CN110430832A - 用于组织表面的消融的装置及其相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了具有消融部件的消融系统，该消融部件具有消融腔室和绝缘腔室，其中消融腔室包括在其中限定的多个通道。其他实施方案包括具有基体源、冷却部件和消融部件的消融系统。某些系统是重复使用冷却基体的闭环系统。

Description

用于组织表面的消融的装置及其相关系统和方法

相关申请的交叉引用

根据美国35U.S.C.§119(e)，本申请要求了于2017年1月17日提交的美国临时申请US62/446,976，题为“Device for Ablation of Flat Tissue Surfaces and RelatedSystems and Methods(用于消融扁平组织表面的装置及相关系统和方法)”；于2017年2月22日提交的美国临时申请US62/461,930，题为“Device for Ablation of Flat TissueSurfaces and Related Systems and Methods(用于消融扁平组织表面的装置及相关系统和方法)”；以及于2017年12月8日提交的美国临时申请US62/596,239，题为“Device forAblation of Flat Tissue Surfaces and Related Systems and Methods(用于消融扁平组织表面的装置及相关系统和方法)的优先权，上述全部内容在此通过引证的方式全部并入本文。

发明领域

本文的各种实施方案涉及的是消融装置，更为具体地，涉及的是可消融组织表面(例如大的和/或基本平坦的组织表面)的消融装置，所述的组织表面包括，例如，患者心脏的外壁，同时隔离或保护与消融相邻的组织。

发明背景

心律紊乱通常起源于左心房心室，当左心房发生高血压和扩大时更是如此，这在西方社会中常见，或者是老化的一般后果，或者是其他病症的继发效应，包括心脏瓣膜病、原发性高血睡眠呼吸暂停等。常见的左心房节律紊乱称为房颤，其通常由肺静脉和左心房心室的交界处产生的异常电流引起。慢性房颤与过早死亡、中风、心力衰竭、痴呆、低能量和运动不耐受症状有关。这是一种健康灾难，其剥夺了人们的生活质量，并大大增加了全球医疗保健的成本。

使用基于经皮导管的工具可以相对容易地消融这些部位的电活动，在早期房颤情况下具有可靠地成功度。例如，在一些已知的装置中，递送室通常是一个线性金属冷冻探针，所述探针被冷气体加压并且通过被保持抵靠目标组织保持足够的时间使组织消融从而用于静脉内或内部(器官内部)消融。其他已知的装置具有递送室，其由球囊内的球囊组成，所述球囊由医用级塑料制成，所述球囊可承受非常高的压力。当加压时，这种双层装置采用球形结构，通过静脉途径对管状结构，如大(肺)静脉，进行内部消融。

不幸的是，在临床实践中看到的大多数房颤病例都处于晚期阶段，异常电力不仅位于肺静脉-左心房交界处，而且位于静脉之间的大面积心房组织中，包括“背部”或左心房心室的“后壁”。随着左心房的这部分随着时间的推移而增大，导电组织的质量增加和散在的疤痕形成共同形成了一种称为持续性或慢性房颤的情况，这种情况无法通过经皮导管消融成功治疗。除此之外，在晚期慢性房颤患者中，右心房的“自由(free)”壁也可能是异常电流活动的来源。这种情况下，导管治疗失败的原因实际上相当简单：左后心房和右心房的“自由”壁都包含一个很大的表面积(类似于人的手掌)，这对于使用小型导管工具来说繁琐且难以充分消融。

一般来说，试图消融大的组织表面区域存在几个问题。例如，位于心脏内部的静脉内导管和可扩张装置必须以零碎的方式消融较大的组织区域，并且通常不直接观察目标组织，这产生了重要组织间隙可能未经处理的固有风险，从而可能导致故障。此外，当试图从心脏外部(“心外膜”位置)消融更大面积的组织时，存在两个主要问题。第一个问题是无论使用热能还是冷能进行消融，心室中流动的血液都在不断地工作以抵消目标组织从其相对侧的消融。例如，由于血液在37摄氏度(“C”)内以约5升/分钟的速度在左心房内流动，因此通过加热破坏组织的外部消融源(即射频、激光)由于37℃血液的持续流动而无效。也就是说，稳定的血液流动通过对流和传导有效地“冷却”组织被加热，使得冷却效果难以克服。同样，通过冷冻(冷烙消融(cryoablation))消融大面积心房组织的尝试也将受到37℃流动的血液的阻碍，该血液会加热正在冷却的同一组织。从心脏外部消融大面积组织的第二个主要问题是消融装置的极端温度(热或冷)可能无意中加热或冷却相邻的非目标组织，从而造成意外的损伤。

另一个需求更好解决方案的重要的心律失常是室性心动过速，这是一个源于较小组织区域(与房颤相比)的电流问题，同时也是一个更厚的组织区域和密度，对于使用标准导管技术的消融来说，也是一个非常具有挑战性的问题。这些较小的心室肌肉部分不仅通过心室内血液的流动，而且通过丰富的血管网络(大小血管通过肌肉来滋养并保持其温暖)进行积极加热。

本领域需要改进用于消融组织表面的方法、系统和装置，例如，包括大而基本平坦的组织表面，例如患者心脏的外壁。

发明内容

这里讨论的是各种消融系统和在此种系统中使用的消融组件。

在实施例1中，用于消融一般为平坦的组织表面的系统，其包括消融组件，所述消融组件包括限定在所述消融组件中的第一腔室和限定在所述消融组件中的可充气的第二腔室，其中所述第二腔室为低导热腔室。所述第一腔室包括沿所述第一腔室中的外壁限定的多个通道，其中所述多个通道限定所述第一腔室内的流体通道，进气端口，其可操作地耦合到所述的第一腔室，其中所述进气端口与所述多个通道流体连通，以及出口端口，其可操作地耦合到所述的第一腔室，其中所述的出口端口与所述多个通道流体连通，其中所述第一腔室的外壁基本上是平坦的。

实施例2涉及的是根据实施例1的系统，其中所述多个通道被构造并布置为接收足够冷或热的流体的连续流动以通过热传导消融与所述第一腔室相邻的目标组织。

实施例3涉及的是根据实施例2的系统，其中所述流体使足够冷的氦气以消融所述的目标组织。

实施例4涉及的是根据实施例1的系统，其中所述第二腔室被配置为能够在消融过程期间与所述目标组织相邻的组织绝缘。

实施例5涉及的是根据实施例1的系统，其中所述多个通道由所述第一腔室内的通道壁限定。

实施例6涉及的是根据实施例1的系统，其中所述多个通道在所述第一腔室内形成迷宫状图案。

实施例7涉及的是根据实施例1的系统，其中所述第一腔室首先包括限定在所述多个通道中的至少一个通道内的至少一个挡板壁。

实施例8涉及的是根据实施例1的系统，其中所述流体通道实质上为从进气端口到出口端口限定的单向通道。

实施例9涉及的是根据实施例1的系统，其中所述流体通道的长度大于所述第一腔室的长度或宽度。

实施例10涉及的是根据实施例1的系统，进一步包括流体源和冷却器，其中所述的冷却器置于所述流体源的下游及所述消融部件的上游。

实施例11涉及的是根据实施例10的系统，进一步包括设置于所述冷却器上游的预冷器，其中所述预冷器为换热器。

实施例12涉及的是根据实施例11的系统，其中所述消融部件包括折叠配置和展开配置。

实施例13涉及的是根据实施例1的系统，其中所述第二腔室包括一种普遍兼容的充气垫。

实施例14涉及的是根据实施例13的系统，其中所述第二腔室包括在其中限定的至少一个挡板壁，其中所述至少一个挡板壁配置为防止所述第二腔室在充气时形成球形并导致所述充气垫沿其周围高度大致均匀的膨胀。

实施例15涉及的是根据实施例1的系统，其中在不接触任何目标组织的情况下，所述基本平坦的外壁基本上是平的。

实施例16涉及的是根据实施例1的系统，其中所述第一腔室包括沿所述外壁布置的多个传感器。

实施例17涉及的是根据实施例1的系统，其中通过所述进气端口输送的流体的压力具有小于或等于约40psi的压力。

实施例18涉及的是根据实施例1的系统，其中所述第二腔室包括低导热设计。

实施例19设计的是根据实施例1的系统，其中所述第二腔室包括低导热材料。

实施例20涉及的是根据实施例1的系统，其中所述多个通道被构造和布置为以预定的流速接收冷却基体的连续流动。

在实施例21中，用于消融大致平坦的组织表面的方法包括将消融装置定位在于目标组织的平坦表面相邻的折叠配置中，将所述的折叠装置致动成展开配置，使得消融腔室与目标组织的平坦表面接触，冷却冷却器中的冷却基体以使冷却基体被冷却，将冷却的冷却基体递送到所述的消融腔室，通过在所述消融腔室中形成的路径连续地推进冷却的冷却基体来消融所述的目标组织，其中通过所述路径推进的冷却的冷却基体沿着所述消融腔室的外壁产生基本均匀的温度，其中冷却的冷却基体随着冷却的冷却基体推进通过而变暖，将较暖的冷却基体移出消融腔室，并用绝缘腔室将消融后与目标组织相邻的组织绝缘，其中所述绝缘腔室是低导热腔室。

实施例22涉及的是根据实施例21的方法，进一步包括在预冷器中对所述的冷却基体进行预冷却，使在冷却基体冷却之前被预冷却。

实施例23涉及的是根据实施例22的方法，其中所述的预冷器为换热器，其中对所述冷却基体的预冷却进一步包括使所述较暖的冷却基体从所述的消融腔室推进至所述的换热器，使所述较暖的冷却基体用于在冷却所述冷却基体之前预冷却所述冷却基体。

实施例24涉及的是根据实施例23的方法，进一步包括使较暖的冷却基体从所述的换热器推进通过压缩机并进入所述的换热器并对所述换热器中的冷却基体进行预冷却。

实施例25涉及的是根据实施例23的方法，进一步包括将预冷却的冷却基体推进到所述的冷却器并重复冷却、递送和消融步骤。

实施例26涉及的是根据实施例21的方法，其中所述的冷却基体为氦气。

实施例27涉及的是根据实施例21的方法，进一步包括随后通过消融腔室中形成的路径推进加热基体来加热所述的消融腔室。

实施例28涉及的是根据实施例26的方法，进一步包括通过消融腔室中形成的路径推进加热基体之前，首先在加热器中加热所述的加热基体。

在实施例29中，用于消融组织表面的闭环系统包括：基体源，其包括冷却基体，其中冷却基体为氦气，预冷器，其设置在基体源的下游，冷却器，其设置在预冷器的下游，消融组件，其设置在冷却器的下游，以及压缩机，其设置在预冷器下游和预冷器上游。所述的消融组件包括限定在消融组件中的消融腔室和限定在消融组件中的可充气的绝缘腔室。所述的消融腔室包括与冷却器流体连通的进气端口，至少一个限定在第一腔室中并与进气端口流体连通的通道，其中所述至少一个通道限定在所述消融腔室内的单向流体通道，以及与所述至少一个通道流体连通的出口端口，其中所述出口端口与所述预冷器流体连通，使得所述预冷器位于所述出口端口的下游。

实施例30涉及的是根据实施例29的闭环系统，其中所述消融腔室的外壁基本上是平的。

实施例31涉及的是根据实施例29的闭环系统，其中所述的冷却器包括冷却器腔室，所述冷却器腔室包含液氮，和设置在冷却器腔室内的导管，其中所述导管与所述预冷器和进气端口流体连通，其中所述导管包括盘绕长度。

实施例32涉及的是根据实施例31的闭环系统，进一步包括与所述的冷却器腔室流体连通的冷却剂容器，其中所述的冷却剂容器配置成将液氮输送到所述的冷却器腔室，使得导管在液氮中是一次性的。

实施例33涉及的是根据实施例29的闭环系统，其中所述压缩机构造和布置成连续地推动氦以预定速率以连续流的方式通过所述的流体通道。

实施例34涉及的是根据实施例29的闭环系统，其中流体通道包括大于所述消融腔室的周长的长度。

实施例35涉及的是根据实施例29的闭环系统，其中绝缘腔室包括普遍兼容的充气垫，其中所述的充气垫可用氩气充气。

虽然公开了多个实施方案，但是本领域技术人员从以下详细描述中将清楚本发明的其他实施方案，所述的详细描述示出并描述了本发明的说明性实施方案。如将认识到的，本发明能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本发明的精神和范围。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而非限制性的。

附图说明

图1是根据一个实施方案的消融系统的示意图。

图2A是根据一个实施方案的消融垫的消融腔室的俯视横截面图。

图2B是根据一个实施方案的消融垫的侧视横截面图。

图3A是根据一个实施方案的消融垫的消融表面的另一鸟瞰图，在其表面上示出了多个传感器。

图3B描绘的是根据一个实施方案显示监测信息(温度、电压)、安全控制和系统控制的图形用户界面。

图4A示出了根据一个实施方案的处于折叠(collapsed或folded)状态的装置。

图4B描绘的是当绝缘腔室部分地膨胀时，图4A中的装置被展开。

图5A示出了根据一个实施方案的具有未充气的绝缘腔室的衬垫的透视图。

图5B描绘的是根据一个实施方案的图5A中的具有绝缘腔室的衬垫被充气。

图5C描绘的是根据一个实施方案的图5A的衬垫的下侧或绝缘腔室侧的透视图，其描述的是焊接或粘合挡板，其用于防止腔室呈球形。

图6是根据一个实施方案的限流器阵列的侧视横截面图。

图7A是根据一个实施方案的可用于在手术期间展开消融垫的护套的透视图。

图7B是根据一个实施方案的图7A的护套的透视图，其中消融垫从护套的远端向远端推进。

图7C是根据一个实施方案的图7A的护套的透视图，其中所述的消融垫从其中展开。

图7D是根据一个实施方案的图7C的护套和消融垫的侧视图。

图7E是根据一个实施方案的图7C的护套和消融垫的平面图。

图8是根据一个实施方案的患者胸腔的一部分的横截面图，其中进入管插入其中以进行消融手术。

图9是根据一个实施方案的图8的胸腔的横截面视图，其中进入管位于心脏的左心房“下方”。

图10是根据一个实施方案的图8的胸腔的横截面视图，其中护套通过进入管的近端插入。

图11是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面展开图，其中所述护套从进入管的远端伸出。

图12是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面展开图，其中所述消融垫延伸出护套的远端。

图13是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面展开图，其中所述消融垫被展开。

图14A是根据一个实施方案的抵靠患者心脏定位的消融垫的前视展开图。

图14B是根据一个实施方案的在消融其一部分之后患者心脏的主视展开图。

图15是根据一个实施例的患者心脏的内部部分的横截面放大视图，其中导管消融装置设置在其中。

图16A是根据一个实施方案的抵靠患者心脏的另一部分定位的消融垫的主视展开图。

图16B是根据一个实施方案的在消融其一部分之后患者心脏的主视展开图。

图17是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面展开图，其中所述消融垫准备用于缩回。

图18是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面展开图，其中所述消融垫移动到其缩回配置。

图19是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面展开图，其中所述消融垫缩回到护套中。

图20是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面图，其中所述消融垫缩回到护套中。

图21是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面图，其中所述护套从所述的进入管缩回。

图22是根据一个实施方案的图8的胸腔的一部分的横截面图，其中所述进入管从患者处缩回。

图23是根据另一实施方案的消融系统的示意图。

图24是根据另一实施方案的又一消融系统的示意图。

图25是根据一个实施方案的图24的消融垫抵靠患者的心脏定位的透视图。

图26是根据一个实施方案的图25的消融垫抵靠患者的心脏定位的侧视图。

图27是已知的消融垫或球囊的侧视图。

图28A是根据一个实施方案的消融装置的透视横截面图。

图28B是根据一个实施方案的在构造期间的图28A的消融装置的侧视横截面图。

图28C是根据一个实施方案的图2A8的消融装置的通道的透视图。

图29是根据另一实施方案的另一消融系统的示意图。

图30是根据一个实施方案的绝缘管的透视图。

图31是根据另一实施方案的绝缘管组的透视图。

具体实施方式

本文讨论了用于消融组织表面的各种消融装置和相关系统和方法，包括例如大的和/或大致平坦的组织表面。某些实施方案涉及的是能够安全、快速和有效地消融患者心脏的整个或大部分外壁(包括例如左心房的后壁的暴露部分或右心房的自由壁)的系统和装置。此外，在某些实施方式中，所述的装置利用了冷烙消融。此外，根据某些实施方案，目标组织表面由内部流动血液形式的显着热沉主动且自然地加热，并且本文中的各种消融装置被配置为克服所述热沉。

如本文进一步详细描述的某些实施方案是冷烙消融系统和/或装置，其具有用于消融目标组织的冷冻机构。这种系统具有极冷气体，其进入消融结构，然后接触活组织，使得从所述组织中提取热量，并且在组织细胞内形成冰，这导致细胞死亡。在如图1所示的一个特定示例性实施方案中，冷烙消融系统100具有消融和绝缘垫1(本文简称为“消融垫”或“垫”)，使得所述系统100以超冷气体的形式将冷却剂(也称为“冷却基体”)输送到垫1上以消融目标组织。如图所示的系统100具有两个加压的气体气缸2，其提供冷却基体。在一个实施方案中，所述的冷却剂气体是氩气、一氧化氮或氦气。此外，气体气缸2还可以在施加冷气之后提供以不同气体形式的加热基体以供给垫1，如下面将进一步详细描述的。例如，加热基体可以是氦。可替换地，系统100可仅具有一个气缸2。在另一替代方案中，系统100可具有三个或更多个气缸。在系统100中，气体通常沿箭头8所示的方向流动。

在一个实施方案中，带有止回阀3的标准歧管连接到气缸2并用于安全和容纳的目的。当打开时，止回阀3允许冷却剂流过压力调节器4然后通过高压阀5。根据某些实施方案，温度传感器或监测器6被设置在所述高压阀5的下游，以监测流过其中的冷却剂的温度。此时在系统100中，冷却基体通常在室温(约20摄氏度)左右。

继续参见图1，温度传感器6的下游是流量计7，此时在系统100中，其测量冷却基体的流速。通常，根据某些实施方案，在系统100中，此时冷却基体的流速为1克/秒。根据一个实施方案，所述基体从流量计7流入基体冷却器(substrate cooler，也称为“冷却器(chiller)”或“预冷器(pre-chiller)”)12。在一个实施方案中，所述的基体冷却器12是浸入式冷却器12。在更为具体的实施方案中，所述浸入式冷却器12是真空杜瓦瓶12，其包含一定体积的传热流体13，其中设置有浸入式探针10。在一个实施方案中，传热流体13是Novec7000TM，其可从3M商购获得。在图1所示出的所述实施方式中，浸入式探针10由市售的电动浸入式探针冷却器9供电，该冷却器9连接到探针10。在一个实施方案中，探针冷却器9是IP-100低温冷却器TM，其可从Polyscience获得。或者，探针冷却器9可以是任何已知的冷却器。冷却基体流过管道11，管道11延伸到冷却器12中并且围绕浸入式探针10盘绕。将管11围绕探针10定位会导致探针10导致管11中的冷却剂气体的温度下降，从而导致冷却基体的显着冷却。在一个实施方式中，探针10达到-100℃的温度。或者，可以使用任何已知的气体冷却或冷却装置作为基体冷却器12。

在盘绕配置的下游，管道11延伸出浸入式冷却器12。在某些实施方式中，温度传感器6沿着冷却器12下游的管道11设置，以监测由于流过冷却器12而导致的冷却剂气体的温度下降。在一个实施方案中，冷却基体的温度在通过气体冷却器12之后约为负63摄氏度。根据一些实施方式，压力计14也沿着冷却器12下游的管道11设置。根据一个实施方案，预期冷却基体具有大约100atm的压力。

预冷器12(以及任何可选的温度传感器6和/或压力计14)的下游是限流器阵列15。根据本文其他地方所讨论的某些实施方案，限流器阵列15是焦耳-汤姆逊限流器阵列15，其利用焦耳-汤姆逊效应进一步冷却所述的冷却基体，同时还降低其压力。在一种实施方式中，当冷却剂气体离开阵列15时，气体的压力和温度比进入阵列15时的压力和温度低得多。根据某些实施方案，离开阵列15的冷却基体具有约1.5atm的压力和约-140℃的温度。

在如图6所示的一个具体的实施方案中，限流器阵列15是由五个限流器32、42、52、62、72组成的小型(也称作“小型化(miniaturized)”)阵列。每个限流器32、42、52、62、72都具有限流器主体34、44、54、64、74，其限定了腔室36、46、56、66、76。每个限流器主体34、44、54、64、74的外径都略小于系统100中管状通道的内径。每个主体34、44、54、64、74的远端具有远端壁38、48、58、68、78，其限定有小开口40、50、60、70、80，所述的小开口与所述腔室36、46、56、66、76流体连通。所述的阵列15构造成使得冷却基体连续地穿过每个限流器32、42、52、62、72，从而穿过整个阵列15。在一个实施方案中，开口40、50、60、70、80中的每个开口的的直径依次大于其近端的每个开口。换言之，在该具体实施方式中，限流器42中的开口50具有比限流器32中的开口40更大的直径。此外，限流器52中的开口60具有比开口40更大的直径，开口70具有比开口60更大的直径，并且开口80具有比开口70更大的直径。

根据一个具体实施方案，每个限流器主体34、44、54、64、74的轴向长度小于0.25英寸，如图所示，所有五个主体耦合的限流器的总轴向长度约为1英寸。此外，每个主体34、44、54、64、74的外径约为0.25英寸。在该实施方案中，主体34中的开口40的直径约为0.007英寸，开口50的直径约为0.011英寸，开口60的直径约为0.017英寸，开口70的直径约为0.025英寸，开口80的直径约为0.037英寸。在该实施方案中，如果气体被预先冷却并且以210开尔文温度和100atm的压力输送到阵列15，则气体通过开口40进入腔室46时，其温度将降至176K，而压力降至42atm。此外，当气体通过开口50时，它将下降到155K的温度和18atm的压力。并且当气体通过开口60时，它将下降到143K的温度和8atm的大气压。另外，当气体通过开口70时，温度将降至136K，压力为3.6atm。最后，当气体通过开口80时，温度将降至134K，压力为1.5atm。

在可替代的实施方案中，限流器阵列15可以构成范围从一个限流器到十个限流器或更多的任何数量的限流器。例如，阵列15可以由一个、两个、三个或四个限流器组成。或者，阵列15可由多于五个限流器组成。此外，阵列15中的限流器可以具有任何已知的限流器特性和/或尺寸，只要阵列15使冷却基体在比进入阵列15更低的温度和更低的压力下离开阵列15即可。

回到图1，在某些实施方式中，温度传感器6设置在阵列15的下游，以监测由于流过阵列15而导致的冷却基体的温度下降，并且压力计14也可以设置在阵列15的下游以监测压降。除此之外，根据某些替代实施方案，减压阀16也可以在该位置或另一个下游位置处并入系统100中作为安全机构以避免消融垫1的过度增压。换言之，如果由于通过限流器阵列15而导致气体压力没有降低到目标压力，则减压阀16可以确保压力在进入垫1之前降低到可接受的压力。例如，在一个实施方案中，减压阀16确保压力不超过1.5atm。或者，减压阀16可用于确保压力不超过任何预定压力。

根据某些实施方案，在本文公开或预期的任何系统中输送到任何消融垫的气体压力较低。例如，在某些实施方式中，输送到任何消融垫的气体的压力在进入垫时不超过约1.5个大气压。换言之，在某些实施方案中，冷却基体进入消融腔室时的压力为约15磅/平方英寸(“psi”)或更小。或者，当冷却基体进入垫时，冷却基体的压力可为约40psi或更低。在这些实施方式中，优选地将消融腔室或主体内的气体压力保持尽可能低。气体压力过高可能会导致消融腔室破裂并使冷气体直接溢出与人体组织接触。或者，本文中的各种垫的实施方案可构造成承受更高的压力。

根据一个实施方案，该系统100(以及本文公开或预期的任何其他系统的实施方案)是闭环系统100，其中经由输出通道18离开消融垫1的冷却基体保留在系统100内并通过使用压缩机(未示出)循环回来。该闭环配置通过重复使用来保存冷却基体，而不是简单地对冷却基体进行通风，并且要求100％的附加冷却基体是尚未通过系统100的新基体。

根据一个实施方案，超冷气体经由专用入口管线17流入消融装置1的消融腔室1A。应理解的是，消融垫1可以是可耦合到系统100的任何已知的消融垫或装置。在下面另外详细讨论并在图2A和2B中描述的某些实施方式，以及本文其他地方所讨论和描述的其他实施方案，垫1可以在消融腔室1A中具有多个通道，冷却基体可以通过这些通道流动。然后，气体经由专用出口或排气管18离开腔室1A。在某些实施方案中，温度传感器6设置在垫1的下游，以监测气体在流过腔室1A之后的温度，并且压力计14也可以设置在垫1的下游以监测压力。根据各种实施方式，预期在通过垫1之后压力将降低，根据某些实施方案，压力约为1atm。此外，可以预期的是，在消融期间，由于从目标组织吸收能量导致气体温度升高，在某些实施例中，温度约为-60摄氏度。根据某些实施方案，流量计7也可以设置在垫1的下游。流量计测量离开腔室1A的气体的流速。在某些实施方式中，可以预期的是，流速基本不变，约为1克/秒。在一个实施方案中，流量计7可用于确认气体通过冷却器12上游的第一流量计7和垫1下游的流量计7之间的系统期间没有发生气体泄漏。

根据某些实施方式，在限流器阵列15上游的冷却器12中对冷却基体进行冷却(基本上对气体进行预冷)提供了在实质上较低的压力下产生所需的超低温冷却基体的优势。当气体被输送到消融腔室1A中时，与已知的封闭系统冷烙探针或气球相关联的较高的大气压力。也就是说，向焦耳-汤姆逊限流器阵列15提供预冷气体，使得气体在比未预冷气体更低的压力下达到目标温度。因此，与系统100在限流器阵列15上游没有基体冷却器12的情况下相比，离开阵列15并进入腔室1A的气体可以在较低压力下达到目标冷温度。在各种实施方案中，较低的压力(例如，在某些实施方案中小于2atm)允许腔室1A由塑料材料或其他柔性材料构成，其可以保持或展开成所需的形状，例如基本上平坦的形状，如所设计的那样不存在破坏或变形到不需要的球形结构的风险。

当消融过程完成时，在某些实施方案中，不同的圆柱体2可以连接到系统100，系统100提供不同的气体(例如，在某些示例性实施方案中，氦气)作为加热基体。系统100可以被重新配置，使得加热基体绕过冷却器12，而不是直接进入并通过焦耳-汤姆逊限流器15。在该实施方案中，通过阵列15的气体被阵列15加热(而不是冷却)。然后将加热的气体输送到消融腔室1A，便于通过冻融循环(freeze-thaw cycle)消融损伤和从患者体内移除垫1。可替换的是，在系统100(或本文中的任何系统)是闭环系统的那些实施方案中，系统100包括使冷却基体偏转远离上述冷却循环的阀。然后使偏转的基体通过加热器，该加热器将基体加热至37℃(使其成为加热基体)并使其流过消融腔室1A以使垫1解冻并使其从目标组织释放。

根据一种实施方式，系统100还可以具有控制器27，该控制器27被配置为通信地且可操作地耦合到系统100的各种组件。也就是说，控制器27被配置为监测所述的各种部件，例如冷却器12、衬垫1和各种传感器6、7、14以及调节器/阀3、4、5、16。此外，还可以配置控制器27来控制这些组件。在一个实施方案中，控制器27具有包含在其中的图形用户界面(“GUI”)，其可由用户用于监测和控制系统100的各种组件，在一些实施例中，包括电压图的生成和显示，其可用于指导治疗并确定在较大的左心房中是否需要重复或相邻区域消融，其后壁表面大于消融垫的表面。在一个实施方案中，控制器27可用于监测如本文所述的气体输送、流量、压力和温度的安全性和质量方面。具有GUI的控制器27在图3B中示出，其将在下面讨论。在进一步的实施方案中，应理解的是，如上所述并在图1中描绘的各种阀门、仪表和传感器是可选的。

应当理解的是，所述系统100的实施方案(以及本文公开或预期的任何其他系统实施方案)可以利用任何已知的传感器来监测可以与诸如这些实施方案的消融系统相关地跟踪的各种度量中的任何度量。例如，在一个实施方案中，传感器可包括接触力(压电)、电压、阻抗和温度传感器。或者，本文描述或考虑的任何传感器可以结合到本文的任何系统中用于其预期用途。

本文公开或预期用于任何消融系统的各种消融垫实施方案可以成形为具有能够接触目标组织表面的表面区域，包括大的和/或基本平坦的组织表面。应理解，本文所用的关于目标组织的术语“扁平”旨在表示具有任何基本上或大致扁平形状的任何组织，包括不完全平坦的略微圆形的组织或组织。基本上，术语“扁平组织”旨在包括通常不是圆形或球形的任何组织。例如，在一个具体实施方式中，本文中的各种消融垫可以在单个应用中接触左心房后部的大部分或整个表面。每个垫的实施方案具有带有第一腔室和第二腔室的主体。第一腔室(也称为“第一部件”、“上部腔室”、“消融部件”或“消融腔室”)具有大致平坦的外表面并且被配置为在通过冷冻或加热机制致动时消融其接触的组织。第二腔室(在本文中也称为“第二部件”、“下部腔室”、“绝缘部件”或“绝缘腔室”)通过将组织(目标组织除外，例如左后心房壁)与加热或冷却隔离来使这些组织免于意外消融，通常通过在它们与上部腔室或主体之间产生距离来干扰这些组织的热传导，以及用不良热导体(诸如空气、气体或其它聚合物材料)填充该空间或距离。应当理解的是，这里使用的术语“上部”和“下部”是与垫的腔室相关的，但并不试图暗示腔室或垫的具体位置。

根据一个实施方案，如图2A和2B所示，消融垫1是如图所示的大致平坦的垫1，其具有如上所述的消融腔室1A和绝缘腔室24。消融腔室1A具有限定在其中的通道，以确保气体流过腔室1A，在腔室1A内没有或具有最小的停滞区域(冷却基体不流动或具有最小流量的区域)。图2A描绘了垫1的顶部横截面视图——更为具体地说，是消融腔室1A的横截面视图——描绘了垫1的侧面，其中消融腔室1A可见，而图2B描绘了垫1的侧视图，所述侧视图描绘了消融腔室1A和绝缘腔室24。专用入口管线17以冷流体(例如气体)或温流体(例如液体)的形式向垫1的消融腔室1A提供流体。此外，垫1的消融(上部)腔室1A的流体密封周边21在图2A中示出。

如图2B所示，消融腔室1A和绝缘腔室24在垫1中彼此相邻地设置，从而产生具有两个腔室或部件1A和24的垫1。在一个实施方案中，两个腔室1A、24是单个整体垫1的一部分，其中消融腔室1A具有外壁(在本文中也称为“外表面”、“接触壁”、“接触表面”、“消融壁”或“消融表面”)102，绝缘腔室24具有外壁(在此也称为“外表面”、“接触壁”、“接触表面”、“绝缘壁”，或“绝缘表面”)104和两个腔室1A、24共用设置在两个腔室1A，24之间的单个内壁100，从而使两个腔室1A、24流体分离。或者，两个腔室1A、24是相互耦合的独立组件，使得消融腔室1A的内壁在100处耦合或以其他方式连接到绝缘腔室24的内壁。

回到图2A，消融部件1A具有限定在其中的一系列通道29，其形成穿过腔室1A布置的单向路线或路径，流体通过该路径。根据一个实施方案，通道29由通道壁19限定，通道壁19设置在垫1中，如图2A所示。根据一种实施方式，每个通道壁19连接到消融腔室1A的外壁102上，延伸到腔室1A的内壁100并且连接到腔室1A的内壁100上，使得壁19流体密封到腔室1A的外壁102和内壁100上。也就是说，壁19被连接使得流体不能通过壁19。因此，壁19被定位在腔室1A中并如所描述的那样连接，使得气体必须通过由壁19形成的通道29。根据一个实施方案，壁19被焊接、粘合或以其他方式连接到腔室1A的外部102和内部104壁。由壁19形成的通道29在消融腔室1A内形成长的路径，流体可以在通过专用出口管线18离开垫1之前通过该长的路径。或者，通道29可以通过消融腔室1A中的任何已知结构或特征创建。

无论通道29的具体结构如何，通道彼此之间都处于流体连通中，使得它们在腔室1A内限定基体路径，其中基体在平行于消融腔室1A的外壁102的路径中行进、前进或流过腔室。与之相反，在某些实施方案中，基体通过迷宫状通道29的单向流动导致基体的流动在整个路径中改变腔室1A内的方向。在如图所示的一个实施方案中，通道29彼此相邻地设置(并且流体连通)，使得所有通道29基本上彼此平行并且在每个通道29的一端与一个相邻通道29流体连通，从而创建单一的单向路径。此外，如本文其他地方所讨论的，通道29的定位使得外壁102构成每个通道29的一个壁或边界确保了当基体流动或穿过腔室1A时基体连续地与外壁102接触。换言之，在腔室1A内没有基体的浪费流动。通道29各自由顶部表面或壁(外壁102)、底部表面或壁(内壁100)和两个侧壁(可以是两个通道壁19或通道壁19和周边壁21)限定，因此基体的流动是整个腔室1A的稳定流动，并且没有死区或涡流影响外壁102上的冷能分布。这些特征可以应用于本文公开或考虑的所有垫的实施方案。

在某些实施方案中，消融腔室1A与垫1所耦合的消融系统(以及本文公开或预期的任何消融垫和/或消融系统的实施方案)组合，提供连续的冷却基体流动通过通道29。如下面另外详细讨论的，基体的连续流动增强了垫1的消融能量，从而导致更有效的消融。此外，流速越大，消融能量越大。在某些实施方案中，本文的任何消融腔室的实施方案与本文的任何消融系统组合提供了以至少80L/分钟的速率流过通道(例如通道29)的冷却基体。或者，流速可以为约40L/分钟至约120L/分钟。在进一步的实施方案中，流速可以是使冷却基体保持移动通过消融腔室1A的任何流速。应当理解，该连续流动特征和这些流速也适用于本文公开或预期的任何消融腔室实施方案。

应当理解的是，通道29构成或形成穿过消融腔室1A的预定路径。在某些实施方式中，冷却基体的连续流动路径可以是“迷宫式的(maze-like)”。在一个实施方案中，与腔室1A内没有通路、通道或其他预定结构的腔室1A相比，该通路允许气体以较慢的传输通过消融腔室1A。

此外，在某些实施方案中，通道还可以以无结构或开放腔室中不能实现的方式提供通过腔室1A的气体(并因此温度)的对称且基本均匀的分布。也就是说，预定路径通过腔室1A以均匀(even,uniform)或分布的方式提供连续的气体流动，从而允许连续替换加热的气体(由于来自目标组织的能量传递)冷气体由系统100供应到腔室1A并且确保沿着腔室1A的外表面的相当恒定的消融功率。即，根据本文公开的某些实施方式，冷却基体的连续单向流动通过沿着消融腔室(例如室1A)内的外表面(例如表面102)的预定路径导致消融表面以大致均匀的方式冷却和冷烙消融。另外，根据某些实施方案，冷却基体通过预定途径的单向流动也可以提供基本上有效的冷烙消融，如本文其他地方所解释的，本文中各种垫的实施方案能够冷冻某些组织的能力，尽管具有有力的抗加热作用的组织，其以温热的液体形式流过组织。外表面102上的这种相当均匀的消融温度避免了没有这种预定路径的消融装置(例如气球或气囊)的不对称性，其中消融表面(垫、腔室、身体)的部分变得非常冷但消融的其他部分垫永远不会变得足够冷以引起接触组织的消融。也就是说，如果消融装置是由柔韧聚合物构成的简单可充气垫，其具有单个可充气室而没有内部结构或特征以产生限定的通路，则响应于加压冷气体，它将变成大致圆形(如气球)，由于球体的各种外部区域因其大致圆形形状而失去与组织的接触，可能会导致接触组织表面的损失。此外，如果允许气体连续流过这样一个简单的充气垫，沿着流入和流出阻力最小的路径会有非常寒冷的区域以及由于停滞不能达到相同的低温或消融功率的区域因此，气流在消融这些区域附近的组织时效果较差。

当然，可以理解消融腔室(例如腔室1A)的外部表面的温度(例如表面102)在使用期间从通道(例如通道29)中的气体通道开始到结束的整个表面上不是完全均匀的，因为冷却基体在消融过程中从目标组织吸收能量，因此在其通过路径时温度升高。因此，在本文公开或预期的各种消融垫实施方案中，腔室表面上存在一些温差，但是消融腔室的每个实施方案的总表面温度在整个表面上足够冷以成功地消融目标组织。此外，冷却冷却基体的连续流动使温差最小化。

另外，消融腔室1A的基本平坦或略微凸起的外表面102导致与大致平坦的目标组织的均匀接触(与圆形表面形成对比，圆形表面导致仅沿着圆形表面的延伸最远的部分接触。另外，在某些实施方案中，限定通道29的壁19可以提供具有较小深度的腔室1A(与表面不平坦或没有这样的壁的腔室相比)。由于壁19最小化或防止腔室1A的相对壁100,102的膨胀或分离，从而最大化腔室1A中的冷气体之间的接触(并因此与基本平坦的外部接触)其表面102)和目标组织。也就是说，通道壁19本身通过它们与消融腔室1A的相对的外壁100、102的连接可以操作以在室1A充气时最小化或防止相对的外壁100、102的分离。因此，当用气体加压时，消融垫1通常是平的。此外，在整个消融腔室1A中延伸的通道(例如通道29)的形成具有到腔室1A的一个专用入口17和一个专用出口18，沿着该单向通路引起一定程度的阻力。控制通道29内的压力以及从入口17到出口18的气体流速，允许冷却基体在消融腔室“迷宫”(通道路径)内有足够的“停留时间”以从中吸取大量热量。接触的目标组织，同时，通过其专用出口或排气管18将由于该热量传递而加热的“废”基体排出腔室1A。这种能够使冷气体以预定的速度连续地以预定的速率流过腔室1A的能力，如上所述，与静态居所相反(如“封闭式”冷冻探头或低温冰箱)或通过更换小型腔室压力/体积维持在相对短的时间内，就组织冷冻的效力而言，气体量间歇地产生热量优势。也就是说，当消融腔室1A中的非常冷的基体从接触的组织吸收能量时，它被加热并失去效力，但是这种加热的气体通过室1A和排气管18并因此连续地-并且在预定的流量-由新的非常冷的气体供应取代，这些气体由于消融过程而尚未吸收热量。另外，在一个实施方案中，加压通道29的构造被设计成保持通道高度足够低，使得大部分流动的冷气体由于离实际消融表面102太远而不会“浪费”。在某些实施方式中，通道消息通过消融腔室中的通道壁和/或挡板壁保持较低，如本文其他地方的另外详细描述。

可替代地(或另外地)，消融腔室1A可以由诸如聚合物或塑料的材料构成，当用冷却基体充气或加压时，该材料保持大致平坦的构造。

在一种实施方式中，形成通道壁19的方法涉及在超声波焊接单元中产生预定图案的使用，该超声波焊接单元由具有限定图案的喇叭和铁砧构成。首先创建产生单向路径的通道壁19图案，然后创建复制该预定图案的压板。在一个实施方案中，压板具有从板延伸的突起或脊，用于通道壁19的每个部分。一旦压板被设计并放置在焊接单元中，用于消融腔室1A的两个单独的所需材料薄片被适当地放置在该单元中，并且该单元被关闭，从而使两个薄片位于平板和具有突起/脊的压板之间。当两块板被压在一起时，两块板在突起处被超声波焊接在一起，从而形成通道壁19。可替换地，所述装置可以是任何已知的焊接或冲压或其他类型的装置，其利用诸如热、压力、超声波等介质或任何其他已知介质进行熔接、焊接或以其他方式连接两片薄片或以预定的图案形成腔室，所述预定图案得到通过所得腔室的预定流动路径。

在某些实施方式中，如图2A所示，消融腔室1A还可以具有多个设置在腔室1A中的挡板壁20，以减小或保持消融腔室1A中限定的通道29的高度。与壁19一样，挡板壁20是连接到消融腔室1A的外壁102并且延伸到并连接到腔室1A的内壁100，使得加压壁100、102不能超过预定距离(消融腔室1A的总高度)在腔室1A的外部102和内部100壁之间。挡板20不通过腔室1A流体地限定通道29，而是如图所示在通道29内的中断或不连续的壁20。挡板20焊接、粘接或以其他方式连接到腔室1A的外部102和内部100壁。这种挡板不会有助于或增加通过通道29产生的单向通道路径的流动阻力，而是当用气体或液体加压时，将外部102和内部100壁之间的通道29保持或保持在预定高度，从而防止两个壁100、102在气体被迫进入腔室1A时彼此分离或增加距离。通过限制腔室1A在外部102和内部100壁之间的最大高度，在目标组织和流过垫1的气体之间保持不能增加的预定距离，从而确保气体流动的最大影响。通过腔室1A并确保通过腔室1A的大部分或全部气体与目标组织相对紧密接触，从而具有所述气体吸收能量。换句话说，通过通道壁19和挡板20保持或减少腔室1A中的外部102和内部100壁之间的空间量减少或消除了否则可能在一个位置流动或停滞的任何“浪费的”气体，更远离消融腔室1A的接触表面102。

图3A是垫1的消融腔室1A的另一个鸟瞰图。在该实施方案中，消融腔室1A在接触表面102上包含多个传感器22。根据某些实施方式，各种传感器22可以是不同的传感器22，其配置成监测垫1的消融腔室1A内的各种不同参数。在一个实施方案中，传感器22可以定位在垫1的接触表面102的外表面上，如图所示，并且用于监测诸如温度和电压的度量以简化该过程。可替换地，传感器22(或其他传感器)可以定位在垫1的接触表面102的内表面上并且用于监测腔室1A内的度量。在另一实施方式中，类似的传感器阵列(未示出)可以定位在绝缘腔室24的外壁104的外表面(或内表面)上。

消融腔室1A的接触表面102上的电压传感器可用于确认装置的消融部分与目标组织正确接触。例如，在一个实施方式中，如果消融垫1在某些区域中不正确地定位，则可以感测零电压。在该实施方式中，可以使用接触力(压电)传感器，如下面进一步详细描述的。此外，温度传感器可以用于确认在接触组织的垫的表面上实现期望的目标(非常低)温度。

可以理解的是，消融垫(例如垫1或本文公开或考虑的任何其他实施方案中的垫)由聚氨酯、聚四氟乙烯(“PTFE”)(例如，)、聚酰亚胺(例如，例如，)，或任何其他已知的、柔韧的医用级聚合物或塑料，使得它可以从折叠或未充气的构型膨胀成展开或膨胀的构型。

在一个实施方案中，消融垫1(或本文的任何其他垫的实施方案)具有其外表面102的整体覆盖区(或“垫印记”)，其呈现矩形形状。在一个具体实施例中，外表面102长约6.5cm，宽约2.5cm，具有圆形边缘。可替换地，外表面102可具有任何已知的尺寸和用于消融手术的任何已知形状。

还应理解的是，外表面102(或本文任何垫的实施方案的任何外表面)基本上是平坦或凸的，如本文其他地方所讨论的。也就是说，外表面102不仅可以是平坦的，而且当垫(例如垫1)处于其展开或膨胀构型时也可以略微倒圆，而没有来自任何目标组织或周围组织的任何外力施加到其上。

图3B描绘了根据一个实施方案的具有GUI的控制器27。如上所述，控制器27具有系统控制并监控整个系统100的温度和电压，包括在垫1的外壁102的外表面上。此外，控制还可根据需要进行安全和质量控制监测。

在某些实施方案中，如上所述，冷却基体是氦或氢，并且可以用于本文公开或考虑的任何系统和/或消融垫实施方案中。典型的已知冷烙消融系统的一个主要障碍是消融心脏组织的特定热问题，其通过在心脏内流动血液而被主动加热。已知的装置通常利用高压气体(通常是氩气或一氧化二氮)，其具有足够的导热性(大致转化为特定气体的能量(热)吸收能力)以消融未被流动血液主动加热的静态组织，但不像被主动加热的消融组织那样成功。此外，随着待消融的组织区域的尺寸增加，这种困难(与主动加热的组织有关)变得更具挑战性。相反，例如，氦和氢的热导率比氩和氧化亚氮的热导率大10倍。因此，作为冷却基体的氦气或氢气在冷却和消融正在积极加热的组织方面非常有效。例如，氦气是一种有效的冷却基体，通常是安全的、不易燃的、非反应性的和无毒的。

在某些实施方案中，在垫1或本文的任何其他垫的实施方案中，温度和气体流量传感器(未示出)也可位于在入口17和出口18气体路径中的一个或多个位置。通过使控制器(例如上面的控制器27)计算从入口17传感器到出口18传感器的随时间的气体流速和温度下降，可以使用这些传感器(未示出)间接地测量实际从目标组织撤回的功率。以这种方式，消融时间的动态适应可以针对个体患者定制，因为心房壁厚度和脂肪组织覆盖可以变化。也就是说，可以通过跟踪如上所述的温度下降和流速来计算从组织中获取的瓦数。瓦数可以提供关于消融成功的信息，其可以基于各种因素在患者之间变化。因此，瓦数信息可用于调整消融时间或其他可调节变量，从而针对特定患者定制治疗。

在进一步的实施方式中，本文提供了映射和绝缘装置，而不是(或除了)消融和绝缘装置。也就是说，代替(或除了)消融，该装置是基本平坦的垫，其具有绝缘腔室(基本上类似于本文中的绝缘腔室实施方案)和各种传感器，诸如上面讨论的可用于表面映射的传感器。在一个实施方案中，映射垫可以定位成与患者心脏的外部心房壁接触(绝缘腔室位于映射表面和心脏周围的其他组织之间)，使得可以监测心脏表面。消融手术在心脏内部进行。映射垫可用于识别心脏组织的任何电活性部分，从而使用标准消融工具识别组织的目标部分以进行消融，以用于心脏的内部腔室。在一个实施方式中，根据本文公开或预期的任何实施方案的消融垫可用于消融心脏的目标外表面，然后映射垫可用于识别未成功消融的该组织的任何部分，使得内部消融可以使用。另外，根据某些实施方案，具有绝缘腔室的映射垫还使得内部消融可以更具侵略性，因为绝缘腔室可以为心脏周围的任何其他组织或器官提供保护。或者，这种映射设备可用于映射和/或消融任何目标组织。

图4A示出了消融垫1的一个实施方案，其是消融/隔离装置1的卷起或折叠形式，用于微创输送到目标组织。在该实施例中，消融腔室1A的表面通过折叠大部分隐藏在该图示中。入口17和出口18管道连接到消融腔室1A，如上所述用于气体交换。还描绘了未扩展的绝缘腔室24，其紧邻消融腔室1A或位于消融腔室1A的“下方”。

图4B示出了部分扩展的消融装置1，上部消融垫1A位于表面上，面朝上，如箭头26所示被展开和侧向展开。这里还可以看到部分膨胀的绝缘腔室24，其通过充气管道25充满空气或另一种气体(例如氩气)。根据一个实施方案，绝缘腔室24被填充到预定的填充压力。屏障或壁23是将上部消融垫1A和下部绝缘腔室24分开的壁。在该实施例中，绝缘腔室24的膨胀展开或展开消融垫1A，使得垫1随后可放置在与用于消融的目标平坦组织表面接触以进行消融(未示出)。

根据一个实施方案，消融垫1在图5A-5C中描述。图5A示出了装置1的顶部/右侧透视图，其中消融腔室1A描绘为上部(顶部)腔室1A，以及在其下方的未充气的绝缘腔室24。还描绘了耦合到上部(消融)垫1A的专用入口17和出口18流体管道，以及耦合到绝缘腔室24的绝缘腔室充气通道25。

图5B描绘了如图5A中所示相同的垫1的透视图，而图5C是垫1的底面或绝缘腔室24侧的透视图。绝缘腔室24通过与其连接的充气通道25充气，并且在该具体实施例中，绝缘腔室24具有预定的和结构化的高度，该高度是内壁100和绝缘腔室24的外壁104之间的距离，如上所述并在图2B中描绘的那样。也就是说，绝缘腔室24的高度基本上是对称且一致的，尤其是沿着垫1的周边，为消融垫1形成基本上平坦的结构而没有任何明显的弯曲(bends或curves)。根据某些实施方案，绝缘腔室24的受控或结构化平坦构造通过形成在腔室24中的挡板壁28来实现。或者，在没有挡板壁的那些实施方式中，腔室(例如腔室24)的受控或结构化平坦构造通过通道壁完成，如本文其他地方所述。在进一步的实施方案中，挡板壁28和通道壁一起工作以帮助保持受控或结构化的扁平构造。挡板壁28如图5B和5C所示，在绝缘腔室24的外壁104上形成裂缝或凹口。在图5C中，挡板壁28显示为腔室24的外壁104中的凹口，其中腔室24的外壁104已经焊接、粘接或以其他方式附接到腔室24的内壁100，从而形成挡板壁28表现为如图所示的裂缝或凹口。壁28在绝缘腔室24内产生更加对称的空气分布，从而在腔室24的长度和宽度(包括其周边)上形成更一致的腔室24的高度。在若干实施方案中，绝热腔室24的高度在膨胀时是消融腔室1A的高度的倍数。例如，在一种实施方式中，充气的绝缘腔室24的高度为至少一英寸。根据某些实施方案，外壁104可以是双层壁104。

应当理解的是，在本文公开或考虑的各种消融垫实施方案中，绝缘腔室(例如上面讨论的腔室24)必须保护附近不是消融目标的其他组织(除了目标组织之外的所有组织)。这通过使目标组织移位或以其他方式移动远离相邻的非目标组织，以及通过在该腔室内或通过该腔室形成具有差导热性的绝缘结构来实现。在某些示例性实施方案中，通过在腔室(例如腔室24)中提供诸如空气或室温氩气之类的不良热导体，可以实现差的导热性。根据某些实施方案，该绝缘腔室的另一个方面是消融垫的位移应该是大致对称的(例如，不是球形)，如上面参照图5A-5C所讨论的。为了克服该限制，本文中的各种实施方案(例如图5A-5C中的腔室24)产生更对称的位移。另一个实施方案利用由浮筒式多个充气垫或球囊制成的绝缘腔室，以确保在平面消融垫下方对称地发生位移。

用于本文考虑的系统的垫200的另一示例性实施方式在图7A-7E中示出，其示出垫200可以从护套202展开。更具体地，图7A描绘了护套202，其中垫200部署在其中(图中不可见)。然后将垫200向远侧推出护套202的远端开口，如图7B所示，直到垫200展开成其展开构型，如图7C所示。如图7D的侧视图中最佳示出的那样，垫200具有消融表面204和绝缘表面206，如图所示。

在2015年9月3日提交的名称为“作用/反作用叠加双腔室宽面积组织消融装置”的美国申请14/772,654中提供了可以添加本申请的各种改进和附加特征的消融系统的另一实施例，通过引用将其全部内容并入本文。

在使用中，垫200(或垫1或本文所考虑的其他消融组件实施方案)可用于微创、非经静脉的过程，其中垫200(或垫1或本文公开或预期的任何其他垫实施方案)被递送到心脏的外(心外膜)表面并从塌陷构型扩张以接触心外膜表面，例如左后心房的心外膜表面、右心房游离壁或心室的一部分。或者，可以以类似的方式将装置递送到任何目标组织或器官。在另一替代方案中，可通过任何已知的方法或程序递送该装置。

例如，可以使用垫200(或垫1或任何其他垫实施方案)以如下方式执行消融过程，如图8-22所示，根据一个具体实施方式。首先，在患者的胸骨下方形成小切口，并且使用视频引导通过进入管220进入心脏周围的空间，如图8所示。进入管220的远端位于心脏222的左心房下方，如图9所示。然后将包含垫200的护套224插入通过接入管22，如图10所示，并如图11所示从管子222的远端伸出。一旦护套224根据需要定位，衬垫220被向远侧推出护套224的远端(或护套224在衬垫220被保持就位时缩回)，从而导致衬垫220抵靠心脏222的左心房处于其未展开的构型，如图12所示。然后，垫200通常通过膨胀展开成其展开构型，如图13所示。膨胀促使消融表面204与心脏222的左心房的后壁接触，同时产生绝缘垫以防止对诸如食道226的相邻结构的损伤。

衬垫200抵靠心脏222的左心房定位的另一个透视图示于图14A中。此时，本实施方案中的消融表面204上的传感器(未示出)可用于产生详细的电压图以指导消融过程。一旦产生该图，超冷气体(冷却基体)循环通过垫200的消融腔室(未示出)的通道(未示出)，并且通过专有的流通设计连续补充，从而产生强大的消融能力。应理解的是，通道和消融腔室可以是本文公开或预期的任何通道或消融腔室实施方案。根据某些实施方式，垫200中的集成温度传感器(未示出)还可以在冷冻期间垫200粘附到心脏222的心房时确认均匀冷却。因此，应理解，根据某些实施方案，传感器分析可促进组织消融，并且在特定情况下，确保足够的组织消融。被消融的左心房外表面的区域如图14B所示。

根据一个实施方案，使用导管消融装置230的单独的导管消融步骤可以通过将导管消融装置230定位在左心房内而同时或同时进行，如图15所示。

根据一种实施方式，相对温暖的气体(加热基体)随后循环通过消融腔室(未示出)，使垫200快速解冻，从而与心脏222的组织分离，从而允许安全地重新定位到原理心脏222的外表面上的另一个目标消融区域，如图16A所示。然后可以重复上述步骤以消融新的目标消融区域，如图16B所示。

应当理解的是，根据本文公开或预期的各种消融系统或过程中的任何一个的替代实施方案，可以通过冷却基体(例如冷气体，包括例如氦气)进行消融，然后施加加热基体(例如温暖的气体，包括例如室温气体)。也就是说，一旦认为消融循环完成，并且冷却基体(例如氦)流动终止，则提供诸如氦气的加热基体。在某些实施方案中，解冻气体通过加热或加热装置，例如焦耳-汤姆逊装置。或者，可以使用任何已知的用于加热气体的加热装置。解冻基体用于加热消融垫，其具有加剧消融(快速冷却然后加热)的双重效果，并且还允许消除消融垫的冷冻粘附，其通常将在之后保持牢固地附着于目标心房壁。氩气流已经终止。这将使得更容易和更快地重新定位设备以进行下一次消融或者在过程终止时撤回设备。

一旦消融过程完成，垫200就如图17所示，可以准备,用于缩回。首先，使垫200移动到其未展开或缩回的构型，如图18所示。然后垫200缩回到护套202中，如图20所示。然后护套202(包含垫200)从进入管220缩回，如图21所示。然后从患者移除进入管220，如图22所示。

应当理解，可以使用其他方法来使用垫200或本文公开或考虑的任何其他垫实施方案来消融器官的外表面。

本文公开或考虑的某些系统和装置实施方案在冷烙消融应用中包含氦作为冷却基体。在那些实施方式中，系统利用除焦耳-汤姆逊孔之外的机制来冷却氦，如本文将进一步详细描述的。作为一个实施例，在某些实施方案中，氦以大约1.5标准大气压(“atm”)的入口压力和接近-180℃至-190℃的温度进入消融垫的消融腔室。在本文公开或预期的各种系统和装置实施方案中，其中消融基体(在本文中也称为“冷却剂基体”或“冷却基体”)是氦气，该系统或装置将氦气冷却至约-200℃至约-150℃的温度。或者，将氦冷却至约-175℃至约-195℃的温度。在如上所述的其他替代方案中，温度范围为约-180℃至约-190℃。在某些实施方案中，冷却基体-例如氦-可以约40psi或更低的入口压力进入消融腔室。或者，冷却基体可以在约15psi或更低的入口压力下进入。

根据图23中的另一个实施方案描绘了另一个消融系统300。该示例性系统300具有消融垫302，两个加压气瓶304、306，冷却(或“冷冻”)装置308和控制器310。此外，系统300具有在系统300的各个组件之间延伸的流体管道(或“基体管道”或“气体管道”)312，如下面将进一步详细讨论的，流体通常在管道312内行进，以箭头314表示方向。具体的流体管道312将在下面进一步详细讨论。

在一种实施方式中，标准止回阀316、318耦合到气缸304、306用于安全和遏制目的。当打开时，阀316、318允许基体流过压力调节器320。加压的气缸304之一将绝缘基体(例如空气或氩气)提供给消融垫200中的绝缘腔室(未示出)。此外，另一个气缸306以气体的形式提供冷却基体。在一个具体实施方案中，气体是氦气。或者，气体可以是氢气、氩气、氮气或可以用作冷却基体的任何其他已知气体。此外，气缸304、306中的一个或两个还可以提供加热基体，其形式为在施加冷气体之后供应到垫302的不同气体。例如，加热基体可以是氦气，也可以来自加压圆筒306，或者，它可以是任何其他已知的加热基体。或者，系统300可以仅具有一个气缸。在另一替代方案中，系统300可具有三个或更多个气缸。

在图23中描绘的具体实施方式中，系统300具有的第一气缸304含有氩(或任何其他已知的绝缘基体)和第二气缸306含有氦(或任何其他已知的冷却基体)。在该实施方案中，阀316允许氩气从气缸304流过压力调节器320，沿着绝缘基体输送通道312F流入消融垫302的绝缘腔室(未示出)。在某些实施方案中，气缸304中的氩气为室温。阀318允许氦气沿着冷却基体输送通道312A从气缸306流过压力调节器322。在一个具体的实施方案中，氦流过流量计324，通过旁通阀326，并通过冷却腔室进气通道312B流到冷却室308。

在一个具体的实施方案中，冷却腔室308具有设置在腔室308内的冷却剂内的盘管328，使得氦流过盘管328。在该具体实施方式中，冷却剂是液氮，其从绝热容器(或“杜瓦”)330沿着冷却剂输送通道334流过阀332并进入腔室308。这样，流过盘管328的氦流过液氮并因此冷却。也就是说，液氮的非常低的温度导致氦的温度下降，从而导致氦的大量冷却。在一个具体实施方案中，液氮在绝缘储存容器330中保持在约-196℃至约-210℃的温度下并在该温度下以恒定的温度输送到冷却室308中。考虑到冷却腔室308内液氮温度下降的流速(由于在室温附近从氦气中通过线圈328吸收的热量)。因此，氦气在大约室温下进入盘管328并在基本上等于液氮温度的温度下离开冷却腔室308。或者，冷却腔室308不需要连接到隔热容器330，而是在适当的温度下简单地包含足够量的液氮，以确保用于一次消融过程的冷却基体的量可以冷却到适当的温度。

或者，冷却腔室308可以是任何已知的冷却装置。

然后，冷却的氦沿着冷却腔室输出通道312D，通过旁通阀336，通过消融垫吸入通道312E，并进入消融垫302的消融腔室(未示出)。在氦以预定速率连续流过消融腔室内的通道之后，如本文其他地方所讨论的，氦通过消融垫输出通道312G流出消融腔室。应理解的是，消融垫302可具有本文公开或预期的任何消融垫实施方案的任何结构、特征或特性。

系统300还具有暖氦旁通通道312C。也就是说，一旦使用如上所述提供的冷却氦完成消融过程，暖氦通过所述系统-可能来自气缸306-并且被引导到旁通阀326进入暖氦旁通通道312C，例如暖氦不会通过冷却腔室308。暖氦穿过旁通阀336进入消融垫吸入通道312E并因此进入垫302。或者，在某些实施方式中，系统300还可以具有沿着暖氦旁通通道312C设置的焦耳汤姆逊限流器(未示出)，使得氦通过限流器(未示出)以进一步加热。根据一个实施方案，暖氦穿过垫302以帮助解冻消融垫302的消融腔室，从而使得可以通过经由温暖的冷冻粘合来消除消融垫302从目标组织移除氦。

应理解的是，消融垫302可以是可以耦合到系统300的任何已知的消融垫或装置。在本文其他地方另外详细讨论的某些实施方式中，垫302可在消融腔室(未示出)中具有多个通道，气体可通过所述通道流动，根据某些实施方案，包括连续流动。

还应理解的是，该系统300中的冷却基体可以是除氦之外的另一种已知基体。例如，在一个实施方案中，基体是氢。

根据一种实施方式，控制器310被配置为可通信地且可操作地耦合到系统300的各种组件。也就是说，控制器310被配置为监测各种组件，例如冷却腔室308、垫302和各种阀316、318、326、336等。此外，控制器310还可以配置为控制那些组件。在一个实施方案中，控制器310具有并入其中的图形用户界面(“GUI”)，其可由用户用于监测和控制系统300的各种组件，在一些实施例中包括电压图的生成和显示和/或可用于指导治疗的传感器数据(未示出)。

消融系统350的另一实施方案在图24-26中示出。类似于上面关于图23讨论的系统300，该系统350的某些版本使用氦作为冷却基体。在某些实施方式中，使用氦是因为与其他已知的冷烙消融气体(例如氩气、一氧化二氮或氮气)相比其具有增强的导热性。系统350具有消融垫352、加压气体缸354、冷却(或“冷冻”)装置356和控制器358。虽然它们未在图24-26中示出，但可以理解的是，系统350可以具有已知的止回阀、传感器和其他适当的标准部件，如关于本文其他地方讨论的其他系统实施方案的附加细节所述。

加压的气体缸354提供气体形式的冷却基体。如上所述，在一个具体实施方案中，气体是氦气。或者，气体可以是氩气、氮气或可以用作冷却基体的任何其他已知气体。此外，气缸354还可以在施加冷却气体之后提供以不同气体形式的加热基体，以供应到垫352。例如，加热基体可以是氦或任何其他已知的加热基体。或者，系统350可具有两个或更多个气缸。

在图24中描绘的具体实施方式中，气缸354包含氦气(或任何其他已知的冷却基底)。在该实施方案中，氦气从气缸354通过冷却基体输送通道360流到冷却室356。在该实施方案中，冷却腔室356具有设置在腔室356内的冷却剂内的盘管362，使得氦流过盘管362。也就是说，输送通道360流体连接到盘管362(或盘管362是输送通道360的延伸部分或其一体部分)，使得氦气沿着输送通道360流入在冷却室356内的盘管362。应当理解，被称为盘管362的管362在腔室365中沿其整个长度没有盘绕。相反，如图所示，管362长度的至少一部分盘绕在腔室365内，长度中的非盘绕部分从输送管道360延伸并朝向冷却腔室输出线368。在该具体实施方式中，冷却剂是液氮，其从绝缘容器364流过冷却剂输送通道366并进入腔室356。这样，流过盘管362的氦流过液氮并因此被冷却。也就是说，液氮的温度导致氦的温度下降，从而导致氦的大量冷却。在一个具体实施方案中，液氮在绝缘储存容器364中保持在约-196℃至约-210℃的温度范围内，并在该温度下以恒定的温度输送到冷却室356中。流速考虑到冷却室356内液氮温度的任何下降。因此，根据一些实施方案，氦气在大约室温下进入盘绕管362并在极冷的温度下离开冷却室356，该温度基本上等于液氮的温度。

或者，冷却室356可以是任何已知的冷却装置。

在从冷却腔室356出来时，冷却的氦沿冷却腔室输出通道368通过并进入消融垫352的消融腔室(未示出)。在氦通过消融腔室内的通道370之后，如本文其他地方所讨论的，氦通过消融垫输出管道372流出消融腔室。

应理解，消融垫352可以是可以耦合到系统350的任何已知的消融垫或装置。在本文其他地方另外详细讨论的某些实施方式中，垫352可以在消融腔室(未示出)中具有多个通道，冷气体可以通过该通道在单向通路中连续地流动以进行消融。

根据一种实施方式，控制器358被配置为通信地且可操作地耦合到系统350的各种组件。也就是说，控制器358被配置为监测各种组件，例如冷却室356、垫352等。此外，控制器358还可以配置为控制那些组件。在一个实施方案中，控制器358具有并入其中的图形用户界面(“GUI”)，其可由用户用于监测和控制系统350的各种组件，在一些实施例中包括电压图的生成和显示，其可以用来指导治疗。

图25描绘了图24的消融垫352，其抵靠患者心脏400的左心房腔402的外壁404定位。应当理解的是，左心房402接收穿过患者身体其余部分并经肺静脉406进入左心房402的血液。还应理解，当血液进入左心房402时，血液是体温：约37摄氏度。当心脏400跳动时，该血流是连续流过左心房402，通过二尖瓣孔408，并进入左心室(未示出)。如图所示，箭头A表示该血流的方向。来自患者身体的这种持续的热血流动起到保持壁404温暖的作用。

如图25所示，垫352具有限定在垫352内的单向通道或通道370，使得超冷氦气可以预定的流速连续地经由冷却室输出线368输送到垫352内的通道370中以通过垫352和壁404之间的直接接触消融外部肌肉壁404。在一个实施方案中，气体经由消融垫输出通道372连续地流过通道370并流出垫352。当气体流过消融垫352时，气体从心房肌壁404吸取热量，从而使气体升温，使得气体经由输出通道372以比进入垫352时更高的温度离开消融垫352。

在一种实施方式中，垫352还具有如图所示的绝缘腔室410。应理解，垫352可以是根据本文其他地方描述的任何实施方案中的任何垫。

根据一个实施方案，由消融垫352和其中的冷却剂引起的热传递(以及由此导致的心肌壁400的消融)通过图26中的侧视截面图进一步详细描述。更具体地，图26描绘了消融垫352的通道370与患者心脏400的肌肉壁404接触的侧视横截面图。如流动方向箭头A所示，温暖、流动的血液连续地流过左心房402，从而加热左心房腔室402，包括肌肉壁404，并保持约37℃的平衡温度。同时，消融垫352中的单向通道370允许超冷冷却剂气体以预定速率沿箭头C所示的方向通过通道370连续流动，从而冷却肌肉壁404。在一个实施方案中，冷却剂气体是氦气。也就是说，当冷却剂气体通过通道370而垫352与壁404直接接触时，热量从壁404传递到冷却剂气体，如箭头B所示，使得冷却剂气体在穿过通道370时被加热。根据如图所示的一个示例性实施方式，氦气在约-190℃下被输送到消融垫352中，并且当气体沿着通道370流动时，它通过热传递逐渐变暖(由箭头B表示)如图中所示的变化温度所示，当气体离开通道370时，气体约为-90℃。通过其中的这种连续的冷却剂气体流必须克服左心房腔室402内的温流血液的连续加热作用，以冷却心脏壁404。在一个实施方案中，导热冷气体的热传递(如箭头B所示)从肌肉壁404吸收热量，从而克服热血液的加热作用并冷却肌肉壁404。在一个实施方案中，经由如本文所述的热传递经由消融垫352的消融将肌肉壁404从约+37℃冷却至约-25℃或更冷。或者，可以将壁404冷却至约-20℃至约-45℃的任何温度。

因此，本文的各实施方案涉及具有消融垫的消融系统，所述消融垫可以克服(1)流过心脏腔室的热血的加热作用，(2)覆盖心脏外壁的各个部分的脂肪组织的隔热效果，和(3)血液流过心肌组织内血管的变暖效应。此外，应理解的是，本文公开或预期的任何实施方案可用于消融任何器官的任何外壁，包括左心房的后壁，右心房的自由壁或心室的区段。在某些实施方式中，消融垫足够大以通过一次应用消融组织或器官的外表面的整个区段(例如，心室)。

在某些实施方案中，本文公开或预期的任何消融垫实施方案可具有如其他地方所述的在其中限定的一个或多个通道，使得通道的总长度超过垫的长度、宽度或周长。此外，一个或多个通道可以设置在垫中，该垫的表面积基本上大于各个通道的宽度。应当理解，根据某些实施方式，通道壁连接到消融腔室的相对壁并由此限制其高度，这可导致外部消融腔室表面大致平坦或略微凹入。

如上所述，应理解的是，大多数已知的消融装置，例如图27中的已知消融装置352，可以包括多个消融装置，具有可膨胀的气囊，当用冷气体加压时，该气囊倾向于变成球形或双凹形，消融腔室的高度(h)显着增加。这种配置将降低在消融腔室内循环的任何冷气体的热吸收能力，其中消融“功率”与由于冷气体的浪费或汇集而导致的室高度(h)成反比。

相比之下，本文公开或预期的消融腔室的实施方式通过最小化腔室高度(h)来最大化效率，同时仍允许气体以期望的速率流过腔室。例如，图28A-28C描绘了根据一个实施方案的消融装置352的透视横截面视图。图28A描绘了整个装置352，其在消融垫370内具有一系列通道370，其基本上通过沿着通道370密封线将消融腔室的顶层和底层彼此密封来最小化高度(h)，从而消除了这种多余的高度。为了进一步说明装置352的配置如何最小化垫370的高度(h)，图28B描绘了根据一个实施方案的部分构造的装置352。图28B示出了腔室高度(h)如何通过形成通道370而减小，通道370通过在腔室352的顶层和底层之间的焊接线405形成。图28C提供了装置352的另一个说明，并且更具体地示出了具有最小化高度(h)的一系列起伏通道370，其具有从冷氦入口通道368到消融垫出口通道372的单向流动路径(如箭头所示)。当然，本文还考虑了具有单向流动路径的其他衬垫和消融腔室实施方案。

图29中描绘了另一消融系统420的实施方式。与先前的系统实施方案相似，该系统420具有消融垫422，加压的气体气缸424，冷却(或“冷冻”)装置426和控制器428。应当理解，这些组件中的每一个可以具有本文公开或预期的其他系统实施方案中的任何等同组件的特征、组件和/或功能。此外，系统420可以以与本文公开或预期的任何其他系统实施方案相同的方式操作。另外，虽然图29中未示出它们，可以理解的是，系统420还可以具有已知的止回阀、传感器和其他适当的标准部件，如关于本文其他地方所讨论的其他系统实施方案的附加细节所述。在某些实施方案中，该系统420中的冷却基体是氦气。或者，它是另一种已知的基体，例如氢。

根据所示实施方案，系统420是闭环系统420，其具有压缩机(也称为“再循环器”)430，其为冷却基体和预冷器的再循环提供动力(也称为作为“回热器”或“预冷却装置”)432，其在基体被传送通过冷却装置426之前预冷却冷却基体。在使用中，新的冷却基体离开气缸424并被压缩机430推动通过预冷却装置432并进入冷却装置426。在一个实施方案中，预冷却装置432将冷却基体从室温冷却至范围从约-60℃至约-100℃的预冷却温度。或者，冷却基体达到约-90℃的预冷温度。预冷却的基体-在预冷却的温度下-然后通过冷却装置426并在被输送到消融垫422之前进一步冷却。在被推动通过消融垫422的消融腔室(未示出)之后，冷却基体经由输出线434离开垫422并被推动通过预冷却装置432。也就是说，来自垫422的“用过的”较冷的冷却基体-与进入冷却室426之前的冷却基体相比仍然非常冷-被用作预冷却装置432中的预冷却冷却剂。如上所述，在进入冷却装置426之前，预冷却通过预冷却器432的冷却基体。在一个实施方案中，用过的冷却基材的温度范围为约-60℃至约-100℃，这解释了在进入冷却装置426之前所得到的预冷却基体的温度。然后将用过的冷却基体从预冷器432输送到压缩机/再循环器430，压缩机/再循环器430推动冷却基体循环回到过程的开始。也就是说，压缩机430通过预冷器432推动冷却基体在进入冷却装置426之前被预冷却，然后再次被推动通过垫422的消融腔室(未示出)。如上所述，该系统420的闭环配置通过重复使用来保存冷却基体，而不是简单地使冷却基体通风并且需要100％的附加冷却基体是尚未通过系统422的新基体。

根据各种实施方案，预冷器432是热交换装置，当冷却基体朝向冷却器426前进时，该热交换装置允许热量从冷却基体传递到“用尽”或加热的冷却基体。用过的冷却基体来自消融垫422。更具体地，预冷器432具有第一导管(也称为“新鲜基体导管”或“冷却基体导管”)(未示出)和第二导管(也称为“用过的基体导管”或“加热的冷却基体导管“(未示出)在预冷器432内彼此靠近地通过。应当理解，“加热的基体”语言是误导的，因为来自垫422的用过的基体仍然比朝向冷却器426前进的“新鲜”基体更冷。无论如何，当冷却基体穿过冷却基体导管并且用过的基体穿过用过的基体导管时，冷却基体如上所述冷却至约-60℃至约-100℃的温度。应当理解，本文可以使用任何已知的热交换装置，其允许在类似环境中将热量从一种流体传递到另一种流体。

在一个实施方案中，压缩机430是CAT-4620型AC压缩机，其可从CaliforniaCompressor商购获得。或者，可以使用任何已知的用于类似消融或医疗装置系统的压缩机。在另一替代方案中，压缩机430可以是任何类型的泵或流体驱动器，其可以用在这种系统中以驱动流体通过系统。

应当理解的是，系统420是闭环系统，使得冷却基体可以重复使用而不是有意地从系统中排出。因此，系统420的初始操作涉及“新鲜”冷却基体，其源自罐424，然后穿过冷却器426并进入垫422。此时没有预冷却步骤，因为没有用过的冷却基体通过预冷器432。因此，来自罐424的新冷却基体可以在没有预冷效应的情况下通过预冷器432，或者新鲜基体可以绕过预冷器432。当冷却基体前进通过垫422并且如上文和本文其他地方所述开始变暖时，当冷却基体离开垫422并且前进到预冷却器432时，冷却基体变为“用尽”冷却基体。当用过的基体穿过用过的基体导管时，它开始冷却通过冷却基体导管的新鲜基体。然后，用过的冷却基体前进到压缩机430，压缩机430将冷却基体驱回到预冷器432。此时，冷却基体已经到达闭环的末端并且现在再次开始，使得它构成将通过预冷却器432前进的冷却基体，在那里它将被预冷却然后进入如本文其他地方所述的冷却器426。冷却基体继续通过预冷器432(作为预冷却的冷却基体)、冷却器426、消融垫422的闭环循环，返回到预冷器432(作为用于预冷冷却基体通过第一导管的用尽的冷却基体)，然后通过压缩机430并因此回到循环的开始。在某些实施方案中，一旦闭环在回路中具有足够量的冷却基体，则停止从罐424流出新鲜冷却基体，并且仅提供额外的新鲜基体，因为回路中的少量冷却基体是失去了泄漏等。

根据图30和31中所描绘的各种实施方案，本文公开或考虑的任何系统的实施方案(包括系统100、系统300、系统350或系统420)可具有外管(在本文中也称为“外壳管”、“绝缘管”、“真空管”、“绝缘护套”或“真空护套”)440设置围绕一个或多个系统基体管道(或管)446A、446B。所述的管，如图30所示，管体442和端盖444以流体密封的方式连接在主体442的每个端部处，使得主体442的内部相对于管440外部的环境空气流体密封。这样，主体442和端盖444联接以允许在流体密封管440的内部产生真空。在该实施方式中，外管440设置在根据本文任何实施例的消融系统的两个基体线446A、446B周围。例如，线446A、446B可以是基体入口管道446A和基体出口管道446B。或者，管道446A、446B可以是在这种消融系统中提供的任何管道。在另一替代方案中，管440可围绕消融系统中的一条管道、三条管道或任何数量的管道设置。此外，在一个实施方案中，外管440可以沿着它们的整个长度围绕基体管道446A、446B从一个系统组件(例如，源气体罐)设置到另一个系统组件(例如，举例来说，消融垫)。或者，管440可以沿着这种管道446A、446B的任何长度设置。

如图所示的端盖444具有穿过其限定的可流动密封的开口，这些开口构造成接收管道446A、446B并允许管道446A、446B穿过同时保持其中的真空。、此外，还应理解的是，代替端盖444中的一个或两个，管440的主体442的一个或两个端部可以替代地耦合到系统中的一个或多个组件或与系统中的一个或多个组件集成(根据本文的任何系统实施方案)，管道446A、446B延伸到其中，使得流体密封保持在管440的内部。

继续参考图30，对外管440内限定的空间或内部施加真空。也就是说，与管440外部的环境空气相比，管440内部的空气压力减小。在一个实施方案中，泵(图30中未示出)连接到管440并配置成产生真空。可以使用任何已知的用于产生真空的泵406。当产生真空时，外管440和施加到其内部的真空使管道446A、446B绝缘。也就是说，外管440和真空提供了强大的绝缘体，其强度足以使管道446A、446B的极端温度绝缘，这是由于超冷基体穿过其中而具有如本文其他地方所述的温度。在一个实施方案中，外管440使管道446A、446B绝缘，使得绝缘减少了当基体沿着管道446A、446B移动时发生的冷却基体的加热量。这样，外管440和真空防止或最小化冷却基体的升温。此外，外管440和真空还可以通过提供具有真空的外管440以使得管440的外表面接触超冷基体管道446A、446B而保护用户免受严重伤害。温度高于32华氏度，使用者可以无伤害地触摸它。

根据另一实施方案，一组外管450在图31中示出。在该实施方式中，绝缘管组450包括较小的管452和较大的管454，其中较大的管454具有比较小的管452更大的直径。在该实施方案中，管452、454围绕两个基体管道456A、456B设置，其中一个是基体入口管道456A，一个是基体出口管道456B。应当理解的是，除了在此另外说明之外，这些外管452、454可以具有与上面讨论的管440相同的特征和特征。管组450还具有管耦合器458和端口460。在该具体实施方案中，管连接器458将较小的管452连接到较大的管454。或者，耦合器(可能类似于耦合器448)可用于将管(例如管452、454)耦合到消融系统的组件，管道446A、446B延伸到该组件中。

根据一个实施方案，端口460提供到管452、454的内部的流体通路，使得泵(未示出)可以连接到端口460以将真空施加到那些管452、454的内部。

可以理解，如上所述，类似的耦合器(类似于耦合器458)和端口(类似于端口460)也可以与外管440一起使用。

应当理解，外管(例如外管440、452或454)和本文所用的等同术语旨在表示可以围绕一个或多个基体管道设置的任何包装结构(或接收一个或多个这样的管道)其中流体密封，使得可以在流体密封管440的内部产生真空。

在本文公开或考虑的任何实施方案中，氦可用作冷却剂基体。氦气的导热系数比大多数其他气体高一个数量级。这个特性意味着氦气可以比临床消融设备中其他更常用的气体(如氩气或一氧化氮)更有效地吸收或释放热量(约为10x)。氦气可以液体形式压缩和冷却，或者通过室温氦气通过浸没在液氮或其他非常冷的液体中的线圈在充满液氮或氮气浆液的杜瓦瓶中冷却。

在某些替代实施方案中，本文公开或考虑的任何垫的绝缘腔室可具有一定体积的导热性差的气体(例如氩气或空气)。

实施例

测试两种不同的气体作为类似于本文所述系统的消融系统的冷却剂基体。更具体地，在两个单独的测试中测试氩和氦作为冷却剂基体。在每次测试中，将特定气体以约-150℃至约-190℃的温度连续流动输送到消融通道中。

在消融系统中测试氩冷却剂，其中待消融的表面被加热(以类似于心室中流动的血液的方式)，温水流速为每分钟2L，这导致组织接触将消融垫冷却至-2℃。假设模拟的血液流速为5L/min(其复制人心脏中的实际流速)，估计氩冷却剂仅将组织冷却至比约-2℃更温暖的温度。

在相同的消融系统中测试氦冷却剂，其中待消融的表面用5L/min的温水流速加热，这导致组织冷却至-45℃。

结果表明，与其他两种气体相比，氦具有增强的吸收热量(从而冷却组织)的能力。

尽管已经参考优选实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

Claims (21)

1.一种用于消融大体上为平坦的组织表面的系统，所述系统包括消融组件，所述消融组件包括：

(a)第一腔室，其限定在所述消融组件中，所述第一腔室包括：

(i)多个通道，其沿着所述第一腔室的外壁限定，其中所述多个通道限定了在所述第一腔室内的流体通道；

(ii)进气端口，其可操作地耦合到所述的第一腔室，其中所述进气端口与所述多个通道流体连通；以及

(iii)出口端口，其可操作地耦合到所述的第一腔室，其中所述的出口端口与所述多个通道流体连通，

其中所述第一腔室的外壁基本上是平坦的，以及

(b)限定在所述消融组件中的可充气的第二腔室，其中所述第二腔室为低导热腔室。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个通道被构造和布置为以预定流速接收足够冷的流体的连续流动以通过热传导消融与所述第一腔室相邻的目标组织。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述流体为足够冷的氦气以消融所述的目标组织。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二腔室被配置为能够在消融过程期间与所述目标组织相邻的组织绝缘。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个通道由所述第一腔室内的通道壁限定。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个通道在所述第一腔室内形成迷宫状图案。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一腔室首先包括限定在所述多个通道中的至少一个通道内的至少一个挡板壁。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体通道实质上为从进气端口到出口端口限定的单向通道。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述流体通道的长度大于所述第一腔室的长度或宽度。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述消融部件包括折叠配置和展开配置。

11.根据权利要求1所述的系统，在不接触任何目标组织的情况下，所述基本平坦的外壁基本上是平的。

12.根据权利要求1所述的系统，其中通过所述进气端口输送的流体的压力具有小于或等于约40psi的压力。

13.一种用于消融大体上平坦的组织表面的方法，所述方法包括：

将消融装置定位在于目标组织的平坦表面相邻的折叠配置中；

将所述的折叠装置致动成展开配置，以使消融腔室与目标组织的平坦表面接触；

冷却冷却器中的冷却基体以使冷却基体被冷却；

通过在所述消融腔室中形成的路径连续地推进冷却的冷却基体来消融所述的目标组织，其中通过所述路径推进的冷却的冷却基体沿着所述消融腔室的外壁产生基本均匀的温度，其中冷却的冷却基体随着冷却的冷却基体推进通过而变暖，

将较暖的冷却基体移出消融腔室，以及

用绝缘腔室将消融后与目标组织相邻的组织绝缘，其中所述绝缘腔室是低导热腔室。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在预冷器中对所述的冷却基体进行预冷却，使在冷却基体冷却之前被预冷却。

15.根据权利要求13所述的方法，其中在所述消融腔室中形成的路径包括限定在所述消融腔室中的多个通道。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述消融腔室的外壁基本上是平的。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述消融腔室的外壁包括多个通道中的每个的一个臂。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述冷却基体为氦气。

19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括随后通过消融腔室中形成的路径推进加热基体来加热所述的消融腔室。

20.根据权利要求18的方法，进一步包括通过消融腔室中形成的路径推进加热基体之前，首先在加热器中加热所述的加热基体。

21.一种用于消融组织表面的闭环系统，所述系统包括：

(a)基体源，其包括冷却基体，其中冷却基体为氦气；

(b)预冷器，其设置在基体源的下游；

(c)冷却器，其设置在预冷器的下游；

(d)消融组件，其设置在冷却器的下游，所述消融组件包括：

(i)在所述消融组件中限定的消融腔室，所述消融腔室包括：

(A)与冷却器流体连通的进气端口；

(B)限定在第一腔室中并与进气端口流体连通的至少一个通道，其中所述至少一个通道限定在所述消融腔室内的单向流体通道；以及

(C)与所述至少一个通道流体连通的出口端口，其中所述出口端口与所述预冷器流体连通，使得所述预冷器位于所述出口端口的下游；以及

(ii)在所述消融组件中限定的绝缘腔室；

(e)压缩机，其设置在预冷器下游和预冷器上游；以及

(f)绝缘管，其设置在至少一个基体管道的至少一部分周围，其中所述绝缘管的内部部分包括真空，其中所述至少一个基体管道与所述进气端口流体连通。