CN103705299B - 电热装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电热装置。本公开提供了一种配置用于治疗组织的电热设备。该电热设备包括电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源。电外科电缆包括供给和返回线路，它们以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体。电热元件设置在电外科电缆的远端。电热元件通过对应的第一和第二传导线与供给和返回线路电气连通。第一和第二传导线具有定型的几何形状和电阻率，其配置用于将供给和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织。

Description

电热装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月2日提交的美国临时申请序列号61/708,852的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种电热医疗装置。更特别地，本公开涉及一种利用双螺旋缠绕电气构造和配置用于电外科治疗组织的电热元件的电热医疗装置。
背景技术
在医疗领域中，诸如腹腔镜消融和/或静脉逆流的血管能量治疗应用中所使用的电热装置是公知的。通过电外科电缆来实现电外科能量传输至治疗部位，即从电外科发生器至电热装置。在传输期间，通过电外科电缆生成电场。杂散电外科RF能量(例如，RF泄露)沿电外科电缆路径发射，这会减少治疗能量。此外，与杂散RF能量相关联的电场会干扰外科手术区域中的诸如患者监测设备的其他电子设备的操作。
电热装置可例如包括一个或多个装置，例如热电偶、热敏电阻等，它们配置用于组织监测、温度控制等。然而，热电偶(和/或热敏电阻)具有缓慢的响应时间，并因此通常在治疗部位处呈现与RF能量和组织参数相关的不充分的传感监测和能量控制。治疗部位处的不充分的传感监测和能量控制由于缓慢的响应时间会增加超出所需的治疗剂量，导致达不到最佳的临床疗效，这进而还会由于替代的部位能量剂量而产生潜在的患者和外科医生安全问题，即对患者和／或外科医生的过度RF能量泄露剂量。
发明内容
鉴于上述，利用双螺旋缠绕电气构造和配置用于电外科治疗组织的电热元件的电热医疗装置可证实在医疗领域中具有优势。
本公开的各实施例参照附图进行详细描述，其中同样的附图标记标识相似或相同元件。如这里所使用的，术语“远”指代描述为更加远离用户的部分，而术语“近”指代描述为更加靠近用户的部分。
本公开的一方面提供了一种配置用于治疗组织的电热设备。该电热设备包括电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源。电外科电缆包括供给和返回线路，它们以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体。电热元件设置在电外科电缆的远端，并通过对应的第一和第二传导线与供给和返回线路电气连通。第一和第二传导线具有定型的几何形状和电阻率，其配置用于将供给和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织。
供给和返回线路可由绝缘材料包覆，并且第一和第二传导线可沿端盖的外表面延伸。第一和第二传导线可包括定型的几何形状，其基本与绕介电绝缘体的供给和返回线路的双螺旋布置相匹配。
端盖可操作地耦接至电热设备。端盖可包括布置于其中的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器靠近电热元件的远端定位。传感器可配置用作连接第一和第二传导线的电桥。所述一个或多个传感器可配置用于感测一个或多个电气参数，诸如电压、电流、阻抗和功率。所述一个或多个传感器例如通过闭环信号反馈控制协议连通与电外科能量源可操作地，用于监测和控制所述至少一个电气参数。在某些情形中，孔可延伸穿过介电绝缘体并可配置用于接收将所述一个或多个传感器连接至至少一个模块的引线。
可提供光纤，并且光纤可包括多个光栅，它们靠近电热元件定位并配置用于感测温度。光纤例如通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，用于监测和控制来自电热元件的热能输出。光纤可位于端盖和电外科电缆中所限定的并沿端盖和电外科电缆的长度延伸的通道内。
本公开的一方面提供了一种配置用于治疗组织的电热设备。该电热设备包括电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源。电外科电缆包括供给和返回线路，它们以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体。电热元件设置在电外科电缆的远端，并通过定位为接触组织的对应的第一和第二传导线与供给和返回线路电气连通。第一和第二传导线具有定型的几何形状，其基本与绕介电绝缘体的供给和返回线路的双螺旋布置相匹配。第一和第二传导线具有配置用于将供给和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织的电阻率。
本公开的一方面提供了一种用于治疗组织的外科系统。该外科系统包括电外科能量源和电热设备。该电热设备包括电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源。电外科电缆包括供给和返回线路，它们以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体。电热元件设置在电外科电缆的远端，并通过对应的第一和第二传导线与供给和返回线路电气连通。第一和第二传导线具有定型的几何形状和电阻率，其配置用于将供给和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织。
供给和返回线路可由绝缘材料包覆，并且第一和第二传导线可沿端盖的外表面延伸。第一和第二传导线可包括定型的几何形状，其基本匹配绕介电绝缘体的供给和返回线路的双螺旋布置。
端盖可操作地耦接至电热设备。端盖可包括布置于其中的一个或多个传感器，它／它们靠近电热元件的远端定位。传感器配置作为连接第一和第二传导线的电桥。所述一个或多个传感器可配置用于感测一个或多个电气参数，诸如电压、电流、阻抗和功率。所述一个或多个传感器例如通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，用于监测和控制所述至少一个电气参数。在某些情形中，孔可延伸穿过介电绝缘体并可配置用于接收将所述一个或多个传感器连接至至少一个模块的引线。
可提供光纤，并且光纤可包括多个光栅，它们靠近电热元件定位并配置用于感测温度。光纤例如通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，用于监测和控制来自电热元件的热能输出。光纤可位于端盖和电外科电缆中所限定的并沿端盖和电外科电缆的长度延伸的通道内。
附图说明
本公开的各实施例在下文中参照附图进行描述，其中：
图1是根据本公开一实施例的电外科系统的透视图；
图2是图1中所描绘的电外科系统的示意框图；
图3是图1和2中所描绘的电外科电缆的部分的侧视图；以及
图4是沿图3中的线段“4-4“的剖面图。
具体实施方式
这里将披露本公开的详细实旋例；然而，所披露的实施例仅是本公开的示例，它们可以以各种形式体现。因此，这里披露的特定结构和功能细节不应该解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求书的基础以及作为教导本领域技术人员以几乎任何合适的细节结构广泛地利用本公开的代表性基础。
根据本公开，提供了一种利用电外科电缆的电热装置，所述电外科电缆包括内部双螺旋配置，其耦接至电热元件，所述电热元件包括具有螺旋配置的外部第一和第二传导线。该电热装置提供了将基于射频(RF)的电能转换为热能以用于处理各种临床程序的整体方法，所述临床程序诸如血管临床程序，包括但不限于静脉逆流和腹腔镜消融。
图1示出了根据本公开的电外科系统2(系统2)。系统2是包括电热装置4(装置4)的电外科系统，所述电热装置4经由电外科电缆6(电缆6)耦接至电外科能量源，例如电外科发生器8(发生器8)。装置4包括用于治疗患者P的组织的电热元件31(图3)以及端盖30，端盖30包括一个或多个传感器38(图3)，用于监测施加至患者P的组织的组织治疗能量，这将在下文更为详细地描述。电外科RF能量由发生器8经由供给线路10(图3)供给至装置4，并且能量通过返回线路12(图3)返回至发生器8。
图2示出了发生器8的示意框图。简要地说，发生器8包括控制器14、高压电源16(“HVPS16”)和RF输出级18。HVPS16提供DC电能至RF输出级18，其进而将DC电能转换为RF能并将该RF能输送至装置4。控制器14包括一个或多个微处理器20，其可操作地连接至存储器22，存储器22可以是易失性存储器(例如，RAM)和/或非易失性存储器(例如，闪存介质、硬盘介质等)。在所示出的实施例中，微处理器20与隔离感测模块24和光学温度感测模块26(图2)通信。模块24配置用于闭环信号反馈控制协议，用于监测和控制一个或多个电气参数，诸如电压、电流、阻抗和功率。类似地，模块26配置用于经由光学传感器处理的闭环信号协议，例如温度反馈控制，用于监测和控制来自装置4的电热元件31的热能输出，这将在下文更为详细地描述。在实施例中，隔离感测模块24提供从组织部位穿过隔离屏障传输的所感测的RF能量参数(例如阻抗)的转换，并引入了所产生的RF能量和接地之间的患者安全。具体而言，隔离屏障提供了高阻抗绝缘质量，其将传感器38的所监测能量信号与电外科发生器隔离，从而防止对患者和/或外科医生有危险的泄露能量冲击。隔离屏障可非限制性地结合磁耦合、空气磁芯或光学耦合装置或其他合适装置。
图3示出了电缆6的剖面图。电缆6包括以供给和返回线路10、12形式的多个电导体。供给和返回线路10、12可配置有金属丝、铜线或石墨沉积导体，它们通过一种或多种合适类型的绝缘材料来绝缘，绝缘材料例如可移除塑料护套(未明确示出)。根据本公开，供给和返回线路10、12以螺旋配置缠绕，并可以是基于制造电缆部件所使用的材料的几何形状和物理性质(例如，抗张强度、挠性，等)的任意长度。供给和返回线路10、12以双螺旋布置定向，其包括具有同轴的两个全等螺旋，不同的是沿轴的平移。供给和返回线路10、12以双螺旋配置的布置定向了由经过其中的电外科RF能量生成的反向电场，从而减轻和/或消除、因而最小化了杂散电RF能量的量。更加具体而言，供给和返回线路10、12以双螺旋配置的定位和定向提供了电外科RF能量传输期间所生成的电场的紧密接近，并最大化了输送至治疗部位的能量的量。与供给和返回线路10、12以双螺旋配置的定位和定向相关联的其他积极属性可包括但不限于：人员和患者的增加的安全；减少的电容和RF场泄露，这进而可改善所输送的能量的RF控制；减少的RF传输损耗，这进而可改善发生器36的效率；以及对手术室中(或附近)的其他设备(诸如患者监测设备)的减少的RF噪声。
继续参照图3，供给和返回线路10、12在电缆6内缠绕介电绝缘体32(绝缘体32)，绝缘体32提供了对供给和返回线路10、12以及包覆供给和返回线路10、12的绝缘护套34的支撑。绝缘体32和护套34可由相同类型的材料形成。
合适配置的孔36(图4)延伸穿过绝缘体32并配置为在其中接收用于将一个或多个传感器38连接至隔离感测模块24的引线40(图3)。能够认识到的是，穿过孔36的延伸的引线40减少了(如果不能消除的话)干扰沿引线40(即，引线40)传输的反馈信号的残留杂散电RF能量的发生。
再次参照图1和3，装置4被示出为包括大体细长的配置，从而便于插入患者体内，例如穿过套管、人体自然腔道等。装置4可包括其他配置以适于各种外科程序。装置4可由任意合适材料形成，包括但不限于金属、塑料、陶瓷材料等。在所示出的实施例中，装置4由相对柔顺的塑料制成，其配置为便于装置4靠近感兴趣组织定位。
装置4包括近端42(图3中未按比例示出)，其通过合适的耦接方法可操作地耦接至电缆6的远端(未明确示出)。如这里所定义的，电缆6的远端指代定位在装置4内的电缆6的部分。在所示出的实施例中，近端42定位在电缆6的至少部分远端之上，并通过机械或粘合方法、摩擦配合或压入配合等保持就位。近端42定位在电缆6的远端之上，以使得供给和返回线路10、12可例如通过焊珠耦接，或可替代地通过使用激光蚀刻铜线或石墨沉积的传导连续体分别耦接至电热元件31的第一和第二传导线7a、7b(图3)。此外，传导线7a、7b通过一种或多种合适的耦接方法电耦接至端盖30的传感器38(多个)，所述耦接方法包括但不限于机械弹簧接触、摩擦或压入配合、粘合或焊接。
在实施例中，近端42配置用作手柄以便于装置4的血管内导航。在该情形中，包括传导线7a、7b的电热元件31从近端42延伸预定距离以提供用于用户握持近端42的足够区域并且提供用于治疗患者组织的足够治疗区域。在近端42用作手柄的情形中，近端42可由非导电材料形成或以非导电材料涂覆。
继续参照图3，电热元件31可操作地电外科治疗组织。为此，电热元件31通过对应的第一和第二传导线7a、7b与供给和返回线路10、12电气连通，第一和第二传导线7a、7b通过端盖30的传感器38(多个)彼此耦接。
传导线7a、7b具有定型的几何形状和电阻率，其配置为将供给和返回线路10、12提供的电能转换为热能以治疗组织。在所示出的实施例中，传导线7a、7b包括定型的几何形状，其基本匹配供给和返回线路的双螺旋缠绕配置，这最佳示于图3。特定配置，例如形成传导线7a、7b的两个全等螺旋之间的间隔，可被改变以适于装置4的特定配置、特定外科程序、厂商偏好等。例如，在所示出的实施例中，传导线7a、7b被示出为具有相比于供给和返回线路10、12的双螺旋配置“更紧密”的双螺旋配置。该紧密性提供了特定的电阻率和电热输出，从而有效治疗组织。
继续参照图3，端盖30通过一种或多种合适的耦接方法(例如，粘合)可操作地耦接至装置4电热元件31的远端。在所示出的实施例中，传感器38被示出为定位在端盖30内靠近电热元件31的远端，并将传导线7a、7b耦接至彼此。具体而言，传感器38用作将传导线7a、7b连接至彼此的电桥并配置为随着电热能量从传导线7a、7b传导而感测一个或多个电气参数，例如电压、电流、阻抗和功率。传感器38以上述闭环反馈协议提供关于一个或多个前述电气参数的信息至模块24。为了该目的，传感器38将具有标称电阻。在实施例中，传感器38包含范围从约0.01欧姆至约10.0欧姆的电阻。在一些实施例中，传感器38可包括小于0.01欧姆或大于约10.0欧姆的电阻值。
继续参照图3，光纤46被示出为包括多个光栅48，它们靠近电热元件定位。在所示出的实施例中，至少但不限定于六(6)个光栅48a-48f被配置为随着电热能量从传导线7a、7b传导而感测温度。光栅48a-48f以上述闭环反馈协议提供关于组织温度(或传导线7a、7b)的信息至模块26。光纤46位于装置4和电缆6内所限定的并沿装置4和电缆6的长度延伸的通道50(图4)内。护套34或其他合适材料可用于包覆通道50。出于说明性目的，护套34被示出为包覆通道50。
在本公开的一个特定实施例中，装置4可插入穿过患者体内的腔道(例如，套管)并导航至靠近感兴趣组织的位置。启动发生器8并通过供给和返回线路10、12传输RF能量至装置4的电热元件31。RF能量提供至传导线7a、7b并通过传导线7a、7b的电阻率及其特定定型的几何形状而转换为电热能量，从而电热治疗感兴趣组织。
随着组织被电热治疗，传感器38和光栅48a-48f提供相关信息至各自的模块24、26。该相关信息由微处理器20处理并由控制器14用于控制发生器8的RF输出。
装置4包括电热元件31和端帽30的特有配置允许用户电热治疗组织而同时保持电缆6的双螺旋配置，从而减轻了装置4处杂散电外科RF能量的可能性。此外，传感器38和光栅48a-48f提供快速响应时间并呈现治疗部位处关于RF能量和组织参数的充分的传感监测和能量控制，这进而可减少由对患者和/或外科医生的过度RF能量泄露剂量引起的潜在的患者和外科医生安全问题。
通过前述并参照各个附图，本领域技术人员将认识到的是还能够在不偏离本公开范围的情况下对本公开做出某些修改。例如，一个或多个控制按钮(未明确示出)可设置在装置4上并用于控制发生器8的一个或多个参数，例如开／关按钮用于控制发生器8的启动和关闭。
虽然已经在附图中示出了本公开的若干实施例，这并不意味着本公开限定于此，而目的是本公开在范围上与本领域允许的以及能够从说明书同样读出的一样宽泛。因此，上述描述不应该解释为限制性的，而仅仅是特定实施例的例证。本领域技术人员将预想到所附权利要求书的范围和精神内的其他修改。

Claims (18)

1.一种配置用于治疗组织的电热设备，包括：
电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源，该电外科电缆包括供给线路和返回线路，所述供给线路和返回线路以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体；
电热元件，其设置在电外科电缆的远端，该电热元件通过对应的第一传导线和第二传导线与供给线路和返回线路电气连通，所述第一传导线和第二传导线具有定型的几何形状和电阻率，其配置用于将供给线路和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织；以及
端盖，其可操作地耦接至电热元件的远端并包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用作连接所述第一传导线和第二传导线的电桥并感测至少一个电参数。
2.根据权利要求1所述的电热设备，其中所述供给线路和返回线路由绝缘材料包覆，并且所述第一传导线和第二传导线沿端盖的外表面延伸。
3.根据权利要求1所述的电热设备，其中所述第一传导线和第二传导线包括定型的几何形状，其基本与绕介电绝缘体的所述供给线路和返回线路的双螺旋布置相匹配。
4.根据权利要求1所述的电热设备，其中所述至少一个传感器配置用于感测选自由电压、电流、阻抗和功率构成的组中的至少一个电气参数。
5.根据权利要求4所述的电热设备，其中所述至少一个传感器通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，以用于监测和控制所述至少一个电气参数。
6.根据权利要求5所述的电热设备，其中孔延伸穿过介电绝缘体并配置用于接收将所述至少一个传感器连接至电外科能量源的引线。
7.根据权利要求1所述的电热设备，还包括光纤，其包括多个光栅，所述多个光栅靠近电热元件定位并配置用于感测温度。
8.根据权利要求7所述的电热设备，其中所述光纤通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，所述闭环信号反馈控制协议监测和控制来自电热元件的热能输出。
9.根据权利要求8所述的电热设备，其中所述光纤位于端盖和电外科电缆中所限定的并沿端盖和电外科电缆的长度延伸的通道内。
10.一种配置用于治疗组织的电热设备，包括：
电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源，该电外科电缆包括供给线路和返回线路，所述供给线路和返回线路以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体；
电热元件，其设置在电外科电缆的远端，该电热元件通过定位为接触组织的对应的第一传导线和第二传导线与供给线路和返回线路电气连通，所述第一传导线和第二传导线具有基本与绕介电绝缘体的供给线路和返回线路的双螺旋布置相匹配的定型的几何形状，以及用于将供给线路和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织的电阻率；以及
端盖，其可操作地耦接至电热元件的远端并包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用作连接所述第一传导线和第二传导线的电桥并感测至少一个电气参数。
11.一种用于治疗组织的外科系统，包括：
电外科能量源；
电热设备，该电热设备包括：
电外科电缆，其配置用于耦接至电外科能量源，该电外科电缆包括供给线路和返回线路，所述供给线路和返回线路以双螺旋布置缠绕电外科电缆内的介电绝缘体；
电热元件，其设置在电外科电缆的远端，该电热元件通过对应的第一传导线和第二传导线与供给线路和返回线路电气连通，所述第一传导线和第二传导线具有定型的几何形状和电阻率，其配置用于将供给线路和返回线路提供的电能转换为热能以治疗组织；以及
端盖，所述端盖可操作地耦接至电热元件的远端并包括至少一个传感器，所述至少一个传感器用作连接所述第一传导线和第二传导线的电桥并感测至少一个电参数。
12.根据权利要求11所述的外科系统，其中所述供给线路和返回线路由绝缘材料包覆，并且所述第一传导线和第二传导线沿端盖的外表面延伸。
13.根据权利要求11所述的外科系统，其中所述第一传导线和第二传导线 包括定型的几何形状，其基本匹配绕介电绝缘体的供给线路和返回线路的双螺旋布置。
14.根据权利要求11所述的外科系统，其中所述至少一个传感器配置用于感测选自由电压、电流、阻抗和功率构成的组中的至少一个电气参数。
15.根据权利要求14所述的外科系统，其中所述至少一个传感器通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，以用于监测和控制所述至少一个电气参数。
16.根据权利要求15所述的外科系统，其中孔延伸穿过介电绝缘体并配置用于接收将所述至少一个传感器连接至电外科能量源的引线。
17.根据权利要求11所述的外科系统，还包括光纤，其包括多个光栅，所述多个光栅靠近电热元件定位并配置用于感测温度。
18.根据权利要求17所述的外科系统，其中所述光纤通过闭环信号反馈控制协议与电外科能量源可操作地连通，所述闭环信号反馈控制协议监测和控制来自电热元件的热能输出，其中所述光纤位于端盖和电外科电缆中所限定的并沿端盖和电外科电缆的长度延伸的通道内。
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