專利名稱：使用超聲能量和低溫能量的組合選擇性去除組織的設備和方法
使用超聲能量和低溫能量的組合選擇性去除組織的設備和方法
背景技術：
發(fā)明領域
本發(fā)明涉及患者組織的去除，且更具體地，涉及使用超聲能量和低溫 能量的組合來去除組織的設備和方法。
相關技術描述
人類的皮膚是身體的最大器官，并作為反應各種內(nèi)部和外部有關健康 的疾病的指示物。皮膚保護身體免遭人類在他們每天生活環(huán)境中自然暴露 到的常見的物理、化學及微生物的入侵。
皮膚病通常被定義為影響皮膚的疾病。皮膚病常常影響多層皮膚。一 些常見的皮膚病包括鈹紋、疤痕、疣、非轉移黑素瘤病、基底細胞癌和人 類乳頭瘤病毒，以及各種癌前和癌變皮膚生長。 一些皮膚病是由病毒感染 引起的皮膚局部生長，其通常不會傳染。
治療皮膚病的通常方法包括外科手術去除、化學去皮、低溫和電子治 療。這些方法通常具有破壞周圍健康組織的缺點，從而增加感染率、高復 發(fā)率、和/或手術后的大量疼痛或不適。此外，許多現(xiàn)有方法復雜且不精確。 在瞄準不健康組織時缺少精確性，可導致不能完全去除必要的有害組織， 而且還可導致對周圍健康皮膚組織的損害。任何未被去除的不健康組織能 夠很快成為病癥復發(fā)的基礎。另外，由于對周圍組織的損害或破壞，已治 療的組織可能成為感染或污染物的引入點。因此，需要瞄準并完全地或有
效地完全去除患病組織而不^C壞周圍組織的i殳備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于選擇性切除無用(unwanted)皮膚層的設備和方法。 根據(jù)本發(fā)明的設備和方法可滿足上述需要，并且還提供本領域的技術人員 在審閱本公開內(nèi)容時將會認可的額外優(yōu)點和改進。
根據(jù)本公開內(nèi)容的設備以組合方式或順序地將超聲能量和低溫能量 傳遞給皮膚組織。通過超聲能量和低溫能量的這種組合或順序應用，可破 環(huán)并去除無用組織層。該設備可用于治療位于人體和動物體表層或內(nèi)部的 患病組織或無用組織層/生長。該設備可用來有目標地和選擇性地切除軟組 織和;更纟且織。
端可包括手柄，以使所述設備可由外科醫(yī)生抓取和操縱。超聲尖端可設置 在設備的遠端上。超聲尖端可包括主體，且該主體可界定一個或更多腔。 通過將來自貯存器的低溫流體傳遞至由超聲尖端界定的一個或更多腔內(nèi)， 可對超聲尖端進行低溫冷卻。超聲換能器可用來激發(fā)超聲尖端。因此，超 聲尖端可同時進行低溫冷卻以及由超聲換能器激發(fā)，或者可順序地冷卻并 由換能器激發(fā)，以便可以在超聲尖端處形成低溫能量和超聲能量的同時和 順序的組合。然后，超聲尖端可被置于待去除的目標組織上，以便將低溫 能量和超聲能量以組合方式或順序地傳遞至待去除的目標組織。
低溫流體通常是氣相或液相?？梢允褂帽绢I域的技術人員認可的低溫 氣體或液體，例如液氮。低溫流體可傳遞至由超聲尖端的主體所界定的一 個或更多腔。低溫流體可通過一個或更多連接管或設計成^ 1導低溫流體在 腔中流動的其他部件來傳遞。 一方面， 一個或更多入口管設置成與腔相連 通以將低溫流體引入腔內(nèi)，且一個或更多出口管設置成允許低溫流體從腔 中移除或流經(jīng)腔。另一方面，內(nèi)部腔可設計為接近超聲尖端的末端，以便 更有效地冷卻該末端。
超聲尖端具有用于將超聲傳遞至目標組織的超聲活動末端 (ultrasonically active distal end )。這可與低溫能量的應用相結合、在低溫 能量的應用之后、或在低溫能量的應用之前應用于組織?？赏ㄟ^直接接觸、 通過形成在超聲尖端上的冰球、或通過從超聲尖端射出的低溫噴射，來應用該低溫能量。此處所使用的"冰球，，，通常指冰?；驂K的產(chǎn)生，因為該 術語的使用通常與低溫治療有關。盡管此處被標作"冰球"的冰?；驂K可 具有圓形幾何形式，但是組成"水球，，的冰?；驂K并非必需具有球的幾何 形式，這將由本領域的技術人員認可。
超聲尖端通常由金屬例如鈦組成，盡管超聲尖端也可由塑料或金屬和 塑料的組合組成，這將會被本領域的技術人員認可。超聲換能器可用來激
發(fā)超聲尖端。超聲尖端可通過超聲操縱桿(horn)連接到超聲換能器。超 聲尖端可從超聲操縱桿拆卸或永久連接到超聲操縱桿?？刹鹦兜某暭舛?可以是一次性的。
在其他方面，超聲尖端的末端可具有各種幾何形狀，例如邊緣尖銳的 (sharp edged )、圓錐形的、鋸齒狀的、波浪形的、扁平的、圓形的或各形 狀的組合?？梢葬槍υ诮M織上執(zhí)行的各種手術選擇合適的各種形狀?？刹?卸的超聲尖端能夠允許外科醫(yī)生在手術過程中將末端的幾何形狀改變成 合適的幾何形狀。
另一方面，連接到腔的孔可設置在該末端上，使得可從末端形成冰球 或噴射低溫流體。
本公開內(nèi)容的設備可用于運用超聲能量和低溫能量同時和/或順序切 除組織?？赏ㄟ^將低溫流體供應至末端、激發(fā)超聲換能器、且然后將末端 放置成與組織接觸直到組織被切除，來實現(xiàn)低溫能量和超聲能量的同時應 用。
可替代地，低溫能量和超聲能量可通過該設備順序地應用于將被切除 的組織。例如，可通過激發(fā)超聲換能器、將末端放置成與組織接觸、且然 后將低溫流體供應至末端，開始順序應用。該順序可以反向，使得通過將 低溫流體供應至末端、將末端放置成與組織接觸、且然后激發(fā)超聲換能器， 開始該順序。正如本領域的技術人員所認可的，可以在切除手術中使用低 溫能量和超聲能量的順序和同時應用的各種組合。
低溫能量可按不同方式傳遞至組織，例如通過將低溫流體供應至超聲 尖端，并且然后將末端放置成與組織直接接觸。可替代地，末端上的冰球可放置成與組織接觸，或從末端中的孔發(fā)射的低溫噴射可用于將低溫能量 傳遞至組織。
將低溫能量與超聲能量組合能夠為選擇性組織去除過程提供多個益 處。結合本發(fā)明各方面的設備的一個優(yōu)點是避免了超聲尖端粘附到患者組 織。結合本發(fā)明各方面的設備的另 一優(yōu)點是超聲振動使待去除的組織從健 康組織分離。結合本發(fā)明各方面的設備的另一優(yōu)點是高強度超聲能量可獨 自破壞目標組織且僅僅由低溫效果補充。結合本發(fā)明各方面的設備的另一 優(yōu)點是由于應用超聲能量獲得疼痛減輕效果使得該過程中的疼痛更少。結 合本發(fā)明各方面的設備的另一優(yōu)點是對于處理過的組織和周圍組織來說， 超聲能量和低溫能量的應用可具有抗菌效果。從下面的論述和附圖，本發(fā) 明的這些和其它新穎方面將會變得更加明顯。


圖l是用于去除組織的系統(tǒng)的實施方式的整體圖解總覽，其可提供超
聲能量和低溫能量的組合；
圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的超聲尖端的實施方式，設置成將低溫流體從 外部直"l妄傳遞至尖端末端部分內(nèi)部，并通過內(nèi)部的一個圓頭孔(blunt orifice );
圖3展示了根據(jù)本發(fā)明的超聲尖端的實施方式，設置成將低溫流體傳 遞通過內(nèi)部的兩個圓頭孔；
圖4展示了超聲尖端的實施方式，具有用于將低溫介質(zhì)傳遞進入和傳 遞出來的兩個單獨的外部管和兩個內(nèi)部孔；
圖5 (a)展示了超聲尖端的實施方式的橫截面前視圖，具有用于將低 溫介質(zhì)傳遞進入和傳遞出來的兩個單獨的外部管和兩個內(nèi)部孔；
圖5 (b)展示了具有兩個孔的超聲尖端的實施方式的水平橫截面；
圖6 (a)至6 (i)展示了不同形狀的超聲尖端末端部分的實施方式的 橫截面視圖；圖7展示了將低溫介質(zhì)傳遞通過換能器和超聲尖端的孔的實施方式；
圖8展示了超聲尖端的實施方式的橫截面視圖，內(nèi)部腔與到輻射表面 的孔相連通；
圖9展示了通過設置在輻射表面和組織之間的冰球將低溫和超聲能量 傳遞至組織的實施方式；
圖10展示了通過從輻射表面射向組織的低溫噴射將超聲能量傳遞至 組織的實施方式；
圖11展示了超聲尖端末端部分的實施方式的透視圖，界定了位于徑向 表面上的多個孔，用于從周圍和側壁上去除身體內(nèi)腔(例如脈管、腔等) 的組織；
圖12展示了具有用于將超聲能量聚集到組織的反向錐形輻射表面的 超聲尖端的實施方式；及
圖13展示了具有用于將超聲能量聚集到組織的凹形輻射表面的超聲 尖端的實施方式。
發(fā)明的詳細描述
本發(fā)明涉及用于通過超聲能量和低溫能量的組合來切除組織的設備， 并涉及這種設備的使用方法。超聲能量和低溫能量同時或按不同順序的高 度可控的、精確的傳遞，允許破壞無用組織而不損傷周圍組織。
圖1顯示了本設備10的實施方式的全視圖。本發(fā)明的設備10可以是 具有遠端超聲尖端1的手持i殳備，該遠端超聲尖端1以組合方式或順序地 將超聲能量和低溫能量傳遞至選擇治療的皮膚組織區(qū)9。超聲尖端1包括 主體，該主體界定用于低溫流體20的一個或更多內(nèi)部腔7。低溫流體20 可以是本領域的技術人員將會認可的氣體或液體，例如液氮。可通過低溫
流體傳遞管4將低溫流體20從源5傳遞至內(nèi)部腔7,低溫流體傳遞管4在 低溫流體入口管16處連接到超聲尖端7。低溫流體入口管16界定將低溫 流體傳遞管4連接到一個或更多內(nèi)部腔7的內(nèi)部通道17。超聲換能器3可通過電纜(cable) 11連接到超聲發(fā)生器6。超聲尖端l提供超聲活動末端 14,以用于通過直接接觸、通過顯示在圖9中的冰球22、或通過顯示在圖 10中的低溫噴射24,將超聲能量和低溫能量傳遞至組織9。
超聲尖端1通常由金屬例如鈦制成。超聲尖端1也可由塑料制成且可 一次性使用。超聲尖端1可由超聲換能器3激發(fā)。超聲尖端1可通過超聲 操縱桿2連接到超聲換能器3。本領域的技術人員應認識到，超聲尖端1 可以是可連接到超聲操縱桿2的分離部件，或者超聲尖端1和超聲搡縱桿 2可組合為單一部件。超聲換能器3通常通過電纜11連接到超聲發(fā)生器6。 超聲換能器根據(jù)由超聲發(fā)生器11產(chǎn)生并通過電纜11傳遞至超聲換能器3 的驅動信號產(chǎn)生脈沖。作為時間函數(shù)的驅動信號可以是矩形、梯形、正弦 曲線、或本領域的技術人員所認可的其他信號類型。超聲頻率可以在 18KHz和20 MHz之間，或更多。優(yōu)選頻率是20 KHz - 60 KHz,且推薦 頻率是35 KHz。超聲波的振幅可以在1微米和200微米之間，或更多。
圖2是超聲換能器3的圖示，其中由低溫流體入口管16界定的內(nèi)部 通道17連接到由超聲尖端1界定的內(nèi)部腔7。圖2還顯示了超聲操縱桿2 和超聲尖端1的機械振動的振幅圖。傳遞管16在機械諧振節(jié)點28處連接 到超聲操縱桿2或超聲尖端1,機械諧振節(jié)點28就是超聲操縱桿2或超聲 尖端1的振動振幅為零的點。如果管4沒有在諧振節(jié)點28處連接到超聲 操縱桿2或超聲尖端1，那么末端14處的超聲能量的強度就會衰減。
圖3顯示了超聲尖端1的構造，其中低溫流體通過具有朝尖端14延 伸的狹窄細長部分的腔7傳遞。腔7的數(shù)量必須是至少一個。在一些實施 方式中，更多腔7可通過增加表面積，提供高功效的低溫切除。在其他實 施方式中，腔7的狹窄細長部分可將低溫流體引導至末端輻射表面(圖8、 9、 10)上或徑向表面(圖11 )上的一個或更多孔12。
圖4展示了具有低溫流體入口管16和低溫流體出口管8的超聲尖端1 的實施方式，低溫流體入口管16界定內(nèi)部通道17,其將低溫流體傳遞管 4連接到一個或更多內(nèi)部腔7，低溫流體出口管8界定到一個或更多內(nèi)部 腔7的內(nèi)部通道19。于是，低溫流體可通過低溫流體入口管16添加到一 個或更多內(nèi)部腔7中，并且可通過低溫流體出口管8從一個或更多內(nèi)部腔7中移除，使得低溫介質(zhì)通過超聲尖端的一個或更多腔7循環(huán)。
圖5 (a)是由超聲尖端1的主體30界定的腔7的側視圖。圖5 (a) 還顯示了通過超聲尖端1的末端部分延伸并與腔7流體連通的通路32,這 可增加超聲尖端1和低溫介質(zhì)之間的熱傳遞效率。主體30還界定多個管 狀通道34。管狀通道34從腔7向末端14發(fā)散，以允許低溫流體接近末端 14,同時保持主體30的結構完整性。
圖5 ( b )顯示了具有用于改善低溫流體循環(huán)的兩個腔7的超聲尖端的 實施方式的一黃截面。
圖6 (a)至6 (i)是不同形狀的末端14的橫截面圖。圖6 (a)展示 了可用于切除較大區(qū)域的組織9的圓形或橢圓形末端14。圖6 (b)展示 了尖錐形末端14,其可用于精確切除較小區(qū)域的組織9。圖6 ( c )、 6 ( d )、 6(e)及6(f)展示了用于切除局部組織9的各種扁平的末端14。圖6(g) 顯示了鋸齒狀末端14。與末端14的幾何形狀匹配的一次性塑料罩蓋26可 用于罩住末端，如圖6 (e)所示。
圖6 (h)和6 (i)所示的各種超聲尖端1的幾何構造，特別設計用于 切除身體內(nèi)腔例如脈管、腔等中的無用組織層。超聲尖端被設計用于插進 身體內(nèi)腔內(nèi)而不傷害周圍組織。
圖7展示了低溫流體20通過內(nèi)腔34的傳遞，內(nèi)腔34經(jīng)過超聲換能 器3的中心、超聲操縱桿2，并連接到一個或更多腔7。此特定實施方式
圖8展示了在腔7和末端14之間具有孔12的超聲尖端1的橫截面視 圖，使得低溫流體20可從腔7流經(jīng)孔12,從而從末端14流出。這個類型 的實施方式允許如圖9所示的在末端14上形成冰5求22,和/或如圖10所 示的低溫噴射。然后，低溫能量和超聲能量能夠通過末端14和組織9之 間的;水J求22和/或{氐溫噴射傳遞至組織9。
圖11給出了超聲尖端1的三維視圖，其中多個孔12設置在末端14 上，以用于從周圍切除身體內(nèi)腔的壁和側壁(例如脈管、腔等)。
圖12顯示了將超聲能量聚集在焦點44上的末端14的向后錐形，而圖13顯示了將超聲能量聚集在焦點44上的末端14的凹形。
根據(jù)本發(fā)明的設備可用于選擇性地切除無用皮膚組織，例如疣、胎塊、 癌前期皮膚生長、瘤、黑素瘤及疤痕。在使用本設備的一個示范性技術中， 低溫能量和超聲能量同時應用于將被切除的組織。這個技術包括將低溫流 體20供應至末端14、激發(fā)超聲換能器3、以及然后將末端14放置成接近 和/或4妻觸組織9直到組織;故切除。
可替代地，低溫能量和超聲能量可通過該設備順序地應用至將要切除 的組織。例如，可通過激發(fā)超聲換能器3、將末端14放置成接近和/或接 觸組織9、以及然后將低溫流體供應至末端14,來開始順序應用。該順序 也可以反向，在這種情況下，將通過將低溫流體20供應至末端14、將末 端14放置成接近和/或接觸組織9、以及然后激發(fā)超聲換能器，開始該順 序。在切除組織9的過程中，可使用低溫能量和超聲能量順序應用以及低 溫能量和超聲能量同時應用的組合，如本領域的技術人員所認可的。
通過將低溫流體20供應至末端14，并且將該末端放置成接近組織和/ 或將該末端;^丈置成與組織9接觸，可將低溫能量傳遞至該組織?？商娲?， 末端14上的水球22可放置成與組織接觸，或者來自末端14中的孔12的 低溫噴射24可用于將低溫能量傳遞至組織。
盡管已經(jīng)在此展示和描述了具體實施方式
和使用方法，但是本領域的 普通技術人員應認識到，旨在實現(xiàn)相同目的的任何布置可代替所顯示的具 體實施方式和方法。應理解，上面的描述旨在說明性的且不是限定性的。 對于那些本領域的技術人員來說，在評閱本公開內(nèi)容時，上面的實施方式
顯而易見。應參考附加權利要求來確定本發(fā)明的范圍以及與此權利要求所 授權的等同的全部范圍。
權利要求
1. 一種設備，其包括超聲尖端，其包括主體，所述主體界定腔和內(nèi)部通道并具有末端，所述末端設置成在所述主體和患者組織之間傳遞能量，所述內(nèi)部通道在所述主體的外表面和所述腔之間延伸，所述內(nèi)部通道設置成使低溫流體流通至所述腔，所述腔設置成冷卻所述主體的所述末端；以及超聲換能器，其與所述超聲尖端相連通，以激發(fā)所述超聲尖端。
2. 如權利要求1所述的設備，其中所述超聲換能器在18KHz和60MHz 之間的頻率下運行。
3. 如權利要求1所述的設備，其中所述超聲換能器在20KHz和100KHz 之間的頻率下運4亍。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述超聲換能器在約35KHz頻率下運行'
5.如權利要求1所述的設備，其中所述末端振幅在1孩i米和300賴:米之間,
6.如權利要求1所述的設備，其中所述末端振幅約50微米。
7.如權利要求1所述的設備，其中所述末端是圓形的。
8.如權利要求1所述的設備，其中所述末端是矩形的。
9.如權利要求1所述的設備，其中所述末端是尖頭的。
10.如權利要求1所述的設備，,其中所述超聲尖端的末端具有尖銳邊緣。
11. 如權利要求l所述的設備，其中所述超聲尖端的末端具有鋸齒狀 邊緣。
12. 如權利要求l所述的設備，其中所述超聲的末端是凹形的。
13. 如權利要求l所述的設備，其中所述超聲尖端的所述主體界定一個或更多孔，所述一個或更多孔中的每一個連接到所述腔。
14. 一種用于去除患者組織的方法，其包括提供具有超聲尖端的超聲換能器，所述超聲尖端包括主體，所述主體 界定腔和內(nèi)部通道并具有末端，所述末端設置成在所述主體和患者組織之 間傳遞能量，所述內(nèi)部通道在所述主體的外表面和所述腔之間延伸，所述 內(nèi)部通道設置成使低溫流體流通至所述腔內(nèi)，所述腔設置成冷卻所述主體 的所述末端；通過所述內(nèi)部通道將低溫材料流通至所述超聲尖端的所述腔內(nèi)；使所述超聲尖端超聲振動；以及接觸患者組織，以低溫治療并將超聲能量傳遞至組織。
15. 如權利要求14所述的方法，其還包括首先使所述超聲尖端超 聲振動，然后使組織與所述超聲尖端的所述末端接觸，并在所述末端接觸 組織之后激發(fā)低溫能量。
16. 如權利要求14所述的方法，其還包括首先使低溫材料流通至 所述超聲尖端的所述腔，然后使組織與所述超聲尖端的所述末端接觸，并 使所述超聲尖端超聲振動。
17. 如權利要求16所述的方法，其還包括所述超聲尖端的所述末 端通過設置在所述超聲尖端的所述末端和組織之間的水球，將用于切除的 超聲低溫能量傳遞至組織。
18. 如權利要求16所述的方法，其還包括所述超聲尖端的所述末 端通過設置在所述超聲尖端的所述末端和組織之間的低溫噴射，將用于切 除的超聲低溫能量傳遞至組織。
全文摘要
公開了用于選擇性和有目標地去除無用組織的超聲設備和方法。所述設備和方法可利用超聲能量和低溫能量的組合來選擇性地去除組織。所述設備產(chǎn)生低溫能量和超聲能量，并以組合方式或順序地將低溫能量和超聲能量傳遞給組織，而且提供對無用組織部分的大小可調(diào)整的切除，并可用于其他身體組織，包括內(nèi)臟。
文檔編號A61B8/14GK101287414SQ200680037910
公開日2008年10月15日 申請日期2006年9月15日 優(yōu)先權日2005年10月13日
發(fā)明者艾拉茲·P·巴巴耶夫 申請人:艾拉茲·P·巴巴耶夫