CN104487011A - 用于医疗设备的热消融探针 - Google Patents

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Abstract

描述了具有用于感测至少一个组织参数的一个或多个传感器的热消融探针，其中组织参数诸如温度、温度变化的波动和/或温度变化率。热消融探针包括细长的轴和位于细长的轴的远端的头部分。头部分包括具有用于感测至少一个组织参数的一个或多个传感器的感测系统。头部分还包括配置为向组织施加能量的一个或多个天线。热消融探针的近端配置为可拆卸地与热消融系统啮合。感测系统的一个或多个传感器构成至少一个热消融探针阵列或感测平台。热消融探针阵列可以与热消融系统的控制系统操作上连通，用于根据至少一个组织参数控制热消融系统的操作。

Description

用于医疗设备的热消融探针
技术领域
本公开内容一般而言涉及用于医疗设备的热消融探针，诸如在组织消融手术中使用的消融探针。更具体而言，本公开内容针对配置为用于接触组织的表面并且确定诸如组织温度的至少一个组织参数的热消融探针。
背景技术
某些疾病的治疗需要破坏诸如肿瘤的恶性组织的生长。电磁辐射可以被用来加热并破坏肿瘤细胞。治疗可以涉及把消融探针插入识别出癌性肿瘤的组织中。一旦探针被定位，电磁能量就经过探针进入周围的组织。
在诸如癌症的疾病治疗中，已经发现某些类型的肿瘤细胞在比通常对健康细胞造成损害的温度略低的升高的温度变性。已知的治疗方法，诸如高温疗法，把患病的细胞加热至高于41oC的温度，同时维持相邻的健康细胞低于不可逆细胞破坏发生的温度。这些方法涉及施加电磁辐射来加热、消融和/或凝结组织。微波能量有时候被用来执行这些方法。利用电磁辐射加热组织的其它手术还包括组织的凝结、切割和/或消融。
已经开发出了用于各种用途和应用的利用电磁辐射的电外科设备。有一些可用来短时间提供高能量脉冲串以实现对各种组织的切割和凝结效果的多种设备。存在可以用来执行消融手术的多种不同类型的装置。通常，用在消融手术中的微波装置包括充当能量源的微波发生器，及具有用于把能量指向目标组织的天线组件的微波外科器械(例如，微波消融探针)。微波发生器和外科器械通常由电缆组件操作上耦合到一起，其中电缆组件具有多个导体，用于把微波能量从发生器发送到器械，并且用于在器械和发生器之间传送控制、反馈和识别信号。
有几种类型可以在组织消融应用中使用的微波探针在使用中，例如，单极、双极和螺旋形。在单极和双极天线组件中，微波能量一般垂直地远离导体的轴辐射。单极天线组件通常包括单个细长的导体。典型的双极天线组件包括两个细长的导体，这两个导体线性对齐并且关于彼此端到端定位，其间放置电绝缘体。螺旋形天线组件包括各种维度，例如直径和长度，的螺旋形导体配置。螺旋形天线组件的主要操作模式是其中由螺旋线辐射出的场在与螺旋线轴垂直的平面内最大的正常模式(宽边)，以及其中最大辐射沿螺旋线轴的轴向模式(端射式)。
在某些手术期间，探针可以直接插入组织，通过腔插入，例如血管、针或导管，或者利用外科技术放到体内。多个探针可以被用来配合产生大的消融或者同时消融多个独立的点。
在某些手术中，诸如肿瘤细胞的消融，常常期望知道被消融(或者打算被消融)的组织的温度和/或周围组织的温度。通过监视组织的温度，外科器械的操作人员可以在医疗手术期间确定组织温度是否超过某个温度。然后，操作人员可以决定终止手术和/或启动冷却过程来冷却组织。
发明内容
本公开内容提供了具有用于感测至少一个组织参数，诸如温度，的一个或多个传感器的热消融探针。本公开内容还提供了具有热消融探针和发生器的热消融系统。发生器在医疗手术期间向热消融探针输送用于消融组织的能量。
特别地，根据本公开内容的一方面，提供了热消融探针，该热消融探针包括细长的轴以及位于细长的轴的远端的头部分。头部分定义组织接触表面。头部分包括接近组织接触表面的一个或多个传感器，用于感测一个或多个组织参数。头部分还包括配置为向组织施加能量的一个或多个天线。组织参数可以包括温度、温度的波动以及温度变化率。一个或多个传感器是感测系统的一部分。
热消融探针的近端配置为用于与热消融系统可拆卸啮合，其中热消融系统与能量输送源，例如发生器，操作上连通。发生器向热消融探针输送RF能量和/或微波能量。
传感器可以包括构成多个热消融探针阵列的多个传感器，每个阵列具有多个传感器中的一组传感器。至少一个热消融探针阵列可以与控制系统操作上连通，其中控制系统用于根据感测到的组织参数控制热消融探针的操作。
头部分还在组织接触表面中定义一个或多个开口。传感器位于对应的开口中并且可以可移动地位于其中。
头部分可以包括用于感测头部分的组织接触表面与组织的接触的一个或多个传感器。用于感测头部分的组织接触表面与组织的接触的传感器可以可移动地位于由头部分定义的一个或多个开口中。
根据本公开内容的另一方面，提供了热消融系统，该热消融系统包括发生器和与发生器操作上连通的热消融探针。热消融探针包括细长的轴，以及位于细长的轴的远端的头部分。头部分定义组织接触表面。头部分包括接近组织接触表面的一个或多个传感器，用于感测一个或多个组织参数。头部分还包括配置为向组织施加能量的一个或多个天线。组织参数可以是温度、温度的波动以及温度变化率。发生器向热消融探针输送RF能量和/或微波能量。
热消融系统还可以包括控制系统，该控制系统用于根据感测到的组织参数控制热消融探针的操作。
头部分还可以在组织接触表面中定义一个或多个开口。传感器可以位于对应的开口中。传感器可以可移动地位于开口中。头部分还包括用于感测头部分的组织接触表面与组织的接触的一个或多个传感器。用于感测头部分的组织接触表面与组织的接触的传感器可以可移动地位于由头部分定义的开口中。
附图说明
当结合附图考虑时，根据以下具体描述，本公开内容的以上及其它方面、特征和优点将变得更加显然，其中：
图1是根据本公开内容实施例、具有热消融探针的热消融系统的示意图；
图2是根据本公开内容的热消融探针的头部分的透视图；
图3是根据本公开内容的热消融探针的头部分的前视图；
图4是根据本公开内容的热消融探针的备选头部分的前视图；
图5是根据本公开内容、具有弹簧偏置的传感器的热消融探针的另一备选头部分的前视图；
图6是根据本公开内容、为了感测至少一个组织参数，诸如温度，而与组织完全接触的热消融探针的头部分的透视图；及
图7是根据本公开内容的热消融系统的示意性框图。
具体实施方式
本文以下参考附图描述本公开内容的特定实施例。在以下描述中，众所周知的功能或构造没有具体描述，以避免用不必要的细节模糊本公开内容。
本文参考各个附图描述热消融系统。参考图1，热消融系统总体上由标号10指定。热消融系统10包括经电缆16耦合到发生器14的热消融探针12。热消融探针12包括细长的轴18和位于细长的轴18远端22的头部分20。头部分20包括具有一个或多个传感器26的感测系统24(图2)，这些传感器用于感测一个或多个组织参数，诸如温度、温度的波动、温度变化率，等等。
头部分20还包括用于向组织施加能量的一个或多个电极和/或天线28，用于把诸如像从发生器14接收到的RF和/或微波能量的能量输送到组织。天线28可以在单极或多极配置中配置。天线28可以利用线性、小孔、波导和/或微带拓扑结构配置。
热消融探针12的近端30配置为用于可拆卸地把热消融探针12固定到热消融系统10。虽然图1说明了包括鲁尔接口(luer)类型连接器的近端，但是也可以使用其它类型的连接器或固定机制。
参考图2-5，示出了热消融探针12的头部分20的透视和前视图。热消融探针12的头部分20定义组织接触表面32，该表面具有在其中定义的一个或多个开口33，这些开口33部署成与感测系统24的一个或多个传感器26对准。一个或多个传感器26配置为在组织接触表面32接触组织之后用于感测一个或多个组织参数(见图6)。传感器26的组织接触表面与头部分20的组织接触表面32齐平。
传感器26可以配置为当传感器26与组织接触并且靠在组织上被压时移动或退到头部分20中(见图5)。传感器26可以是弹簧偏置的，如图5所示，用于在力施加到传感器26的外表面时移动或退到头部分20中。
传感器26可以包括一个或多个皮肤温度监视设备，诸如热消融探针、热电偶、热敏电阻、光纤等，以监视组织表面温度、温度的波动和/或温度变化率。
在图4所示的备选实施例中，在头部分20中定义的附加开口36中提供一个或多个组织接触传感器34。组织接触传感器34能够检测组织接触表面32与组织的接触。传感器34的组织接触表面与头部分20的组织接触表面32齐平。
组织接触传感器34可以配置为当传感器34与组织接触并且靠在组织上被压时移动或退到头部分20中(见图5)。传感器34可以是弹簧偏置的，如图5所示，用于在力施加到传感器34的外表面时移动或退到头部分20中。
通过使用一个或多个超声波传感器、红外线传感器或者能够检测头部分20与组织的接触的其它类型传感器，组织接触传感器34可以检测头部分20的组织接触表面32的接触。
参考图7，示出了热消融系统10的示例性框图。除以上提到的部件，诸如传感器26、34之外，热消融系统10还包括头部分20和/或细长的轴18中附加的电路部件，包括例如编程为执行至少一个功能，诸如执行诊断测试以确定传感器26、34的操作性，的集成电路60(诸如像ASIC)、处理器或控制器62，以及存储器64。电路部件从传感器26并且，在备选实施例中，从处理器26和组织接触传感器34接收并处理信号。
通过处理从传感器26、34接收的信号，处理器或控制器62确定对应于一个或多个组织参数，诸如组织温度，的值，并且在备选实施例中，确定组织接触表面32是否与组织完全接触。存储在存储器64中的查找表可以被用来关联值与组织参数。查找表可以在处理器62中或者在外部在计算设备，诸如个人计算机，中存储。
如果从每个组织接触传感器34接收到的信号指示每个传感器34与组织接触，则确定组织接触表面32与组织完全接触(如图5所示)。接收到的信号可以被处理器62分析，以确定信号是否指示传感器与组织完全接触。为了作出这种确定，信号的至少一个特性可以被分析，例如振幅或频率。
处理器或控制器62可以被编程为，如果确定组织接触表面32与组织没有完全接触，则阻止或停止热消融系统10和/或热消融探针12的操作。此外，处理器62还可以被编程为，如果确定组织参数在存储器中所存储的预定阈值之上或之下，则阻止或停止热消融系统10和/或热消融探针12的操作。例如，处理器62可以被编程为，当确定组织温度高于例如60摄氏度时，通过禁止向热消融探针12或向天线28供电来阻止或停止热消融系统10的操作。
或者，处理器62还可以被编程为，如果存在在预定范围之外的组织温度波动或者温度增加率在预定范围之外，则阻止或停止热消融系统10的操作。
本文所述的各种实施例的感测系统24的传感器26、34可以构成一个或多个热消融探针阵列或感测平台。在医疗手术期间，每个热消融探针阵列或感测平台可以独立地被控制和/或监视。每个感测平台可以包括仅一种类型的传感器，或者不同类型传感器的组合。
热消融探针阵列可以与热消融系统10的控制系统操作上连通，用于根据感测到的参数控制热消融系统10和/或热消融探针12的操作。控制系统可以包括，例如，图6所示的一个或多个电路部件，诸如处理器62。根据本公开内容的感测系统24可以被用来在能量输送期间实时地监视组织温度(或者其它组织参数)并且使用该信息来推断医疗手术，诸如组织消融，期间的组织状态。
发生器14配置为提供电磁能量(例如，处于从大约100kHz到大约10000MHz的工作频率的高频电外科能量和/或微波能量)。热消融探针12在各个附图中示为能够向组织输送电外科能量。探针12可以是适于输送微波能量的类型。
本公开内容的所述实施例是说明性的而不是限制性的，并且不是要代表本公开内容的每种实施例。在不背离如以下权利要求字面上和法律承认的等效物中所阐述的本公开内容主旨或范围的情况下，可以进行各种修改和变更。

Claims (19)

1.一种热消融探针，包括：
细长的轴；及
位于所述细长的轴的远端的头部分，其中该头部分定义组织接触表面，所述头部分包括：
接近所述组织接触表面的至少一个传感器，用于感测至少一个组织参数；及
至少一个电极，配置为向组织施加能量。
2.如权利要求1所述的热消融探针，其中所述至少一个组织参数选自包括温度、温度的波动以及温度变化率的组。
3.如权利要求1所述的热消融探针，其中所述一个或多个传感器是感测系统的部分。
4.如权利要求1所述的热消融探针，其中所述热消融探针的近端配置为用于与热消融系统可拆卸啮合，其中所述热消融系统与能量输送源操作上连通。
5.如权利要求4所述的热消融探针，其中所述能量输送源是发生器。
6.如权利要求5所述的热消融探针，其中所述发生器向热消融探针输送选自包括RF能量和微波能量的组的能量类型。
7.如权利要求1所述的热消融探针，其中所述至少一个传感器包括构成至少一个热消融探针阵列的多个传感器。
8.如权利要求7所述的热消融探针，其中所述至少一个热消融探针阵列与控制系统操作上连通，其中所述控制系统用于根据至少一个感测到的组织参数控制所述热消融探针的操作。
9.如权利要求1所述的热消融探针，其中所述头部分还在所述组织接触表面中定义至少一个开口。
10.如权利要求9所述的热消融探针，其中所述至少一个传感器位于所述至少一个开口当中对应的开口中。
11.如权利要求10所述的热消融探针，其中所述至少一个传感器可移动地位于所述至少一个开口中。
12.如权利要求1所述的热消融探针，其中所述头部分还包括用于感测所述头部分的组织接触表面与组织的接触的至少一个传感器，并且其中用于所述感测头部分的组织接触表面与组织的接触的至少一个传感器可移动地位于由所述头部分定义的至少一个开口中。
13.一种热消融系统，包括：
发生器；及
热消融探针，与所述发生器操作上连通，所述热消融探针包括：
细长的轴；及
位于所述细长的轴的远端的头部分，其中该头部分定义组织接触表面，所述头部分包括：
接近所述组织接触表面的至少一个传感器，用于感测至少一个组织参数；及
至少一个电极，配置为向组织施加能量。
14.如权利要求13所述的热消融系统，其中所述至少一个组织参数选自包括温度、温度的波动及温度变化率的组。
15.如权利要求13所述的热消融系统，其中所述发生器向热消融探针输送选自包括RF能量和微波能量的组的能量类型。
16.如权利要求15所述的热消融系统，还包括控制系统，该控制系统用于根据至少一个感测到的组织参数控制所述热消融探针的操作。
17.如权利要求13所述的热消融系统，其中所述头部分还在组织接触表面中定义至少一个开口，并且其中所述至少一个传感器位于所述至少一个开口当中对应的开口中。
18.如权利要求17所述的热消融系统，其中所述至少一个传感器可移动地位于所述至少一个开口中。
19.如权利要求13所述的热消融系统，其中所述头部分还包括用于感测所述头部分的组织接触表面与组织的接触的至少一个传感器，并且其中用于感测所述头部分的组织接触表面与组织的接触的至少一个传感器可移动地位于由所述头部分定义的至少一个开口中。
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