CN111432742B - 具有自动消融能量元件的消融系统 - Google Patents

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Abstract

一种消融仪器(例如，消融球囊导管系统)包括细长导管，该细长导管具有壳体，在壳体中形成有窗口。能量发射器耦合到细长导管并配置成传输消融能量。控制器接收在窗口内并耦合到能量发射器，使得控制器在窗口内的轴向运动转化为能量发射器的轴向运动，并且在窗口内控制器的旋转转化为能量发射器的旋转。所述仪器包括：电机，该电机至少部分地布置在导管壳体内；第一齿轮，该第一齿轮有效地连接到电机并由电机驱动；第二齿轮，所述第二齿轮耦合到能量发射器并由第一齿轮驱动，以引起能量发射器的旋转，同时允许能量发射器轴向地移动。

Description

具有自动消融能量元件的消融系统
相关申请的交叉引用
本发明要求于2018年1月15日提交的美国专利申请序列号62/617,483，和于2018年6月29日提交的美国专利申请序列号62/691,864的权益和优先权，其中每一项的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及消融仪器及其使用方法，特别是消融导管和用于利用一个消融元件(能量发射器)执行消融程序的方法，所述元件可以是自动的，且以扫掠(sweeping)运动和重叠增量移动，从而提供可定制的消融能量的覆盖范围。提供了一种带有电机的齿轮设备，其允许能量发射器在轴向上旋转和移动。
背景技术
心律失常(如纤颤)是心脏的正常心跳模式中的不规则现象，可在心房或心室中表现出来。例如，心房纤颤是一种心律失常的形式，其特征是通过心房心肌的快速随机的收缩，引起不规则的、通常是快速的心室反应。心房有规律的泵送功能，被一种无序的、无效的颤动所取代，这种颤动是由于电信号通过心脏上腔的混乱传导造成的。心房纤颤通常与其他形式的心血管疾病有关，包括充血性心力衰竭、风湿性心脏病、冠状动脉疾病、左心室肥厚、心肌病或高血压。
现在已经了解到，复发性心房纤颤(阵发性和持续性)是由快速燃烧的组织(称为“异位病灶”)触发的，其主要位于连接左心房后部的四条肺静脉中的一条或多条。已经发现通过电隔离肺静脉和左心房的其他部分，可以预防心房纤颤。
各种技术已被用于肺静脉隔离术。这些技术的共同目的是用疤痕组织代替心肌细胞，疤痕组织不能在心脏内进行正常的电活动。
在一种已知的方法中，在肺静脉和左心房连接处的周围组织的圆周消融，已经被实践于治疗心房纤颤。通过在这个位置透壁地和圆周地消融心脏组织，肺静脉和左心房剩余部分之间的导电性可以被阻断，从而形成这个疤痕或持久的屏障，阻止纤颤过程的开始。
最近已经提出了几种类型的消融设备，用于产生损伤来治疗心脏的心律失常。最近提出的许多消融仪器都是经皮穿刺的设备，旨在从心脏内部造成单独的损伤。这些设备通过导管插入术安置在患者的心脏中，例如，通过血管，如股静脉，将消融仪器送入心脏，然后获得进入左心房的房间隔穿刺通路。
通常地，经皮穿刺的设备是在引导导管的帮助下定位的，所述引导导管首先通过房间隔上的一个孔进入心脏的左侧。在一种日益普遍的方法中，引导导管或类似的引导设备通过血管进入心脏的左心房。带有可膨胀元件的导管仪器随后通过引导导管前进，并进入肺静脉的每一个开口，在那里可膨胀元件(例如球囊)是膨胀的。所述球囊包括可移动的消融元件，如，能量发射设备，例如激光，设置在球囊内表面，其允许医生在静脉口和左心房之间的连接处区域，顺序地定位和控制能量应用，以创建持久的屏障，这就是消融程序的目的。
许多消融系统通过发射消融能量来工作，例如激光束，其具有圆周形状或具有不完整的圆周的形状(即，弧形)。虽然这些系统是有效的，但对于发射弧形消融能量的设备，用户可能必须使用大量步骤来逐渐移动消融元件，以完成损伤。由于消融元件可配置成仅发射一小束的能量弧(例如，在一个实施例中，相对于能量发射器以大约5到30度的角度对向)，该过程是耗时的。
因此，本领域仍需要配置成准确且立即地确认肺静脉隔离术程序是否成功的系统和方法，从而允许用户(电生理学家，更具体地为电生理学家或介入性心脏病学家)实时采取纠正措施，以确保持久地形成一个完整的圆周的屏障。本领域还需要配置成更有效地完成损伤的系统和方法。
发明内容
一种消融仪器(例如，消融球囊导管系统)包括细长导管，该细长导管具有壳体，在壳体中形成有窗口。能量发射器，该能量发射器耦合到细长导管并配置成传输消融能量。控制器，该控制器接收在窗口内并耦合到能量发射器，使得控制器在窗口内的轴向运动被转化为能量发射器的轴向运动，并且控制器在窗口内的旋转被转化为能量发射器的旋转。该仪器包括至少部分地设置在所述导管的壳体内的电机；第一齿轮，该第一齿轮有效地连接在电机上并由电机驱动；以及第二齿轮，该第二齿轮耦合到能量发射器并由第一齿轮驱动，以引起能量发射器的旋转，同时允许能量发射器轴向地移动。
可以从附图进一步地了解本发明的这些和其他方面、特征和优点，所述附图说明了本发明的某些实施例及其详细描述。
附图说明
参考以下结合附图，对本发明的说明性实施例的详细描述，可以理解本发明的目的和特征，其中：
图1是根据本发明的内窥镜引导的心脏消融系统的组件的框图；
图2是图1的心脏消融系统的心脏消融仪器的示意图；
图3是用于心脏消融仪器的处理器模块的框图。
图4示出了以分屏布置的形式的用户界面，用于显示信息；
图5是图2的心脏消融仪器的示意图，示出在用于肺静脉治疗的小孔的治疗位置；
图6是图2的心脏消融仪器的示意图，其顺应性球囊膨胀并且其消融元件布置在多个位置中的一个位置；
图7是示出了通过图1的消融系统执行的步骤的流程图，用于确定在需要心脏内消融程序的治疗期间形成的损伤的质量；
图8是图1的显示的屏幕截图，示出了视觉警告信号，表明损伤不足；
图9是配置成采用本发明的一种消融方法的计算机系统的框图；
图10是在消融程序开始之前，沿着导管的纵向轴线的治疗部位的代表性视图；
图11是在消融程序完成之后，沿着导管的纵向轴线的治疗部位的代表性视图；
图12示出了使用自动消融元件的扫掠动作而在治疗部位的消融路径；
图13是配置成控制自动消融元件的电机的计算机系统的框图；
图14是心脏消融仪器的示意图，该消融仪器包括自动消融元件，该消融仪器进一步地包括把手，该把手具有一个或多个电机，用于控制自动消融元件的运动；
图15是一个示例性的消融元件的横截面图；
图16是根据另一实施例的消融仪器的透视图；
图17是底部把手壳体部分的透视图；
图18是顶部把手壳体部分的透视图；
图19是根据第一实施例的具有齿轮布置的把手壳体的一部分的透视图；
图20是电机、驱动和齿轮组件的横截面图；
图21是滑动预紧花键齿轮和阀杆的透视图；
图22是带阀杆的滚子花键齿轮；
图23是安装在壳体中的滚子齿轮和电机的透视图；
图24是具有驱动轴的电机的一部分的透视图；
图25是管防护装置的透视图；
图26是安装在齿轮上方的管防护装置的透视图；
图27是执行器和阀杆的横截面图；
图28是电机的透视图，该电机上有一个保护性的灭菌护套；
图29是保护性灭菌护套和电机的透视横截面图；
图30是根据另一实施例的心脏消融仪器的远端部分，并且改进了对心脏消融设备的旋转控制的部分侧视图；
图31是根据一个实施例的损伤产生器(消融元件)的远端的部分侧视图；
图32是沿着图31的线A-A拍摄的横截面图；
图33是根据又一实施例的损伤产生器的远端部分的部分侧视图；
图34是沿着图33的线B-B拍摄的横截面图；
图35是导管把手的一部分的第一侧俯视图，该导管把手包括可移动的可旋转旋钮和滑块部分；
图36是其俯视图；
图37是其第二侧视图；
图38是图35的导管把手的透视图，示出了可旋转旋钮周围的滑动部件；
图39是根据另一实施例的消融仪器的透视图，其中示出了壳体的一半与内部部件；
图40是图39的消融仪器的俯视图；
图41是图39的消融仪器的侧视图；
图42是图39的消融仪器的电机和齿轮子组件的顶部和侧面透视图；
图43是图39的消融仪器的电机和齿轮子组件的底部和侧面透视图；
图44是电机和齿轮子组件的俯视图；
图45是电机和齿轮子组件的端视图；
图46是沿着图45中的线A-A拍摄的横截面图；
图47是电机和齿轮子组件的分解透视图；
图48是根据另一实施例的消融仪器的透视图；以及
图49是图48的仪器中使用的管防护装置的透视图。
具体实施方式
现在将参考附图，更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的图示的实施例。本发明不局限于以任何方式的任何所示实施例。
如下面详细描述的，本发明涉及消融设备/消融系统，例如消融导管，该消融导管配置成具有可视化特征(功能性)，该特征允许用户实时地确定是否形成完整的损伤，通过监测目标部位的电活动状态，更具体地，通过监测位于目标部位远端的血池中的视觉变化。在一个实施例中，血池(例如，肺静脉中的血液)中的视觉变化，由血池扰动的可见模式的变化表示，因为在初始程序前的点(即基线)，在血池中强烈的激活是可见的(即血池的扰动程度高)，并且随着消融程序的进行，血池运动的剧烈性逐渐减轻(的趋势)变得可见的(由于圆周的损伤的逐渐形成和目标部位远端电活动的随之减少)。
显示器，例如计算机显示屏，实时显示图像，允许用户确定形成的损伤是否对目标部位的电活动产生了所期望的影响(即电隔离)。换言之，本发明的系统配置成向用户提供实时可视化信息，允许用户确定是否在目标部位形成了完整的损伤。此外，可视化模块还可以和软件一起提供，允许在目标部位的两个或多个图像之间进行比较。
由于损伤的充分性是立即且容易确定的，因此用户(电生理学家)可以检测是否已形成完整的损伤，并且在损伤中存在任何缺陷的事件，例如损伤中的缺口或断裂，用户可以立即采取纠正措施。
图1是根据本发明的消融/内窥镜系统示出的原理性框图，通常地由标号10指定。消融系统10优选地包括治疗消融仪器100，该治疗消融仪器100优选地包括内窥镜和消融设备(能量发射器)，如下所述。治疗消融仪器100可以是商业上可获得的任意数量的不同消融仪器，包括申请人在先前的美国专利和专利申请(例如，美国专利申请公开号2009/0326320和2011/0082451，其中每一项全部内容均通过引用并入本文)中公开的那些。一般地，消融仪器100是发射消融能量的类型，消融能量足以在组织的目标部位引起消融形成。
消融器系统10进一步优选地包括瞄准光源20和照明光源24。处理器12设计为接收来自所连接的仪表、显示器14和控制器16的输入和输出数据，并将这些数据处理成可视化信息。
从下面的讨论中还可以理解，内窥镜优选地提供在消融仪器100中，并且具有捕获实时图像和记录静态图像的能力。照明光24用于向治疗部位提供操作光。照明灯的频率允许用户区分手术部位的不同组织。瞄准光源20用于视觉化位置，所述位置是通过消融仪器100将能量传输到组织的位置。根据设想，瞄准光20的波长可以由图像捕获设备记录，并在显示器上可见。
复合成像系统
处理器12优选地设计为处理实时视觉数据，以及来自消融仪器控制器和显示器的数据。处理器12配置成执行一系列软件和/或硬件模块，所述软件和/或硬件模块配置成解释、操作和记录从治疗部位接收到的视觉信息。处理器12进一步地配置成操作并向显示设备提供说明性和图形叠加以及合成或混合的可视数据。
如图1所示，系统10进一步地包括控制器16、能量源18、瞄准光源20和用户界面22。控制器16优选地配置成控制能量源18的输出，以及能量发射器的照明和激发源24和25，并且配置成用于确定能量发射器相对于消融治疗部位的组织的距离和移动(如下文进一步讨论)。如从下面的讨论中还将会理解的，内窥镜优选地由消融仪器100支持，并且捕获通过处理器12处理的图像，以确定是否已将足够的消融能量传输定向到治疗部位的特定区域。从内窥镜获得的数据，包括从消融仪器看到的治疗部位的实时视频或静态图像。如本文所讨论的，这些图像/视频可以存储在存储器中，以供以后使用。
瞄准光源20用于视觉化治疗部位位置120，在此处能量将由消融仪器100传输到组织130。优选地，瞄准光源20在电磁频谱的可见区域中输出光。如果用户看到合适的消融路径，则控制器16通过能量源18，将辐射能量从消融仪器100发射到目标组织部位152(图8)，以通过损伤来实现消融。应当理解的是，本文中使用的术语“辐射能量”旨在包括主要不依赖于传导或对流传热的能量来源。这些来源包括但不限于，声、激光和电磁辐射源，更具体地，包括微波、x射线、伽马射线、超声波和辐射光源。此外，本文中使用的术语“光”旨在含括电磁辐射，电磁辐射包括但不限于可见光、红外和紫外辐射。
照明光源24是用于向治疗部位提供适当照明的光源。该照明配置成使得操作员可以容易地识别自然的生物色调和色相。
控制器16可以向用户提供控制瞄准光源、用户输入设备和消融仪器的功能的能力。控制器16用作消融系统的主控制接口。通过控制器16，用户可以打开和关闭瞄准和照明灯20、24。此外，控制器16具有改变照明和瞄准光强度的能力。还设想了切换用户界面或显示设备的能力。此外，控制器16提供对消融仪器100的访问，包括控制消融能量放电的放电强度、持续时间和位置。如果在能量传输过程中，辐射能量来源和目标组织之间的清晰的传输路径丢失，则控制器16可以进一步地向系统提供安全关闭(例如，参见2010年10月1日提交的美国专利申请序列号12/896,010中所共有的，在此将其全部内容通过引用并入本文)。
控制器可以是单独的基于微处理器的控制界面硬件，或者其可以是配置成模块的一部分，该模块通过基于处理器的计算机系统进行运行，该计算机系统配置成接受和控制来自各种物理设备的输入。
如图3所示，一组模块相互协作，以提供通过图1的系统的界面22呈现的信息。因此，例如，可以具有分析模块218、多视图模块220、复合模块222、映射模块224、示图模块226和控制界面模块228。这些模块中的每一个可以包括硬件、在处理器中执行的代码，或两者兼有，该模块配置机器，例如工作站，以实现本文所述的功能。
进一步参考图3，分析模块218包括用于分析损伤并确定其是否足以进行所期望的治疗的指令。所述分析模块218可以配置成检查通过图像捕获设备(例如，内窥镜)所捕获的图像数据，并基于对目标部位程序前运动(电活动)和程序后运动(电活动)的部分分析，确定是否已形成足够尺寸和质量的损伤。分析模块218可以被实现为离散的子模块，以提供功能，例如接收关于消融发射的持续时间和强度的数据。附加的子模块能够评估能量发射的持续时间，并将其与形成适当损伤的足够持续时间和强度值的查找表进行比较。
多视图模块220包括用于配置处理器12的指令，以向显示器提供多个图像。多视图模块将显示器配置成描绘至少两个图像描绘区域。在第一图像描绘区域中，向用户显示了治疗部位的实时视频流。在第二图像描绘区域中，描绘了突出消融能量的最后目标的静止图像，或者描绘其它信息，如下面所述的基线图像。
复合模块222包括用于组合一系列静止图像，并生成描述每个静止图像中消融发射的目标位置的复合图像的指令。复合模块222可以被实现为离散的子模块，以提供例如改变合成图像的每个静止图像层的透明度，以便生成基于时间的消融位置图等功能。子模块实现的另一个功能是从一系列静止图像构造视频或幻灯片。可以理解的是，复合模块222是可选的。
映射模块224包括用于将建议的处理路径叠加到实时图像上的指令。映射模块可以配置成显示彩色标记，该彩色标记指示消融能量沉积的可接受水平。例如，映射模块能够生成彩色的视觉标记，并将其叠加在实时图像上，以指示尚未接收治疗所需消融能量水平的区域。相反地，映射模块224还能够同时生成红色(或其他颜色)视觉标记，并将其叠加在实时图像上，以指示已经接收到足够数量的消融能量的适合的损伤。映射模块224可以实现为离散的子模块，以提供功能，例如接收关于消融发射的持续时间和强度的数据，以及将该特定实例与特定存储图像相关联。
根据本发明的一个方面，映射模块224可以配置成将远端血池的实时图像叠加在远端血池的程序前的图像上，以允许消融之间的视觉比较(其指示消融的充分性(完成程度))。
还可以理解的是，映射模块224是可选的。
示出模块226包括用于向显示器提供图像的指令，其中图像是治疗部位的示图或图形表示。示出模块226配置成允许示出图像的注释，以及实时图像和示出图像之间的比较。例如，如图8所示，显示器14提供了第一屏幕部分610，该第一屏幕部分610描绘从内窥镜176观看的实际治疗部位152(图2)。显示器14还可以示出第二屏幕部分620，该第二屏幕部分620示出治疗部位152的图形描绘，该图形描绘指示能量发射器140在所述治疗部位的组织上的实际路径，其中所述路径由轨迹组成，该轨迹指示所形成的损伤的充分性，其中实线轨迹630表明损伤是足够的，而散列轨迹640则表明损伤不足。示出模块226也是可选的。
在一个实施例中，系统可以配置成至少包含分析模块218、多视图模块220、示出模块226和控制界面模块228。
控制模块220包括用于定位和访问其他每个模块的功能的指令，以及在操作期间，与控制器通信和输入信息或操作显示的数据的参数的指令。操作和控制功能可以实现为离散的子模块，具有用于选择操作模式、控制界面、显示方向、记录模式、存储设备位置和数据输入的指令。
用户参考来自图像捕获设备的实时视频反馈，来确定辐射能量传输的方向。第一次使用该设备时，在显示器上描绘治疗部位的实时视频图像和静止图像。如图4所示，处理器12向显示器14输出至少两个单独地定义的图像描绘区域204、206。预留一个图像描绘区域204，用于显示从治疗部位152传输的实时视频。至少一个其它图像描绘区域206用于描绘图像或复合图像，该复合图像由表示在治疗期间(心脏内程序)的特定时刻的若干静止图像组成。
向用户显示的实时视频将允许用户看到瞄准光218的反射，从而引导消融能量。设想所描绘的第一静止图像210将是在第一辐射能量发射开始之前的时间点处捕获的静止图像。例如，在辐射能量发射之前的时间点，图像捕获设备记录治疗部位152的图像210，该图像210描绘了没有瞄准光的治疗部位152。通过拍摄部位的静止图像210，用户可以在开始任何处理之前记录治疗部位的基线图像。此外，通过示出模块的功能，可以生成未触及的152的说明。在辐射能量的发射期间，从治疗部位152拍摄静止图像210。消融事件的特征(例如关于能量发射的持续时间和强度的信息)被存储，并与描绘该特定发射的图像相关联。此外，瞄准光的反射将在静止图像中可见，提供能量被引导的位置指示器。通过使用复合模块可以组合一系列的这些静止图像。通过修改每个图像的不透明度，每个消融事件的瞄准光的反射光将在复合图像中可见。通过这个方法，能量被引导的位置的完整的记录220将变得可获得。此外，由于复合图像是由一系列的单独图像组成的，该一系列的单独图像在程序中代表特定的时间段，因此也可以实时地生成整个操作的基于时间的地图，或用于随后的核查。
在图4中，用于访问控制模块228的控制界面216也是可见的。控制界面允许用户选择图像样式和不透明度，以及启动其他模块的功能。此外，控制器16的功能也可以从控制界面228控制。
应当理解的是，本发明不应被理解为仅局限于参照上面附图3或4所讨论的两个图像描绘区域，但可以含括任意数量的图像描绘区域，在这些区域中可以核查治疗部位152的图像和表示。参照图8，显示器14所示的图像可以通过模块来操作，以说明足够或不足的损伤形成的存在。例如，显示器14可以示出从内窥镜176查看的治疗部位152的图像，图2)，其中灰色和白色的不同阴影描绘组织和损伤，并且在确定不足损伤形成的事件中，或者在确定损伤不足的位置处，将红色标记叠加在治疗部位152的图像上。巧合的是，音频信号也可以从消融系统10发射，从而对用户发出进一步的警告。
因此，如果用户对所产生损伤的质量不满意，或者模块示出没有产生足够的损伤，则用户可以立即重做特定组织位置的治疗(点治疗(spot treatment))。相反地，如果模块示出已形成足够的损伤，则用户可以信赖地移动到新的组织位置以继续治疗，通过避免需要更仔细地检查刚刚治疗的组织位置，从而节省时间和精力。因此，一旦执行整个治疗，系统的模块允许电生理学家查看形成整个消融弧的所有治疗段，以查看是否已形成连续、不间断的消融(或查看消融是否具有计划的、所期望的形状)。如果所形成的消融有可见的缺口或其他缺陷，电生理学家可以将能量发射器(这里也称为消融元件)140移动到适当的位置，以重新治疗这些区域，直到所期望的消融形成为止。然后可以重复该过程以确定并确认缺口已消除。
结果，通过本发明的消融系统所执行的映射、分析和示出功能，克服了与先前消融程序相关的缺点，并且导致了消融成功率的提高，这是由于更优化和更精确地观察和质量确定点损伤(spot lesion)，该点损伤在治疗部位152的组织位置处形成连续的消融。
现在参考图2和5，提供了消融仪器100的说明。图5提供消融仪器100的示意性的横截面图，包括细长体114、中央腔管116和可通过中央管116中的一个或多个端口122充气的顺应性球囊126。中央管116还可以容纳能量发射器140，该能量发射器140能够在细长体114中形成的管腔内，进行轴向运动和旋转。此外，形成在细长体114(这里也称为导管体)中的可以有多个附加的管腔，通过该管腔，某些设备或仪器可以穿过。例如，导管体114还提供管腔118A和118B，用于提取(或循环)充气流体、内窥镜176以及照明和激发纤维128A和128B。
应当理解的是，附图中所示的实施例只是根据本发明可以使用的心脏消融仪器中的一小部分。其他实施例的进一步描述可以找到，例如，在2003年2月3日提交的美国专利申请序列号10/357,156、2001年8月7日提交的美国专利申请序列号09/924,393中所共有，其中每一项都通过引用明确地并入本文。
现在参考图5-6，消融仪器100优选地设计成使得当在心脏内(例如，肺静脉的近端)布置时，气囊126可以膨胀，从而使得气囊126的肩部150将被驱使到接近心脏组织的目标区域152。如图4所示，能量发射器(或“损伤发生器”)140可以被定位，以将消融能量传输到目标区域152以形成连续损伤。在损伤的情况下，术语“连续”旨在意味着，损伤基本上阻断了在损伤的相对侧的组织片段之间的电传导。
辐射能量发射器140如图2所示，布置在远离目标组织的球囊126内(例如，在导管体114的中央管腔116内，或以其他方式布置在球囊内)。在一个示出的实施例中，辐射能量发射器(消融元件)140包括耦合到远端光投射光学元件的至少一根光纤，其协同将消融光的能量的点通过仪器100投射到目标部位152(在图6中)。均优选地，导管体114、投射球囊126和膨胀/消融流体对能量源所选的波长处的辐射能量基本上是透明的，以提供从辐射能量发射器140到目标部位152的低损耗传输路径。应当理解的是，术语“球囊”包括可变形的中空形状，该形状可膨胀成各种结构，包括球形、长方形、泪滴形等，形状取决于体腔的要求。这样的球囊元件可以是弹性的，或者简单地能够展开或拆开成伸展的状态。球囊可以进一步地含括多个腔室结构。
同样布置在仪器100内的是视觉化设备，例如反射传感器，优选地是内窥镜176，该内窥镜176能够捕获目标部位152和/或仪器位置的图像。内窥镜176通常地是一光纤束，其远端具有透镜或其他光耦合器，以接收光。反射传感器/内窥镜还可以包括照明源，例如耦合到一个或多个光源的一个或多个光纤。可替代地，如图2中的128A所示，照明和激发光可以通过单独的光纤传输。内窥镜可从不同来源而商购获得。内窥镜进一步地可以包括光学头组件，如下面更详细地描述的，以增加视野。在一个示出的实施例中，消融元件140和内窥镜176适合于在导管体14内独立的轴向运动。
本文中使用的术语“内窥镜”旨在包括光学成像设备，一般地，包括但不限于内窥镜、纤维镜、心脏镜、血管镜和其他基于光纤的成像设备。更一般地，“内窥镜”包括能够将对象的“图像”传输到观察位置的任何光导(或波导)结构，例如显示器14。
优选地，通过将来自能量发射器140的辐射能施加到目标组织，在目标部位152处形成点损伤。所施加的辐射能可应用的能量范围是从约50焦耳/cm2到约1000焦耳/cm2，或优选地是从约75焦耳/cm2到约750焦耳/cm2。通过能量发射器施加的功率水平可以从约10瓦/cm2到约150瓦/cm2，能量传输的持续时间可以从约1秒到约1分钟，优选地，从约5秒到约45秒，或者更优选地，从约10秒到约30秒。例如，对于在10到75瓦/cm2之间的功率水平，施加的辐射能量大约30秒是有利的。较短的持续时间，例如10到20秒，可用于75到150瓦/cm2的功率水平。换言之，功率水平越大，发射器在特定位置的停留时间越短，以实现所期望的消融。应当理解的是，上述数字作为示例提供，而上述能量、功率和持续时间数字仅作为示例提供，而不应理解为仅局限于此。
在图5-6所示的消融仪器100的示出的实施例中，能量发射器140是辐射能量发射器，该辐射能量发射器包括至少一根光纤，该光纤耦合到远端光投射光学元件，该光学元件协同将消融的光能量点通过仪器100投射到目标部位152。光学元件可以进一步地包括一个或多个透镜元件和/或能够投射光点或弧形辐射光束的折射元件。可替代地，损伤发生器可以产生消融辐射的环状物或部分环，如2002年7月22日公开的美国专利6,423,055中更详细地描述的所共有的，其相关公开内容通过引用并入本文。
消融元件的自动扫掠运动
如本文所述，消融元件140不仅轴向地在球囊内移动，而且配置成以旋转方式移动，以允许一系列的弧形能量发射(其形成弧形消融段)被拼接在一起，以形成完整的损伤。当消融能量以弧形模式发射时，用户可以在手动过程中使用大量步骤逐步移动消融元件140，从而完成损伤(为了形成弧形消融段)。为了确保完全的损伤，用户通常至少部分地将新的弧形损伤段与先前和立即相邻形成的弧形损伤段重叠，以确保消融过程的完整性(即损伤中没有缺口)。然而，如本文所述，由于用户必须小心地以选定的度数将消融元件旋转，以在新的消融能量弧的痕迹(区域)和先前形成的损伤的痕迹之间产生一些重叠，然后施加消融能量，因此该步骤可能是耗时的。
对于所形成的每个弧形消融段，消融能量在预定时间内发射。时间的多少可以根据许多参数而变化，包括正在形成的弧形段的大小(例如弧形段的度数)和与先前所形成的弧形消融段的重叠角度，也可以基于解剖学的考虑，例如目标位置以及在目标位置的组织景观(landscape)的性质。例如，如果形成的弧形段具有30度的痕迹，则可以在预定的时间段(例如30秒)发射消融能量，以确保组织的适当的消融。通常地，消融段的痕迹越大(即弧形消融段覆盖的度数越大)，完成组织消融所需的时间量就越长。
根据本发明，所述系统包括可选的功能，其允许消融能量进行编程、受控的扫掠动作，从而形成的消融所占据的表面积比可能使用固定的、静态的能量发射更大(更大的痕迹)。如本文所述，用户可以使用图形用户界面等输入所期望的控制参数，然后执行该参数，并且消融元件140在预定的行进度数上，以受控的扫掠动作移动。如本文所述，整个系统具有许多保障措施以确保适当的消融形成。例如，可以提供安全特性，例如紧急关闭，以允许用户在任何时候停止消融扫掠动作。
本文描述的弧形消融段是由本发明的自动消融元件提供的，导致形成了较大的弧形消融段，即使实际消融元件被配置成发射较小尺寸的弧形消融段，如同当消融元件保持静止时一样。
例如，图12示出了在治疗部位处使用自动消融元件140的扫掠动作的消融路径。与上面讨论的实施例一样，自动消融元件140可配置成在任何单一的位置，发射约30度(或另一预定的度数)的弧形消融段(X)(如本文所述，发射能量的角度测量是相对于能量发射器来测量的，更具体地，发射能量具有相对于能量发射器的规定的对角)。然而，与上述实施例不同，由自动消融元件140提供的扫掠动作(由消融(能量)发射器的受控旋转引起)允许其在与初始的消融段一致的弧形路径(扫掠运动)中，向消融初始位置的一侧或两侧移动预定的度数，从而产生大于30度的弧形消融段。换言之，所述自动消融元件可以配置成从消融的初始位置(第一端点)，扫掠到第二端点，所述第二端点位于弧形消融的另一端。在图12中，当初始弧形消融段X位于第一端点A时，扫掠动作允许自动消融元件以扫掠运动从端点A到端点B进行消融，从而产生更大的成形的损伤段。如本文所述，一个或多个端点可通过用户使用用户界面输入，例如触摸屏或其它类型的界面，该用户界面允许用户查看目标消融部位，然后标记一个或多个端点的位置。然后存储一个或多个端点的坐标，在起始点的情况下，消融元件被移动到第一个存储的坐标(识别并与起始点相关)并且消融步骤开始，特别的是消融元件以扫掠方式移动。在通过用户也输入了终点的情况下，设计了扫掠运动，使得消融元件不会超出存储的终点坐标。这样可以确保在起点和终点之间形成弧形损伤。
在至少一个实施例中，自动消融过程的初始位置可以是用于给定的弧形消融段的扫掠动作的中点。换言之，自动消融元件可以配置成在消融的初始位置(中点)的左右扫掠。例如，参考图12，初始弧形消融段可以从中点C开始，并且自动消融元件可以通过在端点A和B之间扫掠(如通过在第一个方向上向点A旋转，和通过在第二个方向上向点B旋转一样)，而产生更大的损伤段。因此，使用自动消融元件，完成连续损伤所需的损伤段更少，而且，该过程更自动化，并且需要更少的直接的外科医生输入和对能量发射器的控制。
在一个或多个实施方式中，自动消融元件140可配置成在消融段的端点之间扫掠多次，以完成损伤段。在至少一个实施方式中，从一个端点到另一个端点的一次“扫掠”，足以完成损伤段。
此外，在上面讨论的实施例中，消融能量被引导到单个位置以产生损伤段，并且一旦损伤段产生，消融元件140被移动到不同(但重叠)位置以产生第二损伤段。消融元件到另一位置的移动可以通过用户手动执行，也可以是自动化过程的一部分，其中，基于用户在目标位置对组织的观察，以及刚刚消融的组织的质量和性质(例如，用户界面显示的视觉观察)，用户可以键入输入命令以可控制地移动消融元件以启动消融过程，例如在限定的度数上执行新的扫掠动作。再一次，这种新的扫掠动作可以而且通常地确实包括一些与刚刚形成的损伤段有一定角度的重叠。重叠的角度可以由用户控制和键入，作为输入控制命令的一部分，该输入控制命令用于对消融元件操作(扫掠动作)的控制。因此，如果弧形形成的损伤的末端包括来自两个离散的扫掠动作的重叠，则控制器(相关软件)使用该信息来计算消融元件在消融段两端中间的区域的运动程度(包括停留时间)。
如本文所述，根据一个实施方式，用户首先输入起点A和终点B，然后，处理器计算扫掠的全路径，以在开始能量传输之前实现在点A和点B之间损伤延伸。然后，用户启动能量传输(通过能量发射器)，能量发射器开始扫掠。
如本文所述，并且根据另一实施方式，用户输入功率水平。现有系统基于功率水平，计算出合适的扫掠的角速率。然后用户设置扫掠的起点。因此，用户启动能量传输(通过能量发射器)和能量发射器的扫掠。然后，一旦基于内窥镜图像的视觉观察达到所期望的终点，用户便终止能量传输和扫掠。因此，该实施例被认为是其中扫掠的终点由用户“在运行中”确定的。换言之，用户设置了起点，但可以基于从视觉设备接收到的信息或其他获得的信息，随时停止扫掠的路径。
重复产生重叠损伤段的过程，直到完成(形成)连续损伤。在本实施例中，对于自动消融元件，仍然形成重叠的损伤段；然而，由于在组织消融期间，消融元件的旋转(扫掠动作)，每个形成的损伤段具有更长的弧长。因此，与先前实施例相比，使用较少重叠的损伤段可以产生连续的损伤，在该先前的实施例中，当消融元件固定在一个位置时，通过发射能量形成每个弧形消融段。然而，如果自动消融元件140使用与先前实施例相同数量的消融能量(功率)，则本实施例中较长的弧形长度的损伤段将需要更长的时间来完成，因为与先前的实施例中的静止的消融元件相比，损伤能量在相当长的一段时间内(停留时间)不会被引导到沿着弧的每个位置。因此，在一个或多个实施方式中，自动消融元件的功率(能量)可以相对于先前的实施例增加，使得可以在减少的时间量内完成更长的弧形长度的损伤段。本领域技术人员将容易理解，消融的完整性和质量在很大程度上取决于消融元件的功率(能量)水平，以及消融元件在目标组织上的停留时间(即消融能量发射了多久)。
在自动消融元件实施例的另一个方面中，由于消融元件的扫掠动作的自动的性质，允许非常精确地控制消融元件的运动，因此相对于先前的实施例，损伤段的重叠可以最小。因此，只需要较少的损伤段来完成连续损伤。此外，在至少一个实施例中，自动消融元件可配置成执行实时电评估以确认已实现的连续损伤。例如，所述导管可以包括电极，该电极配置成，提供对所形成损伤的充分性和质量的电评估。如本领域所知，如果形成的损伤包括任何缺陷，例如沿着其圆周的缺口或断裂，则电传输将穿过该缺口或断裂，并且可以被检测到。
图13示出了根据至少一个实施例的一个示例性的自动消融元件140的组件。自动消融元件1300可以包括第一电机1305，其配置成以扫掠运动的方式旋转消融元件。在优选的实施例中，第一电机1305是伺服电机，其允许消融元件的精确定位、加速和运动，以实现消融元件所期望的扫掠运动。第一电机1305可与第一编码器1307(例如旋转编码器)进行耦合。第一编码器1307配置成提供位置反馈和/或速度反馈，以帮助控制消融元件1300的运动和最终位置。在一个或多个实施例中，第一电机1305可以具有1:1的齿轮比，从而旋钮每旋转1圈，电机就旋转1圈，该旋钮与驱动轴相连，用于旋转消融元件1300。
应当理解的是，本消融仪器可以具有其它机械连接，用于有效地将第一电机1305连接到消融元件，从而导致消融元件的受控旋转是以扫掠方式进行(例如，以来回方式的弧形运动)。
在至少一个实施例中，自动消融元件1300可以包括第二电机1315，该第二电机1315配置成在导管体内轴向地移动消融元件，从而轴向地在球囊内移动。因此，消融元件1300的轴向运动和旋转可以以自动的方式控制，由于通过机械地将消融元件连接到控制消融元件运动的一个或多个电机。在特定的实施例中，第二电机也可以与第二编码器1320耦合，以控制消融元件的轴向运动。
应当理解的是，第一和第二电机1305、1315可以连续地或同时地操作。当连续操作时，用户首先以自动的方式在轴向方向上(其导致形成的损伤段的圆周长度的变化)或在旋转方向上移动能量发射器140，如本文所述，然后执行另一操作。当同时使用时，能量发射器轴向地移动并具有旋转的运动部件。
一个或多个电机1305、1315可以位于任意数量的不同位置。图14示出了心脏消融仪器1400的示意图，该心脏消融仪器1400包括含有一个或多个电机的自动消融元件1300。在图14中，一个或多个电机(1305/1315)可位于消融仪器1400的把手1405中。特别地，把手1405可以包括由操作员使用的执行器1410，以通过电机1305和1315控制消融元件1300的轴向和/或旋转的运动。此外，把手1405可以可操作地连接到其近端1415的控制台，并可操作地连接到其远端1420的导管(包括消融元件1300)。
控制台可以包括显示器(显示器14)，并且可以用于控制导管和自动消融元件，如下面进一步详细讨论的。在实施方式中，一个或多个电机位于把手中，按照每个步骤对把手进行重新消毒，以确保适当的卫生条件。
可替代地，一个或多个电机(例如1305/1315)可以位于仪器的控制台中，或位于把手有效地连接的独立单元中。在一个实施例中，电机位于控制台或独立单元中，电机可以通过驱动轴连接到消融元件，其可以容纳于柔性的电缆中。因此，在本实施例中，电机在使用之间不需要消毒，因为它不会与患者接触。在这种结构中，驱动轴可以是细长结构的形式，该结构容纳于柔性电缆中并有效地连接到消融元件，以引起其旋转和/或轴向运动。因此，电机可以位于远离导管本身的位置。
再次参考图13，在一个或多个实施方式中，消融元件1300可以进一步包括第一离合器1325和/或第二离合器1330。一个或多个离合器(1325/1330)可以配置成脱离，以避免如果消融元件的旋转或轴向运动被卡住而对电机所造成的损坏。可替代地，离合器(1325/1330)可以是滑动离合器，其设计为在旋转或轴向运动时，当消融元件遇到大于正常阻力时滑动。因此，该机制可保护设备的机械部件，并在消融元件在受控的运动过程中，防止其遇到意外阻力而造成的过度内部损坏。在一个或多个实施例中，自动消融元件的消融路径可通过使用图形用户界面(GUI)305的操作预先确定。特别地，使用GUI 305，操作员可以输入各种参数，以便对自动消融元件的路径进行编程。输入的参数可以包括但不限于：消融弧度、扫掠动作的初始消融位置和终点、用于特定消融运行的消融能量功率，以及用于每次扫掠运动的时间长度。这些参数可以由操作员使用GUI 305来设置和调整。在至少一个实施例中，软件可以通过操作员输入的某些参数来确定自动消融元件的路径，例如初始消融位置和中间点，以及消融的终点。在本实施例中，软件(例如基于算法)，而不是操作员，可以计算消融的路径，包括基于一些输入参数的弧的度数和消融能量的功率。在一个或多个实施例中，在通过消融产生连续的损伤的过程之前或之中，操作员可以修改输入参数。
操作员可以通过各种方法使用GUI 305输入参数，例如通过有效地连接到仪器控制台的输入操纵杆或触摸屏。操作员可以在控制台的显示屏上查看消融元件的输入参数。一旦确定了路径(由操作员或软件)，消融仪器可配置成用于执行测试运行，其中，消融元件在导管内轴向移动到所期望的位置并在所期望的位置旋转，而不使用消融能量。更具体地，电机(通过使用GUI而输入)可以将自动消融元件配置成在消融位置以扫掠运动来回旋转消融元件，但不会消融组织。然而，只有连接到消融仪器(如下面的进一步详细描述)的瞄准光(光束)被激活。因此，此测试运行可用于在消融组织之前确定使用瞄准光束的消融路径。一旦测试运行确认了路径，就可以将消融仪器配置成执行消融。
消融仪器可以可选地配备手动超控设备(manual override device)(例如旋钮)，该手动超控设备允许操作员手动地控制自动消融元件的旋转和/或轴向运动。在一个或多个实施例中，手动超控设备(旋钮)可位于控制台上。在某些实施例中，操作员可以手动地超控输入参数，以改变消融元件的位置和/或路径。在至少一个实施例中，如果在消融期间，意外地移动了手动旋钮(其用于控制消融元件的手动移动)，则电机还可以具有超控的特性以保持消融功率和路径。
在一个或多个实施方式中，如图15所示，自动消融元件可包括光纤，例如凿刻末端(chiseled-end)光纤、梯度折射率(GRIN)透镜和反射器。更具体地，图15是根据本发明的辐射能发射器400的一个实施例的示意性横截面图。在一个实施例中，辐射能量是电磁辐射，例如相干光或激光，并且能量发射器400投射一束辐射，该辐射在与目标表面碰撞时，形成光点或弧形曝光图案。例如，辐射能量发射器400可以包括光纤402，其远端可以斜切成减小的横截面的能量发射面。光纤402将光束传输到梯度折射率(GRIN)透镜404，该梯度折射率(GRIN)透镜404用于在投影距离上使光束准直，保持光束宽度基本上是相同的。离开GRIN透镜404的光束通过反射器406在相对于从沿着导管纵向轴线的光的路径的大约5度到大约110度的角方向上反射。通常地，从光纤402的中心轴反射的角度的范围可以从大约30度到近90度。换言之，从光纤402(或透镜404)的光轴的投影角度将在垂直方向前方大约5到60度之间。反射器406可以是以全内反射(TIR)镜元件的形式；但是，可以同样地使用其他类型的合适的反射器。适当的自动消融元件在美国专利号8,696,653中公开，其通过引用将其全部内容并入本文。
瞄准光
由于从能量发射器140发射的辐射能量(例如激光)，通常在可见光谱之外，所述可见光是可以通过人眼被察觉到的，所以消融仪器100包括瞄准光，瞄准光优选地具有脉冲操作模式，其中，来自瞄准光单元的可见光以脉冲的形式被传输，以引起目标部位152处组织的间歇性照明。这使瞄准光看起来像一个闪烁的光。通过以脉冲形式传输可见的瞄准光，电生理学家能够在瞄准光脉冲之间使用内窥镜，在当组织在治疗部位152处进行治疗时直接观察组织。
在消融程序中，内窥镜176用于通过显示器14感测组织在消融时以及当瞄准光束处于关闭周期时的组织的外观变化，从而确定组织消融的程度。换言之，在瞄准光的闪烁(脉冲)之间，由于内窥镜176用于感测组织在消融时以及当瞄准光束处于关闭周期时的组织的外观变化来确定组织消融的程度，因此电生理学家可以观察治疗组织以确定治疗的进展情况。然而，许多情况可能导致被消融组织的外观变化的实际检测变得困难和/或不可靠，而这与消融治疗部位152的组织上的能量传输器140是否形成适当的点损伤有关。例如，如果不是不可能，治疗部位152的照明不足使其难以确定显示器14上所示的治疗部位处是否形成了适当的点损伤。
如本文所描述的，内窥镜176还用于感测远端肺静脉血池中的运动或扰动程度的变化。
消融器系统10的处理器12通过确定在目标部位152的组织上形成的损伤的质量，来消除该问题，其中该目标部位可以在显示屏14上显示和/或通过视觉覆盖或音频提示指示给电生理学家。现在参考图7的流程图，现在讨论用于确定消融目标部位152处的点损伤的质量的操作方法。
从步骤300开始，处理器12从内窥镜176捕捉在治疗部位处被消融的组织的图像。在步骤310中，处理器12还从控制器16捕捉与能量发射器140有关的信息。被捕捉的能量发射器140信息包括：通过能量发射器140施加在治疗部位152处的组织上以形成点损伤的辐射能量(功率)的量；能量发射器140与通过点损伤而被消融的组织的距离；以及能量发射器140相对于治疗部位152处的组织的运动速率。应当理解的是，关于能量发射器140捕捉的上述信息不应被理解为仅局限于此，因为可以捕获更多或更少的信息，而这些信息对通过观察肺静脉血池特征的变化，以确定在治疗部位上所形成的点损伤的质量和/或目测确定程序的完成是必要的。
然后，处理器12优选地使用算法技术，来确定最近是否在治疗部位处(步骤320)的组织上形成了足够的点损伤。换言之，给定的能量发射器140处与治疗部位152处的组织的距离、能量发射器140相对于治疗部位152处的组织的运动速率(例如，能量施加到给定位置处的组织的时间的多少)，以及所施加的能量的量，确定在能量发射器向其施加消融能量的位置处的组织上是否已形成足够的点损伤。通过处理器12也可以使用查找表或其它类似设备来确定上述损伤质量。当点损伤包括有效地阻止电信号通过其传输的足够的疤痕组织时，应当理解为点损伤是足够的。
优选地，处理器12是进一步可操作的和配置成向电生理学家提供信号，指示是否已经形成足够的点损伤的信号(步骤330)。如果治疗部位152处的组织受到能量发射器140散布的能量影响，未形成足够的或没有点损伤形成的情况下，则可提供该指示信号。该指示信号可以是音频和/或视频信号。音频信号可以由警告音组成，视觉信号可以由叠加在显示器14上的标记(例如，红色)组成，以说明治疗部位152(通过内窥镜176提供)位于所测定的不足的点损伤的位置。因此，当图像处理器12测定已形成不足的点损伤时，迅速向电生理学家提供上述警告信号，使得电生理学家能够重新探查具有不足的损伤的组织，并使用能量发射器140进行适当的调整(例如，施加更多的能量，靠近能量发射器140与治疗部位之间的距离，和/或减缓能量发射器140相对于治疗部位的运动)，以便立刻形成足够的损伤。
图9是被配置用于使用方法100的一个计算机系统300的框图。系统300包括用户界面305、处理器310和存储器315。系统300可以在通用的微型计算机上实现，例如微型系统计算机系统系列的成员之一、/>个人计算机系列的成员之一、/>计算机系列的成员之一，或众多的其他传统的工作站。尽管系统300在此代表为独立系统，但它不局限于此，而是可以通过网络耦合到其它计算机系统(未示出)。
存储器315是用于存储适合于控制处理器310的操作的数据和指令的存储器。存储器315的实现将包括随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器和只读存储器(ROM)。存储在存储器315中的组件之一是程序320。
程序320包括用于控制处理器310来执行方法100的指令。程序320可以被实现为单个模块，或者作为相互协作操作的多个模块。程序320被设想为代表上述方法的软件实施例。
用户界面305包括输入设备，例如键盘、触摸屏、平板电脑或语音识别子系统，用于使用户能够将信息和命令选择传送到处理器310。用户界面305还包括输出设备，例如显示器或打印机。对于触摸屏，输入和输出功能由相同的结构提供。例如鼠标、跟踪球或操纵杆等光标控制，允许用户操纵显示器上的光标，用于将附加信息和命令选择传送到处理器310。
当程序320被指示为已经加载到存储器315中时，它可以配置在存储介质325上，以便随后加载到存储器315中。存储介质325可以是任何常规存储介质，例如磁带、光存储介质、光盘或软盘。可替代地，存储介质325可以是位于远程存储系统上的随机存取存储器，或其他类型的电子存储器。
本文所描述的方法是结合有助于描述主要过程的流程图来指示的；然而，某些块可以以任意顺序被调用，例如当事件驱动程序流程时(例如在面向对象的程序中)。因此，流程图将被理解为示例性流程，并且可以按照与所示不同的顺序调用这些块。
应当理解的是，本发明的各种组合、替代方案和修改可以由本领域技术人员设计。本发明旨在包含在落入所附权利要求的范围内的所有此类替代、修改和变化。
尽管描述了与心脏消融相关的程序，但应该清楚的是，本发明的仪器和系统可用于各种其他所期望的利用辐射能量的治疗的程序，包括腹腔镜的、腔内的、内脏周围的、内窥镜的、胸腔镜的、关节内的和混合的方法。
因此，仪器100仅是可与本发明的内窥镜/成像设备结合使用的一种消融设备的示例。
通过监测血池特征视觉确认目标组织(如肺静脉)分离
图10是沿着导管纵向轴线的治疗部位的具有代表性的内窥镜视图。该视图优选地显示在显示器上，例如显示屏，并且可以相对于新(未处理)组织以视觉上可分辨的方式显示消融的组织。
在图10和图11中，通过使用交叉孵化，血液/组织的区域与能量传输的位置(损伤的形成)有视觉上的区别。导管轴和球囊也可从视觉上区别血液/组织和损伤(通过交叉孵化)。如本文所讨论的，在图10和图11中，交叉孵化区域表示血液/组织。
参照图10和图11，容易理解本发明的原理，其中图10示出了开始消融程序之前的治疗部位，而图11示出了完成消融程序、并且形成完全消融之后的治疗部位。观察图10和图11中将变得显而易见，图10中的血池被示为由于目标部位的肌肉收缩而具有增加的扰动。例如，目标部位可以是肺静脉，因此，肺静脉周围肌肉的收缩会在远端血池中引起这种扰动。从视觉上看，血池的外观将类似于高低不平的海洋，因为在血液和组织的交界处，较高程度的波动和其他局部扰动尤其明显。相反地，在肺静脉周围形成完全连续的损伤(消融)而有效地隔离肺静脉后，远端血池(即肺静脉中的血液)有一个大为减少的扰动的可见的模式(由于目标部位的电活动/电隔离减少)。视觉上，与最初的外观相比，血池具有更平静的外观(更具活力且起伏，等等)。因此，如本文所述，初始图像(用作基线)和实时图像之间的比较是指示性的，并且可以用于实时确定消融是否完成(即，如果损伤是连续形成的，以便分离目标组织，在这种情况下其在肺静脉周围)。
成像系统
根据本发明的成像系统包括合适的成像设备，其配置成实时监测治疗部位处组织的状况，特别是允许医生容易地区分已消融组织和未消融的新组织。该成像系统进一步地允许医生在开始程序前、程序期间和程序完成后，实时监测远端血池的状况(例如，肺静脉内的血液)。该成像系统允许将观察到的图像实时显示在显示器上和/或记录并存储在存储器中。
内窥镜(如前所述)可用于获得如本文所述的消融组织的图像。内窥镜被插入进导管的主体内，并定位在目标区域的附近，以允许实时观察该区域。
应当理解的是，本发明的成像系统不仅限于使用内窥镜，而是只要它们能提供在显示器上观察到的治疗部位的实时图像，就可以使用任何数量的不同类型的成像系统。
图像分析(软件)
本发明的软件可以被配置而使得能够分析远端血池的视觉模式。如本文所讨论的，目标部位处的肌肉的收缩是由穿过组织的电传导引起的，这种正常的肌肉牵引将导致远端血池(例如，肺静脉中的血液)的扰动增加。增加的扰动可以在视觉上观察到，从而血液将具有某些指示血液运动或扰动的特征。例如，高度扰动的血液将具有一组视觉特征/模式，例如波的出现和其他局部扭曲/扰动增加，这些特别是在血液/组织边界中可见。当肌肉在目标部位收缩时，血液不会呈现平滑、平坦的均匀外观。因此，在程序开始之前，基线图像(其优选地存储在存储器中)将显示当血池受到肌肉收缩时的视觉状态。
当消融程序开始并且在目标部位形成损伤系列(消融)时，由于损伤形成导致目标的逐步电隔离(例如，目标可以是电隔离肺静脉)，而导致减少的电活动。减少的电活动是由于目标部位处的肌肉收缩减少所致，因此，远端血池的特征也将同样地改变。例如，远端血池的扰动程度(局部扰动程度)将逐步减少。换言之，随着消融过程的继续，由于基线图像中存在的扰动特征(局部扰动)的减少，远端血池越来越具有平静的视觉外观。
该软件还可以配置成使得可以使用评分系统对远端血池中的湍流程度或血/组织边界的实际位移进行分类，该评分系统包括在开始消融程序之前，分析远端血池的视觉图像(即，基线图像)和远端血池的实时图像之间的相关程度。更具体地，该软件具有一个处理器，该处理器将实时图像与基线图像进行比较并确定相关程度。可以使用一种算法，来计算实时图像和基线图像之间的相关度，并且在这样的比较中，相关度低是期望的。换言之，实时图像不具有基线图像的视觉特征是期望的，因为在形成完全的损伤后，远端血池具有平静的外观或接近它平静的外观是期望的。
可替代地，处理器可以被配置成将实时图像与代表平静的血池的最优的图像(即，指示目标组织(例如，肺静脉)完全电隔离的理想状态)进行比较。在本实施例中，在实时图像和最优的图像之间具有高度的相关性是期望的，因为最优的图像代表目标的完美电隔离。在又一实施例中，处理器可以使用初始程序前图像和最优的图像来计算消融的质量，以及更具体地，计算目标组织的隔离水平。因此，在消融程序中，本发明的软件和方法提供了肺静脉隔离术的视觉确认。
还应当理解的是，处理器可用于比较或对比更多的特征指示血液扰动，以评估目标组织的电隔离程度。通过比较一个或多个特征，处理器可以配置成通过分析相对于基线图像的实时图像，来计算消融的完整程度。
还应当理解的是，通过对每个图像使用不同的颜色，可以从视觉上区分基线图像和实时图像。例如，基线图像可以用显示器(例如，显示屏)的第一颜色来显示，并且实时图像可以用相对于第一颜色视觉上可分辨的第二颜色来显示。因此，当两个图像叠加时(例如，实时图像覆盖在基线上)，可以在视觉上检测出远端血池扰动水平的差异。例如，第一颜色的基线图像由视觉标记(例如波线)表示，而以少得多的第二颜色的视觉标记(例如波线)表示实时图像，或可替代地，平滑平静的血池将由缺乏表示扰动的指标(即缺乏波线)表示。因此，缺少第二颜色的标记，指示消融完成，并且目标部位(例如肺静脉)已被电隔离。然后，可以使用图像配准软件将两幅图像以适当的对准方式组合在一起。
可视化的类型在手术中的使用特别重要，在这种情况下，医生了解形成的消融的质量，以及是否达到了电隔离目标组织的主要目的是期望的。
根据本发明，一种用于检测远端血池边界运动的显著变化的技术，包括测量血池边界的偏移，并涉及以下步骤：(a)提供门控信号至ECG的高电压循环组件或到在整个心动周期内血池边界最大偏移量的摄影证据点处；(b)测量在激活时门控到这些信号时两个或多个正交对角线的长度；(c)计算第一最大值、最小值和平均长度测量值；(d)在门控激活之间的循坏等电ECG相位处，或在整个心动周期内血池边界最小偏移的摄影证据点处，测量两个或多个正交对角线的长度；(e)计算第二最大值、最小值和平均长度测量值；(f)计算第一和第二测量值之间的差值；(g)提供一种对指示器进行编程的方法，该指示器表示在血池测量的边界偏移中预定的百分比减少的实现，或在可能参考示出电活动已经被消除的代表性点的点处。
消融质量核查
因此，本发明允许电生理学家实时观察形成的消融(损伤)，并评估形成的消融的质量，以允许电生理学家决定是否需要额外的消融处理。例如，如果电生理学家观察显示器，并接收到反馈，该反馈为目标组织(肺静脉)由于形成的消融(其包括缺陷，例如沿其长度的空洞(缺口或断裂))而未被电隔离，或者在其他方面不可接受，则电生理学家可以继续该程序，并纠正消融中的缺陷。
沿着损伤长度形成的缺口将阻碍远端血池假设所期望的、减少的扰动状态，因此，一旦电生理学家重新评估和定位缺口或其他缺陷，电生理学家就可以纠正此类缺陷。纠正后，电生理学家可以比较实时图像，该实时图像将允许视觉确认目标组织(肺静脉)的所期望的隔离，如远端血池的减少扰动(平静)的状态所表示。
向电生理学家提供的反馈还可以包括其他定性信息，例如计算出的远端血池扰动的变化程度，以及可以在显示目标部位的实时图像的同时显示的其他信息。应当理解的是，电生理学家使用了提供给他/她的所有信息，包括有关远端血池扰动程度的信息和有关消融质量/充分性的其他视觉信息(即，显示消融(损伤)缺口或断裂的视觉信息)。然后，用户可以使用其他方法来评估损伤中缺口的位置，以便采取纠正措施。
美国专利申请公开号2009/0326320公开了示例性的成像系统的其他细节，其可以至少部分地实现，并且在此将其全部内容通过引用并入本文。可以理解的是，该文献中公开的一个或多个特征，可以在本发明的成像系统中实现，因为成像系统可以包括用于可视化治疗部位的一种以上的设备，并且向用户(电生理学家)提供关于损伤质量的有用反馈和信息(即损伤是否是连续的、不间断的结构等)。
用于把手的模块化电机单元
根据本发明的一个实施例，消融设备是电动的，以便允许对消融元件的运动进行电动控制。更具体地，图16-29，描述了本发明的另一实施例，其中提供消融仪器(设备)1000。消融仪器1000类似于消融仪器100，并且包括上文参考的消融仪器100描述的许多特征。通常地，消融器械1000包括具有近端1012和相对的远端1014的细长把手(体)1010。如图所示，把手1010可以由两个单独的半部构成，即第一半部分或顶部(上)把手部分1100，和第二半部分或底部(下)把手部分1200。顶部和底部把手部分1100、1200一起组装形成把手1010。顶部把手部分1100和底部把手部分1200中的每一部分，可以被认为是壳，因为其中分别限定了中空空间1101和1201，并且当顶部把手部分1100和底部把手部分1200彼此组装时，这些中空空间限定了至少部分地封闭的内部空间，其中如本文所述，仪器1000的工作部件也包含在内。
如图所示，顶部把手部分1100的远端部分限定的把手主体1010的远端1014比顶部把手部分1100的近端部分限定的把手主体1010的近端1012要窄。例如，顶部把手部分1100的远端可以具有锥形结构。顶部把手部分1100还包括近端和远端之间的中间部分1110。如图所示，中间部分1110包括开口(通孔)1120。该开口1120可以具有任意数量的不同形状和/或尺寸，只要开口1120可以允许用户出于本文所述的预期目的进行访问。示出的开口1120通常地为矩形。
因此，顶部把手部分1100通过外壁1102，以及围绕外壁1102的边缘延伸的外围侧壁1104限定。外围侧壁1104的近端部分可以被认为是端壁，并且在1105处被识别。端壁1105包括一个或多个槽口1107、1109，以允许其他部分进入中空内部空间1005。槽口1107、1109可以彼此横向隔开，并且可以具有不同的形状和/或尺寸。例如，槽口1107可以大于槽口1109。
顶部把手部分1100可以包括多个整体加强的或支撑元件和/或分隔元件。
如图所示，底部把手部分1200的远端部分限定的把手主体1010的远端1014比底部把手部分1200的近端限定的把手主体1010的近端1012要窄。例如，底部把手部分1200的远端可以具有锥形结构。底部把手部分1200还包括近端和远端之间的中间部分1210。如图所示，中间部分1210包括开口(通孔)1220。该开口1220可以具有任意数量的不同形状和/或尺寸，只要该开口1220允许用户出于本文所述的预期目的进行访问。开口1120、1220分别形成在其各自的把手部分1100、1200中，使得当顶部和底部把手部分1100、1200彼此组装时，它们彼此重叠。如本文所讨论的，由开口1120、1220限定的通孔或窗口提供允许消融元件的受控移动的控制器的访问。
因此，底部把手部分1200通过外壁1202和围绕外壁1202的边缘延伸的外围侧壁1204限定。外围侧壁1204的近端部分可以被认为是端壁，并且在1205处被识别。端壁1205包括一个或多个槽口1209，以允许其他部分进入中空内部空间1005。当存在一个以上槽口时，槽口1209可以彼此横向隔开，并且可以具有不同的形状和/或尺寸。
底部把手部分1200包括从底部把手部分1200的近端向外延伸的管状延伸部1230。因此，管状延伸部1230可以沿着底部把手部分1200的一侧定位。如图所示，管状延伸部1230可以是以具有中空内部1231的圆柱形结构的形式。因此端壁1205形成为以容纳管状延伸部1230，并在底部把手部分1200的中空内部空间和管状延伸部1230的中空内部之间提供通信。如本文所述，管状延伸部1230配置成接收并可拆卸地保持电机单元1300。
与消融仪器100一样，消融仪器1000包括可膨胀球囊(例如顺应性球囊)和能量发射器(例如光纤)，该能量发射器可移动地布置在充气球囊内。特别地，可膨胀球囊耦合到壳体1010的远端1012。如本文中更详细地描述，能量发射器可以在轴向和旋转方向上运动，而这两运动彼此独立。因此，能量发射器可以在远/近端方向轴向移动，并且能量发射器可以旋转以改变能量发射器的旋转位置。
为了控制能量发射器的轴向运动和旋转，提供了执行器1045并直接地耦合到能量发射器(例如，光纤)，从而将执行器1045的操纵直接地转化为能量发射器的运动。在示出的实施例中，执行器1045可以是旋钮的形式。旋钮1045包含在由开口1120、1220限定的开放空间(窗口)内，并且可以带肋的，以允许用户容易地握住、举起和操纵旋钮1045。
旋钮1045的行进的程度受开口1120、1220的末端限制，因为旋钮1045只能在开口1120、1220的一端到开口1120、1220的另一端之间行进。开口1120、1220的端部之间的这种移动是轴向的，因此，当旋钮1045轴向地朝向开口1120、1220的远端移动时，能量发射器同样在远端方向上被转化，并且类似地，当旋钮1045轴向地移动到开口1120、1220的近端时，能量发射器1040同样在近端方向上被转化。此外，当旋钮1045在开口1120、1220内旋转时，该运动直接地转化为能量发射器的受控的旋转。
因此，用户可以通过将旋钮1045在开口1120、1220中的远端或近端方向移动，而独立地在球囊内移动能量发射器，并且通过旋转旋钮1045，可以使可膨胀气囊内的能量发射器旋转。例如，当用户希望在球囊内沿远端方向移动能量发射器，并且希望改变能量发射的角度时，旋钮1045向远端移动，然后旋转选择的度数。
当能量发射器是以光纤的形式(图27)时，旋钮1045被连接或以其他方式耦合(例如，间接地)到光纤。如图所示，旋钮1045连接到阀杆(外护套)1047，其可以具有管状形状，使得旋钮1045的运动被转化为阀杆1047的运动(沿轴向方向和旋转方向)。
如本文所讨论的，光纤被扭转刚性扭力管包围(在图中，参考字符1049代表光纤和扭力管的结合)，因此，当本文描述光纤时，应理解为物理光纤优选地被扭力管包围。光纤可以在扭力管1049的远端与其连接(这种连接可以使用传统的技术，例如粘接等来完成)。
阀杆1047可以由任何数量的不同材料形成，包括但不限于金属和塑料。
如图27所示，阀杆1047包括管腔，光纤和扭转刚性扭力管1049可以穿过该管腔。阀杆1047的远端可以耦合旋钮1045，而阀杆1047的近端可以突起超过壳体1010的近端1012。因此，扭转刚性扭力管1049可以是围绕光纤的杆或护套的形式。应当理解的是，光纤从壳体1010的近端1012延伸，并且有效地连接到主控制器(主控制单元)。因此，光纤和扭转刚性扭力管1049穿过旋钮1045。
如图27所示，并且根据一个实施例，可以提供第一连接器1050，并且使用任何数量的适当技术连接阀杆1047的远端，包括但不限于使用粘结剂/粘合剂。第一连接器1050可配置成在旋钮1045的中空内部接收。例如，第一连接器1050可以包括外螺纹，该外螺纹与旋钮1045的中空内部所包含的内螺纹相匹配。第一连接器1050具有形成在其中的通孔，以允许光纤和扭转刚性扭力管1049通过。
阀杆1047和第一连接器1050之间可以形成键型连接，以在两者之间形成安全连接，并防止阀杆1047相对于第一连接器1050滑动。
图27示出了一个实施例，其中，提供了筒夹1051并围绕光纤1049(扭力管)，并且设计成当向筒夹施加力时夹住光纤(扭力管)(扭力管可以由镍钛合金或类似材料形成)。所述筒夹1051是开槽结构，从而当向其施加拧紧力时，筒夹1051拧紧时，筒夹1051在扭转刚性扭力管1049上施加夹紧力。尤其是，围绕的旋钮1045被拧紧，筒夹1051拧紧到承载光纤的扭力管1049上。在筒夹1051中形成的槽有助于拧紧筒夹1051。
花键齿轮配置
沿着阀杆1047的长度，提供第一齿轮1055，并固定地连接到阀杆1047。因此，第一齿轮1055围绕阀杆1047延伸，并且由于第一齿轮1055固定地连接到阀杆1047，因此，第一齿轮1055的驱动旋转被转化为阀杆1047和光纤1049的旋转。
阀杆1047和第一齿轮1055之间的连接可以通过齿轮毂1057制成，阀杆1047通过粘合固定地连接到齿轮毂1057上。因此，齿轮毂1057延伸(围绕)阀杆1047。阀杆1047和齿轮毂1057之间可以形成键式连接，以在两者之间形成安全连接，并防止阀杆1047相对于齿轮毂1057滑动。第一齿轮1055包括围绕其外围延伸的齿1059。如图所示，第一齿轮1055具有圆形。
阀杆1047在壳体1010内纵向地延伸，并且第一齿轮1055布置在壳体1010的近端部分内。如前所述，顶部和底部把手部分1100、1200包括可用于定位和保持阀杆1047的内部支撑件，同时允许阀杆1047旋转。
在一个实施例中，提供了第二齿轮1060，该第二齿轮1060配置成与第一齿轮1055啮合，因此包括与齿1059啮合的齿1061。第二齿轮1060可以是以花键齿轮的形式，该花键齿轮具有基本上比第一齿轮1055长的长度。齿轮1055、1060之间的长度的差异，允许第一齿轮1055相对于固定的第二齿轮1060轴向地移动，同时仍然保持啮合的连接。当用户轴向地移动能量发射器1040时，该齿轮设备允许阀杆1047和旋钮1045的轴向地运动。换言之，第一齿轮1055可以沿齿1061在轴向方向上滑动，而各个齿1059、1061保持互相啮合，从而允许第二齿轮1060的旋转转化为第一齿轮1055的旋转。
因此，第二齿轮1060定位在壳体1010的近端，并且沿着与阀杆1047和第一齿轮1055的轴线平行的轴线进行定位。第二齿轮1060也由一个或多个支撑件保持在适当位置，该支撑件构成顶部把手部分1100和底部把手部分1200中的至少一个的一部分。例如，如图18所示，沿着顶部壳体1100形成第一支撑件1072，并且第一支撑件1072的轮廓成型为允许阀杆1047和第二齿轮1060的第一轴1063通过。因此，第一支撑件1072限制阀杆1047和第一轴1063的横向运动，并且因此限制第一齿轮1055和第二齿轮1060的横向运动。因此，第一轴1063朝向壳体1010的远端1014。在第二齿轮1060的相对端，可以提供第二轴或适配器，例如适配器1311。类似于第一支撑件1072，提供第二支撑件1074(图17)，并且能够在靠近顶部把手部分1100和第二把手部分1200的每个端壁的位置处，延伸穿过壳体1010的宽度。第二支撑件1074还包括一对开口，阀杆1047和第二齿轮1060的适配器1311通过该开口。因此，第二支撑件1074限制阀杆1047和适配器1311的横向运动，从而限制第一齿轮1055和第二齿轮1060的横向运动。
此外，还可以有一对支承板，该支承板未与任何结构绝对地连接。更具体地，支承板是浮动板，夹在顶部把手部分1100和底部把手部分1200之间，用于将第一支撑件1072和第二支撑件1074固定到适当的位置(类似于切纸机(guillotine))。支承板在纵向方向上彼此间隔开，因此第一和第二支承中的每一个都布置在接收槽内，该接收槽在一对壁(例如壁1072、1074)之间形成，用于定位每个支承板。因此，第二齿轮1060布置在两个支承板之间。
参照图20，第二齿轮1060可以是弹簧加载(偏置)结构，因为偏置元件1069(例如弹簧)可以布置在第一轴1063和与壳体相关联的支撑壁附近。因此，弹簧1069设置在第一轴1063和支撑壁之间，并且因此在朝向电机单元的方向上，向第二齿轮1060施加偏置力。这样可确保第二齿轮1060与电机单元保持接合。如图所示，可以在弹簧上安装销钉。
如图所示，适配器1311至少部分地布置在第二齿轮主体的中空内部。适配器1311配置成与模块化的电机单元1300配合(例如，以键控方式)，使得两者直接彼此耦合在一起，并且电机单元1300的操作导致第二齿轮1060的受控的旋转。电机单元1300和第二齿轮1060之间可以形成任意数量的不同类型的连接，更具体地，电机单元1300包括从动主轴1310，其配置成与第二齿轮1060的适配器1311相匹配。例如，可以在它们之间形成键控连接。
在一个实施例中，套筒(适配器)1311可以具有例如六边形的形状，并且代表接收主轴1310的互补形远端尖端的插座。为了将电机单元1300与第二齿轮1060耦合，电机单元1300嵌入管状延伸部1230的中空内部，并被向前推，直到主轴1310在插座中被接收为止。因此，管状延伸部1230围绕电机单元1300的至少一部分，从而保护电机单元1300并防止用户接近旋转主轴1310。
电机单元1300可以使用任何数量的不同设备在管状延伸部1230内耦合和固定，包括但不限于使用卡口式连接(安装)。如图所示，管状延伸部1230可以包括具有接收端和锁定端的槽。电机单元1300具有互补的突起(销针)，该突起在槽内被接收，并在槽内进行操作并旋转，以使销针移动到槽的锁定端。
滑动花键齿轮设备
如图21所示，在另一个实施例中，第二齿轮1060(图19)是一个固定齿轮，第一齿轮1055滑动地耦合到阀杆1047上，使得阀杆1047可以相对于第一齿轮1055轴向地移动，该第一齿轮1055固定地连接在固定的第二齿轮1060上。因此，与先前的实施例不同，第一齿轮1055不与阀杆1047轴向地移动，而是，阀杆1047在第一齿轮1055的中心开口内轴向地滑动，该第一齿轮1055至少在轴向方向上保持基本固定，并且与第二齿轮1060固定啮合。例如，第一齿轮1055可以包括多个滚珠轴承，所述滚珠轴承至少部分地位于第一齿轮1055的中心开口内，并且可以在其中旋转。由于滚珠轴承的存在，中心开口因此不是一个完美的圆，相反，可以认为它是一个键控开口。例如，可以有四组滚珠轴承来限定延伸入中心孔的四个突起。在本实施例中，阀杆1047可以是开槽轴(slotted shaft)，该开槽轴配置成接收突起(由滚珠轴承组限定)。换言之，当有四个突起时，阀杆1047具有四个轴向地(纵向地)延伸的槽(通道)，其中一个突起在对应的一个槽中被接收。因此，滚珠轴承促进阀杆1047相对于固定第一齿轮1055的轴向地运动。换言之，当用户轴向地移动阀杆1047时，阀杆1047滚压在滚珠轴承上。
然而，阀杆1047和第一齿轮1055之间的键控耦合防止第一齿轮相对于阀杆1047旋转。因此，当第一齿轮1055由第二齿轮1060可旋转地驱动时，不仅第一齿轮1055旋转，而且阀杆1047也旋转，从而导致耦合到阀杆1047的消融元件的受控的旋转。由于在该实施例中，第一齿轮1055沿第二齿轮1060的延伸长度轴向地行进，第二齿轮1060可以是较小的齿轮，因为其不具有先前的实施例中的花键齿轮1060的延伸长度。
还应理解的是，第二齿轮1060的滚珠轴承可在第二齿轮1060内偏置(弹簧偏置)，以确保滚珠轴承与阀杆1047放置并保持接触。
滚子花键齿轮的布置
如图22所示，在另一个实施例中，第二齿轮1060是固定齿轮，第一齿轮1055滑动地耦合到阀杆1047，使得阀杆1047可以相对于第一齿轮1055轴向地移动，该第一齿轮1055保持固定地连接到固定的第二齿轮1060上(图19)。本实施例类似于先前的滚珠轴承的布置；然而，第一齿轮1055不是使用成对的滚珠轴承，而是具有多个滚子1056。例如，第二齿轮可以具有环形，并且滚子1056位于中空的中心内。第一齿轮1055的主体可以包括主体结构，滚子1056可旋转地耦合到该主体结构中。每个滚子1056可以包括可旋转地耦合到主体结构的轴。例如，可以有三个等距的滚子1056(例如，彼此相隔120度)。与先前的实施例一样，滚子1056允许阀杆1047相对于第一齿轮1055轴向地移动，该第一齿轮1055由于其相互啮合地耦合到第二齿轮1060而保持在相对固定的位置。
应当理解的是，阀杆(也可以称为轴或外护套)1047包括沿阀杆1047的长度轴向地延伸的多个扁平部分，并且滚子1056坐落在这些扁平部分上并与其接触，当阀杆1047随着旋钮1045的轴向运动而轴向运动时，由于扁平部分沿滚子滑动并引起其旋转，从而允许阀杆1047在第一齿轮1055内自由地轴向移动。
管防护装置
如本文所述，消融仪器1000旨在有效地连接到控制单元，该控制单元包括一个或多个泵，用于流体往返于消融仪器1000的循环，并且还包括用于一个或多个光源以及用于消融元件本身的其他控件。结果，在壳体1010的中空内部空间内布置多个管。特别地，一个或多个管可以在壳体1010内沿第一方向(朝向壳体1010的近端1012)，并且沿着壳体1010的一侧和沿着壳体1010的相对侧在相反的第二方向上的布置。由于壳体1010内有许多工作/移动部件，因此需要将这些管与移动部件隔离并保护，这些管不受移动部件的影响。
如图25-26所示，示出了管防护装置1350，该管防护装置1350安装在壳体1010的中空内部。例如，底部把手部分1200可以包含管防护装置1350。管防护装置1350具有第一端1352和相对的第二端1354。第一端1352具有腿1355，该腿1355从管防护装置1350的轨道部分1357向下悬垂。如图所示，轨道部分1357在形状上通常地可以是线性的，并且包括相对的升高的侧壁，该侧壁从轨道部分1357的底板向上延伸。腿1355的内表面具有弧形，因为腿1355计划放置在管状延伸部1230的周围。如图所示，腿1355被放置在管状延伸部1230的远端附近或远端，与管状延伸部1230接触，轨道部分1357在第二齿轮1060上延伸，以允许管道在旋转的第二齿轮1060上方布置。
优选地，电机单元1300在性质上是模块化的，并且可以被认为是电机组。因此，电机单元1300可以具有带有远端和近端的圆柱形。电机单元1300的远端包括从动主轴1310，如前所述，该从动主轴1310可以具有允许与第二齿轮1060进行键控连接的特定形状，或者如图所示，适配器1311可以与第二齿轮1060进行键控连接。电机单元1300可以由任意数量的不同材料形成，尤其是电机单元1300的壳体(套管)(圆柱形)可以由塑料形成，而从动主轴1310则由金属形成。
在壳体内，电机单元1300包括可控的电机，该可控的电机有效地耦合到从动主轴1310上。可以使用任意数量的不同类型的电机，包括但不限于步进电机等。因此，电机单元1300有效地连接到主控制单元，以允许对电机进行控制。例如，可以打开/关闭电机，可以改变电机的速度，可以改变旋转方向等。如应当理解的，从动主轴1310在第一方向上的旋转转化为在第一方向上旋转的能量发射器，而从动主轴1310在第二方向上的旋转转化为在第二方向上旋转的能量发射器。这使得能量发射的位置容易改变。
电机单元1300的电源可以是电池，或者它可以包括用于直接连接到电源插座(例如主控制器中的插座)的电缆。
用于电机单元的无菌护套
由于导管设备1000旨在用于无菌环境(例如外科领域)，因此导管设备1000的所有组件必须无菌。然而，应当理解的是，电机单元(及其电子组件)不适合放置在灭菌设备中，例如高压灭菌器等。可为电机单元提供并配置无菌护套(袋)1500。例如，无菌护套1500可以耦合到管状延伸部并且以卷曲的方式存储。该无菌护套1500可以使用常规手段耦合到管状延伸部，例如将无菌护套1500用胶带粘在在管状延伸部上，或者通过使用橡皮筋等。因此，卷曲的无菌护套1500可以沿着管状延伸部成束，然后在无菌环境中穿着无菌衣服的人，将护套1500展开到电机单元上。例如，来自无菌环境外部的人可以在无菌环境中将电机单元呈现给无菌的人，并且特别地，这个人可以将电机单元插入并锁定在本文所述的管状延伸部1230内。一旦电机单元安装并相对于管状延伸部分锁定，无菌反应器随后将护套展开到电机单元上，从而将电机单元封装在无菌护套中。
应当理解的是，导管体是计划一次性使用的，而电机单元是计划在程序完成后循环使用的。特别地，电机单元可以再次使用一个新的无菌消融导管。
应当理解的是，配置本发明的消融导管以使消融元件的位置可以随着使用电机单元和/或用户参与的时间而经常地改变。如本文所讨论的，因为窗口内旋钮1045的轴向运动导致消融元件的轴向运动，用户可以使用旋钮1045轴向地移动消融元件。消融元件的受控的旋转优选地由电机单元的受控的操作引起。可替代地，在选择的情况下，用户可以手动地旋转旋钮1045以引起消融元件的旋转。在一个实施例中，消融导管可以包括锁定特征，该锁定特征防止在电机单元1300以自动方式正在运行并且处于以自动方式旋转消融元件的过程中，用户能够手动旋转旋钮1045。
还应当理解的是，消融元件的位置优选地是基于成像反馈的，该成像反馈由用户实时接收和观察的。例如，成像反馈可以是内窥镜反馈的形式。换言之，通过内窥镜获得的解剖学反馈用于指导消融元件的位置，并指导消融元件的未来受控的运动。
还应当理解的是，可以提供第二电机单元，以允许能量发射器的受控的轴向运动。特别地，与能量发射器耦合的第一轴可以耦合至第二电机单元，使得第一电机的操作引起第一轴的受控的轴向运动，并因此引起能量发射器的轴向运动。
图30示出了与本文此处公开类似的心脏消融设备(球囊导管)2000的远端部分2010，因此，设备2000包括与上文公开的其他设备相似或完全相同的元件。设备2000包括安装在传输纤维2020的远端上的损伤发生器光学组件。传输纤维(能量发射器)2020穿过并连接到镍钛合金管(外护套或护套)2030。该传输纤维2020连接至镍钛合金管2030的远端，并延伸预定的距离，例如约9cm至约10cm，在镍钛合金管2030的远端的远侧。控制旋钮2040连接到或接近镍钛合金管2030的近端，并位于导管把手中。为便于说明，图30中未示出导管把手。如本文所讨论的，控制旋钮使得医生可以根据所期望的能量传输位置的需求，使光学组件在球囊内向远侧或向近侧以及旋转地滑动(如本文所述以及于2017年1月5日提交的共同受让的美国专利15/399,304中所述)。
球囊导管2000的远端部分2010必须能够不同角度地偏转，以使医生能够正确和有效地放置球囊和能量应用。镍钛合金管2030在远侧部分2010的近端终止，以允许设备2000的轴更容易偏转。图30示出了一个示例性的偏转区2035，该偏转区2035在镍钛合金管2030的远端，并延伸到球囊2037的近端，形成设备2000的一部分。在一个示例性的实施例中，偏转区2035的长度约为9cm。图30还示出了处于线性(直线)状态和偏转(曲线)状态的设备2000。可见，偏转区2035的并入允许设备2000的远端部分偏转。该设备2000是球囊导管型的，并且包括可膨胀球囊2005，该可膨胀球囊2005容纳包括如下所公开的光学元件的损伤发生器。
图31和32示出了根据本发明一个示例性的实施例的远端部分2100，所示远端部分2100包括损伤发生器2110。图31以分离格式，示出了远端部分2100的各个轴段。在远端部分2100中，损伤发生器2110中的传输纤维具有称为“缓冲器”的保护性的外护套2120，其保护纤维包层2111和纤维芯2113。在一个实施例中，护套2120可以由乙烯四氟乙烯形成。沉积缓冲器2120的制造过程使得缓冲器2120相对于芯2113和纤维包层2111的同心度具有有限的控制，这导致如果偏心度明显，则传输纤维具有“优选的”旋转取向。可以看到，靠近由缓冲器2120限定的远端部分(偏转区域)的导管轴的一段，可以由包围传输纤维(包层2111和芯2113)的结构限定，并且可以由FEP(氟化乙烯丙烯)与粘合剂热收缩形成。
图32是示出围绕有包层2111和芯2113的缓冲器2120的横截面图。
图33和34示出了包括根据另一实施例的损伤发生器2110的远端部分2200，其配置成克服了与在图31和32中示出的远端部分2100的相关缺陷，以及更具体地，克服了在图31和32示出的结构可能引起的偏心度问题。
通过将缓冲器(护套)2120从偏转区域中的传输纤维中移除，并用薄壁的、小直径护套2220替换，从而远端部分2200解决了偏心度问题。在一个实施例中，护套2220可以是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)管的形式，可以通过粘合剂2221连接到包层211。护套2220的壁厚被更精确地生产(制造)，以产生新的改进的“护套”或“缓冲器”，其在使用时对传输纤维的旋转(由包层2111和芯2113限定)的影响较小，使医生能够更精确地控制损伤发生器能量传输的位置，而(损伤发生器)光学组件的旋转，相对于施加到控制旋钮2040的输入旋转更精确地跟踪。还应当理解的是，对控制的相同改进，适用于本文所述的电动操作模式。换言之，远端部分2220的改进结构同样适用于光学组件的手动和自动操作模式。应当理解的是，上述传输纤维结构可用于本文所公开和附图所示的任何设备中。
图35-38示出了本发明的另一方面，其中示出了导管把手2300的一部分。如本文所述，消融设备包括可移动的能量发射器(包括光学组件的消融元件(损伤发生器))，该能量发射器包含在球囊内并纵向地(轴向地)在球囊内移动，并且可在球囊内旋转。因此，需要提供一种机制，允许能量发射器轴向地移动，而不中断能量发射器的旋转。换言之，需要和期望允许能量发射器同时轴向地和旋转地移动。图35示出了第一侧视图；图36示出了俯视图；图37示出了第二侧视图；图38示出了导管把手2300的部分的透视图。
根据本实施例，有一滑动部件(滑块)2310围绕旋转旋钮2320，该旋转旋钮2320与本文公开的旋转旋钮(例如，旋钮1045)是相似或完全相同，并且是通过引用并入本文的材料的一部分。如图所示，旋转旋钮2320包含在导管把手中形成的窗口内，并在该窗口内轴向地和旋转地移动。旋转旋钮2320耦合到传输纤维，使得旋转旋钮2320的运动直接地转化为传输纤维的运动(在纵向(轴向)和旋转方向)。因此，旋转旋钮2320围绕传输纤维，并且可以是通常地是圆柱形的部件，其包括例如肋等可以被用户抓握的表面特征。
配置滑动部件2310，使得旋转旋钮2320的旋转运动(运动)不受周围滑动部件2310的阻碍。滑动部件2310构造成使得用户能够容易地接触它，从而轴向地(纵向地)使旋转旋钮2320前进，从而轴向地移动传输纤维(能量发射器)。
如图所示，滑动部件2310包含在导管把手的窗口(通孔)内，使得窗口的两端限定了滑动部件2310的行进端。应当理解的是，窗口的端部同样地限定了旋转旋钮2320的行进端，从而限定能量发射器(损伤发生器)的纵向的运动角度。
如图38最佳示出的，滑动部件2310可以形成为两个部件2330、2231(对称部件)，所述两个部件匹配在一起形成壳，该壳围绕旋转旋钮2320，并且包含允许传输纤维2301穿过的对准孔(因此滑动部件2310沿着传输纤维滑动)。窗口部分地由一对纵向延伸且彼此相对的侧轨2317限定。配置了滑动部件2310，使得其耦合到侧轨2317，尤其是滑动部件2310的翼形侧面沿着侧轨2317纵向地滑动。因此，侧轨2317用作滑动部件2310的导轨。
滑动部件2310包括肋2135，该肋2135在滑动部件2310的每一侧上向外突起，使用户能够用拇指和食指牢牢地抓握滑动部件2310，从而控制滑动部件2310的纵向运动，以及滑动部件2310围绕的旋转旋钮2320的纵向运动。用这样的方式，当旋转运动被电机控制时，用户可以精确地控制附在损伤发生器上的旋转旋钮2320的纵向位置，而不妨碍旋转运动。如本文所讨论的，该电机可用于可控地旋转该旋转旋钮2320，以可控地旋转传输纤维(能量发射器)。
如图所示，滑动部件2310因此可以构造成有一个中心开口，通过该中心开口，旋转旋钮2320可见并且可以被接触。特别地，在所示的实施例中，滑动部件2310形成为由两个壳体部分2330、2331限定的壳，两个壳体部分2330、2331匹配在一起形成壳，每个壳体部分包括中心开口2335(图47)，使得旋转旋钮可以沿着把手主体的每侧接近。每个壳体部分还包括一对侧肋2315，其中一个侧肋2315紧靠一个侧轨2317，另一个侧肋2315紧靠另一个侧轨2317。当组装时，一对侧肋2315布置在一条侧轨2317周围，其中一对侧肋2315限定该侧轨2317通过的槽，以允许滑动部件2310轴向地行进。类似地，另一对侧肋2315布置在另一侧轨2317周围，其中另一对侧肋2315限定另一侧轨2317通过的槽。因此，侧肋2315提供了一种方式，通过该方式，滑动部件2310耦合到侧轨2317，以允许滑动部件2310在窗口内纵向的(轴向的)运动。
滑动部件2310可以形成为具有远端部分和近端部分的结构，该远端部分位于旋转旋钮2320的远侧，和该近端部分位于旋转旋钮2320的近侧。因此，滑动部件2310可以是中空的壳的形式，该中空的壳围绕旋转旋钮2320，但不直接地固定到旋转旋钮2320。相反，滑动部件2310用于在窗口内以向前或向后的方向推动旋转旋钮2320。滑动部件2310独立于旋转旋钮2320移动，并且仅限于沿侧轨2317滑动且不能旋转。相反，旋转旋钮2320不连接到滑动部件2310，因此可以独立轴向地和旋转地移动。由于旋转旋钮2320包含(嵌套)在装配的滑动部件2310的中心开口内，因此滑动部件2310的纵向运动被转化为旋转旋钮2320的纵向运动，因为滑动部件2310在推动作用的纵向方向上推动(接触)旋转旋钮2320。旋转旋钮2320的推动并不阻止旋转旋钮2320的旋转，因为旋转旋钮2320在滑动部件2310的面(轴承表面)上滑动，即使滑动部件2310在纵向方向上推动旋转旋钮2320。
肋2315中的一个或多个可以包括表面特征，例如提供抓握特征的纹理线。
如图38所示，滑动部件2310还包括在一端(即滑动部件2310的近端)形成的后肋2319。每个壳体部件2330、2331可以包括一个后肋2319。与侧肋2315类似，后肋2319可以形成为组装在一起形成滑动部件2310的两个壳体部件中的每一个的一部分。后肋2319的一部分可以与滑动肋2315成直角布置，并且后肋2319的至少一部分向后突起，以便用户容易地使用。更具体地，由于旋转旋钮2320嵌套在滑动部件2310中，用户可以抓住侧肋2315和后肋2319中的一个或两个来推动(滑动)滑动部件2310，以便在纵向方向上平移旋转旋钮2320。
一次性电机实施例
如本文所讨论的，在一个实施例中，消融(球囊导管)设备可以是包括模块化、可重复使用的电机单元的类型。然而，在下面公开的另一个实施例中，构造了消融(球囊导管)设备，使得它包括一次性电机，并且包括与本文所述和其它图中所示的设备类似的齿轮装置。
图39-48示出了一个示例性的实施例，其中心脏消融设备3000包括一次性的电机3001。心脏消融设备3000类似于本文所述和所示的其他心脏消融设备，因此，相似元件的编号是相同的。
一般地，与其它实施例一样，心脏消融设备3000由包含设备内部组件的壳体构成。壳体可以由两部分构成，即图39所示的顶部部分和底部壳体3010，其设计成如本文所述的其他实施例中的封闭的顶部部分。底部壳体3010具有近端3012和相对的远端3014。在底部壳体3010的侧面之间有一个底板，在上面布置了设备3000的内部组件。底部壳体3010具有包括槽或开口(窗口)3022的中间部分3020。
与先前的实施例一样，顶部壳体与底部壳体3010相匹配，以形成本文公开的其他实施例中所示的心脏消融设备3000的完整壳体。因此，顶部壳体是对底部壳体3010的补充，并且在顶部壳体与底部壳体3010之间限定了中空空间，其中包含设备3000的内部组件。与底部壳体3010一样，顶部壳体具有中间部分，该中间部分还包括覆盖在槽3022上的槽或开口(窗口)，以形成完整通孔或窗口，该通孔或窗口接收并允许用户访问布置在该槽3022内的控制器。
因此，顶部壳体和底部壳体3010可以是蛤壳式结构，其两半部闭合以形成完整的壳体。可以使用任意数量的不同技术将顶部壳体和底部壳体3010彼此连接，包括卡扣配合、紧固件的使用等。
在本实施例中，电机3001内部布置在设备3000的壳体内。更具体地，电机3001沿壳体的一侧，在近端3012处布置在壳体内。电机3001包括连接器3003等，连接器3003等可耦合到例如印刷电路板3007(PCB)等电子设备(图41)。与设备3000的其它电子组件一样，电机3001被供电，特别是如前所述，设备3000可以包括能够连接到外部控制台的电源线(电缆线)，和为设备3000供电的设备。
与先前实施例中电机1230模块化且可重复使用不同，电机3001与整个导管体是一次性的。由于电机3001是一次性的，因此电机3001被完全集成到设备3000的结构中，更特别地，电机3001包含在壳体中，用户无法接近，也不计划由用户移除。因此，电机3001被固定地定位并保持在壳体内。
还存在成像连接器3009，该成像连接器3009也布置在近端3012，并允许成像设备(如内窥镜)接收在设备3000内。当内窥镜以纤维(例如，光纤)的形式存在时，它通过连接器3009接收，并穿过连接器3009，并且可以在如图39所示的保护性护套内布置。如本文所述，内窥镜最终在导管的球囊内部布置。
与先前的实施例一样，设备3000包括围绕旋转旋钮2320的滑动部件(滑块)2310，该旋转旋钮2320与本文公开的旋转旋钮相似或完全相同，并且是通过引用并入本文的材料的一部分。如图所示，旋转旋钮2320包含在导管把手中形成的窗口内，并在该窗口内轴向地和旋转地移动。旋转旋钮2320耦合到传输纤维或其外护套，使得旋转旋钮2320的运动直接地转化为传输纤维的运动(沿纵向的(轴向的)和旋转方向)。因此，旋转旋钮2320围绕传输纤维，并且可以通常地是圆柱形的部件，其包括例如肋等可以被用户抓握的表面特征。
滑动部件2310配置成使得旋转旋钮2320的旋转运动(运动)不受周围滑动部件2310的阻碍。滑动部件2310构造成使得用户能够容易地接触它，以轴向地(纵向地)使旋转旋钮2320前进，并且因此轴向地移动传输纤维(能量发射器或消融元件或消融发射器)。
如图所示，滑动部件2310包含在导管把手的窗口内，使得窗口的两端限定滑动部件2310的行进末端，如前所述。可以理解的是，窗口的末端同样地限定旋转旋钮2320的行进末端，并且因此限定能量发射器(损伤发生器)的纵向(轴向)运动的角度。
如先前参考的图38所述，滑动部件2310可以形成两个部件(对称部件)，这两个部件(对称部分)匹配在一起，形成围绕旋转旋钮2320的壳，并且包含对准孔，该对准孔允许护套3015所包含的传输纤维从中穿过(滑动部件2310因此沿着传输纤维/护套3015滑动)。窗口通过一对纵向延伸且彼此相对的侧轨2317部分的限定。滑动部件2310配置成使其耦合到侧轨2317，并且特别是，滑动部件2310沿着侧轨2317纵向地滑动。因此，侧轨2317用作滑动部件2310的导轨。
此外，每个部件2330、2331具有坐落于窗口内并在其中轴向地移动的中心部分2337。每个部件2330、2331的向外张开的侧面防止组装的滑块2310从窗口中掉落，因为它们被放大并延伸超过窗口边缘。部件2330、2331可以通过卡扣配合组装，如同通过在中心部分2337中提供的卡扣配合特征一样。
滑动部件2310包括向外突起在滑动部件2310的每侧的肋2315，允许用户能够用拇指和食指牢牢地抓握滑动部件2310，从而控制滑动部件2310的纵向运动，以及滑动部件2310围绕的旋转旋钮2320的纵向运动。以这种方式，当旋转运动被电机控制时，用户可以精确地控制附在损伤发生器上的旋转旋钮2320的纵向的位置，而不妨碍旋转运动。如本文所讨论的，该电机可用于可控地旋转该旋转旋钮2320，以可控地旋转传输纤维。
如图所示，滑动部件2310因此可以构造成有一个中心开口，通过该中心开口，旋转旋钮2320可见并且可以被接触。特别地，在所示的实施例中，其中滑动部件2310形成为通过两个壳体部件限定的壳，该壳体部件匹配在一起以形成壳，每个壳体部件包括中心开口，使得沿着把手主体的每一侧都可接近旋转旋钮。肋2315可以设置在每个壳体部件上。如在先前的实施例中，滑动部件2310沿着轨2317滑动。因此，侧肋2315提供了滑动部件2310耦合到侧轨2317，以允许滑动部件2310在窗口内的纵向的(轴向的)运动的方式。
可以形成滑动部件2310，使得该滑动部件2310具有远端部分和近端部分，该远端部分位于旋转旋钮2320的远侧，该近端部分位于旋转旋钮2320的近侧。因此，滑动部件2310可以是围绕旋转旋钮2320，但不直接地固定到旋转旋钮2320的中空壳体的形式。相反，滑动部件2310旨在在窗口内向前或向后的方向上推动旋转旋钮2320。滑动部件2310独立于旋转旋钮2320移动，并且仅限于沿侧轨2317滑动且不能旋转。相反，旋转旋钮2320不连接到滑动部件2310，因此可以独立地轴向地和旋转地移动。由于旋转旋钮2320包含(嵌套)在滑动部件2310的中心开口内，因此滑动部件2310的纵向运动被转化为旋转旋钮2320的纵向运动，因为滑动部件2310在纵向方向推动(接触)旋转旋钮2320。旋转旋钮2320的推动并不能阻止旋转旋钮2320的旋转，因为旋转旋钮2320可以在组装的滑块的中心开口中自由地旋转，并且滑块2310围绕着旋钮，但没有固定地附在旋钮上，因此当滑块沿着导管壳滑动时，它在轴向的(纵向的)方向上接触并推动旋钮2340(但是，旋钮2320可以继续在滑块的窗口内旋转)。
如图38所示，滑动部件2310还包括在一端(即滑动部件2310的近端)形成的后肋2319。与侧肋2315类似，后肋2319可以形成为组装在一起形成滑动部件2310的两个壳体部件中的每个的一部分。后肋2319的一部分可以与滑动肋2315成直角布置，并且后肋2319的至少一部分向后突起，以便用户容易地接近。更具体地，由于旋转旋钮2320嵌套在滑动部件2310中，用户可以抓住侧肋2315和后肋2319中的一个或两个来推动(滑动)滑动部件2310，以便在纵向方向上平移旋转旋钮2320。
图42-47示出了电机和齿轮子组件3100，其包括电机3001，并旨在插入和包含在把手壳体内。电机3001包括驱动轴3003(图47)，第一齿轮3110耦合到该驱动轴3003上。因此，第一齿轮3110是由电机3001的作用而被驱动的从动齿轮，因此由于驱动轴3003在第一方向上的旋转而可以在第一方向上旋转，并且由于驱动轴3003在相对的第二方向上的旋转而可以在相对的第二方向上旋转。
子组件3100包括第一支撑件3020，该第一支撑件3020可以是板的形式，其耦合并固定到设备3000的壳体上。如图所示，电机3001布置在第一支撑件3020的近侧上，而第一齿轮3110布置在第一支撑件3020的远侧。如图所示，第一支撑件3020，该第一支撑件3020可以包括以曲壁的形式的第一保护器(第一齿轮防护装置)3021，该曲壁位于第一支撑件3020的一端，与第一齿轮3110所在的端相对。第一支撑件3020还包括位于第一齿轮3110的末端并且沿着第一支撑件3020的一侧的第二保护器(第二齿轮防护装置)3023。两个保护器(防护装置)3021、3023可以与第一支撑件3020的主体整体地形成。
应当理解的是，第一齿轮3110不是轴向地可移动的，但至少基本上保持在固定的轴向位置。
子组件3100还包括与第一齿轮3110啮合的第二齿轮3130，使得由于电机3001的操作而导致的第一齿轮3110的从动旋转直接转化为第二齿轮3130的旋转。与第一齿轮3110一样，第二齿轮3130不是轴向地可移动的，而是保持在把手壳体内的至少基本上固定的轴向位置。
子组件3100包括阀杆3140，该阀杆3140可以类似于阀杆1047并且可以是管状结构。当构成设备3000的一部分的能量发射器是如本文所述的光纤形式时，旋钮2320被连接或以其他方式耦合到光纤或外护套或类似结构(其围绕包含能量发射器的光纤)。如图所示，旋钮2320可连接到阀杆3140上，该阀杆3140可具有管状形状，使得旋钮2320的运动被转化为阀杆3140的运动(沿轴向和旋转方向)。
如本文所讨论的，光纤(能量发射器的一部分)可被扭转刚性扭力管(外护套或护套)1049围绕，因此，当本文描述光纤时，将理解物理光纤优选地被扭力管1049围绕。光纤可以在扭力管1049的远端与其连接(这种连接可以使用传统的技术，如粘合等来完成。阀杆3140包括管腔，光纤和扭转刚性扭力管1049可穿过该管腔进行布置。
阀杆3140可以由任何数量的不同材料构成，包括但不限于金属和塑料。
提供了一个滑动花键轴3150，该滑动花键轴3150可以构造成以围绕和固定的方式耦合到阀杆3140。因此，滑动花键轴3150固定地连接到阀杆3140，并因此，这两个部件均在轴向方向上一致地移动，并且响应于旋钮2320的轴向运动，并且如本文所述由于旋钮2320的旋转或通过电机3001的作用，两者均在旋转方向上移动。花键轴3150包括多个彼此径向隔开的纵向花键(肋/轨)3151。在所示的实施例中，有四个沿花键轴3150的长度(整个长度)纵向地延伸的花键3151。花键连接允许轴向运动，但防止旋转运动。
花键轴3150包括在一端形成的连接器(耦合构件)3157。连接器3157配置成将旋钮2330连接到花键轴3150。紧固件3159可用于将旋钮2320连接到花键轴3150。
第二齿轮3130是与第一齿轮3110的齿啮合的齿轮，并且还包括轮毂3133(图46)，该轮毂3133与第二齿轮3130成一整体并从齿部分向后延伸。因此，轮毂3133朝向壳体的近端3012延伸。
如图47的分解图所示，第二齿轮3130和轮毂3133的中心形成有异形孔(键控通孔(keyed through hole))3135，该异形孔包括多个轴向地延伸的凹陷通道(recessedchannel)(沿着第二齿轮的长度纵向地延伸)。异形孔3135与花键轴3150互补，使得花键轴3150可以相对于第二齿轮3130轴向地移动，特别是花键轴3150在异形孔3135内轴向地移动。在所示的实施例中，孔3115包括四个从中心孔径向向外延伸的凹口(indent)，其中四个花键3151被接收。更具体地，类似于第一齿轮3110，第二齿轮3130至少基本上在轴向方向上固定。由于第二齿轮3130被固定在轴向方向上，花键轴3150和阀杆3140是直接响应于旋钮2320的在轴向方向上的运动，而在轴向方向上移动的结构。换言之，花键轴3150设计成在孔3135内在轴向方向上滑动地行进，以适应旋钮2320的轴向运动。
第一保护器(第一齿轮保护装置)3021设计成保护第二齿轮3130，并且位于其一侧。
第二保护器3023配置成使得第一端部覆盖第一齿轮3110，并且第二端部也部分覆盖第二齿轮3130。如图39所示，该第二保护器3023可以作为导管(管)保护装置，该保护装置将一个或多个导管与旋转的第一齿轮3110屏蔽。在图39中，这些导管被示为在第二保护器3023下方行进。
提供了一种间隔件3160，其包括中空的部件，该中空的部件具有一个在其中形成的孔(键控通孔)3161。孔3161与孔3135一样，被异形化并配置成允许花键轴3150在其中在轴向方向上滑动地行进。在图示的实施例中，当花键轴由四个花键(轨或肋)组成时，孔3161可以由四个间隔的凹口或槽组成，这些凹口或槽接收四个花键3151，并允许花键轴3150轴向地滑动。
间隔件3160被设计成类似于第二齿轮3130，在壳体内轴向地固定，而间隔件3160与第二齿轮3130自由旋转。间隔件3160还有一个圆形的前轮毂3167。孔3161还延伸穿过前轮毂3167。如图所示，间隔件3160布置在第一支撑件3020的同一侧，邻近第二齿轮3130。
间隔件3160还用作密封元件，因为间隔件3160密封了形成在壳体中的窗口3022(图40)，旋钮2320在该窗口3022中行进。更具体地，窗口3022的一端(近端)包括花键轴3150通过的槽3169。由于窗口3022对环境开放，因此槽3169表示设备的一个区域，该区域可能用作不需要的碎片或液体的入口，因此这些碎片或液体可能与电子器件(PCB)和电机3001接触。因此，最好尽可能地密封槽3169是期望的。间隔件3160配置成提供这种密封，特别是，前轮毂3167被接收在槽3169内。槽3169呈弧形，因此前轮毂3167与槽3169互补并且被接收并嵌套在槽3169内。因此，前轮毂3167用于有效地插入槽3169；然而，前轮毂3167可以在槽3169内自由地旋转，因为两者都具有弯曲的表面。
如图39-40，所述设备包括其它流体导管，这些流体导管布置在窗口3022附近，以便沿着该设备的长度输送流体。
如本文所讨论的，电机3001与先前描述的一次性电机模块一样，配置成自动旋转旋钮2320，该旋钮2320直接地导致传输消融能量的能量发射器(例如，光纤)的受控的旋转。旋钮2320和能量发射器的轴向运动，在所示的实施例中手动执行；然而，这也可以是电机化的，以允许受控的轴向运动。
在另一操作模式(例如，标准的操作)中，当电机3001离线时，旋钮2320可以手动地旋转。应当理解的是，由于电机3001由一对齿轮3110、3130旋转地连接到旋钮2320，电机3001的传动装置必须特别定制为不能太高，因为用户必须手动调节旋钮2320的旋转，继而使耦合的花键轴3150旋转，并使两个齿轮3110、3130旋转，以及电机3001的驱动轴也旋转。换言之，当旋钮2320容易地手动旋转并且不损坏电机3001时，用户必须能够在标准操作模式下旋转电机3001的驱动轴。
图48和49示出了消融仪器3200的另一个实施例，该消融仪器3200与仪器1000相似，其包括包含在管状延伸部1230内的一次性电机(模块化单元)。电机1300包括耦合到花键轴1067的主驱动轴。第二齿轮1060具有中心通孔(键控孔)，该中心通孔具有凹陷通道，该凹陷通道接收花键轴1067的花键，以允许第二齿轮1060沿花键轴1067轴向的运动。在本实施例中，第一齿轮1055固定地连接到阀杆(外护套)1047并且与第二齿轮1060保持啮合。因此，当阀杆1047由于旋钮1045的运动而轴向地移动时，第一齿轮1055轴向地移动，并且由于它与第二齿轮1060啮合，第二齿轮1060沿花键轴1067轴向地驱动。然而，在电机的作用下，花键轴1067的旋转导致两个啮合齿轮1055、1060的旋转，从而导致能量发射器的旋转。
图49是管防护装置3300，该管防护装置3300旨在布置在仪器3200内，用于布置导管(管)。管防护装置3300具有第一面或表面3302，由于相对于第一面3302而升高的相对侧壁3304的存在，第一面或表面3302呈槽型。如图48所示，管防护装置3300布置在第二齿轮1060上，以允许管在可移动的第二齿轮1060上布置。
值得注意的是，上面的图和实施例并不意味着将本发明的范围限制在单个实施例中，因为其他实施例可以通过交换部分或全部描述的或所示的元件而成为可能。此外，在可以使用已知组件部分地或完全地实现本发明的某些元件的情况下，仅描述了对于理解本发明所必需的那些已知组件的那些部分，并且省略了这些已知组件的其他部分的详细描述，以免模糊本发明。在本说明书中，除非本文另外明确指出，否则示出单个组件的实施例不必一定限于包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然。此外，除非明确说明，否则申请人不打算将本说明书或权利要求书中的任何术语赋予不寻常或特殊的含义。此外，本发明通过说明的方式，涵盖了与本文所示已知成分的现有的和未来的已知等效物。
上述对具体实施例的描述将充分地揭示本发明的一般性质，其他人可以通过应用相关技术领域内的知识(包括引用文件以及通过引用并入本文的内容)，在不过度实验，以及在不脱离本发明的一般概念的情况下，容易地针对例如具体实施例的各种应用进行修改和/或适应。因此，基于本文所述的教学和指导，这些适应和修改旨在处于所公开实施例的等效含义和范围内。应当理解的是，本文中的术语或用语的目的在于描述而非限制，以便本说明书中的术语或用语将由熟练的技术人员根据本文所述的教学和指导，结合相关领域技术人员的知识进行解释。
虽然本发明的各种实施例已经在上文中描述过，但是应当理解的是，它们是以示例的方式呈现的，而不是限制。对于相关领域技术人员来说，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各种改变是显而易见的。因此，本发明不应受到上述任何示例性的实施例的限制，但应仅根据以下权利要求及其等效物进行定义。
基于上述实施例，本领域技术人员将理解本发明的进一步特征和优点。因此，本发明不受已特别地示出和描述的内容的限制，除非通过所附权利要求所示。本文引用的所有出版物和参考文献均通过引用将其全部内容明确地并入本文。

Claims (17)

1.一种消融仪器，包括：
细长导管，所述细长导管具有壳体，在壳体中形成有窗口；
能量发射器，所述能量发射器耦合到细长导管并配置成传输消融能量；
控制器，所述控制器接收在窗口内并耦合到能量发射器，使得控制器在窗口内的轴向运动转化为能量发射器的轴向运动，并且控制器在窗口内的旋转转化为能量发射器的旋转；
电机，所述电机至少部分地设置在导管壳体内；
第一齿轮，所述第一齿轮可操作地连接到电机并由电机驱动；以及
第二齿轮，所述第二齿轮耦合到能量发射器并由第一齿轮驱动，以引起能量发射器的旋转，同时允许能量发射器轴向地移动；
其中所述能量发射器包括光纤，所述光纤至少部分地包含在围绕光纤长度的细长的外护套，所述外护套在所述外护套的第一端处固定地连接到所述控制器以及所述第二齿轮耦合到所述外护套，使得响应于控制器的轴向运动，所述外护套能够穿过第二齿轮轴向地滑动；
其中所述能量发射器包括花键轴，所述花键轴固定地连接到控制器，所述第二齿轮具有形成在其中的第一键控通孔，所述第一键控通孔接收花键轴的花键，使得响应于控制器的轴向运动花键轴能够相对于第二齿轮轴向地移动。
2.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述第一齿轮包括细长的花键齿轮，和所述第二齿轮固定地连接到外护套并配置成沿花键齿轮轴向地移动，响应于在窗口内的控制器的轴向运动。
3.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述外护套包括在其中形成的至少一个凹陷通道，所述第二齿轮包括具有至少一个突起的通孔，所述至少一个突起布置在至少一个通道内，导致第二齿轮耦合到外护套，使得第二齿轮的旋转导致外护套的旋转，然而外护套可以在第二齿轮的通孔内轴向地移动，以允许控制器的轴向运动，同时第二齿轮在轴向方向上保持至少基本上静止并与第一齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述第二齿轮包括具有多个滚子的通孔，所述滚子布置在通孔内，所述外护套在滚子之间通过并与滚子接触，导致第二齿轮耦合到外护套，使得第二齿轮旋转，导致外护套的旋转，然而外护套可以在通孔内和滚子之间轴向地移动，以允许控制器轴向运动，同时第二齿轮在轴向方向上保持至少基本上静止并与第一齿轮啮合。
5.根据权利要求4所述的消融仪器，其中所述外护套具有多个轴向地延伸的扁平部分，各个滚子坐落在其上，以允许外护套相对于所述第二齿轮在轴向方向上自由地滑动。
6.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述外护套固定地连接到所述第二齿轮，所述电机连接到驱动轴，所述驱动轴包括多个纵向地形成的花键，所述第一齿轮包括具有多个纵向地延伸通道的通孔，所述通道接收多个花键，使得第一齿轮与驱动轴耦合，通过这样的方式第一齿轮能够沿驱动轴轴向地移动，响应于外护套的轴向运动，同时第一齿轮保持与第二齿轮啮合，使得驱动轴的旋转转化为外护套和能量发射器的旋转。
7.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述外护套固定地与所述第二齿轮耦合，使得第二齿轮和外护套一致地旋转；然而，外护套相对于第二齿轮轴向地自由移动。
8.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述窗口具有近端边缘，所述近端边缘具有形成在其中的弧形槽，并且间隔元件固定地连接到所述第二齿轮上并且包括第二键控孔，所述第二键控孔接收花键轴的花键，以允许花键轴相对于间隔元件轴向地移动，所述间隔元件包括前轮毂，所述前轮毂接收在弧形槽内，以密封壳体的近端空间，所述电机、所述第一齿轮和所述第二齿轮位于所述近端空间中。
9.根据权利要求8所述的消融仪器，其中所述前轮毂为环形，和所述第一键控通孔和所述第二键控孔具有相同的形状。
10.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述控制器包括旋钮和滑块，所述旋钮固定地耦合到所述能量发射器的外护套上，所述滑块具有开口，在所述开口中旋钮被捕获，通过这样的方式所述旋钮能够在所述滑块的开口内自由地旋转，用于旋转能量发射器，所述滑块具有壳体，所述壳体滑动地耦合到所述导管的壳体，使得滑块与旋钮一起在导管壳体的窗口内轴向地滑动，用于轴向地移动能量发射器，滑块配置成这样的旋钮的轴向推动，以实现旋钮的轴向运动，并且能量发射器不干扰旋钮在滑块的开口内的同时旋转。
11.根据权利要求10所述的消融仪器，其中所述滑块具有侧翼，所述侧翼延伸超过窗口的侧面，以将滑块耦合到导管壳体。
12.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述电机是一次性模块化单元的一部分，所述模块化单元接收在壳体的管状延伸部内。
13.根据权利要求12所述的消融仪器，其中所述电机具有主驱动轴，所述主驱动轴与具有远端针尖的适配器相匹配，所述远端针尖接收在插座内，所述插座形成在第一齿轮耦合的次级驱动轴的近端处，从而允许电机从次级驱动轴自由解啮合，并将一次性模块化单元从管状延伸部移除。
14.根据权利要求1所述的消融仪器，其中选择了所述电机和所述第一齿轮和所述第二齿轮的传动装置，使得所述控制器的手动旋转通过第一齿轮和第二齿轮转化为电机的驱动轴的旋转。
15.根据权利要求1所述的消融仪器，进一步地包括：
与所述导管连接的可膨胀构件，所述可膨胀构件对辐射消融能量是基本上透明的，并且具有弹性部分，所述弹性部分配置成在膨胀时符合目标组织区域的形状；
其中所述能量发射器可移动地布置在导管的管腔内，能量发射器在可膨胀构件的中空内部是轴向地可移动的，能量发射器配置成通过可膨胀构件向目标组织区域传输辐射消融能量的弧形段。
16.根据权利要求14所述的消融仪器，其中选择所述第一齿轮和所述第二齿轮的传动装置使得所述电机具有1:1的齿轮比，从而包括可旋转旋钮的控制器每旋转1圈，所述电机旋转1圈。
17.根据权利要求1所述的消融仪器，其中所述光纤与扭力管整体结合，所述扭力管本身位于外管内，所述控制器包括可旋转旋钮，所述外管的一端连接到设置在旋钮内并与旋钮连接的连接器，所述连接器具有通孔，所述光纤和扭力管穿过所述通孔，其中存在围绕并夹住所述扭力管的筒夹以将所述扭力管固定地连接到所述旋钮。
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