用于消融和電穿孔組織細胞的設備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使用組合的熱量和電穿孔來產(chǎn)生更深度損傷同時避免在組織表面產(chǎn)生過多熱量的高壓射頻消融的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于如增強化療(電化學療法)、細胞消融、和細胞內(nèi)電操縱的這樣的目的，電場的使用是相對較新的藥物治療。所有三種治療都涉及能量的脈沖，盡管使用不同的頻率和脈沖持續(xù)時間。當細胞暴露于高電壓電場脈沖時，發(fā)生諸如腫瘤或肝細胞的消融。在存在這些脈沖的情況下，整個細胞膜上的電化學電勢被改變并且誘發(fā)偏振脂質(zhì)雙分子層中的不穩(wěn)定性，此舉可導致在細胞膜中的不可逆的孔的形成(或現(xiàn)有的孔的擴大)。該現(xiàn)象可通過細胞內(nèi)容物的損失或周圍污染物的進入導致細胞死亡。
[0003]當暴露于電場時這種在細胞膜滲透性的增加通常被稱為電穿孔，并且可以通過內(nèi)部(經(jīng)由，例如，導管)地或外部地應用的直流(DC)電能的脈沖的應用發(fā)生。然而，電脈沖的重復頻率被認為影響肌肉收縮，此舉可在患者中產(chǎn)生燒灼感或劇烈疼痛。
[0004]此外，有時需要深度損傷來有效地治療某些心臟病況。例如，可通過穿過并在有疤痕的心肌組織周圍的異常導電通路引起心房纖顫，此舉導致電“反饋回路”和心律不齊。為了破壞這些異常通路，必須足夠深地消融心肌組織以停止有問題的電信號。深度損傷的創(chuàng)建要求能量和/或高溫的長時間的應用。然而，組織的表面必須保持在足夠涼爽的溫度下，以避免炭化或微栓子形成，炭化或微栓子形成可導致意想不到的組織死亡或中風。
[0005]因此，期望能夠在不產(chǎn)生高熱量且而不會引起病人不適的情況下產(chǎn)生深度損傷的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法涉及應用高電壓射頻能量以使用熱量和電穿孔來執(zhí)行消融同時避免由于在組織表面處的過多熱量引起的不期望的組織破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明有利地提供了一種用于在不產(chǎn)生高熱量的情況下產(chǎn)生深度損傷的方法和系統(tǒng)。該方法一般地包括使用醫(yī)療設備來治療目標組織細胞，該醫(yī)療設備被配置成選擇性地傳遞發(fā)生組織電穿孔的電壓下的能量、發(fā)生熱消融的電壓下的能量、或其間的任何電壓下的能量。醫(yī)療設備還可被配置成將組織的溫度降低至發(fā)生冷凍消融的溫度。所應用的能量可以是射頻(RF)能量，并且RF能量可以是具有在約20kHz至約IMHz的頻率的交流能量?？稍诩s500伏RMS和大約3000伏RMS之間傳遞電穿孔能量。而且，在應用發(fā)生電穿孔的電壓前，將發(fā)生熱消融的電壓被應用至目標組織。更進一步，醫(yī)療設備可包括多個電極，并且射頻能量被傳遞至多個電極中的每一個，傳遞至多個電極中的每一個的能量相對于傳遞至相鄰電極的能量成同相角或異相角。
[0007]在另一實施例中，該方法可包括將醫(yī)療設備定位成與目標組織區(qū)域接觸，醫(yī)療設備包括與射頻發(fā)生器通信的多個電極，該發(fā)生器可編程成以雙極模式、和單極模式與雙極模式的組合中的至少一個傳遞能量，在約500伏RMS至約3000伏RMS之間將來自醫(yī)療設備的射頻能量傳遞至目標組織，并在約100伏RMS至約150伏RMS之間將來自醫(yī)療設備的的交流射頻能量傳遞至目標組織的區(qū)域。該方法可進一步包括在約150伏RMS和約500伏RMS之間的電壓下傳遞交流射頻能量。傳遞至多個電極的每一個的能量可相對于傳遞至相鄰電極的能量成同相角或異相角傳遞。
[0008]該系統(tǒng)可一般包括具有在設備的遠端處的多個電極的醫(yī)療設備，和與多個電極通信的能量發(fā)生器，該發(fā)生器可編程成在約100伏特RMS和約3000伏特RMS之間進行傳遞。該設備可進一步包括在遠端處的一個或多個傳感器。該能量發(fā)生器能夠可編程成在第一治療周期期間在約100伏RMS和約150伏RMS之間和在第二治療周期期間在約500伏RMS和約3000伏RMS之間進行傳遞。此外，能量發(fā)生器能夠可編程成將以單極模式、雙極模式、以及其組合中的至少一個來將能量傳遞至多個電極。
[0009]附圖簡述
[0010]在結(jié)合附圖考慮時，參考以下詳細描述，將更容易地了解本發(fā)明的更完整的理解以及其所附的優(yōu)點和特征，其中:
[0011]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實施例；
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實施例；
[0013]圖3A和3B示出具有多個電極的醫(yī)療設備的遠端和當設備以單極或多極模式操作時創(chuàng)建的損傷；以及
[0014]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
[0015]發(fā)明詳細描述
[0016]本發(fā)明提供用于在不產(chǎn)生高熱量且不會引起病人不適情況下產(chǎn)生深度損傷的系統(tǒng)及其使用方法。高頻交流(AC)射頻(RF)能量可被用于(例如，在約20kHz至約IMHz之間，由于該范圍不刺激心臟，但仍然提供電泳(electroporetic)效果)通過細胞電穿孔或熱量或它們的組合來消融組織，同時將組織表面溫度維持在低于導致意想不到的炭化或微栓子形成的閾值溫度。此外，AC RF能量的該應用沒有導致在應用DC能量時的患者不適或疼痛。更進一步地，在由于熱能而能消融組織的電壓下、由于電穿孔效果而能消融組織的電壓、或在沿熱能和電穿孔能量之間的閉集(continuum)的任意點處的電壓下，施加AC RF能量?，F(xiàn)參照所附附圖，其中相同的附圖標記指的是相同元件，圖1示出了用于生成并將高壓RF能量應用至目標組織12的區(qū)域的系統(tǒng)10的第一實施例。系統(tǒng)10 —般地包括醫(yī)療設備14、能量發(fā)生器16、和用于操作、監(jiān)測、和調(diào)節(jié)設備14的操作的控制臺18。
[0017]參照圖1和2，醫(yī)療設備14可以是導管，例如，如圖1所示的RF消融導管。導管14可適于用僅單一能量形式(例如，RF能量)、或能量形式的組合(例如，RF加激光、微波、冷凍消融、和/或超聲能量)使用。不管導管14所適合的能量形式的數(shù)量，但是，導管14必須至少能夠傳輸將電穿孔目標組織細胞12的電場。例如，導管14可能夠在約2000V或以上的電壓下傳輸RF能量。導管14可包括具有近端部分22和遠端部分24的柔性細長本體20。細長本體20的遠端24可具有固定的直徑(如圖1所示)，或可包括可擴展的元件(如圖2所示)。細長本體20可包括多個治療元件，諸如在遠端24處的用于將能量傳遞至目標組織12的電極26。如果除RF之外還使用第二能量形式，則除多個電極26外治療元件還可包括熱透射區(qū)域，諸如，氣囊或其它可擴展元件、直接或間接暴露于冷凍流體的流動路徑的金屬結(jié)構(gòu)、或一個或多個導熱聚合物或復合物。例如，圖2示出了除電極陣列26之外還具有冷凍消融球囊27的導管14。多個電極26可以是任何數(shù)量、配置、或形狀，例如，多個分立電極、部分地或完全地外接于細長本體20(如圖1所示)或球囊27的帶狀電極、縱向取向的電極(如圖2所示)、尖端電極(如圖2所示)、或電極的集群。電極可以是以應用至遠端部分24的外表面的導電條的形式，并且可由金屬、導電聚合物、導電油墨印刷或微毛細管印刷制成。電極26可被粘附地結(jié)合至設備14或由離子沉積或等離子體沉積施加。替代地，諸如銀、鉑、或金之類的導電材料可被摻雜或以其它方式混合到氣囊27材料中。
[0018]導管14可限定用于提供在細長本體20的近端部分22和遠端部分24之間的機械、電、和/或流體連通的一個或多個腔28。一個或多個腔28可被熱絕緣以基本上防止在例如，內(nèi)腔28 (和其中的任何設備或組件)和多個電極26之間的熱交換。細長本體20的遠端部分24可進一步包括用于檢測壓力、溫度、電阻抗、或其他系統(tǒng)和/或環(huán)境參數(shù)(例如，目標組織12的表面溫度)的一個或多個傳感器29。一個