CN117355270A - 冷冻消融冰球形成的监测装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于监测冷冻消融针处冰球形成的装置、系统和方法。一种示例方法包括从设置在冷冻消融针远侧部分处的电极布置中至少一个电极接收阻抗。所述电极布置被配置为当在所述冷冻消融针远侧部分上方形成所述冰球时接合所述冰球，以便引起所述阻抗的变化。所述示例方法包括基于所述阻抗的所述变化的速率确定所述冰球的一个或多个物理属性。

Description

冷冻消融冰球形成的监测装置、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年5月24日提交的临时申请号63/192,470的权益，其全部通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上属于冷冻手术领域。更特别地，本发明涉及用于肿瘤或其他组织上的冷冻消融针。

背景技术

冷冻手术系统包括连接到一个或多个冷冻剂源的一根或多根冷冻消融针。这些系统的一种常见用途是通过使肿瘤或组织处于冻融循环中来消融肿瘤或组织。在这样的系统中，冷冻剂从冷冻剂源输送至冷冻消融针，其中冷冻剂(例如，冷冻剂液体，诸如液氮和/或冷冻剂气体，诸如氮气、一氧化二氮、氧气、氩气等)的膨胀导致针尖的快速冷却，从而冻结在针尖附近的组织。在一种类型的冷冻消融手术中，医师在超声引导下将金属(例如，不锈钢)探针经皮放置在患者体内。然后冷冻剂通过探针循环，从而在整个肿瘤和/或组织中创建膨胀的冰层(例如，“冰球”)。可以通过使用传统医学成像(例如，取决于应用的计算机断层扫描(或“CT”)、经皮超声检查(TUS)或MRI成像)来监测该过程，以当冻结在肿瘤或组织内进展时进行观察。组织的冻结和融解循环导致组织的凝固性坏死。

传统的监测方法虽然有些用处，但也存在若干缺陷。在使用此类冷冻外科系统冷冻消融肿瘤和/或其他组织期间，临床医生出于若干原因密切监测冰球的形成。例如，这样的监测可用于验证冰是否以具有边缘的方式充分地覆盖组织和/或肿瘤。在另一个示例中，这种监测可用于保护关键结构免受冷冻消融的影响。CT、超声或MRI成像方法不利于实时监测。它们及时地提供了快照。另外，频繁的CT图像会使患者经受过度的辐射。在一些组织(例如，骨骼和肺)中，难以看到冰球。MRI成像可能会导致对针轴的过度加热。

发明内容

在示例1中，一种方法包括从设置在冷冻消融针远侧部分处的电极布置中至少一个电极接收阻抗。电极布置被配置为当在冷冻消融针远侧部分上方形成冰球时接合冰球，以便引起阻抗的变化。所述示例方法包括基于所述阻抗的所述变化的速率确定所述冰球的一个或多个物理属性。

根据关于示例1的另一个示例(“示例2”)，该方法可以包括一个或多个物理属性，其包括冰球的大小和形状中的至少一个，并且可选地，其中阻抗的变化的速率基于定位在冷冻消融针处的至少一个参考位置。

根据关于示例2的另一个示例(“示例3”)，至少一个参考位置包括定位在从冷冻消融针远侧部分的尖端部段至至少一个电极的一段距离处的第一参考位置。

根据关于示例2的另一个示例(“示例4”)，电极布置包括多个电极，使得至少一个电极是第一电极，并且使得多个电极包括第一电极和第二电极，其中至少一个参考位置限定指示在第一电极与第二电极之间的距离的距离，并且可选地，其中第二电极设置在第一电极近侧的位置处。

根据关于示例1至4的另一个示例(“示例5”)，冷冻消融针包括由导电材料形成的针体以及护套，护套被配置为接收针体，以便形成针体的一个或多个暴露区域以及针体的一个或多个未暴露区域，其中至少一个电极包括一个或多个暴露区域的第一暴露区域。

根据关于示例5的另一个示例(“示例6”)，至少一个电极包括多个电极，并且一个或多个暴露区域包括多个暴露区域，使得多个电极中的电极中的每一个对应于多个暴露区域内的暴露区域，或者其中针体可移动地接收在护套内。

根据关于示例1至6的另一个示例(“示例7”)，基于阻抗的变化的速率确定冰球的一个或多个物理属性包括使用使一个或多个物理属性与阻抗的变化的速率相关联的传递函数，并且可选地，其中基于阻抗的变化的速率确定冰球的一个或多个物理属性是经由与电极布置通信的处理器执行的。

在示例8中，一种非暂时性计算机可读介质，其具有用于从处理器读取数据的处理器可执行指令，处理器与设置在冷冻消融针处的电极布置中的至少一个电极通信，当安装在装置上时，处理器可执行指令使装置执行以下动作，包括：从设置在冷冻消融针远侧部分处的电极布置中的至少一个电极接收阻抗，电极布置被配置为当在冷冻消融针远侧部分上方形成冰球时接合冰球，以便引起阻抗的变化；以及基于阻抗和定位在冷冻消融针处的参考位置中的至少一个确定冰球的一个或多个物理属性。

根据关于示例8的另一个示例(“示例9”)，一个或多个物理属性包括冰球的大小和形状中的至少一个。

根据关于示例8至9的另一个示例(“示例10”)，动作还包括经由显示装置生成具有已经确定的一个或多个物理属性的冰球的图示；监测冰球的形成；以及当冰球的一个或多个物理属性变化时，更新冰球的图示。

根据关于示例8至10的另一个示例(“示例11”)，基于阻抗和定位在冷冻消融针处的参考位置中的至少一个确定冰球的物理属性包括使用使物理属性与阻抗的变化的速率相关联的传递函数。

根据关于示例8至11的另一个示例(“示例12”)，动作还包括确定一个或多个冰球是否已经凝聚。

在示例13中，一种冷冻消融针包括针体，针体具有近侧部分和与近侧部分相对的远侧部分；包括至少一个电极的电极布置；电极布置设置在冷冻消融针的远侧部分，至少一个电极被配置为生成阻抗；以及包括至少一根导体线的导体线组件，导体线组件与电极布置通信，使得可以基于阻抗的变化速率确定指示冰球的大小或形状的度量。

根据关于示例13的另一个示例(“示例14”)，冷冻消融针包括由导电材料形成的针体和护套，护套被配置为接收针体，以便形成针体的一个或多个暴露区域以及针体的一个或多个未暴露区域，其中至少一个电极包括一个或多个暴露区域的第一暴露区域，其中至少一个电极包括多个电极，并且一个或多个暴露区域包括多个暴露区域，使得多个电极中的电极中的每一个对应于多个暴露区域内的暴露区域，并且可选地，其中针体可移动地接收在护套内。

根据关于示例13至14的另一个示例(“示例15”)，电极布置包括多个电极，使得至少一个电极是第一电极，并且使得多个电极包括第一电极和第二电极；并且其中阻抗的变化速率是基于指示从冷冻消融针远侧部分的尖端部段至第一电极或第二电极的一段距离或对应于在第一电极与第二电极之间的距离的距离的至少一个参考位置。

虽然公开了多个实施例，但是本发明的其他实施例对于本领域的技术人员来说，将根据以下的详细描述而变得显而易见，其示出并描述了本发明的说明性实施例。因此，附图和详细描述在本质上应被视为说明性而非限制性的。

附图说明

图1是冷冻手术环境的示意图；

图2A是根据本发明的原理的冷冻消融针的图示；

图2B是示出了针对图2A所示的冷冻消融针的阻抗随时间的变化速率的图；

图3是根据本发明的原理的方法的流程图；

图4是根据本发明的原理的阻抗的变化速率的图；

图5是根据本发明的原理的数据处理系统的图；

图6A是根据本发明的原理的具有多个离散电极的冷冻消融针的图示；

图6B是针对图6A所示的冷冻消融针的阻抗变化速率的图；

图7A是根据本发明的原理的带护套的冷冻消融针的图示；

图7B是针对图7A所示的冷冻消融针的阻抗变化速率的图；图8A是根据本发明的原理的具有多个感测位置的带护套的冷冻消融针的图示；

图8B示出了针对图8A的冷冻消融针的阻抗变化速率的图。

虽然本发明的各方面适合于各种修改和替代形式，但其具体实施例已通过示例的方式在附图中示出且将在下面更详细地进行描述。然而，本发明不限于所述的特定实施例。相反地，本发明旨在涵盖落在如通过所附权利要求限定的本发明的范围内的所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解，现在参考将在下面描述的附图中所示的示例。本文公开的示例性示例不旨在是详尽的或将本发明限制于在以下详细描述中公开的精确形式。相反地，选择和描述这些示例性示例，使得本领域的其他技术人员可以利用其教义。在要跨所有示例使用的给定示例中具有多个(例如，全部)特征并不超出本发明的范围。

本文公开的是可以在冷冻手术系统中采用以告知医师与冰球形成相关的信息的原理。图1示出了冷冻手术环境的示意图。特别地，图1是根据本发明的非限制性示例的磁共振成像(下文中称为“MRI”)引导的冷冻手术系统10的示意图。

冷冻手术系统可用于冷冻消融目标组织(例如，组织和/或肿瘤)。通常，这样的系统包括一根或多根冷冻消融针、一个或多个冷冻剂源60和控制器。冷冻剂源60可供应气体(例如，低温气体)，诸如氩气、氮气、空气、氪气、CO₂、CF4、氙气和各种其他气体。如本文所使用的，“冷冻剂”可指达到低温(例如，低于170开尔文)的任何流体或气体。在一些非限制性示例中，当加压至大于约1000psi(例如，通常为约3500psi)的压力时，流体可以达到低温(例如，低于170开尔文)并且允许经历膨胀(例如，焦耳-汤姆逊膨胀，如下面进一步讨论的)。冷冻手术系统10还可包括具有一个或多个传感器、流量计、定时器、模拟/数字转换器、有线或无线通信模块等的控制器。此外，控制器可调节被供应至冷冻消融针100介质的冷冻剂的流速、温度和压力中的一个或多个。

例如，在冷冻手术期间，外科医生可以在患者20体内部署一根或多根冷冻消融针。这些冷冻消融针可通过将冷冻消融针100放置在患者解剖结构的目标区域处或附近来冷冻消融患者解剖结构的目标区域。在一个示例中，冷冻消融针100使用焦耳-汤姆逊效应来产生冷却或加热。在这样的情况下，冷冻剂在冷冻消融针100中从较高压力膨胀至较低压力。冷冻剂的膨胀导致温度等于或低于在冷冻消融针100的尖端附近冷冻消融组织所需的温度。在膨胀的冷冻剂与冷冻消融针100的外壁之间的热传递可用于形成冰球，并且因此冷冻消融组织。

图1的系统10可包括磁体室12，其包括MRI扫描仪14，该MRI扫描仪包括用于适应患者20的MRI磁体16。MRI磁体16可以是开放型或闭合型，并且可以包括允许外科医生进入患者20体内的进入端口。MRI磁体16还可以具有图1中的电气连接线(由实线示出)和/或机械连接线(由虚线示出)，以连接到各种电气、控制和/或冷冻消融系统，如下面将进一步描述的。系统10可包括与磁体室12电气(和/或磁性)隔离的控制室22(通过电气隔离和/或磁性隔离23实现)和设备室24。MRI系统10可以用于在插入手术工具32之前对患者20进行成像，以使患者的感兴趣区域，诸如肿瘤或患者20的空腔可视化。此外，可以在插入期间执行成像，以将手术工具引导至患者20体内的预定位置。另外地，可以在插入之后和在手术期间，以及在手术之后执行成像。

继续看图1，在一个非限制性示例中，连接线可以终止于一个或多个手术工具32，诸如可插入患者20体内的冷冻消融针中。因此，在一些这些的示例中，系统10可以包括一个连接器接口30，其置于磁体室12内部以允许将一个或多个手术工具32、34、36连接到可以置于磁体室12外部(例如，在控制室22或设备室24中)的冷冻消融系统的其他部件。例如，系统10可以包括从控制室22延伸至磁体室12的电气连接线和流体连接线，以便将控制系统40可操作地连接到手术工具32。在一些示例中，连接器接口30可以设置在定位在磁体近侧的推车50(其可以是静止的或移动的)上，以允许多个手术工具32直接或间接地(例如，电气和/或流体)连接到定位在磁体室12的外部(例如，在控制室22中)的控制系统40。在所示的实施例中，推车50是移动推车50。

控制系统40和手术工具32之间的电气和流体连接将根据一个示例进行描述。控制系统40可以经由第一组电气连接线54电气连接到位于磁体室12外部的接线盒52。此外，接线盒52可以包括第二组电气连接线56，以连接到位于磁体室12外部(例如，在设备室24内)的电气和/或成像设备57(诸如，成像路由器和电气过滤器)。第三组电气连接线58可以将电气和/或成像设备57连接到位于磁体室12内部的连接器接口30和/或移动推车50。接线盒52可以允许在磁体室12中的部件与电气和/或控制室中的部件之间的可移除的电气连接。

再次参考图1，在一些示例中，系统10可以用于执行低温外科手术(例如，冷冻消融)。因此，在一些示例中，系统10可以包括一个或多个冷冻剂源60。冷冻剂源可以是液体或气体容器，其可以向手术工具32(例如，冷冻消融针)提供在低温温度和压力下的流体。冷冻剂源可以是冷却气体，诸如氩气、氮气、空气、氪气、CF₄氙气或N2O。

如可以从图1看到的，冷冻剂源定位在磁体室12的外部并且可经由第一组流体连接线62流体连接至控制系统40。控制系统40继而可以经由第二组流体连接线64和第三组流体连接线66流体连接到连接器接口30和/或移动推车50。第四组流体连接线68可将手术工具32(例如，冷冻消融针)流体连接到连接器接口30和/或移动推车50。流体线可以是柔性的和/或可拆卸的，并且可以包括其他流体部件，以调节穿过其的流体的压力。因此，来自冷冻剂源的流体可以通过该组流体连接线62、64、66和68传送至手术工具32。可选地，系统10可以包括与磁体室12电气隔离的流体连接面板70，以便允许在存在于磁体室12中的部件与控制室22中的那些部件之间的流体连接。类似地，电气连接面板72可以促进在存在于磁体室12中的部件与控制室22和/或电气室中的那些部件之间的电气连接。

转向关于本发明的某些示例性特征的讨论，首先，通过采用本文公开的原理提供了若干优势。例如，在本文公开的许多示例的示例中，本发明的原理包括测量AC电阻抗(例如，在1kHz至1MHz的范围中)，以识别在冷冻消融针上的冰球形成。该形成包括冰球相对于冷冻消融针的物理属性，诸如冰球直径、沿着冷冻消融针的冰球长度以及两根或更多根针之间的冰球凝聚。与现有的监测方法和成像模式(例如，MRI、超声或CT)相比，这些原理可能更具优势。这些优势包括能够提供连续监测，无需医师参与；减少对患者的辐射暴露(例如，源于CT的)；以及在当前的成像模式效果不佳的地方，诸如在骨骼中和在脊髓中监测冰球的形成。下面，本发明的这些原理和优点将参考附图进行进一步的详细讨论和/或对于掌握本发明的技术人员来说将是显而易见的。

下面进一步详细讨论根据本发明的原理的各种示例的讨论。例如，讨论从单电极冷冻消融针的示例开始，接下来分别讨论多电极冷冻消融针和带护套的冷冻消融针的示例。这些只是本发明所设想的许多示例中的一些示例。因此，正如下文讨论中所指出的，对这些示例的讨论不应对本发明构成限制。而且，可以设想这些示例中的任何特征都可以全部或部分地组合，而不会偏离本发明的范围。此外，本领域的技术人员将理解，从本文所讨论的内容可以逻辑地扩展出其他变化。那些变化也不应被视为超出本发明的范围。

图2A和图2B示出了根据本发明的原理的说明性冷冻消融针100的各种特征。图2A示出了冷冻消融针100。图2B示出了针对图2A所示的冷冻消融针100的阻抗随时间的变化速率的图。

如图2A所示，冷冻消融针100可具有在其上形成的冰球201。冷冻消融针100可以包括针体202，其具有冷冻消融针近侧部分204和与冷冻消融针近侧部分204相对的冷冻消融针远侧部分206。冷冻消融针100可以包括电极布置210，其可以包括至少一个电极212。电极布置210可以设置在冷冻消融针100的远侧部分。至少一个电极212可以被配置为生成阻抗(例如，至少一个电极可以是感测电极)。冷冻消融针100可以包括导体线组件220，其具有至少一根导体线222。导体线组件212可以与电极布置210，例如，与至少一个电极212通信。在某些示例中，诸如当冷冻消融针100包括离散电极212，护套(例如，收缩包装)可以装配在冷冻消融针100的上方以将电极212和导体线固定在适当位置中以供操作。有用地，在这些示例中，可以基于阻抗的变化速率确定指示冰球201的大小或形状的度量(例如，如图2B所示)。下文将在讨论使用根据本发明的原理的冷冻消融针100的方法之后，进一步讨论冷冻消融针的若干附加特征和/或示例。

为了清楚起见，应当理解图示示例只是本文所公开的许多示例中的一个。因此，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对冷冻消融针100进行多种变型。例如，冷冻消融针100被示为具有单个电极212和单根导体线222。在某些情况下，可以存在有其他感测元件和导体线222和/或连接到每个电极的一根以上的线。在某些情况下，电极可以是感测电极、传感器或任何其他合适的机电装置或感测介质，这些都在本发明的范围之内。

本文公开了用于监测冷冻消融针处冰球形成的方法。图3是根据本发明的原理的方法300的流程图。如本文所讨论的，包括方法300在内的方法可以采用上文和/或下文所讨论的冷冻手术系统10和/或冷冻消融针100的任何和所有特征。

在所示的示例中，方法300可以包括在步骤302处从设置在冷冻消融针远侧部分处的电极布置中至少一个电极接收阻抗。电极布置可以被配置为当在冷冻消融针远侧部分上方形成冰球时接合冰球，以便引起阻抗的变化。在某些情况下，当多个冰球在相应单独的冷冻消融针上形成时，电极布置可以被配置为接合多个冰球。在步骤304处，方法300可以包括基于阻抗的变化的速率确定冰球的一个或多个物理属性。在示例中，一个或多个物理属性可以包括冰球的大小和形状中的至少一个。下面将进一步讨论用于确定一个或多个物理属性的原理的进一步的细节。

本发明的原理可以提供冰球形成的视觉显示。在示例中，在步骤306处，方法300可以包括经由显示装置生成具有已经确定的所述一个或多个物理属性的冰球的图示。例如，显示装置可以在图形用户界面上生成图示，以供从业者破译。在这个方面，在示例中，在步骤308处，方法300可以包括监测冰球的形成，例如，随着时间的推移，冰球的形式发生变化。在示例中，在步骤310处，方法300可以包括当冰球的一个或多个物理属性变化时，更新冰球的图示。

冰球的物理属性可以通过使用定位在冷冻消融针处的不同数量的参考点来确定。例如，如前面所讨论的，冷冻消融针可以包括至少一个参考点。在示例中，阻抗的变化速率可以基于限定各种距离的至少一个参考位置。在示例中，阻抗的变化速率可以基于沿着冷冻消融针的长度定位的至少一个参考位置。例如，至少一个参考位置可以指示从冷冻消融针远侧部分的尖端部段至第一电极或第二电极的一段距离或对应于在第一电极与第二电极之间的距离的距离的至少一个参考位置。在某些情况下，至少一个参考位置可以包括第一参考位置。第一参考位置可以定位在从冷冻消融针远侧部分的尖端部段到至少一个电极的一段距离处。如下文进一步讨论的，本文公开的示例可以包括一个以上的参考位置(例如，第一参考位置、第二参考位置和第三参考位置等)。

模型，诸如分析模型在确定冰球的物理属性中可能是有用的。图4示出了阻抗的变化速率的图。特别地，此处所示的阻抗是归一化阻抗并且是关于不同电极长度(例如，1、2、3和4mm)示出的。图中的线的非线性性质指示对给定输入的非线性输出。在示例中，基于阻抗的变化速率确定冰球的一个或多个物理属性可以使用模型来执行。例如，模型可以包括传递函数，其通常是通过使用拉普拉斯变换来表示输入和输出之间的时间相关性。在这方面，本发明所采用的传递函数可以使一个或多个物理属性与阻抗的变化速率相关联，从而适合线的非线性性质。例如，传递函数可以是冰厚度(例如，在电极上方的)与阻抗变化之间的非线性传递函数。

图5示出了数据处理系统500的各种特征。数据处理系统500可以包括本文其他地方讨论的冷冻消融针以及相关系统和方法的任何和所有特征，包括冷冻消融针100、系统10和方法300。

如此外所示，数据处理系统500被配置为用各种参考位置进行可视化和规划。参考位置可以在患者身体上(例如，经由参考垫501)、在护套上、在设置在一根或多根冷冻消融针100a、100b处的电极上和/或在一根或多根冷冻消融针100a、100b本身上。在这些情况下，可以使用成像方法，诸如MRI、CT或超声来在操作期间显示在患者体内的一根或多根冷冻消融针100a、100b的图像。如图所示，多根冷冻消融针100a、100b可以与控制系统40一起采用，并且连接到处理器502(例如，阻抗感测单元)。如本文其他地方所讨论的，处理器502可以采用时间切换或多个频率以进行并发阻抗感测。可选地并且如此处所示，具有冷冻能力的阻抗针506可以放置在一根或多根冷冻消融针100a、100b之间或周围以感测冰球的生长。在示例中，可以在针与参考垫501之间，在针与针之间，或在同一针上的电极(例如，采用针轴的段或离散电极的形式)之间测量阻抗。如本文所使用的，针可以指一根或多根冷冻消融针100a、100b和/或阻抗针506。除其他之外，显示装置504可以实时显示冰球的物理属性(例如，大小、形状等)的表示。在示例中，显示装置504还可以显示有助于确定冰球的物理属性的任何信息。

本文还公开了采用这些方法的计算机实施的方法和系统。例如，数据处理系统500可以包括用于存储一个或多个模型518的存储器510，诸如关于图4讨论的模型和任何辅助模型。另外地或替代地，数据处理系统500可以包括处理器502或计算机502，其中的每一个可以被配置为访问存储器510。在这个方面，根据本文所述的本发明的示例性手术可以由处理布置(例如，一个或多个处理器502)、计算布置(例如，一个或多个计算机502)或两者执行。这种布置可以是，例如，计算机502、处理器502或两者中的全部或部分，或包括但不限于计算机502、处理器502或两者，其中的每一个可以包括，例如，一个或多个处理器502(例如，CPU或微处理器)，并且使用其上存储有指令532的非暂时性计算机可读介质(“CRM”)530(例如，RAM、ROM、硬盘驱动器或其他存储装置)。虽然在这里是在某个布置中进行描绘的，但是本领域的技术人员将理解，数据处理系统500可以在其他布置(例如，CRM 530、显示装置504和存储器510由一个部件，诸如移动装置或计算机提供的情况下)中执行基本相同的功能。

在计算机实现的方法的示例中，可以生成一个或多个冰球的物理属性的图示，以在显示装置504上使用。如这里所示，在示例中，多根冷冻消融针100a、100b可以连接到处理器502。在这个方面，基于阻抗的变化速率确定一个或多个冰球的一个或多个物理属性是经由处理器502执行的，该处理器与多根冷冻消融针100a中的每一根上的电极布置通信。在这些情况下，可以采用时间切换、多频率等来跨给定冷冻消融针上的一个或多个电极以及跨多个冷冻消融针100a进行并发阻抗感测。处理器502可以与显示装置504通信，根据本发明的一些示例，显示装置504可以是触摸屏，其被配置为除了从处理器502输出信息之外，将信息输入至处理器502。此外，显示装置504、存储器518或两者可以用于以用户可读和用户可访问的格式显示和存储某些数据(例如，时间、阻抗、冰球的物理属性等)。

继续这些示例，如前面所讨论的，可以确保监测冰球的形成并且更新冰球的图示。在这个方面，处理器502可以包括在阻抗感测单元中。阻抗测量(例如，由阻抗感测单元进行的)可以是单极的(电极与无关)、双极的(在同一冷冻消融针上的两个电极之间、在冷冻消融针上的电极(例如，100a)与单独的冷冻消融针(例如，100b)之间)或四极阻抗可以监测组织的阻抗变化，而不考虑电极。当阻抗增加时，可以采用自适应电流输出(例如，使得阻抗值较低时分辨率较高，并且阻抗值较高时分辨率较低并且动态范围较高)。

这种计算机实现的方法可以包括带有用于从处理器读取数据的处理器可执行指令532的非暂时性计算机可读介质530。处理器可以与设置在冷冻消融针处的电极布置中的至少一个电极通信。当安装在装置，诸如计算机上时，处理器可执行指令532可以使装置能够执行动作。那些动作可以类似于本文其他地方所公开的方法的那些并且因此包括其的所有特征。例如，动作可以包括从设置在冷冻消融针远侧部分处的电极布置中至少一个电极接收阻抗。电极布置可以被配置为当在冷冻消融针远侧部分上方形成冰球时接合冰球，以便引起阻抗的变化。动作可以包括基于阻抗和定位在冷冻消融针处的参考位置中的至少一个确定冰球的一个或多个物理属性。在示例中，如本文其他地方所讨论的，一个或多个物理属性包括冰球的大小和形状中的至少一个。

在示例中，动作可以包括经由显示装置504生成具有已经确定的一个或多个物理属性的冰球的图示。例如，显示装置504可以在图形用户界面上生成图示，以供从业者破译。在这个方面，在示例中，动作可以包括监测冰球的形成，例如，随着时间的推移，冰球的形式发生变化。在示例中，动作可以包括当冰球的一个或多个物理属性变化时，更新冰球的图示。如本文其他地方所指出的与方法相关，在示例中，基于阻抗和定位在冷冻消融针的参考位置中的至少一个确定冰球的物理属性可以包括使用使物理属性与阻抗的变化的速率相关联的传递函数。

在图6A、6B、7A、7B、8A和8B中示出了冷冻消融针100的各种配置。特别地，图6A和图6B与冷冻消融针100相关，该冷冻消融针类似于关于图2A和图2B所讨论的那些，但却具有多个离散电极212。特别地，图6A示出了具有多个离散电极212的冷冻消融针100，并且图6B示出了针对图6A所示的冷冻消融针的阻抗变化速率的图。图7A和图7B涉及带护套的冷冻消融针100，其中冷冻消融针体202起着电极212的作用，使得存在单个可调整电极。特别地，图7A示出了带护套的冷冻消融针100，并且图7B示出了针对图7A所示的冷冻消融针100的阻抗变化速率的图。图8A和图8B涉及带护套的冷冻消融针100，其中冷冻消融针体202起着具有多个离散感测位置212的电极的作用。特别地，图8A示出了具有多个感测位置的带护套的冷冻消融针100，并且图8B示出了针对图6A所示的冷冻消融针100的阻抗变化速率的图。应当注意，这些图中的冷冻消融针可以类似于和因此包括本文其他地方所讨论的那些冷冻消融针的任何和所有特征。而且，在本文其他地方所讨论的装置、系统和方法中可以类似地采用冷冻消融针100。

参考图6A，电极布置210可以包括多个电极212。在这个方面，多个电极212可以包括任何数量的电极212(例如，所有偶数和/或奇数，如1、2、5、9、12等)。为了说明，此处所示的示例包括两个电极，即第一电极212和第二电极402。在这个方面，关于图2A所讨论的至少一个电极可以是第一电极，并且多个电极212可以包括第一电极212和第二电极402。至少一个参考位置可以限定对应于在第一电极212与第二电极402之间的距离的距离。在示例中，第二电极402可以设置在位于第一电极212近侧的位置处。例如，第一电极和第二电极212可以纵向布置(例如，等距或随机间隔开，或者以任何组合或布置进行堆叠)。在所有其他方面，第二电极402可以以类似于第一电极212的方式进行配置，例如，使得处理器与第二电极402通信并且可以从第二电极402感测阻抗。在使用这种布置的情况下，在一个非限制性示例中，可以实现冷冻消融针100确定冰球的大小和形状的能力的扩张。另外地或替代地，继续该大小和形状的示例，可以至少提高确定的准确性，这至少是因为第二电极402为模型提供了另一个参考位置和阻抗测量值。增加额外的电极212还可以提高这些能力。

在图7A、图7B、图8A和图8B中示出了带护套的冷冻消融针100。在示例中，针体202可以由护套700接收。在某些示例中，带护套的冷冻消融针100可以被护套700紧密接收，以便相关于针体202相对固定。在其他示例中，带护套的冷冻消融针100可以由护套700可移动地接收。在这个方面，护套700可相对于针体202在向近侧和向远侧的方向上(如由虚线双箭头所指示的)滑动。

在示例中，冷冻消融针100可以包括针体202，其由导电材料形成；以及护套700，其由非导电材料形成。例如，针体202可以包括导电金属，诸如不锈钢。在某些情况下，针体202可以包括多种导电材料，诸如具有镀金的和/或铜的尖端。护套700可以是绝缘覆盖物，诸如PTFE热收缩件或含氟聚合物涂层。在某些示例中，绝缘覆盖物可以包括在护套700近侧部分的多种材料，诸如PTFE、FEP、PFA、PET、PEEK、聚酰亚胺等，以及在护套700远侧部分的含氟聚合物。

护套700的某些部分可以覆盖针体202，同时移除某些部分(例如，窗口710)以有利于作为阻抗感测电极的针体202。换句话说，每个窗口可以形成感测位置，使得下面的针体202在每个窗口710处用作电极212。如前面所讨论的，冷冻消融针100可以包括针体202，其由导电材料形成；以及护套700，其由非导电材料形成。护套700可以具有形成于其中的一个或多个窗口710或可以包括多个单独的套管段。在这个方面，护套700可以形成针体202的一个或多个暴露区域以及针体202的一个或多个未暴露区域。

继续参考带护套的导管配置，如图7A所示，至少一个电极212可以包括一个或多个暴露区域中的第一暴露区域。在这种情况下，第一暴露区域从护套远端702延伸到针体202的尖端。当冰球随着时间的推移而增长时，窗口710(例如，在这种情况下为第一暴露区域)可能相继被不断增长的冰球覆盖(例如，在从远侧至近侧的方向上)。如可以在图7B中看到的，当冰球覆盖护套700时，阻抗可能相应地上升，并且当冰球增长时，阻抗可能以多个离散步骤上升，以覆盖沿着针体202的长度的对应窗口710。与冰球通过窗口710接合针体202时相比，冰球接合护套700可以使阻抗更急剧地上升。这种关系可用于监测冰球的形成。

在某些情况下，如可以在图8A中看到的，电极布置210可以包括多个窗口710，使得针体202可以用作在由每个窗口710形成在暴露区域处的感测位置处的电极212。换句话说，至少一个电极212可以包括电极布置210，其经由形成在护套700的窗口710与针体202之间的感测位置而用作多个电极212。例如，一个或多个暴露区域可以包括多个暴露区域。在这个方面，在多个电极212中的电极212中的每一个对应于在多个暴露区域内的暴露区域。至少一个电极212可以包括一个或多个暴露区域中的第一暴露区域。至少一个电极212可以包括一个或多个暴露区域中的第二暴露区域。以该方式继续，增加数量的电极212(例如，3、5、8、11等)可以对应于增加数量的暴露区域。在示例中，至少一个电极212包括多个电极212，并且一个或多个暴露区域包括多个暴露区域，使得多个电极212中的电极212中的每一个对应于多个暴露区域内的暴露区域。交错的暴露区域(例如，当护套700包括中间窗口710或离散的、间隔开的段时)可以在冰球增长/扩大和/或与其他冰球凝聚时监测冰球的形成。类似于图7B，如可以在图8B中看到的，当冰球覆盖护套700时，阻抗可能相应地上升，并且当冰球增长时，阻抗可能以多个离散步骤上升，以覆盖沿着针体202的长度的增加数量的对应窗口710。与冰球通过窗口710接合针体202时相比，冰球接合护套700可以使阻抗更急剧地上升。这种关系可用于监测冰球的形成。

参考图7A和图8A，由于可相对于针体202移动，护套700可以沿着针体202的长度移动。以这种方式，护套700的移动可以例如，影响冰球的形成和/或阻抗测量。在所示的示例中，护套远端702被示为在冷冻消融针100的尖端区域的近侧。在示例中，从所示位置看，护套远端702可以朝向尖端区域向远侧移动以甚至覆盖尖端区域。在示例中，从所示位置看，护套远端702可以远离尖端区域向近侧移动以显露针体202的更多部分。如先前所讨论的，当针体202包括导电材料时，暴露区域(例如，未被护套700覆盖的区域)可以是用于上述方法中的电极。在某些情况下，例如，当护套700可以向近侧和向远侧移动时，电极可以被称为可调整长度的电极。在这个方面，电极的长度可以影响冰球的物理属性(例如，大小、形状等)。例如，在一些情况下，暴露区域可以促进在其上的冰球形成，并且未暴露区域(例如，被护套700覆盖的那些)可以抑制在其上的冰球形成。

护套700可以一体地或单独地形成。在一些实施例中，护套700包括离散的护套700段，使得在任意两个给定护套700段之间的窗口710中的暴露区域是可调整的。在一些实施例中，当护套700沿着针体202的长度移动时，窗口710以固定距离间隔开。其他实施例可以具有可调整窗口和固定窗口710的某种组合。

测量的阻抗可以以完全落在本发明的范围内的其他方式使用。在示例中，动作可以包括确定一个或多个冰球是否已凝聚(例如，两个冰球凝聚成一个冰球)，这是因为阻抗将发生相应的变化。测量的阻抗可以便于当冷冻消融针100处于组织与空气中或在不同类型的组织中时进行监测。测量的阻抗可以便于在冷冻消融之前和之后监测在电极212周围的变化。当处理器控制低温气体的流量以优化低温气体的消耗时，确定的冰球的物理属性可以用作处理器的反馈。例如，在冰球达到某种大小时，需要较少的低温气体(诸如氩气)来维持它。在这个方面，处理器可以致使低温气体的流量减少。当然，如本领域的技术人员将理解的，可能存在有处理器可能致使低温气体的流量增加的情况。

应当理解，包括一个或多个步骤的方法以及所列顺序不是对权利要求的限制，除非在说明书或其权利要求中有明确或隐含的相反陈述。同样得到确定的是，所述的方法只是所公开的许多示例中的一些示例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下添加或省略某些步骤。这些步骤可以包括并入装置、系统或方法或其部件，以及本领域内公认的、常规的和传统的那些。

本文所包含的各种图中所示的连接线旨在表示在各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意，在实际系统中可能存在许多替代或额外的功能关系或物理连接。然而，好处、优势、问题的解决方案，以及可能导致任何好处、优势或解决方案发生或变得更明显的任何元件不应被理解为关键的、必需的或必要的特征或元件。因此，其范围只受所附权利要求书的限制，其中以单数提及元件不旨在表示“一个且只有一个”，除非明确如此说明，而是“一个或多个”。此外，当权利要求中使用类似于“A、B或C中的至少一个”的短语时，意在将该短语解释为：A单独存在于一个实施例中，B单独存在于一个实施例中，C单独存在于一个实施例中，或者元件A、B或C的任何组合可以存在于单个实施例中；例如，A和B，A和C，B和C，或A和B和C。

在本文的详细描述中，对“一个实施例”、“一个示例实施例”、“一个示例性实施例”等的提及表明所述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指相同的实施例。此外，当连同实施例来描述特定的特征、结构或特性时，认为具有连同其他实施例来影响这种特征、结构或特性的本发明的好处在本领域的技术人员的知识范围内，无论是否明确描述。在阅读描述之后，对于相关技术的熟练人员来说，如何在替代实施例中实现本发明将是显而易见的。

此外，本发明中的元件、部件或方法步骤不旨在专用于公众，而无论该元件、部件或方法步骤是否在权利要求中被明确提及。本文的权利要求元件不得根据35U.S.C.112(f)的规定进行解释，除非该元件使用短语“用于......的装置”来进行明确叙述。如本文所使用的，术语“包括”、“包含”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，使得包括元件列表的过程、方法、物品或设备不只包括那些元件，而是可以包括未明确列出的或者这种过程、方法、物品或设备所固有的其他元件。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所讨论的示例性实施例进行各种修改和添加。例如，虽然上述实施例涉及特定特征，但是本发明的范围还包括具有不同特征组合的实施例以及不包括所有所述特征的实施例。因此，本发明的范围旨在包括落入权利要求范围内的所有这样的替代物、修改和变化，及其所有等同物。

Claims (15)

1.一种用于监测冷冻消融针处冰球形成的方法，所述方法包括：

从设置在冷冻消融针远侧部分处的电极布置中至少一个电极接收阻抗，所述电极布置被配置为当在所述冷冻消融针远侧部分上方形成所述冰球时接合所述冰球，以便引起所述阻抗的变化；以及

基于所述阻抗的所述变化的速率确定所述冰球的一个或多个物理属性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个物理属性包括所述冰球的大小和形状中的至少一个，并且可选地，其中所述阻抗的所述变化的所述速率基于定位在所述冷冻消融针处的至少一个参考位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一个参考位置包括定位在从所述冷冻消融针远侧部分的尖端部段至所述至少一个电极的一段距离处的第一参考位置。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述电极布置包括多个电极，使得所述至少一个电极是第一电极，并且使得所述多个电极包括所述第一电极和第二电极，其中所述至少一个参考位置限定指示在所述第一电极与所述第二电极之间的距离的距离，并且可选地，其中所述第二电极设置在所述第一电极近侧的位置处。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述冷冻消融针包括由导电材料形成的针体以及护套，所述护套被配置为接收所述针体，以便形成所述针体的一个或多个暴露区域以及所述针体的一个或多个未暴露区域，其中所述至少一个电极包括所述一个或多个暴露区域的第一暴露区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个电极包括多个电极，并且所述一个或多个暴露区域包括多个暴露区域，使得所述多个电极中的所述电极中的每一个对应于所述多个暴露区域内的暴露区域，或者其中所述针体可移动地接收在所述护套内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中基于所述阻抗的所述变化的所述速率确定所述冰球的一个或多个物理属性包括使用使所述一个或多个物理属性与所述阻抗的所述变化的所述速率相关联的传递函数，并且可选地，其中基于所述阻抗的所述变化的所述速率确定所述冰球的所述一个或多个物理属性是经由与所述电极布置通信的处理器执行的。

8.一种非暂时性计算机可读介质，其具有用于从处理器读取数据的处理器可执行指令，所述处理器与设置在冷冻消融针处的电极布置中的至少一个电极通信，当安装在装置上时，所述处理器可执行指令使所述装置执行以下动作，包括：

从设置在冷冻消融针远侧部分处的所述电极布置中的所述至少一个电极接收阻抗，所述电极布置被配置为当在所述冷冻消融针远侧部分上方形成冰球时接合所述冰球，以便引起所述阻抗的变化；以及

基于所述阻抗和定位在所述冷冻消融针处的参考位置中的至少一个确定所述冰球的一个或多个物理属性。

9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述一个或多个物理属性包括所述冰球的大小和形状中的至少一个。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述动作还包括：

经由显示装置生成具有已经确定的所述一个或多个物理属性的冰球的图示；

监测所述冰球的形成；以及

当所述冰球的所述一个或多个物理属性变化时，更新所述冰球的所述图示。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中基于所述阻抗和定位在所述冷冻消融针处的所述参考位置中的至少一个确定所述冰球的物理属性包括使用使所述物理属性与所述阻抗的所述变化的速率相关联的传递函数。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述动作还包括确定一个或多个冰球是否已经凝聚。

13.一种冷冻消融针，其包括：

针体，所述针体具有近侧部分和与所述近侧部分相对的远侧部分；

包括至少一个电极的电极布置；所述电极布置设置在所述冷冻消融针的所述远侧部分，所述至少一个电极被配置为生成阻抗；以及

包括至少一根导体线的导体线组件，所述导体线组件与所述电极布置通信，使得可以基于所述阻抗的变化速率确定指示所述冰球的大小或形状的度量。

14.根据权利要求13所述的冷冻消融针，其中所述冷冻消融针包括由导电材料形成的针体和护套，所述护套被配置为接收所述针体，以便形成所述针体的一个或多个暴露区域以及所述针体的一个或多个未暴露区域，其中所述至少一个电极包括所述一个或多个暴露区域的第一暴露区域，其中所述至少一个电极包括多个电极，并且所述一个或多个暴露区域包括多个暴露区域，使得所述多个电极中的所述电极中的每一个对应于所述多个暴露区域内的暴露区域，并且可选地，其中所述针体可移动地接收在所述护套内。

15.根据权利要求13至14中任一项所述的冷冻消融针，

其中所述电极布置包括多个电极，使得所述至少一个电极是第一电极，并且使得所述多个电极包括所述第一电极和第二电极；以及

其中所述阻抗的所述变化速率是基于指示从所述冷冻消融针远侧部分的尖端部段至所述第一电极或所述第二电极的一段距离或对应于在所述第一电极与所述第二电极之间的所述距离的距离的至少一个参考位置。