数对L1的依赖性小于L2。

使用被设计成模仿肝脏、肺或肾脏的电介质属性的液体15溶液可以实现对天线调谐的测试以用于质量控制目的（例如参见Guy AW (1971) IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 19:189-217；其被全文合并在此以作参考）。所述天线被浸渍在人体模型中，并且使用1端口测量设备或全矢量网络分析器（VNA）来记录反射系数。对低于-30dB的反射系数的验证被选择来确保适当的调谐。

实例IV

该实例比较了三轴与中心馈送偶极天线的效率、加热能力和可制造性。需要对原始三轴设计进行修改以便产生可以被容易地插入的更加刚性、尖锐的尖部。最初使用计算机建模来确定在添加了氧化铝鞘和带有小面的金属尖部的情况下可能需要天线长度的多大改变。在建模证实将需要加长天线并且所述金属尖部将不会降低性能之后，构造天线以用于在活体外肝脏组织中进行测试。这一测试示出，经修改的所述设计保留了其高效率同时提供了足够的机械强度以用于经由皮肤放置。对中心馈送偶极设计的计算机建模产生了勉强够格的结果，并且后续的设备制造被证明难以再现。因此，可插入的三轴设备被选为领先的天线设计。

计算机建模揭示，热阻涂层和严重的热断裂二者都可以降低被允许从远端天线尖部流向天线近端部分的热量的数量。然而，一种有效的水冷却溶液能够把0.020’’同轴线缆的功率吞吐量从~8W增大到超过150W。水冷却还消除了在使用150W输入功率时的从天线尖部向近端延伸的任何轴发热（图21）。然而，实现方式需要使用昂贵的0.020’’同轴线缆来提供足够的水流量（~30ml/分钟）。此外，0.020’’同轴线缆的损失是先前使用的0.047’’线缆的2－3倍，这就把功率吞吐量减小了多达15W并且需要对该附加的功率损失进行冷却。最终的天线设计合并了围绕整个套件的PEEK鞘以便降低可能发生在金属天线与周围组织之间的粘贴，同时还提供了所示的热缓冲以便降低导热发热。

使用来自Valleylab/Covidien的经冷却的17号原型天线或经冷却的17号RF电极执行了经由皮肤研究，以便在正常的活体内猪肺模型中产生消融。对于RF使用具有阻抗控制的200W临床标准并且对于微波组使用135W执行了10分钟的消融。在微波组中产生的消融显著大于RF组，其中平均消融直径（均值                                                

标准偏差）分别是3.32

0.19cm和2.7

0.27cm（P<.0001，图9）。微波组中的消融圆度还显著高于RF组（0.90

0.06对0.82

0.09，P<.05）。在整个研究过程中没有观察到严重的并发症。在两次消融期间在一个动物体中观察到轻微的气胸，二者都来自RF组。二者都在没有干预的情况下保持稳定。通过这项研究得出结论，对于加热肺组织来说，微波比RF电流更有效且典型地更快。

实例V

该实例调查了仿真加热环境中的冷却。把加热器线圈穿过17号不锈钢针头，其与三轴天线的第三导体几乎完全相同。沿着所述针头的外部放置四个热电偶，并且利用闭孔泡沫将整个系统热隔离。这种设置被视为最坏情况，因为生物组织的血流和高导热性将往往提供一定的天线冷却。利用0-50W加热所述线圈，并且利用操作在0-10stp L/分钟流量下的NC-CO₂来记录温度。测试结果示出，中等的CO₂流量就足以冷却整个50W输入功率，从而使得被加热的管道保持在周围温度下（图24）。

在没有冷却存在的情况下在针头的外表面上记录的温度超出100℃，但是利用10-20stp L/分钟的NC-CO₂的冷却将表面温度降低到30℃以下（图24）。这些测试示出，中等数量的NC-CO₂（~10stp L/分钟）可以有效地冷却来自消融天线内部的多达50W。

实例VI

该实验测量了来自被加热的天线尖部的近端热传导的效果。经修改的天线——其中陶瓷辐射节段被导热铜管道所替代——利用导热膏被放置到电加热器中来确保所述加热器与天线之间的良好热接触（图25）。沿着天线的外表面在几个点处放置热电偶，以便测量温度与NC-CO₂流量的关系。

在冷却之前，沿着外部导体的温度在加热器近端1cm处超出80℃。当即使在13stp L/分钟的中等流速下发起冷却时，温度就降低到NC-CO₂气体的输入温度：~0℃（图25）。增大流量甚至进一步降低温度。在热交换器中略微预先冷却气体，以便测试针头轴上的“粘贴”功能的可能性，这与冷冻消融探头所采用的类似。该预先冷却导致31℃的低于所需的温度以用于接近临界的操作，并且附加的实现方式超出了这项调查的范围。

还执行了使用相同的设置和加热器的跟进测试以便评估所需冷却功率的下限。在这项研究中，10stp L/分钟的初始流动被示为降低温度到~0℃。随后去除该流动，并且当轴温度升高多于30℃时在1stp L/分钟下注入CO₂脉冲达近似10s。尽管在没有冷却的情况下温度快速升高，但是只需要小的CO₂脉冲来消除温度升高并且把系统保持在周围温度（图26）。这些结果例如表明，在规程期间可以能够使用少量CO₂来把天线保持在ISO 60601-1标准以下。可以采用温度反馈/监测系统来最小化所述规程期间对CO₂的使用。接近临界的CO₂是针对微波消融天线内部的液体冷却的一种可行且有效的替换方案。NC-CO₂的增大的热容量确保只需要小体积的流体来把消融天线冷却到安全水平。已示出，中等流量~10stp L/分钟就足以冷却生成多达50W的天线。

实例VII

该实例评估了以下措施的可行性：在消融过程中通过新的重建技术使用碘化对比剂材料的小的周期性注入来改进消融区可视化同时降低对比剂材料剂量。缺少普遍适用且有效的规程内成像技术是对热肿瘤消融领域的一项重要限制。超声成像可能被在加热时所形成的气泡所模糊，并且对比剂增强的CT典型地受限于大量注入对比剂材料的一次扫描。

对家养母猪进行了准备及麻醉。使用三个内部冷却的开关电极执行了20分钟的RF消融。在消融期间，每2分钟递送了15ml的碘化对比剂材料（300mg/ml），并且在每一次注入之后的预定肝脏增强时间（90s）收集腹部CT。使用传统的在线重建和具有高度约束背投影（HYPR）的离线重建二者来产生CT图像。针对消融区与背景肝脏之间的成像对比度和信噪比把传统图像与HYPR重建图像进行比较。

能够以2分钟的时间分辨率使消融区增长可视化。消融区在2－6分钟内变得非常明显，其中累积对比剂剂量为15－45ml。图像质量随着累积对比剂剂量而改进。HYPR重建图像中的SNR比标准重建好~3－4倍，并且HYPR把消融区与背景肝脏之间的信号对比度改进了多达6倍（图27和28）。

在上面的说明书中提到的所有出版物和专利都被合并在此以作参考。在不背离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员将认识到对本发明所描述的方法和系统的各种修改和变型。虽然结合具体实施例描述了本发明，但是应当理解，所要求保护的本发明不应当被过度限制到这样的具体实施例。实际上，对相关领域内的技术人员显而易见的对用于实施本发明的所描述模式的各种修改旨在属于所附权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种系统，包括：

a）提供能量源和冷却剂源的电源组件；

b）用于把来自电源组件的能量和冷却剂递送到控制集线器的输送组件；以及

c）接收来自输送组件的能量和冷却剂的规程设备集线器，所述控制盒位于患者工作空间处；所述规程设备集线器包括用于附着一条或更多条线缆的多个连接端口，所述线缆被配置成将所述能量和/或所述冷却剂递送到一个或更多能量递送设备。

2.权利要求1的系统，其中，所述输送组件是低损线缆。

3.权利要求1的系统，其中，被配置成向一个或更多能量递送设备递送能量的所述一条或更多条线缆是可弯曲一次性线缆。

4.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器的重量小于10磅。

5.权利要求1的系统，其中，所述系统被使用在CT扫描医疗规程内。

6.权利要求1的系统，其中，所述系统被使用在超声成像医疗规程内。

7.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到规程台上。

8.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到患者的罩衣上。

9.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到CT安全皮带上。

10.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到规程台环上。

11.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器被配置成用于附着到无菌盖布上，所述无菌盖布被配置成放置在患者上。

12.权利要求1的系统，其中，所述规程设备集线器还包括规程设备集线器皮带，其中所述规程设备集线器皮带被配置成用于附着到从由以下组成的组当中选择的位置上：规程台、患者的罩衣、CT安全皮带、规程台环以及无菌盖布。

13.权利要求1的系统，其中，被递送到所述一个或更多能量递送设备的所述冷却剂是在一定压缩压力下递送的气体。

14.权利要求13的系统，其中，所述压缩压力处在所述冷却剂的临界点或该临界点附近。

15.权利要求14的系统，其中，所述冷却剂是CO₂。

16.权利要求1的系统，其中，所述电源位于无菌区外部，并且所述规程设备集线器位于无菌区内。

17.权利要求1的系统，其中，所述电源供应微波能量。

18.权利要求1的系统，其中，所述电源供应射频能量。

19.一种包括被配置成用于向组织递送能量的天线的设备，所述天线包括一条或更多条冷却管道或通道，所述管道或通道被配置成向所述天线递送冷却剂，其中所述冷却剂是在其临界点或临界点附近压缩的气体。

20.权利要求19的设备，其中，所述气体是CO₂。

21.权利要求19的设备，其中，所述一条或更多条冷却剂管道或通道处在所述同轴线缆的外部导体与电介质材料之间。

22.权利要求19的设备，其中，所述一条或更多条冷却剂管道或通道处在所述同轴线缆的内部导体与电介质材料之间。

23.权利要求19的设备，其中，所述一条或更多条冷却剂管道或通道处在内部或外部导体内。

24.权利要求19的设备，其中，所述设备在其中具有粘贴区段，所述粘贴区段被配置成便于将所述组织粘附到所述粘贴区段上。

25.权利要求24的设备，其中，当被粘附到所述组织时，所述粘贴区段防止所述设备的移动。

26.权利要求24的设备，其中，所述粘贴区段被配置成达到并保持适于把所述组织冷冻到所述粘贴区段上的温度。

27.权利要求19的设备，其中，所述设备在其中具有近端区段、中心区段和远端区段。

28.权利要求27的设备，其中，所述远端区段被配置成向所述组织递送所述能量。

29.权利要求28的设备，其中，所述近端区段和所述中心区段在其中具有所述冷却管道或通道。

30.权利要求29的设备，其中，所述远端区段和所述中心区段通过插塞区段分开，所述插塞区段被设计成防止所述远端区段由于所述冷却剂而冷却。

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