CN112020337A - 具有压力调节的冷冻手术系统 - Google Patents

具有压力调节的冷冻手术系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112020337A
CN112020337A CN201980028423.5A CN201980028423A CN112020337A CN 112020337 A CN112020337 A CN 112020337A CN 201980028423 A CN201980028423 A CN 201980028423A CN 112020337 A CN112020337 A CN 112020337A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
control valve
heat transfer
transfer medium
cryoprobe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980028423.5A
Other languages
English (en)
Inventor
特德·佩龙
肖恩·摩尔根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biocompatibles UK Ltd
Original Assignee
Biocompatibles UK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biocompatibles UK Ltd filed Critical Biocompatibles UK Ltd
Publication of CN112020337A publication Critical patent/CN112020337A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577—Ablation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • A61B2018/00654—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control with individual control of each of a plurality of energy emitting elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00666—Sensing and controlling the application of energy using a threshold value
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00744—Fluid flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • A61B2018/0231—Characteristics of handpieces or probes
    • A61B2018/0262—Characteristics of handpieces or probes using a circulating cryogenic fluid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • A61B2018/0231—Characteristics of handpieces or probes
    • A61B2018/0262—Characteristics of handpieces or probes using a circulating cryogenic fluid
    • A61B2018/0268—Characteristics of handpieces or probes using a circulating cryogenic fluid with restriction of flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • A61B2018/0293—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques using an instrument interstitially inserted into the body, e.g. needle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

一种手术冷冻消融系统包括阀，所述阀具有阀入口和阀出口，所述阀入口可在大于4000psi的压力下连接到低温流体源，并且所述阀出口可连接到冷冻消融探针，使得所述阀出口与所述冷冻探针流体连通，使得所述低温流体源与所述阀入口流体连通。

Description

具有压力调节的冷冻手术系统
背景技术
冷冻手术系统可以用于冷冻消融目标组织(例如，肿瘤)。例如，在冷冻手术期间，外科医生可以通过将冷冻探针放置在患者解剖结构的目标区域处或附近来展开一个或多个手术工具，诸如冷冻探针以冷冻消融患者解剖结构的目标区域。在一个示例中，冷冻探针利用传热介质或在压力下供应的流体的焦耳-汤姆森(J-T)效应以产生冷却。加压的低温流体的膨胀在其通过J-T孔口时导致温度处于或低于在冷冻探针的顶端附近冷冻消融组织所需的那些温度。在膨胀的低温流体与冷冻探针的外壁之间的传热可以用于形成冰球，并且因此冷冻消融组织。
在冷冻手术系统中，低温流体可以在冷冻过程期间引起组织的冷冻的压力下被供应到冷冻探针并且在用于在解冻过程期间解冻组织的较低压力下进行供应。在冷冻消融过程期间可能存在一个或多个冷冻和解冻循环。
冷冻手术系统包括连接到一个或多个低温流体源的一个或多个冷冻探针。这种系统在共同转让的专利美国专利号8,066,697和公开的申请美国公开号2010/0256620Al中进行了描述，该专利的内容通过引用整体并入本文。这种系统为高压和低压低温流体提供了单独的供应和压力控制系统，并且因此相对较重、庞大并且生产成本更高。
发明内容
本文公开的系统和方法提供了一种传热介质，诸如低温流体(液体/气体)以在手术过程期间在手术工具和患者的周围组织之间传递热量。本文公开的系统和方法允许在手术过程期间对传热介质进行压力调节。
在一个实施例中，压力调节系统包括压力控制阀，其可以被致动到打开状态以允许传热介质朝向手术工具通过压力控制阀。压力控制阀可以被致动到关闭状态，以便限制传热介质从其通过。优选地，压力调节系统包括根据一种或多种控制算法来控制压力控制阀的致动的控制系统。
另一个实施例提供了一种用于将压力控制阀致动到打开和关闭状态的第一控制算法。控制算法可以，例如由控制系统执行。控制系统可以根据第一控制算法确定传热介质的压力是否小于最小设定点压力，并且如果是，输出第一信号至阀致动器以打开压力控制阀。控制系统还可以根据第一控制算法确定传热介质的压力是否高于最大设定点压力，并且如果是，输出第二信号至阀致动器以关闭压力控制阀。
在另一个可选的实施例中，在关闭压力控制阀之后，压力可能不会减小，并且可能最初在减小之前继续增加。在这种可选的实施例中，控制算法可以包括第二控制算法，其可以执行与第一控制算法基本相同的步骤，但是另外地，可以在关闭压力控制阀之后，确定传热介质的压力是否达到和/或超过第一压力。如果是，第二控制算法则可以有利地以偏移量调整最小压力设定点。
在另外的可选实施例中，偏移量可以等于在第一压力和最大压力设定点之间的差，并且最小压力设定点可以降低大致等于所计算的偏移量的量。
根据第二控制算法，可以通过在关闭压力控制阀之后并且在随后打开压力控制阀之前确定传热介质的压力是否位于或低于对应于最小压力设定点的调整值的第二压力。如果是第二压力，则发送第三信号以打开压力控制阀。
在另外的可选实施例中，第一压力可选地大于最大压力设定点。实际上，这样的实施例可以允许打开和关闭压力控制阀以包括控制系统的作用(例如，内置延迟、压力阻塞等)并且允许控制传热介质的压力以大致等于期望的标称压力。
在另外的可选实施例中，如果压力控制阀没有响应于第二信号关闭，控制系统则可以自动地指示故障状况。
在一个这样的可选实施例中，在打开压力控制阀之后经过的时间可以与预定时间进行比较。如果压力控制阀保持打开超过了预定时间，则可以关闭压力控制阀和/或可以生成故障状况。优选地，预定时间可以大于当根据第一和/或第二算法进行控制时压力控制阀保持打开的时间。
在另一个优选实施例中，在不存在故障状况的情况下，压力控制阀在第一持续时间内处于打开状态中。在这样的实施例中，预定时间大于第一持续时间。
一种手术系统，诸如冷冻手术系统可以包括这种具体化的压力调节系统，其在使用中进行连接以将传热介质从来源输送到手术工具。
在另一个实施例中，提供了一种冷冻手术系统，其包括用于执行一个或多个冷冻手术过程(冷冻消融、在解冻之后的低温冷冻等)的压力调节系统。冷冻手术系统可以具有至少一个冷冻探针，其具有位于远侧部分中的远侧操作顶端。冷冻探针可以接收传热介质以执行冷冻手术过程。压力控制阀可以流体联接到冷冻探针，并且可以调节供应到冷冻探针的传热介质的压力，以便允许在冷冻探针的至少远侧部分之间的均匀传热。
可选地，可以仅在冷冻操作之后的解冻期间执行传热介质的压力调节。在这样的实施例中，控制系统可以例如基于操作者的输入来确定冷冻手术系统是在执行冷冻操作、解冻操作还是烧灼操作。
在另外的实施例中，传热介质可以在远侧顶端处在低温状态中以在冷冻操作期间冷冻和/或冷冻消融围绕冷冻探针的组织。传热介质可以在解冻操作(或烧灼操作)期间在远侧顶端处在非低温状态中。
在可选的实施例中，传热介质可以是氩。传热介质可以在一个或多个压力控制阀的上游处于约3500psi(约250bar)的压力下，并且在到达冷冻探针的远侧顶端时从约3500psi的压力膨胀以产生冰球和/或冷冻消融组织。
在另一个可选的实施例中，传热介质可以是氩，并且可以从约1000psi至约4000psi的压力调节到在约200psi(约14bar)和约1000psi(约70bar)之间的压力。在这样的实施例中，压力控制阀上游的氩的压力可以是3500psi，并且当使用本文公开的一种或多种控制算法执行压力调节时，其可以在约200psi和约1000psi之间的压力下。
在另外的可选或另外的实施例中，多个冷冻探针可以连接到压力控制阀(例如，由歧管设计实现)。在这样的实施例中，每个冷冻探针可以相对于其他冷冻探针独立操作，使得控制系统可以确定对应于每个冷冻探针的最大压力设定点和最小压力设定点，以及基于对应的最大压力设定点和最小压力设定点打开和关闭连接到每个冷冻探针的压力控制阀。
在另外的可选实施例中，每个压力控制阀是可电致动的，例如，电磁阀。在这种情况下，控制系统与每个压力控制阀电气通信。
在另外的可选实施例中，每个冷冻探针包括用于在解冻操作期间提供热量的电加热器。在这种情况下，在解冻操作期间，传热介质可以分布由电加热器生成的热量。
在另外的可选方面中，在关闭状态下流过压力控制阀的传热介质的数量可以小于在打开状态下流过压力控制阀的传热介质的数量，并且因此，根据控制算法打开和关闭压力控制阀实际上可以改变流过压力控制阀的传热介质的压力。
在另外的可选方面中，压力调节系统可以包括压力换能器以测量和/或监测传热介质的压力。在可选的实施例中，压力换能器可以定位在压力控制阀的出口处或其下游。
在一个实施例中，一种手术系统包括压力调节系统，其用于调节从传热介质源输送到手术工具的传热介质的压力在用于在冷冻过程中引起冷冻的压力下以及在用于在解冻过程中解冻的较低压力下，压力调节系统包括：阀装置，阀装置包括压力控制阀和用于将阀致动到打开和关闭状态的致动器，其中在打开状态中，阀允许传热介质至手术工具的流动，并且在关闭状态中，阀阻止传热介质至手术工具的流动；以及控制器，其可操作地连接到阀装置以致使阀至打开和关闭状态的选择性致动，其中在解冻过程中，当确定压力小于下设定点压力值时，控制器响应于在阀装置下游的传热介质的确定压力以致使阀致动到打开状态，以及当确定压力高于上设定点压力值时致使阀致动到关闭状态，从而生成解冻压力，其在设定点压力值之间循环以随时间输送压力，该压力小于引起冷冻的压力。
如果例如通过压力传感器确定压力超过该范围，则可以按调整值来调整该压力范围，并且随后可以在多个解冻压力循环中减小调整值。在解冻期间，当调节流体压力以免引起冷冻时，加热器可以加热流体以传递热能以解冻冷冻的组织。
在所附权利要求和下面的描述中阐明了一个或多个示例的细节。其他特性、目的和优点将从具体实施方式和附图，以及权利要求而变得显而易见。
附图说明
图1是示出根据一个非限制性示例性实施例的手术系统的示意图；
图2是示出根据一个非限制性示例性实施例的冷冻手术系统的示意图；
图3是示出根据一个非限制性示例性实施例的冷冻探针的主剖视图；
图4是示出根据一个非限制性示例性实施例的压力调节系统的示意图；
图5是示出图4的压力调节系统的下游连接的示意图；
图6是示出根据一个非限制性示例性实施例的控制系统的各个组件的示意图；
图7是示出根据一个非限制性示例性实施例的用于调节压力的控制算法的流程图；
图8是示出根据一个非限制性示例性实施例的用于调节压力的另一种控制算法的流程图；
图9是当实现图7和图8的控制算法时如由压力换能器测量的传热介质的压力的图示；
图10是示出根据一个非限制性示例性实施例的用于调节压力的另一种控制算法的流程图；以及
图11是示出根据一个非限制性示例性实施例的用于调节压力的另一种控制算法的流程图。
具体实施方式
参考图1，其示出了一种手术系统50的示例，该手术系统50包括用于调节从流体源54供应到手术工具56的传热介质或流体的压力的压力调节系统52。在冷冻消融手术系统中，手术工具是冷冻消融探针，其用于接受在冷冻过程中引起冷冻的压力下以及用于在解冻操作中解冻的较低压力下的流体。
流体源可以是用于在所需压力下容纳流体的加压容器，或用于从远程源在所需压力下供应流体的在医院中的供应线。压力调节器被布置成通过流体线58、60连接到流体源和手术工具，以调节将流体从源输送到手术工具所在的压力。压力调节器包括阀装置，其包括阀62和阀致动器64，阀致动器64用于将阀致动到允许流体至手术工具的流动的打开状态和限制流体流动的关闭状态。压力换能器或传感器66布置成确定或测量流到阀下游的手术工具的流体的压力，并且可操作地连接到控制器，以输出与确定的压力相对应的信号。
压力调节系统的控制器68通过控制线70连接到压力调节器。在低温或冷冻过程中，控制器致使阀致动到打开状态，从而允许在适于在手术工具中生成低温温度的压力(低温生成的压力)下的流体流动。该压力通常可以与在系统中存储的流体受到压力损失所在的压力相同。在解冻过程中，控制器控制压力调节器，使得至手术工具的流体流动在低于低温生成的压力的降低的压力下。较低的压力降低了由手术探针施加的温度。
控制器通过控制线72连接到压力换能器，并且布置成接收来自压力换能器66的与由换能器确定的压力相对应的输出。控制器响应于确定的压力致使阀62的选择性致动。
为了在解冻过程中减小压力，控制器68致使阀62在相应的下和上设定点压力值处致动到打开和关闭状态，以生成解冻压力，该解冻压力在小于用于引起冷冻的压力(低温生成的压力)的用于随时间输送压力的设定点压力值之间循环。随时间变化的目标压力是平均有效压力并且在下和上设定点压力值之间。设定点压力值是预先确定的，使得流动压力低于低温生成的压力，并且取决于所选的传热介质和系统的其他特性。至少下设定点值小于低温生成的压力，并且优选地，下和上设定点压力值两者均小于低温生成的压力。
在操作期间发生压力超过设定点压力值(或可接受的压力值范围)的情况下，特别是在解冻期间，如果流动压力高于要求，可以由控制器来调整设定点压力值。如果在解冻压力循环中，压力超过上设定点压力值，则进行调整以进行补偿。有多个原因造成这种超压，如将在下面更详细解释的。
在一个示例中，控制器布置成如果在解冻压力循环中，压力超过上设定点压力值，则以调整值调整下设定点压力值，以及在调整的下设定点压力值处致使阀致动到打开状态。该调整允许压力在解冻压力循环期间减小到小于下设定点压力值的压力，以补偿超过上设定点压力值的压力。在下设定点压力值和调整的设定点压力值之间的调整可以等于在超压和上设定点压力值之间的差。
在另一个示例中，控制器布置成如果在之前的解冻压力循环中，压力超过上设定点压力值，则以调整值调整上设定点压力值以用于解冻压力循环，以及在调整的上设定点压力值处致使阀致动到关闭状态。对上设定点压力值的调整可以等于在超压和上设定点压力值之间的差。
随着多个解冻压力循环调整值被减小，使得随着时间的推移，调整的上和下设定点压力值与生成目标解冻压力的上和下设定点压力值相一致，该上和下设定点压力值之间的有效平均值作为目标解冻压力。优选地，一个循环与前一个连续循环相比，一个或两个调整值被减少。图9中的图表示出在调整期间的压力循环的示例，其中有效平均压力与期望或目标标称压力逐渐一致。
手术工具56包括供应管74。供应管中的加压流体经历焦耳-汤姆森膨胀进入工具的膨胀区域76，引起冷却。当流体压力足够高时，膨胀导致适于冷冻组织的温度。手术工具包括加热器78，其用于在解冻过程中加热供应管中的流体。在解冻期间，将流体调节至较低的压力，并且流体不会引起否则会抵消由加热器供应的热量的显著冷却。控制器68通过控制线80可操作地连接到加热器。当需要解冻时，控制器向加热器输出信号以引起加热。
供应管74与手术工具的内壳体壁间隔开，以限定流体通路82，以用于将流体远离膨胀区域输送至排气口84，以用于再循环至流体源，或排放到大气，或进行控制。
在下面的描述中，描述了一种手术系统，诸如冷冻手术系统的示例，其包括可以包括在上述示例或其他示例中的更详细的解释和许多修改。例如，与以下描述的压力调节系统200有关的本公开的任何方面也适用于上述压力调节系统52，并且类似地适用于控制系统68和310。
参考图2，示出了一种用于手术系统的压力调节系统200。手术系统可以是冷冻手术系统。然而，应当理解，压力调节系统200不限于冷冻手术系统。
整个系统
图2是冷冻手术系统10的示意图。系统的组件可以紧凑地封装在系统壳体12的内部。冷冻手术系统包括一个或多个流体源14。在冷冻手术期间，流体源14可以供应传热介质或流体。例如，传热介质可以是流体，诸如氩、氮、空气、氪、CO2、CF4、氙和各种其他气体。在一个示例中，流体源14可以简单地是加压容器或罐。在某些有利的方面，冷冻手术系统10可以采用便携式桌面控制台的形式。在一些这样有利的方面中，系统可以具有小于约50磅(例如，约44磅)的重量。因此，这样的系统可以紧凑地定位在手术室中，从而降低空间要求。
图2所示的冷冻手术系统10包括压力调节系统200，其可以调节从流体源14供应到手术工具(图3所示)的传热介质的压力。如从图2看到的，压力调节系统200包括与流体源14流体连通的一个或多个压力控制阀。压力调节系统200包括控制系统310，其用于根据一种或多种算法来控制压力控制阀S1、S2、S3、S4、Sn的致动，如将在下面进一步描述的。
继续图2，传热介质可以从流体源14经由流体源出口16朝向压力调节系统200进行输送，如将在下面进一步描述的。流体源14内的传热介质可以处于远高于期望压力的压力下。例如，在流体源出口16处的传热介质的压力可以为约3500psi(约240bar)或在约1000psi(约69bar)至约4000psi(约275bar)之间的范围内。流体源14可以是加压容器或容器(例如，气瓶)，其在远高于流体源出口16处的压力，例如，在约5000psi(约350bar)和约7000psi(约480bar)之间的压力下包含传热介质。因此，通过包括压力调节器来将传热介质的压力降低到期望水平。正好在压力调节器下游处的传热介质(例如，当流体朝向冷冻探针行进时)可以处于低于在流体源出口16处的压力的压力下。例如，在一些情况下，压力调节器可以将传热介质的压力减小到小于约4000psi(约275bar)(例如，约3500psi或240bar)。可选地，压力换能器可以流体联接到压力调节器以测量流体源14的传热介质的压力。
图2所示的系统可以是“闭环”类型。在题为“用于冷冻手术的闭环系统”并且被授予美国专利号9,078,733B2的共同转让的申请中描述了一种这样的系统，其全部内容通过引用并入本文。在闭环系统的一个实施例中，在完成手术过程之后，传热介质不会排放到周围环境。相反，传热介质从流动通道(图5所示的通道1、通道2、通道3、通道4等)返回(例如，通过返回路径)到流体源14。方向控制阀(例如，止回阀)可以用于减少和/或防止传热介质在不同于预期方向的方向上流动(例如，朝向冷冻探针100流动或从冷冻探针100回流)。
冷冻探针
如前所述，手术工具可以是冷冻探针100，诸如图3所示的冷冻探针100。冷冻探针100包括细长的大致圆柱形的空心体或探针轴102。轴以横截面示出，以显示内部组件(例如，套管针)。探针轴102形成有在流体或控制连接远侧的部分106处的操作顶端104，以在展开期间穿过患者的组织。联接器108位于与远侧部分106相对的近侧部分110。联接器108包括用于连接到控制系统310和/或源的销111，如将在下面进一步描述的。
探针轴102可以具有基本上小的横截面，以允许在患者的组织中展开。在一个示例中，探针轴102具有约2.1毫米的外径。还可以考虑探针轴102的其他尺寸。例如，探针轴102可以具有在约1.5毫米和约2.4毫米之间的外径。此外，操作顶端104可以由柔软的材料制成，以便是柔性的(例如，相对于冷冻探针100的近侧部分)以穿透软组织。
如图3中所看到的，冷冻探针100包括供应管112，其基本上沿其长度延伸，以将高压传热介质提供到操作顶端104。供应管112可以同轴/同心地定位在探针轴102内。供应管112可以被配置为供应传热介质(例如，低温流体)，以用于在远侧部分106之上的探针轴102的外表面上形成冰球。在一些情况下，供应管112可以是毛细管。
冷冻探针100可以包括低温冷却器，如图3中所示。例如，供应管112可以终止于焦耳-汤姆森孔口114中。焦耳-汤姆森孔口114可以定位在操作顶端104附近，以便允许传热介质离开焦耳-汤姆森孔口114以膨胀至膨胀室中，以冷却远侧部分106并且特别是操作顶端。当传热介质在膨胀室中膨胀时，其快速冷却并且在远侧部分和操作顶端104的外表面之上形成具有不同形状和/或大小的冰球。在膨胀室中膨胀的传热介质比进入的传热介质更冷。由于传热介质的快速膨胀而形成的冰球可以冷冻和/或消融组织(例如，肿瘤)。
尽管示出了示例性的低温冷却器，诸如焦耳-汤姆森孔口114，但是应当理解在本发明的范围内可以考虑其他类型的低温冷却器，诸如低温杜瓦瓶、斯特林型冷却器、脉冲制冷机(PTR)、吉福德-麦克马洪(GM)冷却器。此外，如上简述，可以用于冷却的冷冻流体包括氩气、液氮、空气、氪气、CF4、氙气或N2O。
操作顶端104的外表面可以由具有高导热率的材料制成，诸如用于有效地传导来自患者组织的热量的金属或金属合金。不锈钢是这种材料的合适示例。
再次参考图3，加热器116可以可选地设置在探针轴102内以便解冻和/或烧灼组织。加热器116可以在冷却和冰球形成之后进行操作以解冻冷冻的组织。可选地，加热器116可以在手术过程完成之后进行操作以促进冷冻探针110与其脱离。如本文所提到的，解冻(thaw)/解冻(thawing)可互换地指代在冷冻操作之间解冻冰球或操作加热器116以促进冷冻探针100的脱离的两个过程中的任一个。
加热器116布置成当传热流体在过程的解冻部分期间通过供应管112输送时加热传热流体。传热介质可以处于条件(压力、温度、相等)下，使得当从孔口114膨胀时，传热介质在某些情况下可能不会达到低温温度(如下所述)。相反，在这些条件下的传热介质起到将热量传递到远侧部分108和操作顶端以解冻组织的作用。传热介质本身可以处于足以解冻的温度下，或者如图所示，可以由加热器116加热以升高温度。
电加热器116可以与供应管112和探针轴102同轴设置，以促进加热冷冻探针100的远侧部分106。替代地，电加热器116可以定位在冷冻探针100中的其他地方以加热冷冻探针100的远侧部分106。电加热器116可以是电阻加热器116，其中电加热器116生成与流过其的电流和电加热器116的电阻成比例的热量。在这种情况下，探针布置成连接至电源，以将电流输送至加热器116。
如图3的示例中所看到的，在供应管112和探针轴102的内壁之间的环形区域限定了与膨胀室流体连通的返回腔118，其用于从膨胀室输送膨胀的传热介质。在闭环系统的示例中，在每个手术过程之后，传热介质被返回到流体源。替代地，系统可以以“开环”配置进行操作并且可以在使用后排放到周围环境。
传热介质的性质
在系统的某些示例中，当进入压力调节系统200时，传热介质可以在初始状态中。初始状态可以由初始压力和初始温度限定。初始压力和初始温度可以使得当传热介质经历膨胀(例如，通过孔口114的焦耳-汤姆森膨胀)时，传热介质的压力和温度可能都降低。然而，当传热介质经历从明显小于初始压力的压力的膨胀时，压力的降低可能不会伴随温度的降低(例如，至低温温度)。因此，如果期望以低温状态将传热介质提供到远侧部分108，则进入压力调节系统200的传热介质的压力可以不必从初始压力大大地进一步降低。然而，如果将非低温状态下的传热介质提供到远侧部分108，则可以由压力调节系统200将传热介质的压力从初始压力大大地降低。
在系统的示例中，如上所述，如果传热介质的初始压力足够高，传热介质则经历膨胀并且被冷却。传热介质的膨胀可以充分冷却传热介质，使得传热介质的温度降低至低温温度。为了简单起见，这种足够高的初始压力称为低温压力，并且会根据介质(传热介质的类型，诸如气体或液体、膨胀前的传热介质的温度等)和系统的其他特性而变化。因此，在冷冻过程期间，考虑到在系统中存在一些固有的压力损失(例如，在压力调节器和手术工具之间)，压力调节器布置成在低温压力下供应传热介质。
在解冻期间，调节传热介质的压力，使得其小于低温压力。优选地，调节压力，使得其比低温压力小安全裕度。为了简单起见，该压力称为非低温压力。传热介质从非低温压力的膨胀(例如，与冷冻过程相同的介质和在与其相同的特性下)可能不会使传热介质的温度充分降低以达到低温温度。
在一个示例中，低温压力可以是约3500psi(约240bar)，并且传热介质可以是氩。所生成的低温温度可以小于约150开尔文，并且优选地在120至150开尔文的范围内。在冷冻过程中，当氩离开供应管112时，其从低温压力膨胀，引起冷却，并且达到低温状态。在解冻过程中，将氩的供应压力调节至小于约1000psi(约70bar)，并且优选为小于约700psi(约48bar)的非低温压力。当氩经历从该压力的膨胀时，其温度不会显著降低以达到低温温度(或通常保持恒定)。氩可以保持在高于150K的温度，并且优选为高于273K，以及可以继续增加，特别是在由加热器116加热时。
在这一点上，冷冻探针100可以在解冻过程(或烧灼)期间接收传热介质。此时，加热器116将热量供应给探针轴102，以促进从冷冻组织移除探针轴102。因此，在这样的实施例中，传热介质可以将由加热器116生成的热量均匀分布在探针轴102的表面区域上，以便允许在探针轴102的各个点和周围组织之间的均匀的传热速率。这样的实施例允许很容易地从组织移除探针轴102。
再次参考图2，将传热介质从流体源14输送到压力调节系统200，以调节传热介质的压力。一个或多个冷冻探针可以流体连接到压力调节系统200并且定位在压力调节系统200的下游处(例如，当流体朝向冷冻探针行进时)，使得可以将处于期望压力下的传热介质供应到供应管112。压力调节系统200可以调整传热介质的压力，使得传热介质在冷冻手术过程的某些部分期间在低温状态中，以及在冷冻手术过程的某些其他部分期间在非低温状态中。
例如，冷冻探针100可以在冷冻循环期间接收在低温状态中的传热介质。因此，如下面将描述的，压力调节系统200可以被配置为确保离开供应管112的传热介质在冷冻循环期间在低温压力(例如，对于氩来说为3500psi)下。此外，在解冻操作(和/或烧灼操作)期间，冷冻探针100可以接收在非低温状态中的传热介质，以允许在冷冻探针100和围绕冷冻探针100的组织之间的热交换。因此，如下文将进一步描述的，压力调节系统200可以被配置为确保在压力调节系统200下游(例如，当流体朝向冷冻探针行进时)和/或当传热介质离开供应管112时，传热介质的压力小于非低温压力(例如，对于氩来说，小于1000psi)。有利地，如上所述，在解冻操作(或烧灼操作)期间提供在非低温状态中的传热介质允许在解冻操作(或烧灼操作)期间均匀分布由加热器116生成的热量，使得在解冻循环(和/或烧灼)期间在探针轴102和周围组织(例如，如以在探针轴的长度上的探针轴的温度为特征的)之间的传热是均匀的。一旦冷冻消融完成，这样的实施例可以提高移除冷冻探针100的容易性。
压力调节系统
压力控制阀的共同入口
图4是示出压力调节系统200的细节的示意图。在图4中，连接各个组件的实线可以是流体线或导管204(例如，管)，其由流体联接件(例如，机械连接器)联接到压力调节系统200的组件。
如图4中看到的，压力调节系统200包括多个由阀控制器控制的多个压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。阀控制器可以集成至压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。阀控制器可以包括可以接收电信号和/或指令的电气/电子电路(例如，二极管、现场可编程门阵列、印刷电路板(PCB)、处理器等)。阀控制器可以可选地包括电磁致动器，其可以通电(例如，通过电压或电流)或断电以将压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)在打开和关闭状态之间移动。
在一个实施例中，压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)可以按歧管设计的形式进行配置和布置并且可以称为分布歧管210。返回参考图2，根据一个示例，分布歧管210可以容纳在系统壳体12内。
在一个示例中，如图4中所示，分布歧管210可以可选地具有在每个压力控制阀S1、S2、S3、S4上游的共同的歧管入口212以及多个阀出口214a、214b、214c、2l4d、......214n。每个阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......214n)在对应的压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)的下游(例如，如流体朝向冷冻探针行进时)一个或多个冷冻探针可以经由对应的流动通道(216a、216b、216c、2l6d......2l6n)流体联接到每个阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......214n)。尽管示出了四个压力控制阀，但是应当理解，在本公开的范围内可以设想另外的或更少的阀。另外，在本公开内还可以设想用于布置和定位压力控制阀的除了歧管设计之外的配置。
如图4中所示，共同的歧管入口212可以流体联接到供应传热介质的流体线16。歧管入口的流体连接可以允许歧管入口与流体源14直接或间接流体连通，并且因此从其直接或间接地接收传热介质。
至冷冻探针的流动和回流
图5示出了用于连接到多个冷冻手术工具，使得可以使用一个以上的工具来执行过程的系统的示例。图5示出了阀出口中每一个的连接(2l4a、2l4b、2l4c和2l4d)。在所示的实施例中，每个流动通道(216a、216b、216c、2l6d......2l6n)连接到两个子通道(2l6a-l、2l6a-2、2l6b-l、2l6b-2、2l6c-l、2l6c-2、2l6d-l、2l6d-2)，其各自可与冷冻探针100流体连接。因此，根据所示的实施例，单个压力控制阀(图3中所示的S1、S2、S3、S4、......Sn)可以流体联接到两个冷冻探针。在本公开的范围内，可以设想每个压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)有另外的或更少的冷冻探针。子通道可以以流体端口或连接器的形状配置，以便将分布歧管210及其组件连接到冷冻探针100的近侧联接器108。例如，子通道可以终止于连接器，连接器可以与近侧联接器108的近侧销111接合并且连接到该近侧销111。有利地，除了可流体连接至子通道之外，近侧联接器108还可以将冷冻探针100与控制系统310电连接(例如，经由BNC型电连接器和/或电缆进行)，以允许控制系统310在冷冻手术之前或期间与冷冻探针100电气通信。
压力调节系统可以包括各种可选的流量调节组件，如参考例如图4所解释的，以确保为了各种目的，诸如释放在流体线204中的过大压力而进入压力控制阀的传热介质的性质，如果流体线204中的压力达到和/或超过压力的极限值，该流体线204则输送传热介质。可以基于操作条件和安全考虑来选择压力的权限值。压力调节系统200还可以可选地包括流体联接到流体线204的压力换能器，以便监测进入压力调节系统200并且由流体线204输送的传热介质的压力。此外，可选地，压力调节系统200可以包括干燥器，其可以流体联接到压力换能器并且定位在其下游(例如，当流体朝向冷冻探针进行时)。可选地，每个流动通道216a、216b、216c、2l6d(在图3中示为流体联接到阀出口2l4a、2l4b、2l4c、2l4d)可以流体联接到一个或多个干燥器(例如，硅胶或其他干燥剂或干燥器)。另外，在一些情况下，每个子通道可以具有方向控制阀，以减少或阻止传热介质不按预期方向流动的机会(例如，朝向冷冻探针100的下游，或经由返回路径从冷冻探针100朝向流体源14回流)。
如之前所提到的，系统可以是闭环系统，由此传热介质在使用后不会进行排放，而是返回到流体源14。图5示出了根据一个实施例的一个这样的回流部分300。如图5中看到的，回流部分300还可以被配置为歧管，并且在一些实施例中可以被称为返回歧管304。返回歧管304可以具有回流子通道(302a-1、302a-2、302b-1、302b-2、302c-1、302c-2、302d-1、302d-2)。在某些非限制性实施例中，回流子通道(302a-1、302a-2、302b-1、302b-2、302c-1、302c-2、302d-1、302d-2)的数量可以等于流动子通道(2l6a-l、2l6a-2、2l6b-l、2l6b-2、2l6c-l、2l6c-2、2l6d-l、2l6d-2)的数量。每个回流子通道可以采用流体连接端口的形式并且可以与冷冻探针100的返回腔118流体连通。
螺线管/阀控件
例如，如图1、图2和图4中所示的压力控制阀与阀控件或致动器相关联，以响应于来自系统控件(例如，控制器68或系统控件310)的系统的输出致使阀的致动。阀控件可以包括螺线管，其致使或允许阀构件的移动，以与阀座选择性地接合。当阀构件与阀座接合时，限制通过阀的流动(关闭状态)，并且当脱离时，允许流动(打开状态)。在一个示例中，阀控制器可以包括与控制系统通信(例如，从控制系统接收信号和/或指令)的电控制电路，以响应于来自控制系统的输出信号使螺线管通电。在本公开的范围内，可以设想其他类型的阀。
可以致动压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)以在关闭状态和打开状态之间移动压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。在打开状态中，从共同的歧管入口接收的传热介质可以流过压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)并且经由阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......214n)离开压力控制阀，以及朝向流体联接到阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......214n)的冷冻探针100流动。压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)通常在关闭状态中，直到其被主动通电(例如，通过从控制系统310发送的电信号或指令进行)，以从关闭状态移动到打开状态。
在某些方面中，分别在打开状态和关闭状态中，压力控制阀可以分别在完全打开和完全关闭状态中或者可以部分打开和部分关闭。如本文所使用的，术语“关闭”、“关闭的”、“关闭”(或其变型)或“关闭状态”可以包括部分关闭的状态和/或完全关闭的状态。此外，术语“打开”、“打开的”、“打开”(或其变型)或“打开状态”可以包括部分打开的状态和/或完全打开的状态。在某些实施例中，在所述关闭状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量可能小于当压力控制阀打开时流过压力控制阀的传热介质的数量(例如，流速)。当压力控制阀关闭时，流过压力控制阀的传热介质的数量(例如，流速)可能对应于约零。当压力控制阀打开时，传热介质的数量(例如，流速)可以大于零。
压力换能器
再次参考图1、图2和图4，压力调节系统52、200可以包括一个或多个压力换能器或传感器，以用于确定流动压力。控制系统布置成接收来自换能器的输出，以控制压力调节系统的操作。为了简单起见，在下面对换能器的更详细的描述中，参考了图2和图4中所示的换能器，但是该描述的任何方面同样适用于图1中的传感器66。每个压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以流体联接到对应或相关联的压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。在一些实施例中，压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以设置在每个压力控制阀的出口处。在其他实施例中，压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以设置在每个压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)的出口的进一步的下游处。在一些情况下，压力可能不会在阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......214n)和接近冷冻探针的本体的下游之间显著地变化。因此，压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)的位置可以定制为在压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)下游处的合适位置。
压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以测量在对应的压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)的下游(例如，当流体朝向冷冻探针进行时)处的传热介质的压力。压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以测量传热介质的瞬时压力。替代地，压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以提供指示传热介质在预定义间隔内随时间平均的压力的压力读数，诸如，通过以预定义采样频率以预定义的间隔内对传热介质的压力进行采样进行。在这种情况下，可以调整压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)收集压力数据所在的时间间隔，以及数据收集的采样速率(如将在下面进一步描述的)。虽然下面的描述涉及使用压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)以提供压力反馈以控制性能，如可理解的，压力换能器可以提供压力反馈以在冷冻循环期间控制性能，以及(例如，调整冰球的大小和形状等)。另外，压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)可以提供采用传热介质的压力的形式的输出和/或指示传热介质的压力的输出(例如，电信号、电压等)。可以可选地提供一个或多个信号调节电路(例如，模数转换器、滤波器324等)以调节由压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)提供的信号。
控制系统和电路
控制系统布置成控制供应到冷冻手术工具的传热介质的流量，以便在冷冻条件或解冻条件中的一个中操作该工具。如本文所述，控件控制压力阀装置的致动，并且至少在解冻条件下，响应于来自相关联的压力换能器的输出以控制致动。下面特别参考图2和图4描述控制系统的进一步的细节，但是该细节更普遍地适用于其他实施例。
如之前描述的，每个压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)可流体连接到至少一个冷冻探针100，以便允许传热介质选择性地流过冷冻探针100。因此，系统的某些实施例还包括用于控制压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)的阀控制器的控制系统310。控制系统310可以是采用处理器、门阵列(例如，现场可编程门阵列、FPGA)、专用集成电路(ASIC)或微控制器的形式的控制器，其与系统的各个组件电气通信(在图1中由虚线示出)。控制系统310可以包括电气和/或电子电路，其可以被配置用于或可编程以控制压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)的阀控制器的操作。控制系统310可以与压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)操作通信并且可以接收从其测量的压力(或指示压力的信号)。
返回参考图2，在某些有利的方面中，控制系统310可以容纳在系统壳体12内并且与压力调节系统200电气通信。另外，控制系统310还可以与连接到阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......2l4n)的冷冻探针电气通信。此外，控制系统310可以包括传感器、计时器、模数转换器、有线或无线通信电路等和/或与其电气通信。另外，控制系统310可以可操作地连接到外部显示器以及输入装置(例如，键盘、鼠标、触摸屏等)以接收操作者的输入。替代地，控制系统310可以是可连接到系统的外部计算机。在这种情况下，外部计算机可以具有计算机可读指令和/或被编程有计算机可读指令，以便执行一个或多个控制和/或手术步骤，如将在下面进一步描述的。
图6是示出根据一个实施例的压力调节系统的各个组件的示意图。在该解释中，参考压力调节系统200，其包括与一个或多个信号调节组件320电气通信的一个或多个压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)。在一个示例中，信号调节组件320可以包括模数转换器322，其将由压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)测量的模拟电信号转换成数字信号。可以适当地设置测量参数，诸如采样速率和进行压力测量的持续时间(例如，冷冻、解冻或烧灼循环的持续时间)。
继续参考图6，一个或多个滤波器324可以可选地设置为信号调节组件320的一部分。滤波器324可以有利地减小测量噪声和/或提供压力测量的抗混叠。
如上面提到的以及参考图4，控制系统310可以与压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)电气通信。因此，控制系统310可以将电信号发送到压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)，以便将其从打开状态转换到关闭状态，反之亦然。控制系统310可以基于操作条件将电信号发送到压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。
在一个示例中，如果控制系统310确定(例如，基于操作者的输入)要执行冷冻操作，控制系统310则可以将信号发送到压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)，以便将其移动到打开状态和/或在预定义的持续时间内(例如，对应于冷冻操作的持续时间)将压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)维持在打开状态中。这可以允许来自流体源14的传热介质流过阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......2L4n)并且进入冷冻探针100。
在另一个示例中，如果控制系统(例如，基于操作者的输入)确定要执行解冻(或烧灼)操作，控制系统(例如，系统310)则可以将信号发送到压力控制器阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)，以便根据预定算法在打开状态和/或关闭状态之间重复移动。这可以允许传热介质在较低压力下(例如，相对于冷冻操作而言)从流体源14分布到冷冻探针。
继续参考图4和图5，在一些说明性实施例中，每个冷冻探针100可以相对于其他冷冻探针独立地操作。因此，控制系统310可以独立于其他压力控制阀来致动每个压力控制阀。因此，控制系统310可以选择性地致动每个压力控制阀，以便选择性地控制与每个压力控制阀相对应的传热介质至冷冻探针100中的流量。另外地，控制系统310可以在某个持续时间内致动每个阀，以便供应在低温或非低温状态中的传热介质，如将在下面进一步描述的。这样的实施例可以有利地允许将不同类型的冷冻探针(例如，具有不同的探针轴的外径和/或不同的冷冻/解冻性质)连接到相同的冷冻消融系统，并且仍可彼此独立地进行控制。
如之前描述的，控制系统310向每个压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)发送电信号，以使压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)转换至打开状态或关闭状态。在解冻循环期间，控制系统310根据所公开的控制算法中的一种向压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)发送电信号以在打开状态和关闭状态之间重复切换。在另外有利的实施例中，控制系统310可以选择性地且彼此独立地致动每个压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)，从而使得每个冷冻探针100可独立于其他冷冻探针进行操作。
在一个示例中，参考图2和图5，当第一冷冻探针100a执行冷冻操作时，第二冷冻探针100b可能不执行任何操作，而第三冷冻探针100c则执行解冻操作。控制系统310可以将第一信号发送到与第一冷冻探针100a流体连通的第一压力控制阀S1，以在冷冻操作的持续时间内保持打开状态。控制系统310可以将第二信号发送到与第二低温探针100b流体连通的第二压力控制阀S2以保持关闭，并且将第三信号发送到第三压力控制阀S3，以便如果由压力换能器PT3测量的压力(或指示压力的数据)不在预定的压力范围内，在打开状态和关闭状态之间重复切换。
如先前所述，在某些实施例中，当为了某些冷冻手术过程(例如，冷冻)而离开冷冻探针100的供应管112时，传热介质可以在低温状态下，并且为了某些其他冷冻手术过程(例如，解冻/烧灼)，可以在非低温状态中。在本公开的有利的方面中，在冷冻过程的持续时间内，压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)保持在打开状态中。然而，在解冻循环的持续时间内，可以重复地打开和关闭压力控制阀。明显地，压力控制阀的重复打开和关闭会导致阀出口(214a、214b、214c、2l4d、......214n)下游(例如，当流体朝向冷冻探针行进时)处的压力降低，如将在下面描述的。
在一些这样的实施例中，在解冻(或烧灼)期间，可以重复地打开和关闭压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)，直到传热介质的压力是期望的压力设定点(例如，小于第二压力)。当从小于第二压力的压力膨胀时，传热介质可以有利地处于非低温状态中，使得在解冻操作期间可能不存在冰球形成。
在一个示例中，如果传热介质是氩，基于冷冻探针的尺寸和/或冷冻/融化性质，压力设定点可以在约200psi(约15bar)和约1000psi(约70bar)之间，例如，约500psi(约35bar)。因此，可以在解冻/烧灼过程期间打开和关闭压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)，以有效地实现在压力设定点范围内的期望压力(例如，约200-1000psi或15-70bar)。
如上所述，可以打开和关闭压力控制阀以实现传热介质的期望压力。可以使用一种或多种控制算法(下面进一步描述)来控制压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)中每一个的打开和关闭。
控制算法
算法1：开-关控制
如下所述，控制系统(例如，系统68或310)包括计算机可读存储介质，其包括控制算法，当由控制系统执行时，该控制算法致使控制系统进行如例如在图7和图8中所示并且在本文所述的步骤。图7示出了根据非限制性示例性实施例的在解冻循环(或烧灼)期间调节传热介质的压力的控制算法600。本文描述的步骤(例如，针对算法600、700、900和1000的)可以用于基于由压力换能器中的至少一个(例如，PT1)测量的压力来经由压力控制阀中的至少一个(例如，S1)调整在流动通道中的至少一个中的压力。可选地，可以通过基于由压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)中的每一个测量的压力同时和/或顺序控制压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)中的至少一个来调整在所有流动通道中的压力。
在步骤602处，压力换能器(例如，PT1)测量压力并且将测量的压力(或表示其的电信号)发送到控制系统310。在步骤604处，控制系统310接收测量的压力(或表示其的电信号)并且将其与最小或下压力设定点进行比较。如果测量的压力小于最小压力设定点值，在步骤606处，控制系统310则将信号发送到阀控制器以打开压力控制阀。当阀打开时，控制系统310可以继续监测压力(经由从压力换能器接收的压力进行)以在步骤608处确定压力是否达到和/或超过最大或上压力设定点。如果控制系统310确定测量的压力达到和/或超过最大压力设定点值，在步骤610处，控制系统310则将信号(或指令)发送到阀控制器以关闭压力控制阀。
在控制算法600的示例实施方式中，压力调节系统200可以以周期性间隔从压力换能器接收压力。例如，压力换能器可以以预定的采样速率(例如，2kHz)对压力进行采样，并且可以将测量的压力发送到控制系统310。可以选择采样速率，以最小化(或消除)混叠，并且生成足够数量的压力读数。
控制系统310可以将测量的压力与最小和最大压力设定点进行比较。如果测量的压力位于或小于压力设定点，控制系统310则将信号或指令发送到阀控制器以打开压力控制阀。同时，压力换能器继续以其预定的采样速率生成压力测量值，并且发送到控制系统310。控制系统310继而继续监测所测量的压力并且确定所测量的压力是否在压力设定点的范围内(例如，高于最小压力设定点并且小于最大压力设定点)。
最小压力设定点和最大压力设定点可以基于冷冻探针的类型及其冷冻/解冻性能被设定为值。最小和最大压力设定点两者可以是相同的值或不同的值。当压力在设定点之间循环时，其会生成在设定点之间的有效平均流动压力，并且设定点的值是预定的，使得从有效平均流动压力的膨胀将导致传热介质的温度为非低温的，并且适合于解冻过程。
在可选的实施例中，控制算法600可以包括可选步骤612，由此控制系统310跟踪在压力控制阀已经打开之后所经过的时间，并且在步骤614处将经过的时间与预定的时间进行比较。如果经过的时间超过了预定时间，在可选步骤616处，如果经过了预定时间，控制系统310则可以生成故障信号以指示流动通道已发生故障(216a、216b、216c、2l6d中的一个或多个)。在可选步骤618处，控制系统310则可以发送信号(或指令)以关闭压力控制阀。
在控制算法600的示例实施方式中，压力控制阀可以基于所测量的压力打开和关闭。阀可以在第一持续时间(例如，30毫秒)内保持打开，在该点处，由压力换能器测量的压力可以达到最大压力设定点。控制系统310通常可以发送信号以关闭阀。然而，如果压力调节系统200中存在故障并且控制系统310无法关闭压力控制阀，控制系统310则可以继续监测自打开阀以来所经过的时间。如果经过的时间超过预定时间(例如，两秒)，控制系统310则可以关闭压力控制阀和/或发送故障信号。在控制系统310无法调节压力的情况下，这种实施例可以提供附加的安全性。
算法2：改变设定点的开-关控制
图8示出了根据另一个非限制性示例性实施例的在解冻/烧灼循环期间调节传热介质的压力的控制算法700。
控制算法700可以基本上类似于控制算法600。在一个示例中，当压力(如由压力换能器测量的)可能不总是瞬时响应阀的打开和关闭时，可以实施控制算法700。因此，在一些这样的示例中，当达到压力设定点时，即使在关闭阀之后，压力(如由压力换能器测量的)可能继续升高。控制算法700可以解决这种影响以提供一致且稳定的压力。
在步骤702处，压力换能器测量压力并且将测量的压力(或表示其的电信号)发送到控制系统310。在步骤704处，控制系统310接收测量的压力(或表示其的电信号)并且将其与最小压力设定点进行比较。如果测量的压力位于或小于最小压力设定点值，在步骤706处，控制系统310则将信号发送到阀控制器以打开压力控制阀。当阀打开时，控制系统310可以继续监测压力(经由从压力换能器接收的压力进行)以在步骤708处确定压力是否达到和/或超过最大压力设定点。如果控制系统310确定测量的压力达到和/或超过最大压力设定点，在步骤710处，控制系统310则将信号(或指令)发送到阀控制器以关闭压力控制阀。在该点上，在开始降低之前，压力(如由压力换能器测量的)可能继续升高。在可选步骤712处，控制系统310可以比较在压力开始降低之前的压力值与第一压力。如果压力(如由压力换能器测量的)达到和/或超过第一压力(在压力控制阀关闭之后)，在可选步骤714处，控制系统310则可以决定最小压力设定点可能必须要进行偏移或调整，以便导致与期望的标称压力的较小偏差(如将关于图9所述的)。
在步骤714处，控制系统310可以计算偏移量并且以对应于该偏移量的量来调整最小压力设定点。在一个示例中，偏移量可以是第一压力和最大压力设定点之间的差。在该示例中，最小压力设定点可以按偏移量进行调整(降低)。因此，对于后续的循环而言，压力控制阀可以不打开，直到达到新的降低的或调整的最小压力设定点。继而，也可以调整与最大设定点的偏移量以用于后续的循环，使得与初始设定点值相比，在调整的设定点之间的压力范围较小。
在一些有利的实施例中，第一压力可以大于最大压力设定点，并且第二压力可以小于最小压力设定点。在另外的和替代的实施例中，第一压力和第二压力在整个解冻(或烧灼)循环中可能不是恒定的，并且可以在每次压力控制阀打开和关闭时进行调整。在进一步的另外和替代的实施例中，随着时间推移，第一压力和第二压力最终可以分别等于最大压力设定点和最小压力设定点。在这样有利的实施例中，在关闭压力控制阀之后，压力(如由压力换能器测量的)最终可以单调地减小(而不是最初增大且随后减小)。以这种方式，在压力循环中，一个循环与后续的循环相比，减小了对设定点中的一个或两个的调整，使得调整趋向于零并且有效压力与目标标称压力对准。
在控制算法700的示例实施方式中，压力控制阀可以基于所测量的压力和压力设定点打开和关闭。如果压力低于最小压力设定点，控制系统310则可以发送信号以打开压力控制阀。压力可能会继续增加，并且最终达到最大压力设定点。控制系统310可以发送信号以关闭压力控制阀。由于诸如响应于来自控制系统310的信号的阀打开和关闭中的延迟、阻塞等的影响，由压力传感器测量的压力可能继续增加，例如，直到再次开始降低之前的第一压力为止。第一压力可以大于最大压力设定点。因此，如果压力达到和/或超过第一压力，当达到最小压力设定点时，控制系统310可能不会打开压力控制阀。在压力控制阀再次打开之前，控制系统310可以等待直到压力达到第二压力。当压力达到第二压力时，打开压力控制阀。
在涉及作为传热介质的氩的一个示例中，最小压力设定点可以是，例如，约450psi(约30bar)。在该示例中，最大压力设定点可以是，例如，约500psi(约35bar)。第一压力可以是，例如，约550psi(约38bar)。因此，如果压力达到和/或超过为约550psi的第一压力，当达到为约450psi的最小压力设定点时，控制系统310可能不会打开压力控制阀。在该示例中，压力继续降低，直到达到为约400psi(约28bar)的第二压力。当压力达到第二压力时，打开压力控制阀。
控制系统310可以分别在阀打开和阀关闭之前或之后不久在基于在测量的压力和最小及最大压力设定点之间的偏移量的阀打开和关闭的后续循环中基于测量的压力调整对应于阀打开和关闭的第一压力和第二压力的值。此外，如下文将进一步描述的，控制系统还可以基于与其操作通信的冷冻探针的类型来确定最小和最大压力设定点。
在另一个示例中，在根据控制算法700的一个压力调节循环之后的后续循环期间，压力可能不会达到第一压力那么高。在压力控制阀关闭之后，压力可以例如，达到第三压力的较低值。因此，在下一个后续循环中，在压力控制阀打开之前，控制系统310可以等待直到压力达到，例如第四压力。在一些可选的有利的实施例中，打开和关闭时的压力最终可以分别收敛到最小压力设定点和最大压力设定点。控制系统310可以基于在循环中各个点处的测量压力以及在测量压力和最小及最大压力设定点之间的偏移量动态地调整对应于阀打开和关闭的第一压力、第二压力、第三压力和第四压力(以及随后的压力)的值。此外，如下文将进一步描述的，控制系统还可以基于与其操作通信的冷冻探针的类型来确定最小和最大压力设定点。
在涉及作为传热介质的氩的一些这样的示例中，如果最大压力设定点为约500psi，第一压力则为约550psi，最小压力设定点为约450psi以及第二压力为约400psi，第三压力可以为约525psi(约36bar)，且第四压力可以为约475psi(约33bar)。
控制系统310通常可以发送信号以关闭阀。然而，如果压力调节系统200中存在故障并且控制系统310无法关闭压力控制阀，控制系统310则可以继续监测自打开阀以来所经过的时间。如果经过的时间超过预定时间(例如，两秒)，控制系统310则可以关闭压力控制阀和/或发送故障信号。在控制系统310无法调节压力的情况下，这种实施例可以提供附加的安全性。
图9示出了响应于打开和关闭压力控制阀的压力换能器数据的示例。在时间t0处，压力换能器开始收集压力数据(例如，如分别由控制算法600和700的步骤602和702所示)。在时间1处，由压力换能器测量的压力(在图9中由实线指出)小于最小压力设定点(例如，分别由控制算法600和700的步骤604和704所示)，并且控制系统310发送信号(或指令)以打开压力控制阀(例如，如分别由控制算法600和700的步骤606和706所示)。由压力换能器测量的压力开始增加。在时间t2处，由压力换能器测量的压力达到最大压力设定点(例如，如分别由控制算法600和700的步骤608和708所示)。在该点处，控制系统310发送信号(或指令，例如分别由控制算法600和700的步骤610和710所示)以关闭压力控制阀。
在一些可选的实施例中，在压力控制阀关闭之后，由压力传感器测量的压力可以开始单调降低，直到压力控制阀再次打开。替代地，在其他可选的实施例中，即使在压力控制阀已经关闭之后直到降低之前的时间t3，由压力换能器测量的压力可以继续增加(如由图9中的虚线指出)。
在一些这样的可选实施例中，在时间t3处，由压力换能器测量的压力可以达到和/或超过第一压力。在这样的可选实施例中，如上所述，控制系统310可以允许压力继续进一步降低至低于最小压力设定点，以减少在下一个打开压力控制阀的情况下压力过冲最大压力设定点的机会。因此，在时间t4处，允许压力(如由压力换能器测量的)减小到第二压力(小于最小压力设定点)，在该点处，压力控制阀再次打开。
图9还以实线示出了期望的标称压力。期望的标称压力可以是循环平均压力，并且可以是在压力控制阀下游处的传热介质的压力(例如，当在冷冻探针的供应管中或在其下游处时)。期望的标称压力可以随时间大致保持恒定。
图9中的虚线还示出了有效平均压力。有效平均压力可以是表示单个循环中的循环平均值的循环平均值。如前所述，由于诸如阀打开和关闭中的延迟、物理阻塞等影响，由换能器测量的压力可能无法瞬间响应阀的打开和关闭，并且即使在关闭阀之后，也可能继续升高。
因此，有效平均压力可以在期望的正常压力附近振荡。随着时间的流逝，由于控制系统调整阀的打开和关闭以确保测量的压力分别对应于最小和最大压力设定点(例如，如图8中算法700中所阐述的)，有效平均压力可能收敛(在阀打开和阀关闭的几个循环内)以达到期望的标称压力，如图9所示。
算法3：基于针类型的压力设定点水平
图10示出了根据非限制性示例性实施例的在解冻循环期间控制传热介质的流量的方法900。方法900可以有利地允许独立地控制不同类型的冷冻探针(例如，具有不同的探针轴外径和/或不同的冷冻/解冻性质)。在这种情况下，上述的压力设定点可以不同。因此，方法900可以确定可能必须要供应传热介质以在解冻(或烧灼)期间提供有效热量分布，而对于特定的探针类型而言不具有冷冻和/或冰球形成所在的压力设定点。
在步骤902处，控制系统，诸如控制系统310可以(例如，经由处理器)读取关于连接到每个流动通道(216a、216b、2l6c、2l6d、......2l6n)的冷冻探针的信息。该信息可以存储在冷冻探针上的电子电路(例如，芯片)中。在步骤904处，控制系统310可以基于关于冷冻探针的信息来确定用于通道中的每一个的压力设定点。在一个示例中，可选地，用于不同类型的冷冻探针的压力设定点可以事先确定(例如，实验地)并且存储在与控制系统310操作通信(例如，有线或无线地)的存储器或存储装置中。替代地，在另一个示例中，作为另一个选项，可以根据经验确定压力设定点。
在步骤906处，控制系统310可以根据控制算法(如上所述，例如，控制算法600或控制算法700或其变型)致动压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)并且使用在步骤904处确定的压力设定点。例如，最大和最小压力设定点的值可以由控制系统310在步骤904处确定并且与控制算法600或700结合使用。可选地，如上面关于图8所描述的，图10的算法还可以在操作期间动态地调整压力设定点，使得随着时间的流逝，测量的压力大致对应于期望的有效压力。
在可选的实施例中，当方法900结合控制算法700使用时，控制系统310可以基于连接到对应的流动通道的冷冻探针的类型和/或其冷冻/解冻性质确定和设置用于每个流动通道(216a、216b、216c、216d中的一个或多个)的最大压力设定点、最小压力设定点、第一压力和第二压力中的一个或多个。
方法900的示例实施方式如下。第一冷冻探针100a和第二冷冻探针100b可以连接到第一流动通道216a和第二流动通道216b。控制系统310可以确定(例如，基于先前的数据、实验、经验方法)用于第一冷冻探针100a的压力设定点为约500psi并且用于第二冷冻探针100b的压力为约450psi。在这样的情况下，控制系统310可以根据控制算法(600、700或1000)致动流体联接到第一流动通道216a的第一压力控制阀S1，使得在第一流动通道216a中的压力为约500psi。控制系统310还可以致动第二压力控制阀S2(独立于第一压力控制阀)，使得第二流动通道216b中的压力为约450psi。还可以设想方法900的另外或替代的实施方式。
算法3：占空比(较早的描述)
图10示出了根据非限制性示例性实施例的调整传热介质的压力的控制算法1000。该方法可以用根据所公开的实施例中任一个的冷冻手术系统来执行。该方法可以采用机器可读(或计算机可执行)指令的形式，并且提供给控制系统310(例如，在控制系统310的存储器中编程)。在步骤1002处，控制系统310可以确定(例如，基于在步骤1001接收的用户输入)冷冻手术系统是在执行解冻(或烧灼)操作还是冷冻操作。控制系统310可以例如，基于操作者的输入做出这样的确定。如果控制系统310确定系统将要执行冷冻循环，可选地，控制系统310可以确定(基于操作者的输入或存储的程序设置)冷冻探针中的哪一个将执行冷冻操作。在步骤1006处，控制系统310可以与压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)电气通信并且发送电信号，该电信号将压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)从其关闭状态切换到打开状态。有利地，在该点处，控制系统310可以确定压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)中的哪些对应于执行冷冻操作的冷冻探针，并且选择性地致动那些压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。替代地，控制系统310可以致动所有的压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。在另外有利的方面中，控制系统310可以通过监测来自压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)的压力测量数据来控制冷冻性能和调整冷冻性能。例如，一旦达到期望的冷冻性能(例如，如冰球尺寸所示)，控制系统310则可以关闭(和/或重复地打开和关闭)压力控制阀(S1、S2、S3、S4、......Sn)。
如果控制系统310确定冷冻手术系统正在执行解冻(或烧灼)，控制系统310则在步骤1008处从连接到压力控制阀的压力换能器(PT1、PT2、PT3、PT4、......PTn)接收压力测量数据。在步骤1010处，控制系统310确定在压力控制阀下游(例如，当流体朝向冷冻探针行进时)处测量的压力是否在预定的压力范围内。如之前描述的，预定的范围可以小于第二压力(例如，小于传热介质在非低温状态下的压力)。如果控制系统310确定压力不在预定的压力范围内，在步骤1012处，控制系统310重复地致动(例如，通过发送电信号)压力控制阀，以便在压力控制阀的打开状态和关闭状态之间切换。控制系统310可以执行该步骤，直到在压力控制阀下游(例如，当流体朝向冷冻探针行进时)处的压力在预定的压力范围内。
在控制算法1000的有利方面中，控制系统310可以在解冻过程(或烧灼)期间的几个重复的循环中致动压力控制阀，其中对于每个循环而言，压力控制阀在第一时间间隔内处于打开状态中，并且在第二时间间隔内处于关闭状态中。可以选择第一和第二时间间隔，以产生在压力控制阀下游处的期望压力。在某些另外的实施例中，在对应于冷冻操作的持续时间内，压力控制阀可以在打开状态中。在一些实施例中，一个或多个压力控制阀中的压力控制阀保持打开的时间与一个或多个压力控制阀中的压力控制阀保持关闭的时间的比率可以在约5％和约80％之间。
根据本公开的实施例提供了几个优势。实施例提供了为冷冻和解冻(或烧灼)操作两者使用单个传热介质的能力，从而消除了另外的流体源。此外，通过使用传热介质以在解冻循环(烧灼)期间分布热量，在冷冻探针内由加热器生成的热量可以更均匀地分布，使得沿着冷冻探针的长度的各个点处测量的温度可能不会急剧变化。某些实施例允许在不使用另外的压力调节器或螺线管的情况下在大范围内调整传热介质的压力。所公开的实施例中的几个提供了紧凑且有效封装的冷冻消融系统。
已经描述了非限制性的实施例。这些和另外的实施例在下列权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种手术系统的压力调节系统，用于调节从传热介质源供应到手术工具的传热介质的压力，所述手术工具能连接到所述手术系统，所述压力调节系统包括：
压力控制阀，所述压力控制阀包括能流体连接到所述传热介质源的入口以及能流体连接到所述手术工具的出口，所述压力控制阀可致动成
在打开状态中，允许所述传热介质从其通过；以及
在关闭状态中，减少所述传热介质从其通过，其中在所述关闭状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量小于在所述打开状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量；以及
可操作地联接到所述压力控制阀的控制系统，所述控制系统被配置为：
接收与所述传热介质在所述压力控制阀的所述出口处或在其下游处的压力相对应的信号，
确定所述压力是否位于或小于最小压力设定点，
如果所述控制系统确定所述压力位于或小于所述最小压力设定点，则发送第一信号以将所述压力控制阀致动到所述打开状态，
确定所述压力是否高于最大压力设定点，并且
如果所述控制系统确定所述压力大于所述最大压力设定点，则发送第二信号以将所述压力控制阀致动到所述关闭状态。
2.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中所述控制系统被配置为确定在将所述压力控制阀致动到关闭状态之后所述压力是否增加到超过所述最大设定点压力的第一压力，以及以等于在所述第一压力和所述最大压力设定点之间的差的偏移量调整所述最小压力设定点。
3.根据权利要求2所述的压力调节系统，其中所述控制系统被配置为，如果所述控制系统确定在将所述压力控制阀致动到关闭状态之后所述压力是位于或小于所述最小压力设定点的所述调整值，发送第三信号以将所述压力控制阀致动到打开状态，。
4.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中所述控制系统被配置为测量所述压力控制阀被致动到打开状态之后的经过时间，并且将所述经过时间与预定时间进行比较。
5.根据权利要求4所述的压力调节系统，其中所述控制系统被配置为如果所述经过时间超过所述预定时间，则发送所述第二信号以将所述压力控制阀致动到关闭状态。
6.根据权利要求4所述的压力调节系统，其中所述控制系统被配置为如果所述经过时间超过所述预定时间，则发送指示故障状况的第四信号。
7.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中所述压力控制阀可与阀致动器协作，并且所述阀致动器响应于来自所述控制系统的控制信号，以将所述阀致动到打开状态和关闭状态。
8.根据权利要求7所述的压力调节系统，其中所述致动器包括螺线管。
9.根据权利要求1所述的压力调节系统，其还包括压力换能器，所述压力换能器被配置为测量在所述压力控制阀的所述出口处或在所述压力控制阀的所述出口的下游处的所述传热介质的所述压力。
10.一种冷冻手术系统，其包括：
用于插入患者体内执行冷冻手术过程的一个或多个冷冻探针，每个冷冻探针被配置为接收从传热介质源输送的传热介质；
用于调节被输送至所述冷冻探针或每个冷冻探针的传热介质的所述压力的压力调节系统，所述压力调节系统包括：
一个或多个压力控制阀，每个压力控制阀可操作以放置所述传热介质源使其与所述至少一个冷冻探针流体连通，
每个压力控制阀可致动成
在打开状态中，允许所述传热介质从其通过，或者
在关闭状态中，减少所述传热介质从其通过，
其中在所述关闭状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量小于在所述打开状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量，以及
一个或多个压力换能器，每个压力换能器被配置为测量在相关联的压力控制阀处或其下游处的所述传热介质的压力；以及
控制系统，所述控制系统可操作地连接到所述一个或多个压力控制阀和所述一个或多个压力换能器，并且被配置为：
确定从所述压力换能器接收的所述压力是否位于或小于最小压力设定点，
如果所述压力位于或小于所述最小压力设定点，则发送第一信号以将相关联的压力控制阀致动到打开状态，确定从所述压力换能器接收的所述压力是否位于或大于最大压力设定点，以及
如果所述压力大于所述最大压力设定点，则发送第二信号以将相关联的压力控制阀致动到关闭状态。
11.根据权利要求10所述的冷冻手术系统，其包括多个所述冷冻探针，并且其中每个冷冻探针可相对于其他冷冻探针独立操作，使得所述控制系统被布置成确定对应于每个冷冻探针的所述最大压力设定点和所述最小压力设定点，以及基于所述对应的最大压力设定点和所述最小压力设定点将连接到相应冷冻探针的所述压力控制阀致动到打开状态和关闭状态。
12.根据权利要求10所述的冷冻手术系统，其中每个压力控制阀包括用于将所述阀致动到关闭状态和打开状态的阀致动器，并且所述致动器响应于来自所述控制系统的控制信号来控制致动。
13.根据权利要求10所述的冷冻手术系统，其中每个冷冻探针包括电加热器，其响应于来自所述控制系统的控制信号来在解冻操作期间加热在所述冷冻探针中的传热介质。
14.根据权利要求13所述的冷冻手术系统，其中所述控制系统被布置成调节在解冻操作中被输送至所述冷冻探针或每个冷冻探针的传热介质的所述压力，使得所述压力位于或低于所述最大压力设定点，在所述最大压力设定点，所述传热介质在非低温状态中以分布由所述电加热器生成的热量以传递给患者。
15.根据权利要求10所述的冷冻手术系统，其中所述控制系统被布置成调节被输送至所述冷冻探针或每个冷冻探针的传热介质的所述压力，使得所述压力大于所述最大压力设定点，在所述最大压力设定点，所述传热介质在低温状态中以在冷冻操作期间冷冻和/或冷冻消融围绕所述冷冻探针的组织。
16.根据权利要求15所述的冷冻手术系统，其中所述控制系统被布置成致使每个压力控制阀在所述冷冻操作的所述持续时间被致动到打开状态。
17.根据权利要求10所述的冷冻手术系统，其中所述传热介质是氩。
18.根据权利要求17所述的冷冻手术系统，其被布置成与热源流体连通以在所述压力调节系统的上游在约1000psi(约70bar)和约4000psi(约275bar)之间的压力下供应传热介质。
19.根据权利要求18所述的冷冻手术系统，其中所述最小压力设定点为至少约200psi(约15bar)。
20.根据权利要求18所述的冷冻手术系统，其中所述最大压力设定点位于或低于约1000psi(约70bar)。
21.根据权利要求10所述的冷冻手术系统，其中当从所述一个或多个压力换能器中的所述压力换能器接收的所述压力位于或大于最大压力设定点时，所述控制系统发送信号以减小所述一个或多个压力控制阀中的所述压力控制阀保持打开的时间相对于所述一个或多个压力控制阀中的所述压力控制阀保持关闭的时间的比率。
22.一种调整冷冻探针中的压力的方法，其包括：
提供冷冻手术系统，所述冷冻手术系统包括：
一个或多个冷冻探针，
一个或多个压力控制阀，每个压力控制阀与至少一个冷冻探针流体联接，
一个或多个压力换能器，每个压力换能器流体联接到对应的压力控制阀，以及
与每个压力控制阀操作通信的控制系统；
确定至少一个冷冻探针是否正在执行冷冻操作或解冻操作；
如果所述至少一个冷冻探针正在执行所述冷冻操作，打开流体联接到所述至少一个冷冻探针的所述压力控制阀，使得通过所述压力控制阀将传热介质供应到所述至少一个冷冻探针，以便导致低温膨胀和/或冷冻，以及
如果所述至少一个冷冻探针正在执行所述解冻操作，
致动所述压力控制阀以基于由所述压力换能器测量的压力重复地打开和关闭流体联接到所述至少一个冷冻探针的所述压力控制阀，
使得通过所述压力控制阀供应的所述传热介质的所述压力小于对应于从所述传热介质产生的低温膨胀和/或冷冻的压力，
其中所述控制系统基于由流体联接到所述对应的压力控制阀的所述压力换能器中的每一个所测量的压力独立于其他压力控制阀来致动每个压力控制阀。
23.一种冷冻手术系统，其包括：
一个或多个冷冻探针；
一个或多个压力控制阀，每个压力控制阀与至少一个冷冻探针流体联接，每个压力控制阀可相对于其他压力控制阀独立地致动成，
在打开状态中，允许所述传热介质从其通过；以及
在关闭状态中，减少所述传热介质从其通过，其中在所述关闭状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量小于在所述打开状态中流过所述压力控制阀的传热介质的数量；
一个或多个压力换能器，每个压力换能器流体联接到对应的压力控制阀；以及
与每个压力控制阀操作通信的控制系统，所述控制系统被配置为：
确定至少一个冷冻探针是否正在执行冷冻操作或解冻操作；
如果所述控制系统确定所述至少一个冷冻探针正在执行所述冷冻操作，打开流体联接到所述至少一个冷冻探针的所述压力控制阀，使得通过所述压力控制阀将传热介质供应到所述至少一个冷冻探针，以便导致低温膨胀和/或冷冻，以及
如果所述控制系统确定所述至少一个冷冻探针正在执行所述解冻操作，
致动所述压力控制阀以基于由所述压力换能器测量的压力重复地打开和关闭流体联接到所述至少一个冷冻探针的所述压力控制阀，
使得通过所述压力控制阀供应的所述传热介质的所述压力小于对应于从所述传热介质产生的低温膨胀和/或冷冻的压力，
其中所述控制系统被配置为基于由流体联接到所述对应的压力控制阀的所述压力换能器中的每一个所测量的压力独立于其他压力控制阀来致动每个压力控制阀。
CN201980028423.5A 2018-04-27 2019-04-17 具有压力调节的冷冻手术系统 Pending CN112020337A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862663808P 2018-04-27 2018-04-27
US62/663,808 2018-04-27
PCT/IB2019/053192 WO2019207426A1 (en) 2018-04-27 2019-04-17 Cryosurgical system with pressure regulation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112020337A true CN112020337A (zh) 2020-12-01

Family

ID=66668986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980028423.5A Pending CN112020337A (zh) 2018-04-27 2019-04-17 具有压力调节的冷冻手术系统

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11266458B2 (zh)
EP (1) EP3784156B1 (zh)
JP (2) JP7146935B2 (zh)
CN (1) CN112020337A (zh)
AU (2) AU2019259501B2 (zh)
TW (1) TW201944967A (zh)
WO (1) WO2019207426A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113616314A (zh) * 2021-10-13 2021-11-09 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 高低温复合式治疗系统及其压力控制方法
CN113768610A (zh) * 2021-11-11 2021-12-10 上海导向医疗系统有限公司 真空壁位置可调的冷冻消融针
CN114886542A (zh) * 2022-07-14 2022-08-12 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 冷热消融系统及其控制方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019259501B2 (en) 2018-04-27 2022-02-03 Biocompatibles Uk Limited Cryosurgical system with pressure regulation
EP3854334A1 (de) * 2020-01-23 2021-07-28 Erbe Elektromedizin GmbH Gerät zur speisung eines medizinischen instruments mit einem kältemittel
US11633224B2 (en) 2020-02-10 2023-04-25 Icecure Medical Ltd. Cryogen pump
CN113476134B (zh) * 2021-06-30 2022-06-24 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 工质储存罐的罐内压力调整方法及装置
US20230381015A1 (en) 2022-05-31 2023-11-30 Icecure Medical Ltd. Cryogenic system with multiple submerged pumps

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108390A (en) * 1988-11-14 1992-04-28 Frigitronics, Inc. Flexible cryoprobe
US20020111612A1 (en) * 1999-01-25 2002-08-15 Lalonde Jean Pierre Closed loop catheter coolant system
US20120265452A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Galil Medical Inc. Method of monitoring gas supply during a cryosurgical procedure
CN103501719A (zh) * 2011-03-02 2014-01-08 远藤护理有限公司 低温医疗系统
US20150342660A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Kyphon SÀRL Cryogenic kyphoplasty instrument and methods of use
US20180028250A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Csa Medical, Inc. Method & apparatus to perform cryotherapy

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6706037B2 (en) 2000-10-24 2004-03-16 Galil Medical Ltd. Multiple cryoprobe apparatus and method
US20100256620A1 (en) 2006-01-12 2010-10-07 Galil Medical Ltd. Thin flexible cryoprobe operated by krypton
US7938822B1 (en) * 2010-05-12 2011-05-10 Icecure Medical Ltd. Heating and cooling of cryosurgical instrument using a single cryogen
JP2015500675A (ja) 2011-11-15 2015-01-08 アイスキュア メディカル リミテッド 閉ループ低温外科圧力及び流動調節型システム
US9301796B2 (en) 2012-03-02 2016-04-05 Csa Medical, Inc. Cryosurgery system
US9078733B2 (en) 2012-08-08 2015-07-14 Galil Medical Inc. Closed-loop system for cryosurgery
US9017317B2 (en) 2012-12-06 2015-04-28 Medtronic Ardian Luxembourg S.A.R.L. Refrigerant supply system for cryotherapy including refrigerant recompression and associated devices, systems, and methods
CN105555215B (zh) * 2013-05-23 2017-11-24 查内尔麦德系统公司 冷冻治疗系统
US10492842B2 (en) * 2014-03-07 2019-12-03 Medtronic Ardian Luxembourg S.A.R.L. Monitoring and controlling internally administered cryotherapy
US10543032B2 (en) * 2014-11-13 2020-01-28 Adagio Medical, Inc. Pressure modulated cryoablation system and related methods
CN106806013B (zh) * 2017-01-16 2020-06-19 康沣生物科技(上海)有限公司 一种冷冻消融系统
WO2019099878A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Cryoconcepts Lp Portable electro-mechanical cryosurgical device
AU2019259501B2 (en) 2018-04-27 2022-02-03 Biocompatibles Uk Limited Cryosurgical system with pressure regulation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5108390A (en) * 1988-11-14 1992-04-28 Frigitronics, Inc. Flexible cryoprobe
US20020111612A1 (en) * 1999-01-25 2002-08-15 Lalonde Jean Pierre Closed loop catheter coolant system
CN103501719A (zh) * 2011-03-02 2014-01-08 远藤护理有限公司 低温医疗系统
US20120265452A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 Galil Medical Inc. Method of monitoring gas supply during a cryosurgical procedure
US20150342660A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Kyphon SÀRL Cryogenic kyphoplasty instrument and methods of use
US20180028250A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Csa Medical, Inc. Method & apparatus to perform cryotherapy

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113616314A (zh) * 2021-10-13 2021-11-09 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 高低温复合式治疗系统及其压力控制方法
CN113768610A (zh) * 2021-11-11 2021-12-10 上海导向医疗系统有限公司 真空壁位置可调的冷冻消融针
CN113768610B (zh) * 2021-11-11 2022-02-22 上海导向医疗系统有限公司 真空壁位置可调的冷冻消融针
WO2023083049A1 (zh) * 2021-11-11 2023-05-19 上海导向医疗系统有限公司 真空壁位置可调的冷冻消融针
CN114886542A (zh) * 2022-07-14 2022-08-12 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 冷热消融系统及其控制方法
CN114886542B (zh) * 2022-07-14 2022-09-23 海杰亚（北京）医疗器械有限公司 冷热消融系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11266458B2 (en) 2022-03-08
JP7146935B2 (ja) 2022-10-04
AU2019259501A1 (en) 2020-09-24
AU2019259501B2 (en) 2022-02-03
US20220183737A1 (en) 2022-06-16
JP2022171938A (ja) 2022-11-11
US11813012B2 (en) 2023-11-14
TW201944967A (zh) 2019-12-01
EP3784156A1 (en) 2021-03-03
WO2019207426A1 (en) 2019-10-31
AU2022202915A1 (en) 2022-05-26
AU2022202915B2 (en) 2024-03-07
JP2021517050A (ja) 2021-07-15
EP3784156B1 (en) 2024-03-06
US20190328437A1 (en) 2019-10-31
JP7441910B2 (ja) 2024-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7441910B2 (ja) 圧力調整機能を備えた冷凍凝固手術システム
EP1357847B1 (en) Pre-cooled cryogenic medical system
USRE43007E1 (en) Cooling system
US6585729B1 (en) Vented cryosurgical system with backpressure source
US8298219B2 (en) Cryotreatment device using a supercritical gas
US9750555B2 (en) Method and apparatus for cryoadhesion
JP2022163008A (ja) 磁気共鳴イメージング検出を備えた冷凍アブレーションシステム
US20240032979A1 (en) Cryoablation catheter assembly, cryoablation system and method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination