CN115720507A - 用于治疗不需要的组织的系统 - Google Patents

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Abstract

本技术可以用于选择性地加热肺部中的一个或更多个患病区域,同时限制对健康区域和周围组织的加热。这种加热提供了治疗效果。患病组织的选择性加热可以通过将肺部暴露于电磁场以引起介电或涡流加热来实现。本技术对于治疗肺气肿特别有用,这是因为肺气肿患者的患病区域具有减少的血流量。患病区域将迅速升温,而健康组织将通过血流被冷却。这对于治疗肺气肿特别有效,这是因为肺的质量小而血流量高。在一个描述的实施方式中,电磁辐射的频率被选择成满足装置的某些共振条件。在另一个描述的实施方式中,使用线圈来施加电磁辐射,线圈的几何参数被选择成使得在要加热的区域中产生电场最大值。在另一个描述的实施方式中,使用一对电磁能量信号施加器来施加电磁辐射,该对电磁能量信号施加器被定位成围绕患者的躯干,一个电磁能量信号施加器相对于治疗区域定位在头侧,而另一个电磁能量信号施加器相对于治疗区域定位在尾侧,并且该对电磁能量信号施加器被成形成环绕或部分地环绕躯干的外围周围。

Description

用于治疗不需要的组织的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月27日提交的题为“SYSTEM FOR TREATING UNWANTEDTISSUE”的美国申请第63/030879号的优先权,该申请出于所有目的在此通过引用并入本文。就美利坚合众国而言,本申请根据35U.S.C.§119要求2020年5月27日提交的题为“SYSTEM FOR TREATING UNWANTED TISSUE”的美国申请第63/030879号的权益。
技术领域
本发明涉及用于治疗不需要的组织的医疗装置和方法。本发明在治疗诸如慢性阻塞性肺病(COPD)的肺部疾病中具有示例应用,肺部疾病的一个示例是肺气肿。
背景技术
存在多种医学状况,针对这些医学状况的治疗可以包括破坏或影响不期望的组织。这样的治疗应当理想地避免伤害与非期望的组织邻近的正常组织。例如,一些肺部状况可以受益于涉及破坏或影响患病的肺部组织的治疗。这些治疗中的一些涉及对肺部组织进行加热。关于肺部疾病的背景信息可以在医学教科书中找到,例如John B.West博士的“Pulmonary Pathophysiology”,ISBN 0-683-08934-X。
肺气肿是损害患者肺部中的肺泡(气囊)的疾病。
肺气肿可以使患者肺部中的肺泡破裂。这改变了肺部中空气空间的分布,并减少了可用于吸收氧气的肺部的表面积。由肺气肿引起的肺部损伤会使不新鲜的空气滞留在肺部以及/或者减少新鲜的、富含氧的空气流入肺部。在患有肺气肿的患者中,患者肺部的患病部分不能有效地通过支气管和气管进行通气,因此阻止了肺部充分放气和充气。滞留在肺部中的空气会阻止膈膜自然地上下移动。这种状况导致呼吸困难以及整体健康和生活质量下降。
加热肺部中的患病组织的一些现有技术方法包括将消融装置通过气管和支气管插入到患病区域中(例如,参见Brannan等人的US2016/0184013)。这种方法具有各种缺点:仅能够到达肺部的一小部分;需要对患病区域进行精确测绘;以及消融装置必须被准确地引导至精确位置。此外,在治疗期间,对沿着装置从进入点到治疗点的路径定位的组织造成附带损伤。
本发明的一般领域中的一些现有参考文献是:
a)Lichtenstein等人的美国专利8444635,该专利在此通过引用并入本文,该专利公开了将不期望的组织暴露于扫描聚焦微波束的系统。
b)Palti的US8019414公开了将化学疗法治疗与低强度、中频交变电场相结合,对于特定类型的靶细胞调谐所述交变电场。
c)Armitage的US4269199公开了用于通过短波透热疗法在肿瘤的治疗中诱导局部高温的方法。该方法包括在身体的包含肿瘤的部分上移动感应线圈,使得线圈的轴不断横切肿瘤的不同部分。
d)Turner的US4798215公开了组合的高温治疗和非侵入式测温设备。
e)Leveen的US5010897公开了用于对癌症进行深度加热的装置。该装置采用两个单匝同轴线圈,这两个单匝同轴线圈在彼此平行的平面内同步旋转,其中每个线圈的中心轴恰好位于与线圈的平面垂直的同一线上。旋转线圈的组合的磁场持续地对肿瘤加热。
f)Evans的US5503150公开了用于非侵入性地定位和加热组织的体积的装置和方法,其包括检测组织的体积中的温度变化的能力。
g)Kasevich的US6181970公开了利用微波能量提供组织的热处理和诊断成像的医疗系统和仪器。
h)Barry等人的US8585645公开了使用通过导管的内腔递送的高温蒸汽来治疗患者肺部中的特定区域。
i)Turnquist等人的US2011/0054431公开了如下设备和方法:所述设备和方法用于使用发射的能量来非侵入性地加热身体组织和流体并且非侵入性地测量目标以及周围流体和组织中的产生的温度变化,以检测和/或治疗各种物理状况,诸如例如膀胱输尿管返流。
j)Lichtenstein等人的WO 2017/201625描述了可以用于使用通过外部电极或线圈递送的能量加热组织以以治疗肺气肿的方法和装置。
k)Vertikov等人的US8467858描述了基于光学成像的热疗法的设备和技术。
l)Ruggera等人的CA1212424A描述了用于透热疗法装置的螺旋线圈,该透热疗法装置以与基本波长的一半的整数倍对应的频率被驱动,以实现横向均匀加热,并使得热聚焦体积能够沿着线圈轴从由全波激励产生的轴上的正常中心位置偏移。
普遍希望系统能够自动加热患病区域中的组织。普遍希望系统能够在不必精确地定位患病区域的情况下加热患病区域中的组织。特别地,需要用于加热肺部的所有患病部分而不会过度加热肺部的健康部分或周围的健康组织的新的实用方法和装置。
发明内容
本发明具有许多方面。这些方面包括但不限于:
·对于选择性地加热患者体内的组织有用的装置。
·用于组织加热装置的控制系统;
·用于控制用于选择性地加热患者体内的组织的装置的方法;
·用于治疗患者的方法,所述方法包括选择性地加热患者体内的组织。
·用于治疗COPD和其他肺部疾病的装置的使用。
本文所述的方法和装置的示例和非限制性应用是对患病肺部组织——例如受肺气肿或其他形式的COPD影响的肺部组织——的治疗。一些实施方式提供了特别适用于选择性地加热肺部组织以治疗COPD和/或其他肺部疾病的方法和/或装置。
本发明的一个方面提供了一种用于治疗肺气肿或COPD的装置,该装置通过选择性地将患者的患病肺部组织加热至足以在患病肺部组织中产生治疗效果的治疗温度来治疗肺气肿或COPD,装置包括:至少一个信号施加器,至少一个信号施加器包括电导体,电导体被定尺寸成围绕或几乎围绕患者的躯干周向延伸;电源,电源被连接以向至少一个施加器递送射频(RF)信号,电源包括阻抗匹配网络,阻抗匹配网络能够操作以将电源的输出阻抗与信号施加器的输入阻抗匹配;控制器,控制器在操作上与电源相关联,并且被配置成控制电源以将RF信号施加至施加器;施加器在由RF信号激励时能够操作以将电磁能量信号耦合至患者的组织中,使得患者的组织被电磁能量信号加热,并且由于至患病组织的相对较低的血液循环,患病组织被选择性地加热至比健康组织更高的温度。
在一些实施方式中,电源具有至少500瓦的最大RF信号输出功率。在一些实施方式中,RF信号在患者的肺部中产生局部轴向电场或磁场。该局部场可以用作患者的组织的(介电)加热的主要源。
在一些实施方式中,温度监测器能够操作以监测患者的组织内的一个或更多个位置处的温度,其中,控制器被连接以接收来自温度监测器的温度信号,温度信号指示一个或更多个位置处的温度,并且控制器被配置成将反馈控制施加至电源以至少部分地基于温度信号来调节递送至患者的电磁能量信号。
在一些实施方式中,温度监测器是非侵入式温度监测器。
在一些实施方式中,温度监测器包括磁共振成像(MRI)成像系统和处理器,处理器被配置成处理由MRI成像系统提供的MRI信号以确定与一个或更多个位置中的每一个相对应的温度。
在一些实施方式中,温度监测器包括超声成像(US)系统和处理器,处理器被配置成处理由US成像系统提供的超声信号以确定与一个或更多个位置中的每一个相对应的温度。
在一些实施方式中,控制器被配置成控制RF信号的一个或更多个参数,直到该位置处的温度至少等于治疗温度。
在一些实施方式中,控制器包括患者的至少一部分的热模型,热模型将一个或更多个位置处的温度与感兴趣的位置的温度相关联,并且控制器被配置成通过使用温度信号作为输入来应用热模型,并且被配置成至少部分地基于热模型的输出来调节加热能量。
在一些实施方式中,热模型包括以下项中的一项或更多项:患者体内的不同组织类型的电特性和热特性;患者体内的不同组织类型的分布;一个或更多个电磁能量施加器的几何形状;所产生的预期电磁场分布;以及患者体内的灌注速率。
在一些实施方式中,至少一个信号施加器包括线圈。
在一些实施方式中,线圈包括5至100范围内的匝。
在一些实施方式中,线圈包括10至60范围内的匝。
在一些实施方式中,线圈的匝沿着线圈的纵轴以一定间距均匀地间隔开。
在一些实施方式中,线圈的匝沿着线圈的纵轴不均匀地间隔开。
在一些实施方式中,线圈的截面不是圆形。
在一些实施方式中,线圈的匝沿着线圈的纵轴之间的间距是可调节的。
在一些实施方式中,线圈的截面能够沿着线圈的纵轴被调节。
在一些实施方式中,线圈具有至少70厘米的长度。
在一些实施方式中,线圈具有至少1米的长度。
在一些实施方式中,线圈具有至少30cm的内部直径。
在一些实施方式中,线圈的长度大于或等于线圈的宽度。
在一些实施方式中,线圈的长度大于或等于线圈的宽度的四倍。
在一些实施方式中,线圈包括多层绕组。
在一些实施方式中,线圈被配置成如蛤壳一样打开以接纳患者。
在一些实施方式中,该装置包括患者支承件,患者支承件被配置成支承处于平躺姿势的患者,患者支承件包括头部支承件,其中,头部支承件在线圈的外部。
在一些实施方式中,RF信号具有大约5kHz至大约100MHz的范围内的频率。
在一些实施方式中,RF信号具有大约500kHz至大约10MHz的范围内的频率。
在一些实施方式中,控制器被配置成将RF信号的频率设置成使得电磁能量信号的电场最大值相对于至少一个施加器处于期望位置处。
在一些实施方式中,控制器被配置成将RF信号的频率设置成在至少一个施加器中产生驻波。
在一些实施方式中,控制器被配置成将RF信号的频率设置成在至少一个施加器中产生驻波,驻波在期望位置(例如,患者的肺部中的患病组织的体积的位置处或附近)具有电场最大值。
在一些实施方式中,控制器被配置成将RF信号的频率设置为施加器和患者的共振频率或接近所述共振频率。
在一些实施方式中,控制器被配置成将RF信号的频率设置为等于或接近当患者存在时施加器的共振频率的整数倍。
在一些实施方式中,RF信号具有大约500瓦至大约5千瓦的范围内的功率。
在一些实施方式中,控制器被配置成对RF信号应用时域调制。
在一些实施方式中,控制器被配置成控制电源以生成作为脉冲信号的RF信号,并被配置成控制脉冲信号中的脉冲的宽度。
在一些实施方式中,一个或更多个信号施加器包括两个信号施加器,所述两个信号施加器被连接至电源并且能够操作以将电磁能量信号递送至患者的组织中。
在一些实施方式中,两个信号施加器包括相对于要治疗的体积定位在头侧的第一信号施加器和相对于要治疗的体积定位在尾侧的第二信号施加器。
在一些实施方式中,两个信号施加器中的每一个被成形成环绕或部分地环绕患者的躯干的外围周围。
在一些实施方式中,信号施加器能够被调节成符合被治疗的患者的轮廓。
在一些实施方式中,该装置包括用于使患者冷却的冷却装置。
在一些实施方式中,冷却装置包括冷却流体源,冷却流体源被布置成使冷却流体与患者的皮肤区域热接触。
在一些实施方式中,冷却装置包括患者支承件,患者支承件包括被连接以承载冷却流体的通道,通道与支承患者的表面热接触。
在一些实施方式中,冷却装置被配置成使患者的胸部和背部冷却。
在一些实施方式中,冷却装置被配置成使患者的腹股沟冷却。
在一些实施方式中,冷却装置包括冷空气源。
在一些实施方式中,该装置在肺气肿或COPD的治疗中被使用。
本发明的一个方面提供了一种用于治疗肺气肿或COPD的方法,该方法通过选择性地将患者的患病肺部组织加热至足以在患病肺部组织中产生治疗效果的治疗温度来治疗肺气肿或COPD,该方法包括:提供至少一个信号施加器,至少一个信号施加器包括围绕或几乎围绕患者的躯干周向延伸的电导体;将射频(RF)信号递送至至少一个施加器并允许RF信号在患者的肺部的较健康组织和患病组织二者中被吸收,从而对患者的肺部的组织进行加热,由此所述加热使患病组织升高至超过治疗阈值温度的温度,同时借助于通过较健康组织的血液循环而使较健康组织的温度保持低于比治疗阈值温度低的安全阈值温度;将患病组织的温度保持高于治疗阈值温度达足以提供治疗效果的累积时间。
在一些实施方式中,RF信号具有至少500瓦的输出功率。
在一些实施方式中,治疗效果是患病组织的消融。
在一些实施方式中,治疗效果是患病组织的坏死。
在一些实施方式中,治疗效果是患病组织的诱发炎症。
在一些实施方式中,RF信号在患者的肺部中创建局部轴向延伸的交变电场或磁场。
在一些实施方式中,至少一个施加器包括线圈,并且患者的肺部在线圈内。
在一些实施方式中,RF信号产生基本上平行于患者的上下方向延伸的交变磁场。
在一些实施方式中,该方法包括:交变磁场的强度在线圈内基本上均匀。
在一些实施方式中,至少一个施加器包括沿患者的躯干间隔开的一对导电构件。
在一些实施方式中,RF信号创建局部交变电场,局部交变电场在与患者的上下方向基本上平行的轴向方向上延伸。
在一些实施方式中,该方法包括监测患者体内的组织的温度,并基于监测到的温度控制RF信号。例如,控制RF信号可以包括设置RF信号的频率和设置RF信号的幅度或功率中的一个或更多个。在一些实施方式中,该方法包括将RF信号的频率设置成在患者体内(例如,在患者的肺部中)产生电磁驻波。
其他方面和示例实施方式在附图中示出和/或在以下说明中描述。
本发明具有表示为方法的方面和表示为装置的方面。在本文描述装置的情况下,装置的所有描述的特征和这样的装置的使用旨在也描述相应的方法,并且在本文描述方法的情况下,这样的方法的公开内容旨在也提供被配置成实现这样的方法的装置。
要强调的是,本发明涉及上述特征的所有组合,即使这些记载在不同的权利要求中。
附图说明
附图示出了本发明的非限制性示例实施方式。
图1示出了根据示例实施方式的装置。
图1A是示出患病组织和健康组织的具有差异的加热的示意曲线图。
图1B是示出用于本文所述的装置的示例控制系统的框图。
图1C是线圈的示意性截面,其示出了用于调节线圈的截面形状的一种方式。
图2是根据示例实施方式的包括多层线圈的装置的侧立视图。
图3是包括一对间隔开的施加器的另一示例装置的侧立视图,该对间隔开的施加器围绕患者周向或部分周向地延伸。
具体实施方式
贯穿以下描述,阐述了具体的细节,以便提供对本发明的更透彻的理解。然而,本发明可以在没有这些细节的情况下被实践。在其他情况下,没有详细示出或描述公知的元件,以避免不必要地模糊本发明。因此,说明书和附图应被认为是说明性,而不是限制性的意义。
图1示出了根据示例实施方式的装置10。患者P具有期望通过加热来治疗的组织的体积V。体积V可以例如包括受肺气肿影响的患者的肺部L中的肺泡。
体积V与肺部L的其他部位的较健康组织相比可以具有相对较低的血液循环,使得与将相同功率密度的能量递送至肺部L的其他部位中的较健康组织而可能发生的温度升高相比,将给定功率密度的能量递送至体积V中的组织(即,以给定的速率向体积V中的组织递送能量,该给定的速率可以例如以体积V中每单位体积的瓦特来测量,每单位体积的瓦特可以例如以cm3来测量)导致了较高的温度升高。体积V中的较高的温度升高可能至少在很大程度上归因于:与较健康组织中的血液循环相比,体积V中的血液循环减少。循环的血液充当冷却剂,其以比从体积V移除能量的速率高的速率从较健康的组织中移除能量。这种效应可以被应用于将体积V的组织加热到足够高以实现期望的结果的温度(例如,体积V中的组织的破坏诸如组织消融、组织坏死或引发体积V中的组织的炎症),同时周围的较健康的组织中的温度可以保持低于安全阈值温度,使得周围的较健康的组织不被伤害。
例如,如果可以使包括患病组织的一个或更多个体积V的肺部L的部分中的组织的每个体积每单位体积消耗相同的功率量,则可以选择功率水平,使得肺部L内的具有较差血液循环的患病组织的一个或更多个体积将被加热至至少处于治疗温度阈值的温度,而肺部L内的具有较好血液循环的较健康组织的体积的温度保持低于安全温度阈值。
图1A是示出上述原理的示意曲线图。最初,患病组织的体积V中的温度TV与健康组织的体积中的温度TH都等于体温TB。在时间t=0处,具有选定的功率密度的能量被施加至体积V并被施加至健康组织的体积。这使温度TV和TH上升。当这种情况发生时,温度TV趋向于高于温度TH,这是因为体积V中的不良血液循环。所施加的能量的功率密度和所施加的能量被递送至患者P的时间被选择成使得健康组织的温度不超过安全阈值温度T1,而体积V中的温度至少达到治疗温度阈值T2。
装置10借助于信号施加器向患者体内的组织递送能量,该信号施加器在装置10中具有线圈20的形式,线圈20围绕患者P的身体的包括要加热的患病组织的部分延伸。
线圈20由电源25驱动以生成将能量递送至患者P的组织的电磁场。在装置10中,电源25具有输出端子26A和26B,所述输出端子26A和26B被连接以通过信号导体27A和27B向线圈20的相应端子施加信号。在一些实施方式中,电源25在线圈20的端部(例如,在端子28A和28B处)连接至线圈20。在一些实施方式中,电源25在被定位成远离线圈20的端部的端子处(例如,在端子28C和28D处)连接至线圈20。
控制器24控制电源25以向患者P的组织递送能量,从而产生期望的治疗结果。在一些实施方式中,控制器24被连接以接收来自温度监测器23的反馈,该温度监测器23监测体积V中和/或体积V附近的一个或更多个点23A处的温度。
控制器24可以被配置成调节递送至线圈20的信号,以在患者P的组织中产生期望的温度分布。例如,可能期望将患病组织的体积加热至至少治疗温度阈值T2的温度达期望的时间段,同时将较健康组织的温度保持低于安全温度阈值T1。
控制器24可以包括具有一个或更多个输入的反馈控制器。一个或更多个输入可以包括患者P的组织的温度测量值。装置10包括获取温度测量值的温度监测器23。可以使用一个或更多个任何合适类型的温度传感器进行温度测量。
线圈20具有多个绕组20A。在典型的非限制性实施方式中,绕组的数量在5至100的范围内。在一些实施方式中,线圈20具有10至60范围内的绕组20A。线圈20不必具有整数数目的绕组。
绕组20A可以例如包括导电线、导电管、导电条等。绕组20A可以具有诸如圆形、椭圆形或其他形状的截面。截面可以沿着线圈20的长度变化。在一些实施方式中,绕组20A具有管状构造。
线圈20被布置成接收患者P的身体的包括体积V的至少一部分。例如,在体积V位于肺部中的情况下,线圈20可以被定尺寸成接收患者P的躯干,使得体积V位于线圈20内。例如,在如图1所示患者P是成年人并且线圈20接收患者P的躯干的情况下,线圈20然后可以例如具有大约30cm至90cm的直径D20(对于一些较大的患者,可能需要接近该范围的高端或者甚至更高的直径)。绕组20A可以紧紧地缠绕在患者P周围,或者可以被定尺寸成使得在绕组20A与患者P之间存在间隙。在患者P是儿童或其他身材矮小的人时,线圈20可以具有较小但足够大以围绕患者P的躯干延伸的直径。
图1B是示出可以在本文所述的装置10或其他装置中应用的控制系统的框图。在该示例中,电源25包括将输出信号22-1递送至放大器25B的信号发生器25A。信号发生器25A能够操作以生成信号,该信号被放大器25B放大以产生经放大的信号22-2。经放大的信号22-2被施加以驱动线圈20。
经放大的信号22-2可以例如包括频率在大约5kHz至大约100MHz范围内的正弦信号。在一些实施方式中,信号22-2具有大约500kHz至大约10MHz范围内的频率。在一些实施方式中,经放大的信号22-2具有大约500瓦至5千瓦范围内的功率。
在图1B的实施方式中,电源25包括阻抗匹配网络25C。阻抗匹配网络25C被连接在放大器25B的输出与线圈20之间,并且能够被调节以向患者P提供最佳的功率递送。如RF系统领域的技术人员所已知的,匹配网络包括诸如电容器、电阻器和/或电感器的电路元件的组合,这些电路元件可以以各种拓扑连接以使放大器25B的输出阻抗与包括线圈20和患者P的系统的输入阻抗相匹配。线圈20和患者P的输入阻抗取决于线圈20和患者P的特性以及将信号22-2的RF能量递送至线圈20的通道的特性。匹配网络25C能够被调节以使至患者P的功率递送最大化,并使反射回放大器25B的功率最小化。
在图1B所示的实施方式中,提供反射检测器25D以测量从线圈20和患者P反射的RF功率。反射检测器25D可以例如包括循环器,该循环器被配置成将从线圈20反射的RF功率引导至输出端口,在该输出端口处提供任何合适类型的RF功率计以测量反射功率。匹配网络25C可以被调谐以使由反射检测器25D检测到的关于特定患者P和线圈20的反射功率最小化。
信号22-2使交变电流在线圈20的绕组20A中流动。该电流在线圈20内引起交变磁场。交变磁场导致交变电场,并在位于线圈20内的导电材料(例如,患者P的组织)中诱发电涡流。线圈20与由电源25提供的信号的组合可以被选择成使得电场最大值处于与线圈20的轴垂直的平面中并且位于期望的位置(例如,在治疗体积V的位置处)。
在所示实施方式中,线圈20具有螺线管形式,并且线圈20内由绕组20A中的电流的流动产生的磁场通常被定向成与线圈20的纵轴平行。在所示实施方式中,线圈20被取向成使得磁场线在上/下方向上延伸(即,与患者身体的纵向中心线平行)。有利的是,磁场强度在垂直于线圈20的纵轴截取的穿过线圈20的截面中通常是均匀的。
图1B示出了示例控制器24的输出和输入。一些实施方式可以包括所有这些输出和输入。其他实施方式可能缺少这些输入和输出中的一些。相同的硬件可选地提供控制器24的两个或更多个或所有不同的输入和/或输出。控制信号和/或数据信号可以包括任何合适格式的模拟信号或数字信号。
控制器24获取患者数据30作为输入30-1。患者数据30可以包括以下项中的一项或更多项:
·放大器输出信号22-2的规定特性,例如以下特性中的一个或更多个:要递送至特定患者P的功率或功率密度、信号22-2的频率或频谱等;
·向特定患者P递送功率的规定序列;
·治疗温度和/或温度阈值;
·包含要治疗的患病组织的一个或更多个体积V的位置;
·特定患者P的物理特性(例如,身高、体重、体脂含量、腰围、肺循环测量、肺部容量、治疗前成像数据(例如来自MRI、CT扫描等),可以根据这些物理特性来确定患者P的尺寸和/或组织特性);等。
输入30-1可以例如接收来自图形用户接口、离散控制件、有线或无线数据接口、数据存储、数据服务器等中的一个或更多个的输入。
根据患者数据30的性质和控制器24的能力,控制器24可以直接接收信号22-2的指定特性或基于关于患者P的信息(例如,上述类型中的一种或更多种类型的信息)得出信号22-2的特性。同样根据患者数据30的性质和控制器24的能力,控制器24可以:接收和应用患者数据30中用于控制电源25的具体参数;应用内置控制参数;或者通过处理患者数据30得出控制参数。
控制器24可以在输入31-1处接收输入信号31,输入信号31指示从线圈20反射的RF功率和被递送至线圈20的RF功率中的一者或二者。控制器24可以在连接至匹配网络25C的输出33-1处输出信号33。控制器24可以被配置成通过信号33来调节匹配网络25C,以使来自线圈20/患者P的反射的RF功率最小化。这种调节可以在治疗之前执行一次以及/或者在连续的或周期性的基础上自动执行。
如果信号31包括信号22-2的测量功率水平,则控制器24可以将信号22-2的测量功率水平用作用于控制信号22-2的反馈。
控制器24可以在输入32-1处接收来自温度监测器23的信号32。控制器24可以基于信号32被配置成控制信号22-2的功率、控制信号22-2的调制以及/或者在测量的温度越过高温阈值的情况下停止治疗。
图1B示出了递送用以控制信号发生器25A的控制信号34的输出34-1。信号34可以例如控制以下项中的一项或更多项:信号22-1的频率、信号22-1的频谱、信号22-1的脉冲和信号22-1的幅度。
图1B示出了递送用以控制放大器25B的控制信号35的输出35-1。控制信号35可以例如控制放大器25B的增益。
控制器24可以响应于(例如,信号32中的)温度测量来调节递送至患者P的组织的功率(例如,通过信号34和/或35)。例如,控制器24可以控制电源25以执行以下项中的一项或更多项:
·调节信号22-2的功率水平;以例如匹配健康组织中的灌注的冷却效果,使得健康组织在患病组织被加热至所需温度时不会过热;
·执行信号22-2的时域调制以例如允许间歇的功率递送,这使得健康区域中的灌注能够将组织冷却到低于所需温度,同时允许患病组织保持在所需温度;
·将信号22-1的频率调节为例如处于如下所述的共振频率。
在一些实施方式中,控制器24包括被治疗的患者的至少一部分的热模型。热模型将被治疗的患者P内的能够获得温度测量值的一个或更多个位置处的温度与可能不能获得温度测量值的一个或更多个感兴趣的位置的温度相关联。控制器24可以被配置成使用测量的温度作为热模型的输入来应用热模型,并且至少部分地基于热模型的输出来调节信号22-2。
热模型例如可以包括以下项中的一项或更多项:被治疗的患者P中的不同组织类型的电特性和热特性;被治疗的患者P中的不同组织类型的分布;线圈20的几何形状和产生的预期场分布;以及被治疗的患者P中的灌注速率。
在一些实施方式中,控制器24被配置成在通电间隔内向患者P递送功率,所述通电间隔由不向患者P递送RF功率的时段或向患者P递送减少的RF功率的时段间隔开。例如,控制器24可以使信号22-2在具有几秒至几分钟的范围内的长度的通电间隔内被施加,所述通电间隔由几秒至几分钟的范围内的停顿间隔开。控制器24可以被配置成控制通电间隔和/或停顿的持续时间。
在一些实施方式中,控制器24可以被配置成在满足完成标准(例如,完成一定数量的通电间隔,患者P的患病组织达到一定温度,患者P的患病组织达到一定温度函数——例如,温度超过阈值的时间等)时中止治疗。
在一些实施方式中,信号22-1(和22-2)的频率被选择成在线圈20中产生驻波。频率的选择通常取决于线圈20的特性(例如,几何形状、绕组W的数量)以及患者P的阻抗。在一些实施方式中,驻波具有单个电场最大值。线圈20可以相对于患者P被定位成将电场最大值置于患者P内要治疗的患病组织处或患病组织附近。
在一些实施方式中,信号22-2的频率被调节为处于或几乎处于线圈20(包括患者P)的共振频率。在一些实施方式中,信号的频率被调节为处于或几乎处于包括患者P的线圈20的共振频率的整数倍。频率的选择通常取决于线圈的特性(例如,几何形状、绕组20A的数量)和患者P的阻抗。可以使用这些参数(例如,通过控制器24或在控制器24外部的计算中)预先计算频率,并且稍后通过使用电场测量仪测量线圈20中的电场来微调频率。
被施加以驱动线圈20的信号22-2的功率(例如,通过控制放大器25B的增益以及/或者调节信号22-1的幅度)可以被选择成向患者P的组织递送规定的加热量。可以例如基于诸如以下因素中的一个或更多个的因素来选择施加于线圈20的信号22-2的功率:
·患者P的体重;
·患者P的一部分(例如患者P的肺部)的重量的估计;
·患者P的身高和/或腰围;
·线圈20内患者P的组织的RF吸收(这主要取决于患者P体内的脂肪的百分比);
·线圈20与患者P的组织之间的RF耦合(这取决于信号的频率以及线圈20的尺寸和几何形状);以及
·患者P的肺循环的测量。
在一些实施方式中,温度监测器23为能够操作以执行非侵入式温度感测的类型。例如,可以通过处理超声信号或磁共振成像(MRI)信号来测量组织温度。
在一些实施方式中,使用非接触式温度感测系统(例如,处理MRI数据)来执行温度测量。在一些这样的实施方式中,线圈20位于MRI系统内部。控制器24可以被配置成中断向线圈20递送信号22-2,以允许进行温度测量。
在一些实施方式中,使用(例如,通过针或导管)置于患者P体内的侵入式温度传感器来执行温度测量。
在一些实施方式中,将本文所述的装置与成像系统(例如,超声成像系统或MRI系统)相结合。该成像系统可以用于温度监测以及/或者用于对患者P进行成像。
在装置10用于治疗患者P的肺部中的患病组织的情况下,线圈20优选地具有至少将患者P的肺部L容纳在线圈20内的足够长度。通常期望使患者P的头部屏蔽于射频辐射以及/或者在线圈20的外部。
图1描绘了线圈20的长度L20接近患者P的身高的非限制性示例实施方式。在图1中,线圈20的绕组围绕患者P的身体延伸,并且体积V包括肺部L。其他配置也是可能的。例如,线圈20可以具有较短的长度,使得线圈20将患者P的躯干接收在线圈20内。长度L20可以基于患者P的特性进行选择。
线圈20的截面可以是圆形的,但这不是强制性的。在一些实施方式中,线圈20是扁平的。例如,线圈20可以具有卵形或椭圆形截面形状。
在一些实施方式中,线圈20的截面形状是可调节的。例如,线圈20的材料可以是可弹性变形的,使得线圈20可以变形成使得线圈20的孔扩张并且线圈20的高度降低的构造。这可以例如通过使线圈20伸展来实现。图1C示意性地示出了通过使非导电条29分离来伸展线圈20。
在一些实施方式中,线圈20的截面形状能够沿线圈20的纵轴独立调节。这样的调节可以根据患者的特性来进行。可以通过以下方式来实现线圈20的截面形状的调节:使线圈20的匝由柔性导电材料(例如,柔性导线、柔性条)制成,并通过使线圈20的匝移位来使线圈变形以呈现期望的形状。
在一些实施方式中,线圈20的几何形状沿线圈20的长度变化。例如,可以使线圈20的匝较紧密(相邻匝之间的间距PD较小)。例如,为了获得最佳结果,将线圈20更紧密地(较小的PD)缠绕在某些区域周围可能是有益的。在一些实施方式中,与线圈20的端部之间的中间部分相比,线圈20的端部被缠绕得更紧密。
绕组20A沿长度L20间隔开。绕组20A可以彼此均匀或非均匀地间隔开(即间距PD可以是均匀的或非均匀的)。
在一些实施方式中,绕组20A之间沿线圈20的纵轴的间距是可调节的。在这样的实施方式中,绕组20A之间的间距可以根据患者的特性进行调节。这可以例如通过以下方式来实现:将柔性元件诸如同轴网络线缆或其他柔性导线用作线圈20的绕组,并将绕组支承在由不吸收射频(RF)辐射的材料制成的可调节框架上。
在一些实施方式中,线圈20的直径沿线圈20的长度变化。
在一些实施方式中,线圈20具有例如如图2所示的多层绕组。
本文所述的技术可以变化。例如,代替单个线圈20,本文描述的装置可以包括两个或更多个施加器,这些施加器进行协作以将能量递送至患者P的组织中。例如,图3示出了示例装置40,除了装置40包括两个间隔开的施加器A1和A2之外,装置40与装置10一样。施加器A1和A2中的每一个被配置成环绕或部分地环绕在患者P的躯干的外围周围。施加器A1和A2可以是环形。施加器A1和A2可以例如具有圆形截面、椭圆形截面或长圆形截面。
在一些实施方式中,施加器A1和A2完全(360度)围绕患者P的躯干延伸。在一些实施方式中,施加器A1和/或A2中的一者或二者在施加器的平面内相对于施加器内部左右居中且上下居中的点延伸通过至少180度或至少230度或至少250度或至少270度或至少300度或至少330度的角度。在一些实施方式中,施加器A1和A2几乎围绕患者P周向地延伸。在该公开内容中,“几乎围绕”在被应用于施加器时意指:施加器在施加器的平面内相对于施加器内部左右居中且上下居中的点延伸通过180度至360度范围内的角度。
例如,施加器A1和A2可以由薄导电片(如铜箔)制成,所述薄导电片被形成为围绕患者P的身体延伸。
当电源25的输出信号22-2被递送至施加器A1和A2时,施加器A1与A2之间的变化的电场会使能量被递送至患者P的组织并在患者P的组织中消耗。
在装置40中,施加器A1和A2中的一者或二者与体积V交叠,在体积V中存在要治疗的组织。在另一示例实施方式中,施加器A1和A2相对于包括要治疗的组织的体积V被对称地定位。例如,施加器A1可以相对于治疗体积V被定位在头侧,而施加器A2可以相对于治疗体积V被定位在尾侧。
在另一示例实施方式中,施加器A1和/或A2被构造成形成环的未闭合部分。施加器可以连接至电源25的端子。例如,施加器中的一个可以接地,而另一个施加器可以连接至电源25的携带信号22-1(例如,变化的电压信号)的端子。
本文所述的技术可以进一步变化。例如,装置10和装置40可以被垂直定位而不是被水平定位,使得患者P站立或坐在线圈20内或施加器A1和A2内。这省去了用于使患者P躺在上面的台的需要,并且可能具有另外的优点。
所公开的技术的其他变型也是可能的。例如,线圈20和/或施加器A1、A2可以被配置成像蛤壳一样打开以接收患者P。施加器A1、A2或线圈20的绕组可以沿着蛤壳的开口线分开,并且可以在蛤壳闭合时进行电接触。
在一些实施方式中,当患者P躺在台上、坐下或站立时,将线圈20缠绕在患者P周围。
在一些实施方式中,提供屏蔽以使患者的某些部位屏蔽于RF辐射。屏蔽可以例如通过由导电材料的网格、导电材料的栅格或导电材料的连续片制成的屏蔽件来提供。屏蔽件可选地是透明的,以允许观察被屏蔽的部分。
在一些实施方式中,包括患者P的整个装置被包含在诸如法拉第笼或任何其他由导电材料制成的外壳的屏蔽结构内。这样的结构可以防止来自装置的射频辐射干扰其他系统。屏蔽结构可以是连续的或者由丝网制成。在一些实施方式中,合适的RF屏蔽件被嵌入在装置所位于的房间的墙壁内或被支承在所述墙壁上。
一些实施方式包括对患者P的皮肤进行局部冷却的装置(例如,通过使空气、水或其他流体与皮肤直接接触地流动,或使空气、水或其他流体借助于与要冷却的区域接触而放置的气囊而流动)。这样的冷却可以帮助保护患者P的皮肤和表面组织免于过热、提高患者P的舒适度以及/或者帮助从患者P的血液中移除热。
在一些实施方式中,向患者P的靠近皮肤存在显著血液循环的区域(如腹股沟区域)提供冷却。图2示出了被布置成向患者P递送冷却空气流的风扇33。在一些实施方式中,患者P被支承在冷却支承件(例如,包括携带冷却气体或流体的通道或者冷却气体可以通过其被递送以从患者P的皮肤移除热的网格的台或垫)上。
本文所述的信号可以以任何合适的方式从其源递送至其目的地。例如,控制信号可以由电导体、光导体、无线通信技术等承载。可以通过合适的电导体诸如同轴线缆、电线、波导、电感性耦合或电容性耦合、自由空间传输等将诸如电源25的输出信号22-2的功率信号递送至目的地。
控制器24可以通过包括专门设计的硬件、可配置硬件、可编程数据处理器(通过提供能够在数据处理器上执行的软件(其可以可选地包括“固件”)来配置)、专用计算机或数据处理器(被专门编程、配置或构造成执行如本文详细说明的方法中的一个或更多个步骤)、和/或这些中的两个或更多个的组合的任何合适的技术来实现。专门设计的硬件的示例是:逻辑电路、专用集成电路(“ASIC”)、大规模集成电路(“LSI”)、超大规模集成电路(“VLSI”)等。可配置硬件的示例是:一个或更多个可编程逻辑器件例如可编程阵列逻辑(“PAL”)、可编程逻辑阵列(“PLA”)、现场可编程门阵列(“FPGA”),以及可配置神经网络,例如卷积神经网络(“CNN”)。可编程数据处理器的示例是:微处理器、数字信号处理器(“DSP”)、嵌入式处理器、图形处理器、数学协处理器、通用计算机、服务器计算机、云计算机、大型计算机、计算机工作站等。例如,控制器24中的一个或更多个数据处理器可以通过执行处理器可访问的程序存储器中的软件指令来实现如本文所描述的方法。
术语的说明
除非上下文另有明确要求,否则在整个说明书和权利要求书中:
·“包含”、“包括”等应该以包含性的含义来解释,而不是以排他性或穷举性的含义来解释;也就是说,以“包括但不限于”的含义来解释;
·“连接”、“耦接”或其任何变体意指两个或更多个元件之间直接或间接的任何连接或耦接;元件之间的耦接或连接可以是物理的、逻辑的或它们的组合;
·“本文”、“上文”、“下文”和含义类似的词语在用于描述本说明书时应该指本说明书的整体,而不指本说明书的任何特定部分;
·“或”在引用两个或更多个项的列表时涵盖该词的所有以下解释:列表中的任何项、列表中的所有项以及列表中的项的任何组合;
·单数形式“一”、“一个”和“该”也包括任何适当的复数形式的含义。
本说明书和任何随附权利要求(如果存在)中使用的指示方向的词,例如“垂直”、“横向”、“水平”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“向内”、“向外”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“以下”、“以上”、“下方”等取决于所描述和所示出的装置的具体取向。本文描述的主题可以假定各种替选取向。因此,这些方向性术语没有严格定义,并且不应狭义地解释。
本发明的某些方面也可以以程序产品的形式提供。该程序产品可以包括携带一组计算机可读指令的任何非暂态介质,所述一组计算机可读指令在由数据处理器执行时使数据处理器执行本发明的方法。例如,程序产品可以存储计算机可执行指令,所述计算机可执行指令在由一个或更多个处理器执行时导致由控制器24执行的一个或更多个控制方法的执行。根据本发明的程序产品可以呈任何各种形式。程序产品可以包括例如非暂态介质,例如包括软盘的磁数据存储介质、硬盘驱动器、包括CD ROM、DVD的光学数据存储介质、包括ROM、闪存RAM、EPROM的电子数据存储介质、硬连线或预编程芯片(例如,EEPROM半导体芯片)、纳米技术存储器等。程序产品上的计算机可读信号可以可选地被压缩或加密。
在上文提及部件(例如,线圈、施加器、放大器、匹配网络、电源、控制器、台、组件、设备、电路等)的情况下,除非另有指示,否则提及该部件(包括提及“装置”)应被解释为包括作为该部件的等效物的执行所描述部件的功能(即,在功能上等效)的任何部件,包括在结构上不等同于执行本发明的所示示例性实施方式中的功能的公开结构的部件。
出于说明的目的,本文已经描述了系统、方法和装置的具体示例。这些仅是示例。本文提供的技术可以应用于除了上述示例系统之外的系统。在本发明的实践中,许多改变、修改、添加、省略和置换是可能的。本发明包括对本领域技术人员而言明显的所描述实施方式的变型,包括通过以下获得的变型:用等效特征、要素和/或动作替换特征、要素和/或动作;来自不同实施方式的特征、要素和/或动作的混合和匹配;将来自本文所描述的实施方式的特征、要素和/或动作与其他技术的特征、要素和/或动作组合;以及/或者省略组合来自所描述的实施方式的特征、要素和/或动作。
例如,虽然不同的方法被呈现为以给定序列进行,但替选示例可以以不同序列进行或以不同顺序执行具有步骤的例程或者采用具有块的系统。步骤、动作、过程或块可以被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改以提供替选方案或子组合。所描述的过程或块可以以各种不同的方式实现。此外,虽然过程或块有时被示出为串行执行,但某些过程或块可以改为并行执行,或可以在不同时间执行。
各种特征在本文中被描述为存在于“一些实施方式”中。这样的特征不是强制性的并且可能不存在于所有实施方式中。本发明的实施方式可以包括两个或更多个这样的特征中的零个、任何一个或任何组合。即使这样的特征在不同的附图中示出和/或在不同的部分或段落中描述,这样的特征的所有可能的组合仍被本公开内容考虑。这仅限于这样的特征中的某些特征与这样的特征中的其他特征不兼容的程度,即本领域普通技术人员不可能构建将这样的不兼容特征进行组合的实际实施方式。因此,“一些实施方式”拥有特征A和“一些实施方式”拥有特征B的描述应该被解释为明确指示了发明人还设想了组合特征A和B的实施方式(除非描述另有说明或特征A和B根本不兼容)。
因此,旨在将所附权利要求和介绍的权利要求解释为包括可以合理推断的所有这样的修改、置换、添加、省略和子组合。权利要求的范围不应由示例中阐述的优选实施方式限制,而是应给予与作为整体的描述一致的最广泛的解释。

Claims (62)

1.一种用于治疗肺气肿或COPD的装置,所述装置通过选择性地将患者的患病肺部组织加热至足以在所述患病肺部组织中产生治疗效果的治疗温度来治疗肺气肿或COPD,所述装置包括:
至少一个信号施加器,所述至少一个信号施加器包括电导体,所述电导体被定尺寸成围绕或几乎围绕所述患者的躯干周向延伸;
电源,所述电源被连接以向所述至少一个施加器递送射频(RF)信号,所述电源包括阻抗匹配网络,所述阻抗匹配网络能够操作以将所述电源的输出阻抗与所述信号施加器的输入阻抗匹配;
控制器,所述控制器在操作上与所述电源相关联,并且被配置成控制所述电源以将所述RF信号施加至所述施加器;
所述施加器在由所述RF信号激励时能够操作以将电磁能量信号耦合至所述患者的组织中,使得所述患者的组织被所述电磁能量信号加热,并且由于至患病组织的相对较低的血液循环,所述患病组织被选择性地加热至比健康组织更高的温度。
2.根据权利要求1所述的装置,包括温度监测器,所述温度监测器能够操作以监测所述患者的组织内的一个或更多个位置处的温度,其中,所述控制器被连接以接收来自所述温度监测器的温度信号,所述温度信号指示所述一个或更多个位置处的温度,并且所述控制器被配置成将反馈控制施加至所述电源以至少部分地基于所述温度信号来调节递送至所述患者的所述电磁能量信号。
3.根据权利要求2(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述温度监测器是非侵入式温度监测器。
4.根据权利要求2(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述温度监测器包括磁共振成像(MRI)成像系统和处理器,所述处理器被配置成处理由所述MRI成像系统提供的MRI信号以确定与所述一个或更多个位置中的每一个相对应的温度。
5.根据权利要求2(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述温度监测器包括超声成像(US)系统和处理器,所述处理器被配置成处理由所述US成像系统提供的超声信号以确定与所述一个或更多个位置中的每一个相对应的温度。
6.根据权利要求2至5中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成控制所述RF信号的一个或更多个参数,直到所述位置处的温度至少等于所述治疗温度。
7.根据权利要求2至6中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中:
所述控制器包括所述患者的至少一部分的热模型,所述热模型将所述一个或更多个位置处的温度与感兴趣的位置的温度相关联,并且
所述控制器被配置成通过使用所述温度信号作为输入来应用所述热模型,并且被配置成至少部分地基于所述热模型的输出来调节加热能量。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述热模型包括以下项中的一项或更多项:所述患者体内的不同组织类型的电特性和热特性;所述患者体内的不同组织类型的分布;一个或更多个电磁能量施加器的几何形状;所产生的预期电磁场分布;以及所述患者体内的灌注速率。
9.根据权利要求1至8中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述至少一个信号施加器包括线圈。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述线圈包括5至100范围内的匝。
11.根据权利要求9所述的装置,其中,所述线圈包括10至60范围内的匝。
12.根据权利要求9至11中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的匝沿着所述线圈的纵轴以一定间距均匀地间隔开。
13.根据权利要求9至12中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的匝沿着所述线圈的纵轴不均匀地间隔开。
14.根据权利要求9至13中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的截面不是圆形。
15.根据权利要求9至14中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的匝沿着所述线圈的纵轴之间的间距是能够调节的。
16.根据权利要求9至15中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的截面能够沿着所述线圈的纵轴调节。
17.根据权利要求9至16中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈具有至少70厘米的长度。
18.根据权利要求9至16中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈具有至少1米的长度。
19.根据权利要求9至16中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈具有至少30cm的内部直径。
20.根据权利要求9至19中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的长度大于或等于所述线圈的宽度。
21.根据权利要求9至19中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈的长度大于或等于所述线圈宽度的四倍。
22.根据权利要求9至21中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈包括多层绕组。
23.根据权利要求9至22中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述线圈被配置成如蛤壳一样打开以接纳所述患者。
24.根据权利要求9至23中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,包括患者支承件,所述患者支承件被配置成支承处于平躺姿势的所述患者,所述患者支承件包括头部支承件,其中,所述头部支承件在所述线圈的外部。
25.根据权利要求1至24中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述RF信号具有大约5kHz至大约100MHz的范围内的频率。
26.根据权利要求1至24中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述RF信号具有大约500kHz至大约10MHz的范围内的频率。
27.根据权利要求1至26中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,控制器被配置成将所述RF信号的频率设置成使得所述电磁能量信号的电场最大值相对于所述至少一个施加器处于期望位置处。
28.根据权利要求1至27中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成将所述RF信号的频率设置成在所述至少一个施加器中产生驻波。
29.根据权利要求1至28中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成将所述RF信号的频率设置成在所述至少一个施加器中产生驻波,所述驻波在期望位置具有电场最大值。
30.根据权利要求1至29中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成将所述RF信号的频率设置为所述施加器和所述患者的共振频率或接近所述共振频率。
31.根据权利要求1至29中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成将所述RF信号的频率设置为等于或接近当所述患者存在时所述施加器的共振频率的整数倍。
32.根据权利要求1至31中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述RF信号具有至少500瓦的功率,优选地大约500瓦至大约5千瓦的范围内的功率。
33.根据权利要求1至32中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成对所述RF信号应用时域调制。
34.根据权利要求1至33中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述控制器被配置成控制所述电源生成作为脉冲信号的所述RF信号,并被配置成控制所述脉冲信号中的脉冲的宽度。
35.根据权利要求1至34中任一项(或本文的任何其他权利要求)所述的装置,其中,所述一个或更多个信号施加器包括两个信号施加器,所述两个信号施加器被连接至所述电源并且能够操作以将所述电磁能量信号递送至所述患者的组织中。
36.根据权利要求30所述的装置,其中,所述两个信号施加器包括相对于要治疗的体积定位在头侧的第一信号施加器和相对于要治疗的体积定位在尾侧的第二信号施加器。
37.根据权利要求36所述的装置,其中,所述两个信号施加器中的每一个被成形成环绕或部分地环绕所述患者的躯干的外围周围。
38.根据权利要求36或37所述的装置,其中,所述信号施加器能够被调节以符合被治疗的患者的轮廓。
39.根据权利要求1至38中任一项所述的装置,包括用于冷却所述患者的冷却装置。
40.根据权利要求39所述的装置,其中,所述冷却装置包括冷却流体源,所述冷却流体源被布置成使冷却流体与所述患者的皮肤区域热接触。
41.根据权利要求40所述的装置,其中,所述冷却装置包括患者支承件,所述患者支承件包括被连接以承载所述冷却流体的通道,所述通道与支承所述患者的表面热接触。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的装置,其中,所述冷却装置被配置成使所述患者的胸部和背部冷却。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的装置,其中,所述冷却装置被配置成使所述患者的腹股沟冷却。
44.根据权利要求39至42中任一项所述的装置,其中,所述冷却装置包括冷空气源。
45.一种根据权利要求1至44中任一项所述的装置在肺气肿或COPD的治疗中的使用。
46.一种用于治疗肺气肿或COPD的方法,所述方法通过选择性地将患者的患病肺部组织加热至足以在所述患病肺部组织中产生治疗效果的治疗温度来治疗肺气肿或COPD,所述方法包括:
提供至少一个信号施加器,所述至少一个信号施加器包括围绕或几乎围绕所述患者的躯干周向延伸的电导体;
将射频(RF)信号递送至所述至少一个施加器并允许所述RF信号在所述患者的肺部的较健康组织和患病组织二者中被吸收,从而对所述患者的肺部的组织进行加热,由此所述加热使所述患病组织升高至超过治疗阈值温度的温度,同时借助于通过所述较健康组织的血液循环而使所述较健康组织的温度保持低于比所述治疗阈值温度低的安全阈值温度;
将所述患病组织的温度保持高于所述治疗阈值温度达足以提供治疗效果的累积时间。
47.根据权利要求46所述的方法,其中,所述RF信号具有至少500瓦的输出功率。
48.根据权利要求46或47所述的方法,其中,所述治疗效果是所述患病组织的消融。
49.根据权利要求46或47所述的方法,其中,所述治疗效果是所述患病组织的坏死。
50.根据权利要求46或47所述的方法,其中,所述治疗效果是所述患病组织的诱发炎症。
51.根据权利要求46至50中任一项所述的方法,其中,所述RF信号在所述患者的肺部中创建局部轴向延伸的交变电场或磁场。
52.根据权利要求46至51中任一项所述的方法,其中,所述至少一个施加器包括线圈,并且所述患者的肺部在所述线圈内。
53.根据权利要求52所述的方法,其中,所述RF信号创建局部交变磁场,所述局部交变磁场在与所述患者的上下方向基本上平行的轴向方向上延伸。
54.根据权利要求53所述的方法,其中,交变磁场的强度在所述线圈内基本上均匀。
55.根据权利要求46至52中任一项所述的方法,其中,所述至少一个施加器包括沿所述患者的躯干间隔开的一对导电构件。
56.根据权利要求55所述的方法,其中,所述RF信号创建局部交变电场,所述局部交变电场在与所述患者的上下方向基本上平行的轴向方向上延伸。
57.根据权利要求46至56中任一项所述的方法,包括监测所述患者体内的组织的温度,并基于监测到的温度控制所述RF信号。
58.根据权利要求57所述的方法,其中,控制所述RF信号包括设置所述RF信号的频率。
59.根据权利要求58所述的方法,包括将所述RF信号的频率设置成在所述患者体内产生电磁驻波。
60.根据权利要求57至59中任一项所述的方法,其中,控制所述RF信号包括设置所述RF信号的幅度。
61.一种具有本文中描述的任何新的和创造性的特征、特征的组合或特征的子组合的装置。
62.一种具有本文中描述的任何新的和创造性的步骤、动作、步骤和/或动作的组合或步骤和/或动作的子组合的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4798215A (en) * 1984-03-15 1989-01-17 Bsd Medical Corporation Hyperthermia apparatus
US5010897A (en) * 1989-04-26 1991-04-30 Leveen Harry H Apparatus for deep heating of cancer
US5503150A (en) * 1994-03-10 1996-04-02 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for noninvasive microwave heating of tissue
US7769468B2 (en) * 2006-03-03 2010-08-03 Bsd Medical Corporation Transparent electromagnetic applicator and hyperthermia treatment method
KR102388511B1 (ko) * 2016-05-25 2022-04-21 아이코메드 테크놀로지스 아이엔씨. 원치 않는 조직의 치료 시스템

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