CN113367788A - 能量递送系统及其用途 - Google Patents
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Abstract
本文提供了用于向组织递送能量以用于各种应用的装置、系统和方法，所述各种应用包括医学规程（例如，组织消融、切除、烧灼、血管血栓形成、心律失常和节律障碍的治疗、电外科、组织采集等）。在某些实施方案中，提供了用于向难以接近的组织区域（例如，中心或周围肺组织）递送能量以及/或者减少能量递送期间放出的不期望的热量的装置、系统和方法。
Description
技术领域
本文提供了用于向组织递送能量以用于各种应用的装置、系统和方法，所述各种应用包括医学规程（例如，组织消融、切除、烧灼、血管血栓形成、心律失常和节律障碍的治疗、电外科、组织采集等）。在某些实施方案中，提供了用于向难以接近的组织区域（例如，中心或周边肺组织）递送能量以及/或者减少能量递送期间放出的不期望的热量的装置、系统和方法。
背景技术
消融是治疗某些组织诸如良性和恶性肿瘤、心律失常、心脏节律障碍和心动过速的重要治疗策略。大多数经批准的消融系统利用射频(RF)能量作为消融能量源。因此，目前各种基于RF的导管和电源都可供医生使用。然而，RF能量有几个局限性，包括表面组织中能量的快速耗散导致浅的“烧伤”，以及无法接近更深的肿瘤或心律失常组织。RF消融系统的另一个局限性是有在能量发射电极上形成焦痂和凝块形成的趋势，这限制了电能的进一步沉积。
微波能量是用于加热生物组织的有效能量来源，并且用于诸如以下的应用，例如癌症治疗和输注前的血液预热。因此，鉴于传统消融技术的缺点，最近人们对使用微波能量作为消融能量源非常感兴趣。微波能量优于RF的优点是对组织的渗透更深、对炭化不敏感、不必接地、更可靠的能量沉积、更快的组织加热，以及比RF产生大得多的热消融灶的能力，这大大简化了实际的消融规程。因此，正在开发的多种装置利用微波频率范围内的电磁能量作为消融能量源（参见，例如美国专利No. 4,641,649、No. 5,246,438、No. 5,405,346、No. 5,314,466、No. 5,800,494、No. 5,957,969、No. 6,471,696、No. 6,878,147和No. 6,962,586；这些专利中的每个专利全文以引用方式并入本文。
不幸的是，目前的装置在尺寸和灵活性方面均受限于其能够递送能量的身体区域。例如，在肺中，随着支气管树逐渐深入肺的周边而分支，支气管树的气道逐渐变窄。使用目前的装置将能量递送装置准确放置到此类难以到达的区域是不可行的。此外，现有的微波系统不能将足够的微波能量递送到远侧的消融目标区域，而不会沿着该路径使组织过热并烧伤。需要改进的系统和装置来向难以到达的组织区域递送能量。
发明内容
本文提供了用于向组织递送能量以用于各种应用的装置、系统和方法，所述各种应用包括医学规程（例如，组织消融、切除、烧灼、血管血栓形成、心律失常和节律障碍的治疗、电外科、组织收获等）。在某些实施方案中，提供了用于向难以接近的组织区域（例如，中心和周边肺组织）递送能量以及/或者减少能量递送期间放出的不期望的热量的装置、系统和方法。在一些实施方案中，提供了用于减少沿能量传输线的热释放的系统、装置和方法。
在一些实施方案中，本文提供了采用用于将能量递送至组织区域（例如，肿瘤、管腔、器官等）的部件的系统、装置和方法。在一些实施方案中，该系统包括能量递送装置以及以下中的一者或多者：处理器、电源、用于引导、控制和递送功率的部件（例如，功率分配器）、成像系统、调谐系统、温度调节系统和装置放置系统。
向身体内远侧或难以到达的位置（例如，中心和周边肺组织）递送消融量的能量存在许多重大挑战。例如，对于支气管内或经支气管疗法，此类技术可能需要长而灵活的递送通路和小直径装置。这些因素使向目标组织递送足够高量的能量变得复杂。增加沿着此类路径的能量递送会产生大量的热并对所使用的材料提出挑战。加热可沿着通路烧伤组织，从而造成不期望的或不可接受的损伤。本文提供了克服这些挑战并将用于实现成功的组织消融所需的因素与能够到达身体的远端区域（例如，支气管内和经支气管地）的长而柔性的小直径装置平衡的装置、系统和方法。
在一些实施方案中，所述装置、系统和方法采用同轴或三轴微波能量递送装置，其具有流过装置的第一通道（从其近侧端部至其远侧端部）的冷却剂，并且其中冷却剂在远侧端部处反向并通过不同的通道从装置的远侧端部向近侧端部流回。在一些实施方案中，第一通道设置在内导体的中空中心，并且返回通道设置在内导体与外导体之间。
例如，在一些实施方案中，本文提供了用于将微波能量递送到身体的远侧区域的能量递送装置，包括以下各项中的一者或多者或每一者：a)直接或间接地可连接或连接到微波能量发生器和/或冷却剂源的近侧端部；b)远侧端部，所述远侧端部被配置成在围绕所述远侧端部的限定区域中产生消融能量，以便消融期望的组织区域；c)内导体（例如，中空内导体）；d)围绕内导体的一部分的间隔件（例如，围绕内导体盘旋的单丝管）；e)围绕间隔件的非导电芯（例如，电介质芯），由此在未被间隔件占据的区域中在芯和内导体之间形成气隙；f)围绕芯的外导体；以及在远侧端部处的冷却剂流动交换器，其被配置成接收来自一个源（例如，中空内导体）的冷却剂并将冷却剂返回到气隙。
在一些实施方案中，能量递送装置足够长以从身体外部延伸到身体内部的目标区域。因此，在一些实施方案中，能量递送装置为至少20厘米长（例如，至少30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200等厘米长或其间的范围）。
在一些实施方案中，能量递送装置还包括围绕外导体的非导电夹套。在一些实施方案中，能量递送装置还包括围绕非导电夹套的导电护套，该导电护套与外导体和内导体形成三轴天线。
在一些实施方案中，能量递送装置在其远侧端部处还包括套管针或锥形或其他组织穿透尖端。在一些实施方案中，该尖端为导电的。在一些实施方案中，内导体不电连接到该尖端。在一些实施方案中，内导体电容耦合到该尖端。
在一些实施方案中，冷却剂流动交换器包括盖，该盖具有闭合的远侧端部和在盖内形成开口的开口的近侧端部。在一些实施方案中，内导体插入到盖的开口。在一些实施方案中，盖中的开口包括一个或多个通道，所述一个或多个通道将来自内导体的冷却剂从盖的开口的近侧端部返回并进入气隙。
在一些实施方案中，所述装置具有大小被设定用于将微波能量支气管内递送至中心或周边肺结节的外径（例如，小于3mm、2.8mm、2.5mm、2.3mm、2.1mm、2mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm、1.5mm、1.4mm等）。
本文还提供了包括此类能量递送装置和一个或多个其他部件的系统。此类系统还可包括递送系统，用于将能量递送装置从身体外部递送到身体内部的目标区域（例如，从受治疗者的口腔在支气管内或经支气管到中心或周边肺区域）。在一些实施方案中，该系统包括递送管。在一些实施方案中，该递送管为导电的。在一些此类实施方案中，递送管提供与能量递送装置的外导体和内导体形成三轴天线的最外层导体。在一些实施方案中，递送管提供外导体并且能量递送装置仅包括内导体，该递送装置完成同轴天线。在一些实施方案中，该系统包括发生器（例如，微波发生器）。在一些实施方案中，该系统包括冷却剂供应源（例如，加压气体诸如CO2的供应源）。在一些实施方案中，冷却剂供应源在零至1000psi（例如，700psi）下通过内导体或其他通道递送冷却剂。在一些实施方案中，该系统包括控制计算机，其控制任何期望的系统分量，包括能量和/或冷却剂递送的时间和量。在一些实施方案中，该系统包括成像装置。在一些实施方案中，该系统包括能量和冷却剂界面以将能量递送装置链接到电源和冷却剂供应源。在一些实施方案中，该界面包括：a)用于连接至冷却剂源的气体连接器；b)用于连接至电源的电源连接器；以及c)用于连接至微波发生器的消融电源连接器。
本文还提供了使用能量递送装置或相关系统的方法。在一些实施方案中，本文提供了消融组织的方法，包括：将能量递送装置的远侧端部定位在目标组织附近并且从该装置施加消融能量。在一些实施方案中，组织在肺中。在一些实施方案中，能量递送装置在支气管内或经支气管定位。在一些实施方案中，目标组织是中心或周边肺结节。在一些实施方案中，所述系统、装置和方法接近中心或周边肺组织上的肺结节、肿瘤和/或消融灶（例如，通过刺入肺组织而不进入肺中）。在一些实施方案中，所述系统、装置和方法提供通过气管和/或支气管树（例如，一级、二级和三级支气管和细支气管）通向中心或周边肺组织上的肺结节、肿瘤和/或消融灶的通路。在一些实施方案中，所述系统、装置和方法将能量（例如，微波能量）通过支气管树递送至中心或周边肺而没有组织损伤（例如，没有显著损伤沿着路径的组织）。
该系统不受限于所采用的冷却剂材料的性质。冷却剂包括但不限于液体和气体。示例性的冷却剂流体包括但不限于以下中的一者或多者或其组合：水、二醇、空气、惰性气体、二氧化碳、氮气、氦气、六氟化硫、离子溶液（例如，含有或不含有钾和其他离子的氯化钠）、葡萄糖水溶液、乳酸林格氏液、有机化学溶液（例如，乙二醇、二甘醇或丙二醇）、油（例如，矿物油、硅油、氟烃油）、液态金属、氟里昂、卤代甲烷、液化丙烷、其他卤代烷烃、无水氨、二氧化硫。在一些实施方案中，冷却剂流体也用作电介质材料。在一些实施方案中，冷却剂是在其临界点处或附近被压缩的气体。在一些实施方案中，冷却至少部分地通过改变冷却剂的浓度、压力、体积或温度而发生。例如，可以使用焦尔-汤普森效应并经由气体冷却剂来实现冷却。在一些实施方案中，由化学反应提供冷却。这些装置不限于特定类型的降温化学反应。在一些实施方案中，降温化学反应是吸热反应。在一些实施方案中，冷却剂是过冷气体。在一些实施方案中，冷却由压力控制系统控制。在一些实施方案中，冷却剂的冷却采用热电冷却器（例如，珀尔帖冷却器、热交换器等）。
在一些实施方案中，能量递送装置通过调节随着温度升高从装置发射的能量的量（例如，调节从装置谐振的能量波长）而防止不期望的加热并且/或者维持期望的能量递送特性。该装置不限于调节从装置发射的能量的量的特定方法。在一些实施方案中，该装置被配置成使得当装置达到特定阈值温度时或者当装置在一定范围内加热时，调节从装置谐振的能量波长。该装置不限于调节从装置谐振的能量波长的特定方法。在一些实施方案中，能量递送装置通过调节能量递送程序而不调整（例如，降低）能量波长而防止不期望的加热并且/或者维持期望的能量递送特性。在一些实施方案中，脉冲程序向治疗部位递送能量脉冲串（例如，足以执行期望任务（例如，消融）的能量脉冲串），而不会引起沿着传输路径的不期望的加热。在一些实施方案中，与连续递送程序相比，脉冲程序减少了沿着传输路径的热量。在一些实施方案中，不同模式的脉冲程序有效地平衡了递送到治疗部位的大量能量和沿着递送路径减少的热量的两种潜在冲突期望。在一些实施方案中，利用不同的脉冲模式（例如，递送能量的时间长度、能量脉冲之间的时间长度）和不同的能量水平（例如，能量波长）来优化能量递送和路径加热。
在一些实施方案中，能量递送装置包括具有优化的调谐能力以减少反射热损失的三轴微波探头（参见，例如美国专利No. 7,101,369；还参见，美国专利申请No. 10/834,802、No. 11/236,985、No. 11/237,136、No. 11,237,430、No. 11/440,331、No. 11/452,637、No. 11/502,783、No. 11/514,628；以及国际专利申请No. PCT/US05/14534；所述专利申请全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，能量递送装置通过具有空气或其他气体作为电介质芯的同轴传输线（例如，同轴电缆）来发射能量（参见，例如美国专利申请No.11/236,985；所述专利申请全文以引用方式并入本文）。
控制系统不限于特定类型的控制器或处理器。在一些实施方案中，处理器被设计为例如从系统的部件（例如，温度监测系统、能量递送装置、组织阻抗监测部件等）接收信息，将此类信息显示给用户，并且操纵（例如，控制）系统的其他部件。在一些实施方案中，处理器被配置成在包括能量递送装置、电源、引导、控制和递送功率的构件（例如，功率分配器）、成像系统、调谐系统和/或温度调节系统的系统内操作。
所述系统、装置和方法不限于特定类型的电源。在一些实施方案中，电源被配置成提供任何期望类型的能量（例如，微波能量、射频能量、辐射、低温能量、电穿孔、高强度聚焦超声和/或其混合方式）。在一些实施方案中，电源利用功率分配器来允许将能量递送到两个或更多个能量递送装置。在一些实施方案中，电源被配置成在包括功率分配器、处理器、能量递送装置、成像系统、调谐系统和/或温度调节系统的系统内操作。
所述系统、装置和方法不限于特定类型的成像系统。在一些实施方案中，成像系统利用成像装置（例如，内窥镜装置、立体定向计算机辅助神经外科导航装置、热传感器定位系统、运动速率传感器、操控线系统、规程内超声波、荧光镜透视、计算机断层摄影磁共振成像、核医学成像装置三角测量成像、间质超声波、微波成像、声学层析成像、双能量成像、热声成像、红外和/或激光成像、电磁成像）（参见，例如美国专利No. 6,817,976、No. 6,577,903和No. 5,697,949、No. 5,603,697和国际专利申请No. WO 06/005,579；其中每个专利全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，系统利用允许或协助放置、定位和/或监控与本发明的能量系统一起使用的任何物品的内窥镜相机、成像部件和/或导航系统。在一些实施方案中，成像系统被配置成提供能量递送系统的特定部件的位置信息（例如，能量递送装置的位置）。在一些实施方案中，成像系统被配置成在包括处理器、能量递送装置、电源、调谐系统和/或温度调节系统的系统内操作。在一些实施方案中，成像系统位于能量递送装置内。在一些实施方案中，成像系统提供关于消融区特性（例如，直径、长度、横截面积、体积）的定性信息。成像系统不限于用于提供定性信息的特定技术。在一些实施方案中，用于提供定性信息的技术包括但不限于时域反射测量法、飞行时间脉冲检测、频率调制距离检测、本征模式或共振频率检测，或任何频率的反射和透射，基于单独的一个间质装置或与其他间质装置或外部装置配合。在一些实施方案中，间质装置提供用于成像的信号和/或检测（例如，电声成像、电磁成像、电阻抗断层成像）。
所述系统、装置和方法不限于特定的调谐系统。在一些实施方案中，调谐系统被配置成允许在能量递送系统内调节变量（例如，递送的能量的量、递送的能量的频率、递送到系统中提供的多个能量装置中的一个或多个的能量、所提供的冷却剂的量或类型等等）。在一些实施方案中，调谐系统包括传感器，该传感器向用户或者连续或在时间点监控能量递送装置的功能的处理器提供反馈。在一些实施方案中，监测反射的能量以评估能量递送。传感器可记录和/或回报任何数量的特性，包括但不限于在系统的部件的一个或多个位置处的热（例如，温度）、组织处的热、组织的特性、该区域的定性信息等。传感器可以呈成像装置诸如CT、超声波、磁共振成像、荧光镜透视、核医学成像或任何其他成像装置的形式。在一些实施方案中，特别是对于研究应用，系统通常记录并存储信息以用于系统的未来优化以及/或者用于在特定条件（例如，患者类型、组织类型、目标区域的尺寸和形状、目标区域的位置等）下能量递送的优化。在一些实施方案中，调谐系统被配置成在包括处理器、能量递送装置、电源、成像系统和/或温度调节系统的系统内操作。在一些实施方案中，成像部件或其他控制部件向消融装置提供反馈，使得功率输出（或其他控制参数）可被调节以提供最佳组织响应。
所述系统、装置和方法不限于特定的温度调节系统。在一些实施方案中，温度调节系统被设计为在医疗规程（例如，组织消融）期间减少系统的各种部件（例如，能量递送装置）的不希望的热量或将目标组织保持在特定温度范围内。在一些实施方案中，温度调节系统被配置成在包括处理器、能量递送装置、电源、引导、控制和递送功率的部件（例如，功率分配器）、调谐系统和/或成像系统的系统内操作。
在一些实施方案中，系统还包括用于监测系统的各种部件（例如，能量递送装置）和/或组织区域的温度或反射功率的温度监测系统或反射功率监测系统。在一些实施方案中，监测系统被设计成如果例如反射能量的温度或量超过预定值，则改变（例如，防止、减少）到特定组织区域的能量递送。在一些实施方案中，温度监测系统被设计成改变（例如，增加、减少、维持）到特定组织区域的能量递送，以便将组织或能量递送装置保持在优选温度或优选温度范围内。
在一些实施方案中，该系统还包括识别或跟踪系统，所述系统例如被配置成防止使用先前使用的部件（例如，未经灭菌的能量递送装置）来识别系统的一个部件的性质，从而可针对兼容性或优化的功能来适当地调节系统的其他部件。在一些实施方案中，该系统读取与本发明的系统的部件相关联的条形码或其他信息传递元件。在一些实施方案中，系统的部件之间的连接在使用之后被改变（例如，断开）以便防止额外的使用。本发明不受限于在系统中使用的部件的类型或使用的用途。实际上，这些装置可以任何期望的方式配置。同样地，所述系统和装置可用于将要递送能量的任何应用中。此类用途包括任何和所有医疗、兽医和研究应用。
所述系统、装置和方法不受限于目标组织或区域的性质。用途包括但不限于心律失常的治疗、肿瘤消融（良性和恶性）、手术期间出血控制、创伤后控制、任何其他出血控制、软组织移除、组织切除和收获、静脉曲张的治疗、腔内组织消融（例如，用于治疗食管病变，诸如巴雷特食管和食管腺癌）、骨肿瘤的治疗、正常骨和良性骨病症、眼内用途、美容手术中的用途、中枢神经系统病变（包括脑肿瘤和电干扰）的治疗、消毒规程（例如，输卵管的消融）以及用于任何目的的血管或组织的烧灼。在一些实施方案中，外科应用包括消融疗法（例如，以实现凝固性坏死）。在一些实施方案中，外科应用包括肿瘤消融以瞄准例如转移肿瘤。在一些实施方案中，装置被配置用于在任何期望的位置移动和定位而尽可能少地破坏组织或生物体，所述位置包括但不限于脑部、颈部、胸部、肺部（例如，中心或周边肺）、腹部和骨盆。在一些实施方案中，系统被配置用于例如通过计算机断层摄影、超声波、磁共振成像、荧光镜透视等引导递送。
所述系统、装置和方法可以与其他系统、装置和方法结合使用。例如，本发明的系统、装置和方法可以与其他消融装置、其他医疗装置、诊断方法和试剂、成像方法和试剂、装置放置系统以及治疗方法和试剂一起使用。使用可以是同时的，也可在另一次干预之前或之后发生。
另外，提供集成的消融和成像系统，其向用户提供反馈并允许各种系统部件之间的通信。系统参数可在消融期间进行调节，以优化能量递送。另外，用户能够更准确地确定规程何时成功完成，减少不成功的治疗和/或治疗相关并发症的可能性。
在一些实施方案中，本发明提供用于将能量递送装置放置在难以到达的结构、组织区域和/或器官（例如分支结构（例如人肺））中的装置、系统和方法。因此，在一些实施方案中，本发明提供了一种多导管系统或装置，包括：主导管，其包括内部管腔（主管腔）；通道导管或护套，其包括内部管腔（通道管腔），其中通道导管被配置成配合在主管腔内；以及一个或多个可插入工具（例如，可操纵导航导管、治疗工具（例如，能量递送装置、活检钳、针等）等），其中一个或多个可插入工具被配置成配合在通道管腔内。在一些实施方案中，本发明提供了一种用于接近难以接近的组织区域（例如，高度分支的组织，例如肺周边）的方法，包括：在通道导管的通道管腔内提供可操纵导航导管，其中通道导管在主导管的主管腔内。在一些实施方案中，可操纵导航导管包括：i)可操纵尖端，其允许由临床医生或操作者操纵其在患者、器官、管腔和/或组织内的位置；以及ii)位置传感器，其允许跟踪可操纵导航导管穿过患者、器官、管腔和/或组织。在一些实施方案中，可操纵导航导管的可操纵尖端通过将导管的尖端指向期望的运动方向而起作用。在一些实施方案中，导管的手动或自动移动导致指向尖端方向的移动。在一些实施方案中，将主导管、通道导管和可操纵导航导管插入患者体内的组织区域（例如，支气管）中，并且将主导管（例如，支气管镜）在可用空间（例如，管腔（例如，支气管的管腔））的尺寸和主导管（例如，支气管镜）的尺寸将允许的情况下尽可能远地插入组织区域中。在一些实施方案中，将主导管、通道导管和可操纵导航导管经由可操纵导航导管的可操纵尖端和/或主导管内的导向机构移动通过患者、器官、管腔和/或组织。在一些实施方案中，通道导管和可操纵导航导管延伸超出主导管的端部以接近更小、更深和/或更难以接近的组织区域（例如，中心或周边支气管、细支气管等）。在一些实施方案中，将通道导管和可操纵导航导管经由可操纵导航导管的可操纵尖端移动通过患者、器官、管腔和/或组织。在一些实施方案中，经由可操纵导航导管的位置传感器监测通道导管和可操纵导航导管的位置。在一些实施方案中，将通道导管和可操纵导航导管的远侧端部放置在患者、器官、管腔和/或组织（例如，肺的中心或周边支气管、中心或周边肺结节等）中的目标部位（例如，治疗部位）。在一些实施方案中，在将通道导管和可操纵导航导管的远侧端部适当放置在目标部位（例如，治疗部位）处时，将通道导管（例如，通道导管的远侧端部）固定就位。在一些实施方案中，如本领域所理解的，使用任何合适的稳定机构（例如，螺钉、夹具、翼部等）将通道导管的远侧端部固定在适当的位置。在一些实施方案中，在将通道导管和可操纵导航导管的远侧端部适当放置在目标部位（例如，治疗部位）处时，将可操纵导航导管穿过通道导管并从通道导管的近侧端部抽出。在一些实施方案中，从通道导管的近侧端部抽出可操纵导管而将通道导管留在原位作为用于通过任何合适的可插入工具（例如，治疗工具（例如，能量递送装置、活检装置等）等）接近目标部位（例如，治疗部位）的通道。在一些实施方案中，移除了可操纵导航导管的适当定位且固定的通道导管包括用于利用可插入工具（例如，能量递送装置、活检装置等）从受治疗者体外接近目标部位（例如，肺的中心或周边支气管）的引导通道）。在一些实施方案中，将一个或多个可插入工具（例如，治疗工具（例如，能量递送装置、活检装置等））插入穿过空的通道导管（例如，引导通道），并且将可插入工具的远侧末端置于目标部位（例如，治疗部位）。在一些实施方案中，将能量递送装置（例如，微波消融装置）插入穿过空的通道导管（例如，引导通道），并且将能量递送装置的远侧末端置于目标部位（例如，治疗部位）。在一些实施方案中，将能量（例如，微波能量）经由插入的能量递送装置递送穿过通道导管，以将能量递送至目标部位（例如，以消融目标部位处的组织）。
在一些实施方案中，本发明提供了一种用于将导管通过分支结构导向到目标位置的方法，包括：(a)提供可操纵导航导管，其中可操纵导航导管包括位于导管的远侧末端附近的位置传感器元件，所述位置传感器元件是系统的一部分，所述系统测量导管的尖端相对于三维参照系的位置和指向方向；(b)指定相对于三维参照系的目标位置；(c)将导管推进到分支结构中；以及(d)显示由导管尖端的指向方向和从导管尖端朝向目标位置的方向之间的几何关系定义的至少一个参数的表示。在一些实施方案中，可操纵导航导管位于通道导管的管腔中。在一些实施方案中，可操纵导航导管通过上述机构引导通道导管的移动。
在一些实施方案中，可操纵导航导管和通道导管位于主导管（例如，支气管镜）的管腔中。在一些实施方案中，可操纵导航导管通过上述机构引导通道导管和主导管的移动。在一些实施方案中，主导管具有与可操纵导航导管分开的方向控制（导向）机构。
在一些实施方案中，显示由(i)可操纵导航导管的尖端的指向方向和(ii)从可操纵导航导管的尖端朝向目标位置的方向之间的几何关系定义的至少一个参数的表示（例如，以向用户提供关于可操纵导航导管的位置和/或方向的信息）。在一些实施方案中，所述至少一个参数包括可操纵导航导管的尖端的指向方向和从可操纵导航导管的尖端朝向目标位置的方向之间的角度偏差。在一些实施方案中，所述至少一个参数包括使可操纵导航导管的指向方向与目标位置对准所需的偏转方向。在一些实施方案中，所述至少一个参数的表示在沿着可操纵导航导管的尖端的指向方向截取的视图的表示的背景中显示。在一些实施方案中，位置传感器元件是六自由度位置测量系统的一部分，其以三个平移自由度和三个旋转自由度来测量可操纵导航导管的尖端的位置和姿态。在一些实施方案中，可操纵导航导管还设置有多方向导向机构，该多方向导向机构被配置用于选择性地使导管的远侧部分沿至少三个不同方向中的任一方向偏转。在一些实施方案中，导向机构由用户经由位于可操纵导航导管的近侧端部处的控制装置来控制。在一些实施方案中，导向机构由用户通过遥控装置控制。在一些实施方案中，通过使用位置传感器元件来监测可操纵导航导管的尖端所行进的路径，并且将所行进的路径的表示与尖端的当前位置一起显示，该表示被投影为从至少一个不平行于尖端的指向方向的方向观看。
在一些实施方案中，目标位置（例如，治疗位置（例如肿瘤））通过以下方式来指定：(a)通过使用受治疗者的计算机断层摄影数据来指定目标位置；并且(b)将计算机断层摄影数据与三维参照系进行配准。在一些实施方案中，在本文所述的本发明的任何实施方案中，其他映射数据（例如，MRI、X射线、PET等）被计算机断层摄影数据代替。在一些实施方案中，配准通过以下方式执行：(a)为可操纵导管提供照相机；(b)生成受治疗者内至少三个区别性特征结构中每一者的相机视图；(c)从计算机断层摄影数据生成至少三个区别性特征结构中每一者的模拟视图，每个相机视图和对应的一个模拟视图构成一对类似的视图；(d)允许操作者指定在每个相机视图内查看的参考点和在每个对应的模拟视图内查看的对应参考点；并且(e)从指定参考点获取计算机断层摄影数据和三维参考系之间的最佳拟合配准。在一些实施方案中，通过使用计算机断层摄影数据指定通过受治疗者（例如，通过受治疗者内的分支结构（例如，受治疗者内的肺结构（例如，支气管））至目标位置的预期途径，并且预期途径的表示与尖端的当前位置一起显示，该表示被投影为从至少一个不平行于尖端的指向方向的方向观看。在一些实施方案中：(a)检测位置传感器元件的当前位置；(b)根据计算机断层摄影数据生成虚拟内窥镜图像，该虚拟内窥镜图像对应于将由位于相对于位置传感器元件的预定义空间关系和对准的相机所观察的图像；并且(c)显示虚拟内窥镜图像。
在一些实施方案中，本发明的导管系统包括可操纵的导航导管和具有从近侧插入开口延伸到远侧开口的管腔的通道导管；以及引导元件，该引导元件被配置用于穿过护套的近侧开口至沿管腔延伸至远侧开口的插入位置。在一些实施方案中，通道导管为护套，通过该护套可以插入和/或撤回可操纵的导航导管（或能量递送装置）。在一些实施方案中，可操纵的导航导管用于定位通道导管，使得可操纵的导航导管和通道导管的远侧末端邻近目标位置（例如，治疗部位（例如，肿瘤））。在一些实施方案中，通道导管被锁定到目标位置处的适当位置。在一些实施方案中，可操纵的导航导管从通道管腔撤回，留出从受治疗者插入点延伸至目标部位的开放通道。在一些实施方案中，通道导管可用于插入可插入工具（例如，医疗工具（例如，能量递送装置））。在一些实施方案中，本发明提供了一种方法，该方法包括：(a)在通道导管内引导可操纵的导航导管至末端与目标位置相邻的位置；并且(b)从通道导管撤回可操纵的导航导管，以留出可用于插入医疗工具（例如，能量递送装置）的通道内腔。
在一些实施方案中，导管系统提供具有操作手柄和主管腔（例如，柔性内窥镜、柔性支气管镜等）的主导管，部署在主管腔内并具有通道管腔的通道导管，以及部署在通道管腔内的可操纵导航导管。在一些实施方案中，本发明提供了一种方法，包括：将容纳通道导管和可操纵的导航导管的主导管插入受治疗者、器官、组织和/或管腔，直到主导管达到其最大插入距离（例如，通过尺寸限制进一步插入；(b)将可操纵的导航导管锁定在通道管腔内，以防止可操纵导航导管相对通道导管移动；(c)将可操纵的导航导管和通道导管引导超过主导管的远侧端部至目标位置；(d)将通道导管锁定在主管腔内，以防止通道导管相对于主导管和/或操作手柄的相对移动；并且(e)从通道导管解锁和撤回可操纵导航元件，以便将通道保持在适当位置，用于引导插入工具（例如，能量递送装置）至目标位置。在一些实施方案中，本发明的系统或装置包括稳定和/或锚固机构，以在部署在受治疗者和/或身体区域中时将一个或多个元件保持在适当位置。在一些实施方案中，可选择性致动的锚固机构与通道导管的一部分相关联。在一些实施方案中，可选择性致动的锚固机构包括可充胀元件。在一些实施方案中，可选择性致动的锚固机构包括机械部署的元件。在一些实施方案中，装置的一部分被充分冷却以冻结至相邻的组织，从而形成组织锁（参见例如美国专利No. 9,119,649，该专利全文以引用方式并入本文）。
在一些实施方案中，通道导管和/或可操纵的导航导管包括部署用于在导管的指向方向上生成图像的图像传感器。在一些实施方案中，图像传感器被配置成与可操纵的导航导管一起撤回。
在一些实施方案中，本发明提供了一种用于实现计算机断层摄影数据（或其他映射数据，例如，MRI、PET、X射线等）与位置测量系统的三维参照系之间的配准的方法，该方法包括：(a)为导管提供：(i)位置传感器元件，该传感器元件作为位置测量系统的一部分操作，以允许测量导管尖端相对于三维参照系的位置和指向方向，以及(ii)图像传感器；(b)从计算机断层摄影数据生成分支结构内的区别性特征结构的至少三个模拟视图；(c)生成区别性特征结构的至少三个相机视图，每个相机视图和对应的一个模拟视图构成一对类似的视图；(d)允许操作者指定在每个相机视图内查看的参考点和在每个对应的模拟视图内查看的对应参考点；并且(e)从指定参考点获取计算机断层摄影图像和三维参考系之间的最佳拟合配准。在一些实施方案中，由操作者指定每个相机视图内的参考点，使位置传感器元件靠近参考点。在一些实施方案中，操作者通过以下方式在每个模拟视图内指定参考点：(a)操作者在每个模拟视图内选择模拟图像参考点；(b)从模拟图像参考点计算模拟观察点至参考点矢量；并且(c)在从计算机断层摄影数据获得的身体某个部分的数字模型中，计算模拟观察点至参考点矢量与组织表面之间的相交点。在一些实施方案中：(a)识别计算机断层摄影数据内的至少一个位置；(b)在三维参照系内计算所述至少一个位置的位置；并且(c)至少一个位置的表示与位置传感器元件的位置的表示一起显示。在一些实施方案中，所述至少一个位置包括医疗工具（例如，能量递送装置（例如，微波消融装置））将被引导至该处的目标位置（例如，治疗位置（例如，肿瘤、支气管（例如，中央或周边支气管）等）。在一些实施方案中，所述至少一个位置是限定医疗工具将沿其引导的计划路径的一系列位置。在一些实施方案中，提供了一种用于实现计算机断层摄影数据与位置测量系统的三维参照系之间的配准的方法，该方法包括：(a)为可操纵的导航导管提供：(i)位置传感器元件，该传感器元件作为位置测量系统的一部分操作，以允许测量导管尖端相对于三维参照系的位置和指向方向，以及(ii)图像传感器；(b)沿着分支结构的第一分支部分移动导管的尖端并且从相机获取多张图像，每个图像与三维参照系中的位置传感器的对应位置数据相关联；(c)处理图像和对应的位置数据，以获取预定义几何模型到三维参照系中的第一分支部分的最佳拟合；(d)对分支结构的第二分支部分重复步骤(b)和(c)；并且(e)将第一分支部分和第二分支部分的几何模型与计算机断层摄影数据相关联，以获取计算机断层摄影数据和三维参照系之间的最佳拟合配准。在一些实施方案中，处理图像和对应的位置数据包括：(a)识别每个存在于在不同位置拍摄的多个图像中的可见特征结构；(b)针对每个可见特征结构，在多个图像中的每一者中获取相机至特征结构方向；(c)利用相机至特征方向和对应的位置数据以确定每个可见特征结构的特征结构位置；并且(d)获取预定义几何模型与特征结构位置的最佳拟合。在一些实施方案中，预定义几何模型是圆柱体。在一些实施方案中：(a)识别计算机断层摄影数据内的至少一个位置；(b)计算三维参照系内所述至少一个位置的位置；并且(c)至少一个位置的表示与位置传感器元件的位置的表示一起显示。在一些实施方案中，所述至少一个位置包括医疗工具（例如，能量递送装置（例如，微波消融装置））将被引导至该处的目标位置（例如，治疗位置（例如，肿瘤（例如，位于中央或周边支气管中的肿瘤）））。在一些实施方案中，所述至少一个位置是限定医疗工具将沿其引导的计划路径的一系列位置。
在一些实施方案中，本发明提供了一种操纵机构，用于沿着至少两个独立方向中的任何一个方向选择性地偏转可操纵的导航导管的远侧部分，该机构包括：(a)至少三个沿着导管延伸的细长张紧元件，并且被配置成使得施加到任何一个张紧元件的张力导致导管的尖端沿着对应的预定方向偏转；(b)可从第一位置移位到第二位置的致动器；以及(c)选择器机构，该选择器机构被配置用于选择性地机械互连细长张紧元件中的至少一者与致动器，使得致动器从第一位置到第二位置的移位将张力施加到所选择的细长张紧元件中的至少一者上。在一些实施方案中，选择器机构的第一状态将单个细长张紧元件与致动器机械互连，使得致动器的位移在预定义方向中的一个上产生尖端的偏转，并且选择器机构的第二状态将细长张紧元件中的两个与致动器机械互连，使得致动器的位移在两个预定义方向之间的中间方向上产生尖端的偏转。在一些实施方案中，所述至少三个张紧元件包括偶数个张紧元件，该张紧元件对被实施为单个细长元件，该单个细长元件从选择器机构沿导管延伸至尖端，并且沿着可操纵的导航导管返回至选择器机构。在一些实施方案中，所述至少三个张紧元件被实施为四个张紧元件，其被部署成使得当单独致动每个张紧元件时，使得尖端沿着基本上由90°的倍数隔开的四个预定义方向中的不同的一个方向偏转。在一些实施方案中，选择器机构的第一状态将单个细长张紧元件与致动器机械互连，使得致动器的位移在四个预定义方向中的一个上产生尖端的偏转，并且选择器机构的第二状态将细长张紧元件中的两个与致动器机械互连，使得致动器的位移在四个中间方向中的一个上产生尖端的偏移，其中每个中间方向位于四个预定义方向的两个之间。在一些实施方案中，致动器包括可相对于与导管相关联的手柄滑动的环，并且其中选择器机构包括附接至每个张紧元件并且可滑动地部署在手柄内的滑动件，以及至少一个从环突出的突出部，使得当环旋转时，所述至少一个突出部选择性地接合滑动件中的至少一个，使得环的位移导致所述至少一个滑动件的移动。
附图说明
图1示出了具有冷却剂通道的能量递送装置的剖视图。
图2示出了具有冷却剂通道的能量递送装置的剖面图。
图3A-图3C示出了冷却剂流反转盖。图3A示出了显示近侧开口的外部视图。图3B示出了剖面图。图3C示出了尺寸的外部视图。
图4A-图4B示出了具有冷却剂流反转盖的能量递送装置。图4A示出了完成的装置。图4B示出了图4A中装置的制造的三个步骤。
图5示出了具有冷却剂通道的能量递送装置的剖视图，其中一些在外导体的外部。
图6示出了具有在外导体外部的冷却剂管的能量递送装置的剖视图。
图7示出了用于将能量递送装置连接到电源和冷却剂源的示例性接合部。
具体实施方式
本文提供的系统、装置和方法提供了用于针对各种应用包括医学规程（例如，组织消融（例如，肿瘤消融）、切除、烧灼、血管血栓形成、空腔脏器的腔内消融、用于治疗心律失常的心脏消融、电外科、组织采集、整容手术、眼内使用等）向组织递送能量（例如，微波能量）的综合系统、装置和方法。具体地讲，提供用于治疗难以接近的组织区域（例如，中心或周围肺肿瘤）的系统、装置和方法。
本文描述的能量递送装置可以在各种系统/套件实施方案中组合。例如，系统包括一个或多个发生器、配电系统、用于引导、控制和递送功率的部件（例如，功率分配器）、装置放置系统（例如，多导管系统）以及任意一个或多个附加部件（例如，外科器械、用于辅助规程的软件、处理器、温度监测装置等）。
系统、装置和方法可用于涉及将能量（例如，射频能量、微波能量、激光、聚焦超声等）递送到组织区域的任何医疗规程（例如，经由皮肤或手术）。该系统不限于处理特定类型或种类的组织区域（例如，大脑、肝脏、心脏、血管、脚、肺、骨等）。例如，本发明的系统可用于消融肿瘤区域（例如，肺肿瘤（例如，中心或周围肺肿瘤））。附加治疗包括但不限于心律失常的治疗、肿瘤消融（良性和恶性）、手术期间出血控制、创伤后控制、任何其他出血控制、软组织移除、组织切除和收获、静脉曲张的治疗、腔内组织消融（例如，用于治疗食管病变，诸如巴雷特食管和食管腺癌）、骨肿瘤的治疗、正常骨和良性骨病症、眼内用途、美容手术中的用途、中枢神经系统病变（包括脑肿瘤和电干扰）的治疗、消毒规程（例如，输卵管的消融）以及用于任何目的的血管或组织的烧灼。在一些实施方案中，外科应用包括消融疗法（例如，以实现凝固性坏死）。在一些实施方案中，外科应用包括肿瘤消融以瞄准例如原发或转移肿瘤或中心或周围肺结节。在一些实施方案中，外科应用包括控制出血（例如，电凝）。在一些实施方案中，外科应用包括组织切割或移除。在一些实施方案中，装置被配置用于在任何期望的位置移动和定位而尽可能少地破坏组织或生物体，所述位置包括但不限于脑部、颈部、胸部、腹部、骨盆和末端。在一些实施方案中，该装置被配置用于例如通过计算机断层摄影、超声波、磁共振成像、荧光镜透视等引导递送。在一些实施方案中，装置、系统和方法使能量递送装置难以接近结构、组织区域和/或器官（例如，分支结构（例如，人肺部））。
以下部分更详细地描述了能量递送系统的示例性部件：I.电源；II.能量递送装置；III.处理器；IV.成像系统；V.调谐系统；VI.温度调节系统；VII.识别系统；VIII.温度监测装置；IX.规程装置舱；X.使用，以及XI.装置放置系统。
I.电源
能量递送系统内利用的能量通过电源供应。该技术不限于特定类型或种类的电源。在一些实施方案中，电源被配置成向能量递送系统（例如，能量递送装置）的一个或多个部件提供能量。电源不限于提供特定类型的能量（例如，射频能量、微波能量、辐射能量、激光、聚焦超声等）。然而，在一些优选的实施方案中，采用微波能量。电源不限于提供特定量的能量或以特定递送速率提供能量。在一些实施方案中，电源被配置成为了组织消融的目的向能量递送装置提供能量。
在一些实施方案中，电源被配置成提供任何期望类型的能量（例如，微波能量、射频能量、辐射、低温能量、电穿孔、高强度聚焦超声和/或其混合方式）。在一些实施方案中，电源提供的能量的类型是微波能量。在一些实施方案中，电源为了组织消融的目的向消融装置提供微波能量。微波能量在组织消融中的应用具有许多优点。例如，微波具有较宽的功率密度（例如，围绕天线周围约2cm，具体取决于所施加能量的波长）与相应较大的有源加热区域，由此允许在目标区域和血管周围区域二者内进行均匀的组织消融（参见例如国际专利公开No. WO 2006/004585；所述专利申请全文以引用方式并入本文）。此外，微波能量具有使用多个探头更快速地加热组织，从而消融较大或多个组织区域的能力。微波能量具有穿透组织的能力，从而以较少的表面加热产生深度消融灶。能量递送时间短于射频能量，探头可以充分加热组织以产生可预测和可控深度的均匀和对称消融灶。微波能量在脉管附近使用时通常是安全的。另外，微波不依赖于电传导，因为其辐射穿过组织、流体/血液以及空气。因此，微波能量可用于组织、管腔、肺部和血管内。
在一些实施方案中，电源是能量发生器。在一些实施方案中，发生器被配置成提供从915MHz到5.8GHz频率的高达100瓦的微波功率，但是本发明不限于此。在一些实施方案中，选择微波炉中常用类型的传统磁控管作为发生器。在一些实施方案中，使用基于单磁控管的发生器（例如，具有通过单个通道或分成多个通道输出300W的能力）。然而，应当理解，任何其他合适的微波电源均可在其位置被取代。在一些实施方案中，发生器的类型包括但不限于可从Cober-Muegge、LLC、Norwalk、Connecticut、USA、Sairem发生器和GerlingApplied Engineering发生器获得的发生器。在一些实施方案中，发生器具有至少约60瓦的可用功率（例如，50、55、56、57、58、59、60、61、62、65、70、100、500、1000瓦）。对于较高功率的操作，发生器能够提供大约300瓦的功率（例如，200、280、290、300、310、320、350、400、750瓦）。在一些实施方案中、其中使用多个天线，发生器能够提供必需的能量（例如，400、500、750、1000、2000、10000瓦）。在一些实施方案中，发生器包括固态放大器模块，该固态放大器模块可以独立操作并且进行相位控制。在一些实施方案中，发生器输出被有益地组合以增加总输出功率。在一些实施方案中，电源通过配电系统分配（例如，从发生器收集的）能量。本发明不限于特定的配电系统。在一些实施方案中，配电系统被配置成为了组织消融的目的向能量递送装置（例如，组织消融导管）提供能量。配电系统不限于从例如发生器收集能量的特定方式。配电系统不限于向消融装置提供能量的特定方式。在一些实施方案中，配电系统被配置成转换发生器的特性阻抗，使得该特性阻抗匹配能量递送装置（例如，组织消融导管）的特性阻抗。
在一些实施方案中，配电系统配置有可变功率分配器，以便向能量递送装置的不同区域或不同能量递送装置（例如，组织消融导管）提供变化的能量水平。在一些实施方案中，功率分配器被提供为系统的独立部件。在一些实施方案中，功率分配器被用于向多个能量递送装置馈送单独的能量信号。在一些实施方案中，功率分配器电隔离递送至每个能量递送装置的能量，使得例如如果由于增加的温度偏转而导致装置之一经历增加的负载，则递送至该单元的能量被改变（例如，减少、停止），而递送至替代装置的能量不变。本发明不限于特定类型或种类的功率分配器。在一些实施方案中，功率分离器由SM Electronics设计。在一些实施方案中，功率分配器被配置成从发生器接收能量并且向附加系统部件（例如，能量递送装置）提供能量。在一些实施方案中，功率分配器能够与一个或多个附加系统部件连接。在一些实施方案中，功率分配器被配置成将可变量的能量递送至能量递送装置内的不同区域，以从装置的不同区域递送可变量的能量。在一些实施方案中，功率分配器向多个能量递送装置提供可变量的能量，以治疗组织区域。在一些实施方案中，功率分配器被配置成在包括处理器、能量递送装置、温度调节系统、功率分配器、调谐系统和/或成像系统的系统内操作。在一些实施方案中，功率分配器能够处理最大发生器输出外加例如25%（例如，20%、30%、50%）。在一些实施方案中，功率分配器是额定1000瓦的2至4通道功率分配器。
在一些实施方案中，对于采用多个天线的情况，系统可以被配置成同时或顺序地（例如，切换）运行天线。在一些实施方案中，系统被配置成对场进行定相以进行相长干涉或相消干涉。定相也可以应用于单个天线内的不同元件。在一些实施方案中，切换与定相结合，使得多个天线同时激活、进行相位控制，然后切换到新的一组天线（例如，切换不需要是完全顺序的）。在一些实施方案中，精确地实现相位控制。在一些实施方案中，连续地调整相位以便在空间和时间上移动相长干涉或相消干涉的区域。在一些实施方案中，随机调整相。在一些实施方案中，通过机械和/或磁干扰来进行随机相调整。
II.能量递送装置
能量递送系统设想使用被配置成递送（例如，发射）能量的任何类型的能量递送装置（例如，消融装置、外科装置等）（参见例如美国专利No. 9,119,649, 9,072,532, 8,672,932, 7,467,015, 7,101,369, 7,033,352, 6,893,436, 6,878,147, 6,823,218, 6,817,999, 6,635,055, 6,471,696, 6,383,182, 6,312,427, 6,287,302, 6,277,113, 6,251,128, 6,245,062, 6,026,331, 6,016,811, 5,810,803, 5,800,494, 5,788,692, 5,405,346, 4,494,539，美国专利申请序列号11/728,460, 11/728,457, 11/728,428, 11/237,136, 11/236,985, 10/980,699, 10/961,994, 10/961,761, 10/834,802, 10/370,179,09/847,181；英国专利申请No. 2,406,521, 2,388,039；欧洲专利No. 1395190；以及国际专利申请No. WO2011/140087, WO 06/008481, WO 06/002943, WO 05/034783, WO 04/112628, WO 04/033039, WO 04/026122, WO 03/088858, WO 03/039385 WO 95/04385；其中每个专利全文以引用方式并入本文）。
在一些实施方案中，被配置成发射能量的天线包括同轴传输线。这些装置不限于同轴传输线的特定构造。同轴传输线的示例包括但不限于由Pasternack、Micro-coax和SRCCables开发的同轴传输线。在一些实施方案中，同轴传输线具有内部（即中心）导体、电介质元件和外导体（例如，外屏蔽罩）。在一些实施方案中，系统利用具有柔性同轴传输线的天线（例如，出于在例如肺静脉周围或通过管状结构定位的目的）（参见例如美国专利No. 7,033,352, 6,893,436, 6,817,999, 6,251,128, 5,810,803, 5,800,494；其中每个专利全文以引用方式并入本文）。
在一些实施方案中，能量递送装置具有三轴传输线。在一些实施方案中，三轴微波探头设计具有最外层导体，其允许改进天线的调谐以减少通过传输线的反射能量。这种改进的调谐减小了传输线的加热，从而允许将更多的功率施加到组织并且/或者使用更小的传输线（例如,更窄）。此外，外导体可以相对于内导体滑动，以允许调节调谐以校正组织对调谐的影响。在一些实施方案中，包括第一导体、第二导体和第三导体的装置具有足够的柔性，以导航卷绕路径（例如，通过受治疗者内的分支结构（例如，通过支气管树））。在一些实施方案中，第一导体和第二导体可以可滑动地配合在第三导体内。
在一些实施方案中，同轴传输线或三轴传输线的一个或多个部件包括柔性和/或可折叠材料（例如，双轴取向的对苯二甲酸乙二酯(boPET)（例如，MYLAR、MELINEX、HOSTAPHAN等）等）。在一些实施方案中，同轴传输线（或三轴传输线的第二（中间）导体）的外导体包括柔性和/或可折叠材料（例如，boPET）。在一些实施方案中，同轴传输线（例如，外导体）的部件包括涂布在一个或多个膜上以提供期望特性（例如，导电性、隔热性等）的boPET。在一些实施方案中，可折叠外导体允许传输线采用可变的截面轮廓（例如，可变直径、可变形状等）。在一些实施方案中，可折叠外导体环绕内导体。在一些实施方案中，可折叠外导体在内导体周围形成封闭袋。在一些实施方案中，流体（例如，电介质材料和/或冷却剂）可以流过可折叠外导体以调节其可变截面轮廓。在一些实施方案中，当流体从外导体内的区域撤回时，可折叠外导体采用塌缩构象，从而降低外导体内的压力。在一些实施方案中，在塌缩构象中，外导体显示最小化的截面轮廓。在一些实施方案中，在塌缩构象中，外导体紧抱内导体的周边。在一些实施方案中，塌缩构象提供减小的截面轮廓和/或增加的柔性，以辅助同轴传输线的插入、放置和/或撤回。在一些实施方案中，当流体流入外导体内的区域时，可折叠外导体采用膨胀构象，从而增加外导体内的压力。在一些实施方案中，在膨胀构象中，外导体显示最大化的截面轮廓。在一些实施方案中，在膨胀构象中，内导体与外导体之间的距离被最大化。在一些实施方案中，膨胀构象提供增加的截面轮廓和/或优化的传导，以帮助沿着同轴传输线的能量递送。在一些实施方案中，膨胀构象沿同轴传输线提供增加的冷却剂体积。在一些实施方案中，可折叠外导体在膨胀构象中采用任何适当的形状。在一些实施方案中，同轴传输线穿过管腔，管腔的形状决定了可折叠外导体的膨胀形状。在一些实施方案中，可折叠外导体在塌缩构象中采用任何适当的形状。在一些实施方案中，电介质材料的形状或构造决定了可折叠外导体的塌缩形状。在一些实施方案中，如本文所述，可折叠外导体还包括冷却剂护套。
在一些实施方案中，电介质材料芯的形状被设计成在电介质空间内提供通道（例如，空气通道、冷却剂通道、空闲通道等）。在一些实施方案中，通道完全或部分地被电介质材料包围。在一些实施方案中，电介质材料将电介质空间分成通道以产生“车轮”构象。在一些实施方案中，电介质材料将电介质空间（例如，内导体和外导体之间的空间）分成一个或多个通道（例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多通道）。在一些实施方案中，电介质空间内的通道用作冷却剂通道。在一些实施方案中，电介质空间内的通道容纳冷却剂管。在一些实施方案中，通道内的冷却剂管将冷却剂沿着传输线递送，并且冷却剂通道提供返回路径，使其返回传输线的近侧端部。在一些实施方案中，通道包括多个冷却剂管（例如，冷却剂和返回）。在一些实施方案中，由电介质材料形成的通道包括非金属填充物。在一些实施方案中，非金属填充物位于传输线的远侧区域中的通道中（例如，超出外导体的端部）。
在一些实施方案中，能量递送装置提供有近侧部分和远侧部分，其中远侧部分是可拆卸的，并且以可附接到近侧部分的各种不同构型提供。例如，在一些实施方案中，近侧部分包括手柄和与系统其他部件（例如，电源）的接合部，并且远侧部分包括具有期望特性的可拆卸天线。可以提供配置用于不同用途的多个不同的天线并将其附接到手柄单元以用于适当的指示。
在一些实施方案中，能量递送装置在其中具有被设计成防止能量递送装置的不期望的使用的保护传感器。能量递送装置不限于特定类型或种类的保护传感器。在一些实施方案中，能量递送装置在其中具有温度传感器，该温度传感器被设计成测量例如能量递送装置和/或接触能量递送装置的组织的温度。在一些实施方案中，当温度达到特定水平时，传感器经由例如处理器向用户传达警告。在一些实施方案中，能量递送装置在其中具有设计成检测能量递送装置与皮肤（例如，皮肤外表面）的接触的皮肤接触传感器。在一些实施方案中，在与不期望的皮肤接触时，该皮肤接触传感器经由例如处理器向用户传达警告。在一些实施方案中，能量递送装置在其中具有空气接触传感器，该空气接触传感器被设计成检测能量递送装置与环境空气的接触（例如，测量通过装置的电能的反射功率以进行检测）。在一些实施方案中，在与不期望的空气接触时，该空气接触传感器经由例如处理器向用户传达警告。在一些实施方案中，传感器被设计为在检测到不期望的事件（例如，与皮肤接触、与空气接触、不期望的温度升高/降低）时，阻止使用能量递送装置（例如，通过自动减少或防止功率递送）。在一些实施方案中，传感器与处理器通信，使得处理器在无不期望的事件发生的情况下显示通知（例如，绿灯）。在一些实施方案中，传感器与处理器通信，使得处理器在发生不期望的事件的情况下显示通知（例如，红灯），并且识别该不期望的事件。
在一些实施方案中，能量递送装置在制造商建议的额定功率以上使用。在一些实施方案中，应用本文所述的冷却技术以允许更高的功率递送。本发明不限于特定量的功率增加。在一些实施方案中，额定功率超出制造商建议的功率5倍或更多（例如，5倍、6倍、10倍、15倍、20倍等）。
在一些实施方案中，该装置还包括用于将天线固定到特定组织区域的锚固元件。该装置不限于特定类型的锚固元件。在一些实施方案中，锚固元件是可充胀球囊（例如，其中球囊的充胀将天线固定到特定组织区域）。利用可充胀球囊作为锚固元件的附加优点是在球囊充胀时抑制血流或空气流流向特定区域。此类空气或血流抑制在例如心脏消融规程以及涉及肺组织、血管组织和胃肠组织的消融规程中特别有用。在一些实施方案中，锚固元件是被设计成接合（例如，锁定到）特定组织区域的天线的延长。其他示例包括但不限于美国专利Nos. 6,364,876和5,741,249中描述的锚固元件；其中每个专利全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中，锚固元件具有冻结天线与组织之间的接口从而将天线固定就位的循环剂（例如，在其临界点处或附近递送的气体；CO2）。在此类实施方案中，当组织熔融时，天线由于组织干燥而保持固定到组织区域。
在一些实施方案中，该装置用于消融具有大量空气和/或血流的组织区域（例如，肺部组织、心脏组织、胃肠组织、血管组织）。在涉及消融具有大量空气和/或血流的组织区域的一些实施方案中，元件被进一步用于抑制空气和/或血流流向该组织区域。本发明不限于特定的空气和/或血流抑制元件。在一些实施方案中，该装置与气管内/支气管内管组合。在一些实施方案中，为了将装置固定在期望的组织区域内并抑制血液和/或空气流流向期望的组织区域，与装置附接的球囊可在组织区域处充胀。
因此，在一些实施方案中，本发明的系统、装置和方法提供了与提供通道闭合部件（例如，支气管闭合）联接的消融装置。闭合部件（例如，可充胀球囊）可直接安装在消融系统上或者可以与与系统相关联的另一个部件（例如，气管内或支气管内管）组合使用。
在一些实施方案中，该装置可被安装到附加的医疗规程装置上。例如，装置可被安装到内窥镜、血管内导管、支气管镜或腹腔镜上。在一些实施方案中，装置被安装到可操纵导管上。在一些实施方案中，柔性导管被安装在内窥镜、血管内导管或腹腔镜上。例如，在一些实施方案中，柔性导管具有多个接头（例如，类似于蜈蚣），此类接头允许根据需要弯曲和转向以导航至期望的治疗位置。在一些实施方案中，装置通过内窥镜、血管内导管、支气管镜或腹腔镜部署。
在一些实施方案中，本发明的能量递送系统利用被配置用于递送具有优化的特性阻抗的微波能量的装置。此类装置被配置成以50Ω或更高的特性阻抗操作（例如，介于50和90Ω之间；例如，50、55、56、57、58、59、60、61、62……90Ω，优选地为77Ω）。然而，在其他实施方案中（例如，在采用较大内导体的实施方案中），采用小于50Ω的特性阻抗。在一些实施方案中，通过选择（或缺乏）适当的介电材料来实现优化的特性阻抗。
在一些实施方案中，能量递送装置包括天线，该天线具有内导体；以及位于该天线的远侧端部处的导电尖端；其中内导体未物理地联接到所述导电尖端（例如，其中内导体电容联接到导电尖端）（参见例如，美国专利公布No. 2013/0165915，该专利全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，天线包括围绕至少一部分内导体的导电外导体。在一些实施方案中，导电尖端包括套管针。
图1示出了能量递送装置的实施方案的横截面视图，该能量递送装置被优化并测试用于在支气管内或经支气管将消融能量递送至肺组织。最外层是夹套。夹套优选地热密封以最小化从能量递送装置内部到装置外部以及与其接触或在其附近的任何组织的热传递。夹套可由任何期望的材料制成。在一些实施方案中，夹套包括聚酯。
向内的下一层是护罩（例如，外部导体）。护罩有助于最小化从能量递送装置内部到装置外部以及与其接触或在其附近的任何组织的热传递。护罩还在同轴或三轴传输线中提供外导体或中间导体。护罩可由任何期望的材料制成。在一些实施方案中，护罩包括一种或多种导电材料，诸如金属。在一些实施方案中，护罩是铜。在一些实施方案中，护罩是镀铜。在一些实施方案中，电镀层是银。在一些实施方案中，外导体由编织或接合材料构成以提供强度和柔韧性。
向内的下一层是非导电芯管。芯管可以完全是介电材料。材料中可存在一个或多个通道。在一些实施方案中，芯管包括塑料。在一些实施方案中，芯管包括含氟聚合物。在一些实施方案中，含氟聚合物是半结晶的完全氟化的可熔融加工的含氟聚合物（例如，MFA(Solvay)）。
向内的下一层是包括单丝管的气隙，该气隙将芯与内导体分离并隔开。在一些实施方案中，提供了多个管（例如，两个、三个、四个等）。在一些实施方案中，一个或多个管围绕内导体螺旋地缠绕。管可由任何期望的材料制成，优选地为非导电材料。在一些实施方案中，管是塑料管。在一些实施方案中，管是全氟烷氧基烷烃(PFA)管。
向内的下一层是内导体。内导体可由任何期望的导电材料制成。在一些实施方案中，内导体是铜。在一些实施方案中，内导体是退火铜。在一些实施方案中，内导体是中空的，在其中心包括允许沿着内导体的长度输送流体（例如，气体或液体冷却剂）的通道。
可根据需要选择每层的绝对尺寸和相对尺寸。优选地，外径足够小以允许天线进入肺内部的小气道或其他期望的针对性生物区域。图1示出了示例性尺寸，在夹套层外部测量的外径为1.65mm(+/-0.05mm)，在护罩外边缘测量的直径为1.6mm(+/-0.05mm)，在芯的外边缘测量的直径为1.4mm(+/-0.025mm)，在芯的内边缘测量的直径为1.0mm(+/-0.025mm)。在一些实施方案中，天线或其各个层比图1中例示的更大或更小（例如，5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%等）。
图2示出了纵向显示的图1的示例性能量递送，其中剖面图示出了内部部件。
在一些实施方案中，内部导体在其远侧端部处终止于呈气体返回销形式的冷却剂流动交换器。销具有带开口的近侧端部和闭合的远侧端部。位于近侧端部处的开口的尺寸被设定为接纳内导体。开口的尺寸被进一步设定为提供位于插入开口中的内导体的外部的一个或多个通道。销的外径的尺寸被设定为配合在芯内。中空内导体终止于销内，使得从内导体的远侧端部流出的冷却剂进入销内的开口并且通过一个或多个通道返回销的近侧端部。从通道流出的冷却剂进入内导体与芯之间的空气间层。单丝管在该区域中的存在沿着能量递送装置的长度形成一个或多个通道（例如，螺旋通道），从而在冷却剂沿着能量递送装置从远侧移动至近侧时为其提供了较大的表面积。在一些实施方案中，冷却剂路径反转，首先沿着内导体与芯之间的气隙从近侧行进至远侧并且在盖中反转进入内导体的中空通路，其中冷却剂沿着能量递送装置从远侧返回至近侧。盖可由任何期望的材料制成并且可以是导电材料或非导电材料。在一些实施方案中，盖由黄铜制成。在图3A-图3C中示出了示例性盖100。图3A示出了具有圆形远侧末端110的盖的外部视图。盖的内部包括跨越盖的内部的长度的四个脊120。当内导体插入盖中时，脊形成了四个冷却剂返回通道130。图3B示出了具有中空内导体200插入其中的盖的内部剖视结构。盖的内部包括止动器140以定位内导体的远侧端部。在一些实施方案中，止动器不导电以防止电流从内导体流向盖。在一些实施方案中，止动器是导电的，从而允许电流从内导体流向盖。提供了以毫米和英寸为单位的示例性尺寸（括号内）。图3C示出了盖的外部的示例性尺寸。
图4A示出了具有插入其中的盖的能量递送装置的剖面图。图4B示出了用于插入盖的示例性制造过程。上图示出了终止于内导体的能量递送装置。中图示出了盖插在内导体上，其远侧端部延伸超出能量递送装置的端部（在该示例中为1mm）。下图示出了添加材料以形成能量递送装置的外部尖端。图4A示出了能量递送装置的形成的圆形尖端。在一些实施方案中，套管针或其他组织穿透尖端被附接在圆形尖端上（未示出）。
可使用各种另选的冷却剂管理系统。图5示出了提供能量递送装置的横截面视图的一个示例。在该实施方案中，内导体500是固体而非中空的。芯510形成了介于芯与内导体500之间的空气间层520。围绕空气间层内的内导体盘旋的单丝管530将空气间层520调整为螺旋通道。外导体540位于芯520的外部。在该设计中，外夹套550围绕外导体提供。外夹套可由非导电绝缘材料制成或者可以是导电的（形成具有外导体和内导体的三轴天线）。气隙560在外夹套与外导体之间形成。通过添加间隔管570，气隙560转变成多个通道。在一些此类实施方案中，冷却剂沿着气隙520从近侧流向远侧。冷却剂经由气隙560从远侧返回到近侧。
图6示出了另一个实施方案。在该实施方案中，进气管600设置在外导体与外夹套之间。冷却剂通过进气管600从近侧流向远侧并返回内导体与芯之间的空气间层。
III.处理器
在一些实施方案中，能量递送系统利用监控并且/或者控制并且/或者提供关于系统的一个或多个部件的反馈的处理器。在一些实施方案中，处理器设置在计算机模块内。计算机模块还可包括由处理器用于执行其一个或多个功能的软件。例如，在一些实施方案中，系统提供用于通过监控组织区域的一个或多个特征（包括但不限于目标组织的尺寸和形状、组织区域的温度等）来调节提供给组织区域的微波能量的量的软件（例如，通过反馈系统）（参见例如，美国专利申请序列号11/728,460、11/728,457和11/728,428，这些专利中的每一个全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，软件被配置成实时提供信息（例如，监控信息）。在一些实施方案中，软件被配置成与能量递送系统进行交互，使得其能够提高或降低（例如，调整）递送至组织区域的能量的量。在一些实施方案中，软件被设计为灌装冷却剂以分配到例如能量递送装置中，使得在使用能量递送装置之前冷却剂处于期望的温度。在一些实施方案中，为了允许处理器基于针对该特定类型组织区域的预校准的方法来调节（例如，调整）微波能量到组织区域的递送，正被治疗的组织的类型（例如，肺）被输入到软件中。在其他实施方案中，处理器基于组织区域的特定类型生成显示对系统的用户有用的特征的图表或示意图。在一些实施方案中，为了例如缓慢增加功率以避免由于高温产生的快速排气而导致的组织破裂，处理器提供了能量递送算法。在一些实施方案中，处理器允许用户选择功率、治疗持续时间、针对不同组织类型的不同治疗算法、以多天线模式向天线同时施加功率、在天线之间切换功率递送、相干和非相位定相等。在一些实施方案中，处理器被配置用于基于先前类似或不类似的患者特征的治疗创建与针对特定组织区域的消融治疗有关的信息数据库（例如，基于特定患者特征的所需能量水平、组织区域的治疗持续时间）。在一些实施方案中，处理器通过远程控制件进行操作。
在一些实施方案中，处理器用于基于组织特征（例如，肿瘤类型、肿瘤尺寸、肿瘤位置、周围血管信息、血流信息等）的输入而生成例如消融图表。在此类实施方案中，处理器指引能量递送装置的放置，以便基于消融图表实现期望的消融。在一些实施方案中，处理器与位置传感器和/或转向机构进行通信以提供系统和装置的适当放置。
在一些实施方案中，提供软件包（例如，体现为任何期望形式的非暂态计算机可读介质）以与处理器进行交互，该处理器允许用户输入待治疗组织的参数（例如，待消融的肿瘤或组织节段的类型、尺寸、所在位置、血管或易损结构的位置以及血流信息），然后在CT或其他图像上绘制期望的消融区域以提供期望的结果。可将探头置于组织中，并且计算机基于所提供的信息生成预期的消融区域。此类应用可结合反馈。例如，在消融期间可使用CT、MRI或超声成像或温度测量。该数据被反馈到计算机中，并重新调节参数以产生期望的结果。
如本文所用，术语“计算机存储器”和“计算机存储器设备”是指可由计算机处理器读取的任何存储介质。计算机存储器的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、计算机芯片、光盘（例如，光碟(CD)、数字视频光盘(DVD)等）、磁盘（例如，硬盘驱动器(HDD)、软盘、ZIP.RTM.盘等）、磁带和固态存储设备（例如，存储卡、“闪存”介质等）。
如本文所用，术语“计算机可读介质”是指用于存储和向计算机处理器提供信息（例如，数据和指令）的任何装置或系统。计算机可读介质的示例包括但不限于光盘、磁盘、磁带、固态介质以及用于通过网络流传输媒体的服务器。
如本文所用，术语“处理器”和“中央处理单元”或“CPU”可互换使用，并且是指能够从计算机存储设备（例如，ROM或其他计算机存储器）读取程序并根据该程序执行一系列步骤的装置。
IV.成像系统
在一些实施方案中，能量递送系统利用包括成像装置和/或软件的成像系统。能量递送系统不限于特定类型的成像装置（例如，内窥镜装置、立体定向计算机辅助神经外科导航装置、热传感器定位系统、运动速率传感器、操控线系统、规程内超声波、间质超声波、微波成像、声学层析成像、双能量成像、荧光镜透视、计算机断层摄影磁共振成像、核医学成像装置三角测量成像、热声成像、红外和/或激光成像、电磁成像）（参见例如美国专利No. 6,817,976、6,577,903和5,697,949、5,603,697以及国际专利申请No. WO 06/005,579；其中每个专利全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，系统利用允许或协助放置、定位和/或监控与本发明的能量系统一起使用的任何物品的内窥镜相机、成像部件和/或导航系统。
在一些实施方案中，能量递送系统提供的软件被配置用于使用成像设备（例如，CT、MRI、超声波）。在一些实施方案中，成像设备软件允许用户基于组织的已知热力学和电特性、脉管系统以及天线的位置来做出预测。在一些实施方案中，成像软件允许生成组织区域的位置（例如肿瘤、心律失常）/天线的位置的三维标测图并且生成消融区域的预测标测图。
在一些实施方案中，成像系统用于监控消融规程（例如，微波热消融规程、射频热消融规程）。本发明不限于特定类型的监控。在一些实施方案中，成像系统用于监控在经历热消融规程的特定组织区域内发生的消融量。在一些实施方案中，监控与消融装置（例如，能量递送装置）一起操作，使得递送到特定组织区域的能量的量取决于该组织区域的成像。成像系统不限于特定类型的监控。本发明不限于利用成像装置来监控什么。在一些实施方案中，监控是对特定区域的血液灌注进行成像，以便例如在热消融规程之前、期间和之后检测该区域中的变化。在一些实施方案中，监控包括但不限于MRI成像、CT成像、超声成像、核医学成像和荧光镜透视成像。例如，在一些实施方案中，在热消融规程之前，向受试者（例如，患者）供应造影剂（例如，碘或其他合适的CT造影剂；钆螯合物或其他合适的MRI造影剂，微泡或其他合适的超声造影剂等），并且监控正在经历消融规程的特定组织区域中灌注通过的造影剂的血液灌注变化。在一些实施方案中，监控是关于消融区特性（例如，直径、长度、横截面积、体积）的定性信息。成像系统不限于用于监控定性信息的特定技术。在一些实施方案中，用于监控定性信息的技术包括但不限于非成像技术（例如，基于单独的一个间质装置或与其他间质装置或外部装置配合的时域反射测量法、飞行时间脉冲检测、频率调制距离检测、本征模式或共振频率检测，或任何频率的反射和透射）。在一些实施方案中，间质装置提供用于成像的信号和/或检测（例如，电声成像、电磁成像、电阻抗断层成像）。在一些实施方案中，使用非成像技术来监控天线周围的介质的介电特性，通过多种手段检测消融区域和正常组织之间的界面，包括共振频率检测、反射测量或测距技术、来自间质天线或外部天线的功率反射/透射等。在一些实施方案中，定性信息是对消融状态、功率递送状态和/或简单的“go/no-go”检查的估计以确保正在施加功率。在一些实施方案中，成像系统被设计成以任何期望的频率（例如，每秒间隔、每一分钟间隔、每十分钟间隔、每小时间隔等）自动监控特定组织区域。在一些实施方案中，本发明提供被设计成自动获得组织区域的图像（例如MRI成像、CT成像、超声成像、核医学成像、荧光镜透视成像），自动检测组织区域（例如血液灌注、温度、坏死组织的量等）的变化，并且基于检测来自动调节通过能量递送装置输送到组织区域的能量的量的软件。同样，可以应用算法来预测要消融的组织区域的形状和大小（例如，肿瘤形状），使得系统推荐用以有效地治疗该区域的消融探头的类型、数量和位置。在一些实施方案中，系统被配置成利用导航或引导系统（例如，采用三角测量或其他定位例程）来帮助或指导探头的放置及其使用。
例如，此类规程可以使用增强或不增强造影剂推注来跟踪消融或其他治疗规程的进展。也可以使用扣除法（例如，类似于用于数字减影血管造影术的那些方法）。例如，可以在第一时间点拍摄第一图像。随后的图像从第一图像中减去部分或全部信息，以便更容易观察到组织的变化。同样，可以使用应用“欠采样”技术的加速成像技术（与Nyquist采样相反）。可以设想，此类技术使用随着时间推移获得的多个低分辨率图像来提供优异的信噪比。例如，称为HYPER（高度约束的投影重建）的算法可用于可应用于本发明的系统的实施方案的MRI。
当组织温度超过例如50℃时，基于热量的治疗使血管凝聚，这种凝聚减少了对已经完全凝聚的区域的血液供应。在施用造影剂之后，凝聚的组织区域没有增强。在一些实施方案中，通过例如给出造影剂的少量测试注射来确定在所讨论的组织区域的造影剂到达时间并建立基线增强，本发明利用成像系统来自动跟踪消融规程的进展。在一些实施方案中，接下来在消融规程开始之后进行一系列少量造影剂注射（例如，在CT的情况下，注射300mgI/ml水溶性造影剂的一系列最多十五次10ml的推注），在期望的适当的注射后时间（例如，如从测试注射确定的那样）执行扫描，并且使用例如感兴趣区(ROI)来确定目标区域的造影剂增强，以跟踪许多参数中的任何一个，包括但不限于对CT的衰减（Hounsfield单位[HU]）、信号(MRI)、回声（超声）等。成像数据不限于特定的呈现方式。在一些实施方案中，成像数据被呈现为彩色编码或灰度图或者衰减/信号/回声变化的变化的叠加、目标组织与非目标组织之间的差异、治疗期间造影剂推注到达时间的差异、组织灌注的变化，以及可在注射造影剂之前和之后测量的任何其他组织特性。本发明的方法不限于选定的ROI，而是可以推广到任何图像内的所有像素。像素可以是彩色编码的，或是用于演示组织变化已经发生和正在发生的地方的叠层。像素可以随着组织特性的变化而改变颜色（或其他特性），从而近实时地显示治疗进展。这种方法也可以推广到3d/4d图像显示方法。
在一些实施方案中，要处理的区域呈现在计算机叠层上，并且使用不同颜色或底纹的第二叠层产生治疗进展的近实时显示。在一些实施方案中，呈现和成像是自动化的，使得存在到治疗技术（RF、MW、HIFU、激光、低温等）的反馈回路，以基于成像表现来调制功率（或任何其他控制参数）。例如，如果对目标区域的灌注降低到目标水平，则可以减少或停止功率。例如，此类实施方案适用于多重施用装置系统，因为会对相控阵列系统中的每个单独的施用装置或元件调整功率/时间/频率/占空比等，以创建组织治疗的精确成形区域。相反，在一些实施方案中，使用所述方法来选择不被治疗的区域（例如，需要避免的脆弱结构，诸如胆管、肠等）。在此类实施方案中，这些方法监控要避免的区域中的组织变化，并且使用警报（例如，可见和/或声音警报）提醒用户（例如，治疗医师）要保护的结构具有损坏危险。在一些实施方案中，反馈回路用于修改功率或任何其他参数以避免对选择不被治疗的组织区域造成持续损坏。在一些实施方案中，通过在脆弱区域中设置阈值诸如目标ROI，或者使用计算机叠层来定义用户所期望的“无治疗”区域，来实现保护组织区域免于受到消融。
V.调谐系统
在一些实施方案中，能量递送系统利用调谐元件来调节递送到组织区域的能量的量。在一些实施方案中，调谐元件由系统的用户手动调节。在一些实施方案中，调谐系统被结合到能量递送装置中以便允许用户根据需要调节装置的能量递送（参见例如美国专利No. 5,957969、5,405,346；其中每个专利全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，该装置被预调谐至期望的组织并在整个规程中固定。在一些实施方案中，调谐系统被设计成匹配发生器和能量递送装置之间的阻抗（参见例如美国专利No. 5,364,392；所述专利申请全文以引用方式并入本文）。在一些实施方案中，调谐元件由处理器自动调节和控制。在一些实施方案中，处理器随时间推移调节能量递送，以在整个规程中提供恒定的能量，其中考虑任何数量的期望因素，包括但不限于热量、目标组织的性质和/或位置、期望的消融灶的大小、治疗时间的长度、与敏感器官区域或血管的接近程度等。在一些实施方案中，该系统包括传感器，该传感器向用户或者连续或在时间点监控该装置的功能的处理器提供反馈。传感器可记录和/或回报任何数量的特性，包括但不限于在系统的部件的一个或多个位置处的热量、组织上的热量、组织的特性等。传感器可以呈成像装置诸如CT、超声波、磁共振成像，或任何其他成像装置的形式。在一些实施方案中，特别是对于研究应用，该系统记录并存储信息以用于在未来总体优化系统和/或用于在特定条件下（例如，患者类型、组织类型、目标区域的大小和形状、目标区域的位置等）优化系统。
VI.温度调节系统
在一些实施方案中，能量递送系统利用冷却剂系统以便减少能量递送装置内和沿着能量递送装置（例如，组织消融导管）的不期望的加热。此类系统不限于特定的冷却系统机制。在一些实施方案中，系统被设计成使冷却剂（例如空气、液体等）在整个能量递送装置中循环，使得同轴传输线或三轴传输线和天线温度降低。
在一些实施方案中，能量递送装置利用降低温度的能量模式来减少沿传输线长度的不期望的加热。在一些实施方案中，恒定的低功率能量传输在目标部位处提供足够的能量（例如，足以进行有效的肿瘤消融），而不会沿着传输线路径过度加热。在一些实施方案中，能量以脉冲模式递送以提供目标部位处的足够能量的猝发（例如，足以进行有效的肿瘤消融），其中沿着传输线的热积累比连续递送的少。在一些实施方案中，通过监控沿着传输线的温度或传输线周围的组织的温度来设定脉冲模式的长度和强度。在一些实施方案中，预定脉冲模式以平衡递送到目标部位的能量的量与沿着传输线的热释放。在一些实施方案中，任何合适的脉冲模式都可以与本发明的装置、系统和方法一起使用。在一些实施方案中，基于时间（例如治疗时间、脉冲时间、脉冲之间的时间）、功率（例如产生的功率、递送的功率、损失的功率等）和温度监控的组合来计算或确定消融算法。
在一些实施方案中，监控冷却剂流以评估和控制温度。例如，可以监控通过固定尺寸的腔室排出的冷却剂的压力。通过测量流入和流出的差异，可以评估冷却液的性能。如果任何参数超出了可接受的性能范围，则可能会发出警报并根据需要更改系统控件（紧急关闭等）。
在一些实施方案中，能量递送装置包括在传输线的远端处的电容器和/或能量门。一旦在电容器和/或门后面建立了能量阈值，电容器和/或门就将能量（例如微波能量）传递到目标部位。沿着传输线递送低能量，从而减少沿着通道积聚的热量。一旦在电容器和/或门处建立了足够的能量，就将高能量猝发（例如微波能量）递送到目标部位。电容器和/或门递送方法具有以下优点：由于低水平能量传递以及在目标部位递送的高能量猝发（例如，足以进行肿瘤消融），沿着传输路径的加热减少。
在一些实施方案中，能量发生电路的全部或一部分位于沿着传输线的一个或多个点处。在一些实施方案中，微波发生电路的全部或一部分位于沿着传输线的一个或多个点处。在一些实施方案中，在沿着传输线的一个或多个点处产生能量（例如微波能量）减少了能量需要行进的距离，由此减少了能量损失和不期望的发热。在一些实施方案中，在沿着传输线的一个或多个点处产生能量（例如微波能量）允许在降低的能量水平下操作，同时向治疗部位提供相同的能量水平。
VII.识别系统
在一些实施方案中，能量递送系统利用与系统的一个或多个部件相关联的识别元件（例如，RFID元件、识别环（例如标记）、条形码等）。在一些实施方案中，识别元件传送关于系统的特定部件的信息。本发明不受所传送的信息的限制。在一些实施方案中，传送的信息包括但不限于部件的类型（例如，制造商、尺寸、能量等级、组织构造等），部件是否已在之前被使用过（例如，以便确保不会使用非无菌部件），部件的位置，患者特定信息等。在一些实施方案中，所述信息由本发明的处理器读取。在一些此类实施方案中，处理器对系统的其他部件进行配置以与含有识别元件的部件一起使用或与其最佳地一起使用。
在一些实施方案中，能量递送装置上具有标记（例如划痕、配色方案、蚀刻、涂漆造影剂标记、不透射线带、识别环（例如标记）和/或脊），以便改善对特定能量递送装置的识别（例如，改善对位于具有相似外观的其他装置附近的特定装置的识别）。在多个装置被插入患者体内的情况下，这些标记有特别的用途。在此类情况下，特别是在装置可以以各种角度互相交叉的情况下，治疗医师难以联想装置的位于患者体外的哪个近侧端部对应于装置的位于患者体内的哪个远侧端部。在一些实施方案中，在装置的近侧端部上提供标记（例如，数字）使其可以被医生的眼睛看到，并且在装置的远侧端部上提供第二标记（例如，对应于该数字的标记）以使得当其存在于身体中时可以被成像设备看到。在一些实施方案中，在采用一组天线的情况下，该组中的各个成员在近侧端部和远侧端部上都被编号（例如，1、2、3、4等）。在一些实施方案中，将手柄编号，在使用之前将具有匹配编号的可拆卸（例如，一次性）天线连接到手柄。在一些实施方案中，系统的处理器确保手柄和天线正确匹配（例如，通过RFID标签或其他手段）。在一些实施方案中，在天线是一次性部件的情况下，当一次性部件应已被丢弃时，如果尝试重新使用它，那么系统会提供警告。在一些实施方案中，标记改善了任何类型的检测系统中的识别，包括但不限于MRI、CT和超声检测。
本发明的能量递送系统不限于特定类型的跟踪装置。在一些实施方案中，使用GPS和GPS相关装置。在一些实施方案中，使用RFID和RFID相关装置。在一些实施方案中，使用条形码。
在此类实施方案中，在使用具有识别元件的装置之前，需要在使用此类装置之前进行授权（例如，输入代码、扫描条形码）。在一些实施方案中，信息元件识别部件之前已被使用并且将信息发送到处理器以锁定（例如阻止）系统使用，直到提供新的无菌部件。
VIII.温度监控系统
在一些实施方案中，能量递送系统利用温度监控系统。在一些实施方案中，温度监控系统用于（例如，使用温度传感器）监控能量递送装置的温度。在一些实施方案中，温度监控系统用于监控组织区域（例如，正在治疗的组织、周围组织）的温度。在一些实施方案中，温度监控系统被设计成与处理器通信以向用户或向处理器提供温度信息，从而允许处理器适当地调节系统。在一些实施方案中，在沿着天线的若干点处监控温度以估计消融状态、冷却状态或安全检查。在一些实施方案中，在沿着天线的若干点处监控的温度用于确定例如消融区域的地理特征（例如，直径、深度、长度、密度、宽度等）（例如，基于组织类型以及能量递送装置中使用的功率大小）。在一些实施方案中，沿着天线的若干点处监控的温度用于确定例如规程的状态（例如规程的结束）。在一些实施方案中，使用通过间质天线的热电偶或电磁装置来监控温度。在一些实施方案中，使用从温度监控收集的数据来启动本文所述的一个或多个冷却规程（例如冷却剂流动、降低功率、脉冲程序、关闭等）。
IX.规程装置舱
系统可以进一步采用直接或间接利用或辅助其他部件的特征的一个或多个附加部件。例如，在一些实施方案中，使用一个或多个监控装置来监控和/或报告系统的任何一个或多个部件的功能。此外，任何可能直接或间接与装置结合使用的医疗装置或系统都可能包括在该系统中。此类部件包括但不限于消毒系统、装置和部件，其他外科、诊断或监控装置或系统，计算机设备，手册，说明书，标签和指南，机器人设备等。
在一些实施方案中，系统采用泵、储存器、管道、接线或提供关于本发明系统的各种部件的连接性的材料的其他部件。例如，可以使用任何类型的泵将气体或液体冷却剂供应到本发明的天线。在系统中可以采用含有冷却剂的气体或液体处理罐。在一些实施方案中，使用多于一个罐，使得当一个罐变空时，将自动使用另外的储罐以便防止规程中断（例如，当一个CO2罐排空时，自动使用第二CO2罐，从而防止规程中断）。在某些实施方案中，提供能量递送系统（例如，能量递送装置、处理器、电源、成像系统、温度调节系统、温度监控系统和/或识别系统）以及所有相关的能量递送系统利用源（例如，提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和通信项目的电缆、接线、电线、管、管道）以减少不希望的表现问题（例如与无组织的能量递送系统利用源相关联的缠结、杂乱和灭菌危害）。本发明不限于以特定方式提供能量递送系统和能量递送系统利用源，使得减少不希望的表现问题。
在一些实施方案中，采用了规程装置舱，该舱组织并集中电缆而且尽量减少杂乱，同时集中并整合控制特征。例如，可以使用导入/导出盒。在一些实施方案中，导入/导出盒包含电源和冷却剂供应源。在一些实施方案中，导入/导出盒位于患者正在其中接受治疗的无菌区以外。在一些实施方案中，导入/导出盒位于患者正在其中接受治疗的房间以外。在一些实施方案中，一根或多根电缆将导入/导出盒连接到规程装置舱盒，该规程装置舱盒又连接到能量递送装置并且将能量和冷却液供应到该能量递送装置。在一些实施方案中，使用单根电缆（例如输送护套）。例如，在一些此类实施方案中，输送护套包含用于将能量和冷却剂两者递送到导入/导出盒和/或从导入/导出盒递送的部件。在一些实施方案中，输送护套连接至规程装置舱盒，而不会对医疗人员造成物理障碍（例如，在地板下、头顶上等行进）。在一些实施方案中，电缆是低损耗电缆（例如，将电源连接到规程装置舱的低损耗电缆）。在一些实施方案中，低损耗电缆被固定（例如，固定到规程装置舱、固定到规程台、固定到天花板）以便防止在意外拉动电缆的情况下发生伤害。在一些实施方案中，连接发电机（例如微波功率发生器）和规程装置舱的电缆是低损耗可重复使用的电缆。在一些实施方案中，将规程装置舱连接到能量递送装置的电缆是柔性一次性电缆。在一些实施方案中，采用CERTUS 140微波消融系统(NeuWave Medical, Madison, Wisconsin)。
本发明不限于特定类型或种类的规程装置舱盒。在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成从输入/输出盒或其他源接收电力、冷却剂或其他元件。在一些实施方案中，规程装置舱盒提供了物理上位于患者附近的控制中心，用于以下操作中的任何一项或多项：将能量递送到医疗装置，将冷却剂循环到医疗装置，收集并处理数据（例如成像数据、能量递送数据、安全监控数据、温度数据等），并提供有助于医疗规程的任何其他功能。在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成接合输送护套以便接收相关联的能量递送系统利用源。在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成接收各种能量递送系统利用源并将其分配给适用装置（例如，能量递送装置、成像系统、温度调节系统、温度监控系统和/或识别系统）。例如，在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成从能量递送系统利用源接收微波能量和冷却剂，并将微波能量和冷却剂分配到能量递送装置。在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成根据需要开启或关闭、校准和调节（例如，自动或手动调节）特定能量递送系统利用源的量。在一些实施方案中，规程装置舱盒中具有用于根据需要调节（例如，手动或自动打开、关闭、校准）特定能量递送系统利用源的量的功率分配器。在一些实施方案中，规程装置舱盒中具有被设计成以期望的方式提供能量递送系统利用源的软件。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有显示区域，该显示区域指示每个能量递送系统利用源的相关特征（例如，目前正在使用哪些装置/未使用哪些装置，特定身体区域的温度，特定CO2罐中存在的气体的量等）。在一些实施方案中，该显示区域具有触摸功能（例如，触摸屏）。在一些实施方案中，与能量递送系统相关联的处理器位于规程装置舱盒中。在一些实施方案中，与能量递送系统相关联的电源位于规程装置舱盒内。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有传感器，该传感器被配置成在发生不希望的事件（例如，不希望的加热、不希望的泄漏、不希望的压力变化等）时自动禁止一个或多个能量递送系统利用源。在一些实施方案中，规程装置舱的重量使得其可以放置到患者身上而不会对患者造成不适和/或损害（例如，小于15磅、小于10磅、小于5磅）。
图7提供了用于将能量递送装置连接到能量和冷却剂供应源的舱盒的部件的示例。该部件包括外壳700（以剖面图显示以示出内部部件）。冷却剂连接部件710供应源（例如，世伟洛克公司(Swagelok)，SS-QM2-S-100，用于快速连接）延伸出外壳以连接到冷却剂。消融能量连接部件720（例如，QMA连接器，用于快速连接）延伸出外壳以连接到发生器。电连接部件730延伸出外壳以连接到电源。提供应变消除件740，能量递送装置缆线的近侧端部插入穿过该应变消除件并连接到能量和冷却剂供应源。
在一些实施方案中，能量递送装置的中空内导体直接与冷却剂连接部件710联接（例如，焊接在一起）。在一些此类实施方案中，消融能量源也通过一端附接到能量连接部件720的内端并且另一端通过冷却剂连接部件710附接到内导体的缆线联接到冷却剂连接部件710。因此，冷却剂和能量在同一互连器（710）中连接在一起。在一些此类实施方案中，能量缆线在与其端部相距¼波长处以直角附接到内导体。因此，反射回的波被抵消，防止能量反射回来。
在一些实施方案中，外壳700还包括压力传感器（未示出）。压力传感器经由任何期望的机构监测冷却剂流量（例如，流量传感、压力传感器、两个不同点处的差异分析、一点处的流量变化等。）。在识别到异常冷却剂流量的情况下，触发警报并且/或者自动改变系统参数（例如，断电、冷却剂关闭）。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被设计为定位在无菌环境内。在一些实施方案中，规程装置舱盒被定位在患者的床上、患者所在的工作台（例如，用于CT成像、超声成像、MRI成像等的工作台）或靠近患者的其他结构（例如，CT机架）。在一些实施方案中，规程装置舱盒被定位在单独的工作台上。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到顶板。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到顶板，使得用户（例如，医生）可以将其移动到期望的位置（从而避免必须将能量递送系统利用源（例如，提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和通信物品的缆线、电线、塞绳、管、管道）定位在使用中的患者身上或附近）。在一些实施方案中，规程装置舱盒被定位为搁置在患者身上（例如，搁置在患者的腿部、大腿、腰部、胸部上）。在一些实施方案中，规程装置舱盒被定位在患者头部上方或患者脚部下方。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有允许附接到期望区域（例如，规程台、患者的铺巾和/或长袍）上的Velcro。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置用于附接到用于医学规程的规程带（例如，CT安全带）。在一些实施方案中，规程带（例如，通过规程台侧面上的狭槽、通过Velcro、通过粘合剂、通过抽吸）附接到手术台（例如，CT台），并且用于将患者固定到手术台上（例如，通过缠绕在患者身上并与例如Velcro连接）。规程装置舱盒不限于使用规程带的特定附接方式。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到规程带。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到单独的带，以允许更换规程带。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到被配置成附接到规程带的单独的带。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到被配置成附接到规程台的任何区域的单独的带。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到具有绝缘物和/或垫料以确保患者舒适度的单独的带。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置用于附接到规程环。本发明不限于特定类型或种类的规程环。在一些实施方案中，规程环被配置用于放置在患者周围（例如，患者的躯干、头部、脚部、手臂等周围）。在一些实施方案中，规程环被配置成附接到规程台（例如，CT台）。规程装置环不限于特定形状。在一些实施方案中，规程装置环为例如椭圆形、圆形、矩形、对角线等。在一些实施方案中，规程装置环大约为环形形状的一半（例如，环形形状的25%、环形形状的40%、环形形状的45%、环形形状的50%、环形形状的55%、环形形状的60%、环形形状的75%）。在一些实施方案中，规程环为例如金属、塑料、石墨、木材、陶瓷或它们的任何组合。规程装置舱盒不限于与规程环的特定附接方式。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到规程环上（例如，用Velcro、卡扣、粘合剂）。在使用低损耗缆线的一些实施方案中，低损耗缆线另外附接到规程环上。在一些实施方案中，规程环的尺寸可被调整（例如，回缩、延伸）以适应患者的尺寸。在一些实施方案中，另外的物品可附接到规程环。在一些实施方案中，规程环可以容易地移入和移出患者附近。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置用于附接到定制无菌铺巾上。本发明不限于特定类型或种类的定制无菌铺巾。在一些实施方案中，定制无菌铺巾被配置用于放置到患者身上（例如，放置到患者的躯干、头部、脚部、手臂、整个身体等上）。在一些实施方案中，定制无菌铺巾被配置成附接到规程台（例如，CT台）。定制无菌铺巾不限于特定形状。在一些实施方案中，定制无菌铺巾为例如椭圆形、圆形、矩形、对角线等。在一些实施方案中，定制无菌铺巾的形状使得其适合患者的特定身体区域。在一些实施方案中，规程环为例如布、塑料或它们的任何组合。规程装置舱盒不限于与定制无菌铺巾的特定附接方式。在一些实施方案中，规程装置舱盒附接到定制无菌铺巾上（例如，用Velcro、卡扣、粘合剂、夹具（例如，鳄鱼夹））。在使用低损耗缆线的一些实施方案中，低损耗缆线另外附接到定制无菌铺巾上。在一些实施方案中，另外的物品可附接到定制无菌铺巾。在一些实施方案中，定制无菌铺巾可以容易地移入和移出患者附近。在一些实施方案中，定制无菌铺巾具有一个或多个开窗设计以执行医学规程。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置具有用于将舱盒定位在患者附近的支脚。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有可调节的支脚（例如，从而允许将规程装置舱盒定位在各个位置）。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有三个可调节的支脚，从而允许装置被定位在各个三脚架位置中。在一些实施方案中，支脚中具有允许附接到期望区域（例如，规程台、患者的铺巾和/或长袍）上的Velcro。在一些实施方案中，支脚由弹性材料形成，该弹性材料被配置成在规程台（例如，CT台）上方形成弧并挤压规程台的导轨。在一些实施方案中，支脚被配置成附接到规程台的导轨上。在一些实施方案中，规程装置舱盒直接或间接地附接到臂，该臂可连接到基架或规程台导轨。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成与处理器（例如，计算机，通过互联网、通过蜂窝电话、通过PDA）通信（无线地或经由线）。在一些实施方案中，规程装置舱盒可经由远程控制件来操作。在一些实施方案中，规程装置舱盒在其上具有一个或多个灯。在一些实施方案中，当电力从规程装置舱盒流向能量递送装置时，规程装置舱盒提供可检测信号（例如，听觉、视觉（例如，脉冲光））。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有听觉输入（例如，MP3播放器）。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有用于提供声音（例如，来自MP3播放器的声音）的扬声器。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有用于向外部扬声器系统提供声音的听觉输出。在一些实施方案中，规程装置舱盒的使用允许使用较短的缆线、电线、塞绳、管和/或管道（例如，小于4英尺、3英尺、2英尺）。在一些实施方案中，规程装置舱盒和/或与其连接的一个或多个部件或其部分被无菌护套覆盖。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有用于供应功率（例如，向能量递送装置）的功率放大器。
在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成以任何期望的压力压缩运输的冷却剂（例如，CO2），以便例如以任何期望的压力（例如，气体的临界点）保持冷却剂，以便改善冷却或温度维持。例如，在一些实施方案中，以其临界点或接近其临界点提供气体，以便将装置、管线、缆线或其他部件的温度维持在恒定的定义温度或接近该温度。在一些此类实施方案中，组件本身不被冷却，其中它的温度不会从起始温度（例如，室温）下降，而是为了干预，保持在比部件将要更冷的恒定温度。例如，CO2可以在其临界点或附近（例如，在78.21kPa下的31.1摄氏度）使用以维持温度，使得系统的部件足够冷以致不会烧伤组织，但同样不会被冷却或维持显著低于室温或体温，使得与部件接触的皮肤冻伤或以其他方式因冷而受到伤害。使用此类构造允许使用较少的绝缘物，因为不存在必须与人员或周围环境隔开的“冷”部件。在一些实施方案中，规程装置舱盒具有回缩元件，该回缩元件被设计成将使用过和/或未使用的提供能量、气体、冷却剂、液体、压力和/或通信物品的缆线、电线、塞绳、管和管道退缩。在一些实施方案中，规程装置舱盒被配置成灌装冷却剂以分配到例如能量递送装置中，使得在使用能量递送装置之前冷却剂处于期望的温度。在一些实施方案中，规程装置舱盒中具有软件，该软件被配置成灌装冷却剂以分配到例如能量递送装置中，使得在使用能量递送装置之前系统处于期望的温度。在一些实施方案中，冷却剂在临界点处或其附近的循环允许冷却能量递送装置的电子元件，而不必使用另外的冷却机构（例如，风扇）。
在一个示例性实施方案中，导入/导出盒包括一个或多个微波电源和冷却剂供应源（例如，加压的二氧化碳气体）。该导入/导出盒连接到单个输送护套，该输送护套将微波能量和冷却剂递送至规程装置舱盒。输送护套内的冷却剂管线或能量管线可以彼此缠绕，以允许输送护套本身的最大冷却。输送护套延伸至无菌区域中，在该区域中沿着底板在不会干扰护理患者的医疗团队的移动的位置执行规程。输送护套连接到邻近患者躺在其上的成像台定位的工作台。工作台是便携式的（例如，在轮子上）并且可连接到成像台，以便它们一起移动。该工作台包括可以是柔性的或可伸缩的臂，以便允许将臂定位在患者上和上方。输送护套或连接到输送护套的缆线沿着臂延伸到顶部位置。规程装置舱盒位于臂的端部。在一些实施方案中，两个或更多个臂被提供有两个或更多个规程装置舱盒或者单个规程装置舱盒的两个或更多个子部件。规程装置舱盒很小（例如，小于1立方英尺、小于10立方厘米等），以允许在患者上方容易地移动和定位。规程装置舱盒包括用于控制系统的所有计算方面的处理器。装置舱盒包括用于连接通向能量递送装置的缆线的一个或多个连接端口。缆线连接到端口。缆线是可回缩的，并且长度小于3英尺。使用短缆线能降低费用并防止功率损失。在不使用时，缆线挂在患者上方的空中，且不与患者身体接触。端口被配置成在不使用时（例如，当能量输送装置未连接到特定端口时）具有假负载。规程装置舱盒位于主治医生附近，使得可以调节计算机控制并且可以在规程期间实时查看显示的信息。
X.能量递送系统的用途
本发明的系统不限于特定用途。事实上，本发明的能量递送系统被设计用于能量发射适用的任何环境中。此类用途包括任何和所有医疗、兽医和研究应用。另外，本发明的系统和装置可用于农业环境、制造环境、机械环境或任何其他将要递送能量的应用。
在一些实施方案中，本发明提供了进入身体中难以到达的区域（例如，肺的周边或中心区域）的系统。在一些实施方案中，系统通过分支的身体结构（例如，支气管树）导航以到达目标部位。在一些实施方案中，系统、装置和方法将能量（例如，微波能量、用于组织消融的能量）提供到身体、器官或组织的难以到达的区域（例如，肺的周边或中心区域）。在一些实施方案中，系统通过分支结构（例如，支气管树）将能量（例如，微波能量，用于组织消融的能量）递送到目标部位。在一些实施方案中，系统通过支气管（例如，主支气管、二级支气管、三级支气管、细支气管等）将能量（例如，微波能量、用于组织消融的能量）递送到肺的周边或中心区域。在一些实施方案中，通过支气管进入肺部能提供精确和准确的方法，同时使得对肺的附带损害最小化。从肺外部进入肺（例如，中心肺或肺周边）需要刺穿或切开肺，这可以通过支气管通路来避免。
在一些实施方案中，包括通道导管和可操纵导航导管的主导管（例如，内窥镜、支气管镜等）被推进到支气管树中（例如，经由气管），直到支气管的减小的周长不允许进一步推进主导管。在一些实施方案中，包括通道导管和可操纵导航导管的主导管（例如，内窥镜、支气管镜等）被推进到支气管树中（例如，经由气管），直至用于部署通道导管的期望点。在一些实施方案中，主导管被推进到气管、主支气管和/或二级支气管中，但不进一步推进。在一些实施方案中，包括可操纵导航导管的通道导管被推进通过主导管并超出主导管的远侧末端，进入支气管树（例如，经由气管、经由主支气管、经由二级支气管、经由三级支气管、经由细支气管等）直至目标位置（例如，治疗部位、肿瘤等）。在一些实施方案中，包括可操纵导航导管的通道导管被推进到支气管树中（例如，经由气管、主支气管等），直到支气管的减小的尺寸将不允许进一步推进（例如，在三级支气管中、在细支气管中、在治疗部位处）。在一些实施方案中，通道导管被推进到气管、主支气管、二级支气管、三级支气管和/或细支气管中。在一些实施方案中，可操纵导航导管被推进到气管、主支气管、二级支气管、三级支气管和/或细支气管中到达治疗部位。在一些实施方案中，通过通道导管抽出可操纵导航导管，使开放通道管腔从插入点（例如，插入受治疗者体内、插入气管中、插入支气管树中等）穿过支气管树（例如，通过气管、主支气管、二级支气管、三级支气管、细支气管等）延伸到目标部位（例如，治疗部位、肿瘤、中心或周边肺肿瘤）。在一些实施方案中，能量递送装置（例如，微波消融装置）穿过开放通道管腔插入以进入目标部位。在一些实施方案中，本发明提供了利用微波消融装置通过支气管树进入中心或周边肺肿瘤的系统、装置和方法。
在一些实施方案中，采用经支气管治疗。在此类实施方案中，将装置通过气道（例如，在支气管树之后）定位到通向目标的最佳直线或其他期望路径中。然后刺穿气道壁，并将装置推进以接近目标，从而促进消融。
在一些实施方案中，本发明提供了用于将能量递送装置放置在受治疗者体内难以进入的组织区域的系统、方法和装置。在一些实施方案中，本发明提供了用于组织消融疗法（例如，肿瘤消融）的能量递送装置的放置。在一些实施方案中，本发明提供了肺周边或中心肺的肿瘤、生长和/或结节的通路和/或治疗。在一些实施方案中，本发明提供了周边肺部结节的通路和消融。周边肺部结节和中心结节难以通过支气管树进入，因为它们位于三级支气管和细支气管附近，超出了常规装置和技术的范围。在一些实施方案中，本发明的装置、系统和方法提供了通过支气管树进入中心和周边肺部结节的通道。周边肺部结节的直径通常小于25mm（例如，<25mm、<20mm、<10mm、<5mm、<2mm、<1mm等）。在一些实施方案中，周边肺部结节的直径为0.1mm-25mm（例如，0.1mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.4mm、2.0mm、5.0mm、10mm、20mm、25mm，以及其中的直径）。在一些实施方案中，本发明提供了任何尺寸和受治疗者体内任何位置（例如，受治疗者的肺内）的肿瘤、生长和结节的通路和治疗。在一些实施方案中，本发明提供了对中心或周边肺中的肿瘤（例如，结节）的根治性治疗和/或姑息性治疗。
XI.装置放置系统
在一些实施方案中，本发明提供了主导管（例如，内窥镜、支气管镜等）。在一些实施方案中，本领域技术人员已知的任何合适的内窥镜或支气管镜可用作本发明中的主导管。在一些实施方案中，主导管采用本领域已知的一个或多个内窥镜和/或支气管镜的特征以及本文所述的特征。一种类型的常规柔性支气管镜在美国专利No. 4,880,015中有所描述，该专利全文以引用方式并入本文。支气管镜长度为790mm，并且具有两个主要部分，即工作头和插入管。工作头包括目镜；具有屈光度调节环的接目镜；用于抽吸管、抽吸阀和光源的附接件；以及进入端口或活检入口，各种装置和流体可通过其流入工作通道并从支气管镜的远侧端部流出。工作头附接到插入管，该插入管通常长度为580mm，直径为6.3mm。插入管包含光纤束，该光纤束终止于远侧末端处的物镜、光导和工作通道。可用于本发明的实施方案中的其他内窥镜和支气管镜或可用于本发明的其部分在美国专利No. 7,473,219、美国专利No. 6,086,529、美国专利No. 4,586,491、美国专利No. 7,263,997、美国专利No.7,233,820和No. 6,174,307中有所描述。
在一些实施方案中，本发明提供了通道导管（又称引导导管、护套、护套导管等）。在一些实施方案中，引导导管被配置成配合在主导管的管腔内，并且包括足够直径（例如，1mm、2mm、3mm、4mm、5mm）的通道管腔以适应可操纵导航导管并且/或一个或多个合适的工具（例如，能量递送装置）。在一些实施方案中，通道导管具有足够的长度以从插入部位（例如，口腔、进入受治疗者身体内的切口等）穿过气管和/或支气管树延伸到中心或周边肺的治疗部位（例如，50cm、75cm、1m、1.5m、2m）。在一些实施方案中，通道导管具有足够的长度以延伸超过主导管的可到达范围以到达治疗部位（例如，中心或周边肺组织）。在一些实施方案中，通道导管是高度柔性的，以便进入通过受治疗者的迂回路线（例如，通过分支结构、通过支气管树等）。在一些实施方案中，如本领域所理解的那样，通道导管由编织材料构成以提供强度和柔性。在一些实施方案中，通道导管包括三轴或同轴传输管线的外导体。在一些实施方案中，通道导管包括导航和/或操纵机构。在一些实施方案中，通道导管不具有导航、位置识别或操纵的独立装置。在一些实施方案中，通道导管依赖于主导管或可操纵导航导管进行放置。
在一些实施方案中，本发明提供了一种可操纵导航导管。在一些实施方案中，可操纵导航导管被配置成配合在通道导管的管腔内。在一些实施方案中，可操纵导航导管具有与本文所述能量传输线相似的直径（例如，0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm）。在一些实施方案中，可操纵导航导管具有足够的长度以从插入部位（例如，口腔、进入受治疗者身体内的切口等）延伸到治疗部位（例如，穿过气管和/或支气管树延伸到中心或周边肺的治疗部位（例如，50cm、75cm、1m、1.5m、2m））。在一些实施方案中，通道导管具有足够的长度以延伸超过主导管的可到达范围以到达治疗部位（例如，中心或周边肺组织）。在一些实施方案中，可操纵导航导管接合通道导管，使得可操纵导航导管的移动导致通道导管的同步移动。在一些实施方案中，当沿着受治疗者体内的路径插入可操纵导航导管时，围绕可操纵导航导管的通道导管与其一起移动。在一些实施方案中，通道导管通过可操纵导航导管放置在受治疗者体内。在一些实施方案中，可操纵导航导管可以与通道导管脱离接合。在一些实施方案中，可操纵导航导管和通道导管的脱离接合允许可操纵导航导管进一步沿着通路移动，而不移动通道导管。在一些实施方案中，可操纵导航导管和通道导管的脱离接合允许可操纵导航导管通过通道导管回缩，而不移动通道导管。
在一些实施方案中，系统或装置的所有插入部件被配置用于沿着穿过受治疗者的狭窄且迂回的路径（例如，通过分支结构、穿过支气管树等）移动。在一些实施方案中，部件包括被配置用于收紧回转半径的柔性材料。在一些实施方案中，必然为刚性的部件的尺寸减小（例如，缩短长度）以允许收紧回转半径。
在上述说明书中提及的所有出版物和专利均以引用方式并入本文。在不脱离本发明的范围和实质的情况下，本发明所述的方法和系统的多种修改和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。虽然已结合具体实施方案描述了本发明，但应当理解，所要求保护的本发明不应不当地限于此类具体实施方案。实际上，对于相关领域的技术人员来说显而易见的用于执行本发明的所述模式的各种修改都旨在落在以下权利要求的范围内。
Claims (12)
1.一种用于将微波能量递送至身体的远侧区域的装置，包括：
a) 近侧端部，所述近侧端部可连接到微波能量发生器和冷却剂源；
b) 远侧端部，所述远侧端部被配置成在围绕所述远侧端部的限定区域中产生消融能量；
c) 内导体，其中所述内导体是中空的；
d) 中心区域，所述中心区域包括非导电芯，所述非导电芯围绕所述内导体，使得空气通道位于所述非导电芯与所述内导体之间；
e) 外导体，所述外导体围绕所述非导电芯，其中所述外导体包括柔性和/或可折叠材料；以及
f) 所述远侧端部处的冷却剂流交换器，所述冷却剂流交换器被配置成接收来自所述内导体的冷却剂并将所述冷却剂返回到所述空气通道。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述柔性和/或可折叠材料致使所述装置能够进行通过受治疗者的迂回导航。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述柔性和/或可折叠材料致使所述装置能够进行通过受治疗者的迂回导航，而没有沿着所述迂回导航的组织区域的不期望的加热。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述柔性和/或可折叠材料致使所述装置能够进行通过受治疗者的迂回导航，而没有沿着所述迂回导航的组织区域的不期望的组织损伤。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述装置能够进行支气管内导航和/或经支气管导航。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的直径大小被设计为将微波能量在支气管内递送到中心或周边肺结节。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的直径小于3 mm。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置的直径小于1.4 mm。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述外导体包括双轴取向的对苯二甲酸乙二酯。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括间隔件，所述间隔件围绕所述内导体螺旋地缠绕，并与所述内导体和所述非导电芯接触。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述间隔件包括单丝管，其中所述间隔件围绕所述内导体螺旋地缠绕，使得(1)没有通过所述间隔件的间隙；(2)在所述间隔件与所述内导体之间没有间隙；以及(3)在所述间隔件与所述非导电芯之间没有间隙。
12.一种系统，包括权利要求1所述的能量递送装置和下列中的一个或多个：
递送管，微波发生器，冷却剂供应源，加压气体源，控制计算机，和成像装置。
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