电外科设备和方法与流程
本发明涉及一种用于利用微波能量治疗生物组织的电外科设备和方法。特别地，本发明涉及将微波能量递送到胃肠道(尤其十二指肠)中的生物组织。在一个实例中，本发明提供一种电外科器械，所述电外科器械适于可控制地递送微波能量以消融十二指肠壁或使所述壁表面重塑。
背景技术
对2型(t2)糖尿病的潜在治疗存在很大兴趣。由于肥胖和更多久坐不动的生活方式，这在大多数发达国家是一个快速增长的问题。这也促成了显著的保健支出。将近20％的nhs预算花费在糖尿病及其并存病上。
目前，糖尿病通常仅被识别和管理。除了主要的重建胃肠外科手术之外，不存在治疗。
然而，这一领域中最近的研究已经考察了通过向十二指肠壁施加热能量来使十二指肠表面重塑。通过向插入到胃肠道中的适当位置的球囊递送热水来施加热能量。热能量用于消融十二指肠的粘膜。早期结果表明以此方式触发粘膜的再生能够改变身体对糖作出反应的方式，其方式为能够恢复代谢健康，并且特别地，逆转对胰岛素的抵抗[1]。该技术表示对t2糖尿病的可能的治疗。
技术实现要素：
最一般地讲，本发明呈现了一种用于在胃肠(gi)道中进行有效且高效热处理的电外科设备和方法。特别地，本发明提供一种电外科设备，所述电外科设备具有适于与胃镜等一起使用的施加器，所述施加器可在患者体内展开以便以靶向或其他可控制的方式递送能量。
在一些实例中，施加器被布置来例如通过辐射递送微波能量，所述微波能量直接由生物组织接收。使用微波能量的优点在于它穿透到组织中的深度是浅的，这可确保仅胃肠道的表面受到影响。微波能量的导向和深度受限的性质可使其比依赖热传导的处理更有效。
根据一个方面，本发明可提供一种被构造来消融十二指肠粘膜组织的电外科器械，所述器械包括：柔性同轴电缆，所述柔性同轴电缆用于将微波能量从位于患者外部的发生器输送到位于患者的十二指肠内部的治疗部位；以及位于柔性同轴电缆的远侧端部处的施加器，所述施加器具有能量递送结构，所述能量递送结构被连接来从同轴电缆接收微波能量并且将接收到的微波能量递送到治疗部位处的生物组织中，其中施加器包括可径向扩展部分，所述可径向扩展部分被布置来将能量递送结构移动成在治疗区域处与十二指肠粘膜组织接触。例如使用这种器械利用微波能量治疗十二指肠粘膜组织的方法可以是本发明的独立方面。微波能量的施加也可用于治疗表面下面的组织，例如以在一个或多个粘膜下层中执行组织改性或变性。
施加器可包括球囊，例如由可弹性变形的(例如，能伸展的)电介质材料形成。球囊可以是可充气的，例如通过用充气介质(其可以是气体或液体)填充它。充气通道可在同轴电缆中或在其旁边延伸以递送充气介质。充气介质的特性(例如，相对介电常数等)可被选择来促进微波能量的递送。
球囊可以是或可承载能量递送结构。例如，能量递送结构可包括柔性同轴电缆的内导体的一部分，所述内导体的一部分伸出到由球囊封闭的体积中以形成单极天线以便将微波能量发射到治疗部位处的生物组织中。由单极天线发射的场可通过在球囊的表面上提供导电材料而被定形。
可选地，球囊可形成双极型微波能量递送结构的一部分或可承载双极型微波能量递送结构。例如，外导电结构可形成在球囊的外表面上。外导电结构可例如通过电连接到柔性同轴电缆的外导体来接地。
能量递送结构可包括由外导电结构和位于由球囊封闭的体积内部的内部导电元件形成的双极微波发射结构，所述内部导电元件电连接到同轴电缆的内导体。内导电元件可以是同轴电缆的内导体的延伸部，或者它可以是被布置来当球囊处于充气构型时与球囊的形状匹配的导电环。可选地，内导电元件可以是形成在球囊的内部表面上的导电层，由此球囊外皮是双极辐射结构中的电介质材料。在另一个实例中，内导电元件可以是形成在位于由球囊封闭的体积内的辅助性可充气球囊的外表面上的导电层。电介质材料(例如，低密度pfte或其他低损耗材料)可封闭在处于辅助性球囊的外表面与(主)球囊的内表面之间的体积中。
双极微波发射结构可例如通过在外导电结构中提供多个辐射缝隙而作为缝隙式辐射器操作。
导电结构可以是形成在球囊外皮上的ag、au、pt、cu或镀ag的cu的金属化层。
在一些实例中，球囊的材料形成双极微波发射结构的一部分，但这并不是必需的。例如，球囊可充当运输机构以用于将安装在其上的能量递送结构移动成紧靠待治疗的组织或与待治疗的组织接触。在一个实例中，使用柔性电介质材料制造的辐射结构(在下文更加详细地论述)可安装在球囊的外表面上。
在另一个实例中，施加器可包括桨叶和移动机构，所述移动机构被构造来使所述桨叶在径向方向上移动，并且其中能量递送结构包括安装在桨叶上的双极天线。桨叶可以是被布置来沿胃肠道(并且特别地，十二指肠)的壁放置(例如与所述壁接触)的扁平的或柔性的细长结构。所述结构可与镊子的一半相像，其中双极天线被布置来径向地向外辐射。双极天线可具有与在wo2015/097472或wo2015/052502中描述的电外科镊子中使用的结构类似的结构。
可存在多个桨叶，所述多个桨叶被布置来在彼此成角度地偏移的径向方向上移动。例如，可存在四个桨叶，所述四个桨叶在与彼此成90°的方向上移动。多个桨叶中的一个或多个可以是不活动的，即不具有形成在其上或与其相关联的能量递送结构。可选地，多个桨叶中的每一个可以是可独立活动的，使得定向治疗是可能的。十二指肠中组织表面的旋绕性质可能希望施加器施加侧向力来扩张和压平治疗表面区。不活动的桨叶可用于这一目的。这可特别对诸如胆管的主/次乳头的区中和周围的治疗有用。
移动机构可由沿同轴电缆延伸的控制杆或拉线控制。移动机构可包括例如呈缩放仪等形式的铰链机构，所述铰链机构将纵向拉力转换成桨叶的径向向外移动。
能量递送结构可包括柔性电介质基板，所述柔性电介质基板具有：形成在柔性电介质基板的第一表面上的导电层，所述导电层电连接到同轴电缆的内导体，以及形成在柔性电介质基板的第二表面上的多个导电元件，其中所述多个导电元件被电接地并且其尺寸被设定成充当用于由能量递送结构接收到的微波能量的辐射元件。多个导电元件可以被构造(例如，尺寸被设定)为泄漏馈线或辐射贴片天线。
柔性电介质基板可呈片材形式，并且多个导电元件以二维阵列布置在片材上。片材可卷曲成圆柱形形式。
可选地，柔性电介质基板可呈一根或多根条带的形式，其中多个导电元件沿每根条带成排布置。施加器可被布置来以不同方式展开这些条带中的一者或多者。例如，条带可采用可回缩环或螺旋线圈的形式。在另一个实例中，多根纵向布置的柔性条带可被布置来在施加展开力时径向向外挠曲。
在另一方面，本发明可提供一种用于消融十二指肠粘膜组织的电外科设备，所述设备包括：电外科观测装置(例如，胃镜)，所述电外科观测装置具有用于在患者体内插入到位于患者的十二指肠内部的治疗部位的器械软管；发生器，所述发生器用于供应微波能量；以及如上文所述的电外科器械，其中柔性同轴电缆在其近侧端部处连接到发生器，并且其中柔性同轴电缆和施加器可与器械软管一起插入到所述治疗部位。器械软管具有穿过其延伸的纵向器械通道。在优选的布置中，柔性同轴电缆和施加器的尺寸可被设定成可滑动地安装在器械通道中。然而，在其他实例中，施加器在治疗之前可能不会行进通过器械通道。承载件可设置在器械软管的远侧端部处或其附近以用于保持施加器。类似地，柔性同轴电缆和施加器所需的任何其他进料可以或可以不通过器械通道行进。
在另一方面，本发明可提供一种用于递送能量以使患者胃肠道中的生物组织表面重塑的电外科器械，所述器械包括：柔性同轴电缆，所述柔性同轴电缆用于将微波能量从位于患者外部的发生器输送到位于患者的胃肠道内部的治疗部位；以及位于柔性同轴电缆的远侧端部处的施加器，所述施加器具有能量递送结构，所述能量递送结构被连接来从同轴电缆接收微波能量并且将接收到的微波能量递送到治疗部位处的生物组织中，其中施加器包括可沿治疗部位处的生物组织卷曲的可旋转的辐射结构。
施加器可包括封闭同轴电缆的探针壳体，其中辐射结构可旋转地安装在探针壳体的远侧端部处。辐射结构可以是具有侧向定向的旋转轴线的圆柱体或球的形状。
辐射结构包括：内导电环，所述内导电环电连接到同轴电缆的内导体；电介质环形元件，所述电介质环形元件被安装成围绕辐射结构的圆周覆盖内导电环；以及多个接地导电贴片，所述多个接地导电贴片形成在环形元件的外表面上。导电贴片可充当辐射天线或泄漏馈线。
在另一方面，本发明可提供一种用于递送能量以使患者胃肠道中的生物组织表面重塑的电外科器械，所述器械包括：柔性同轴电缆，所述柔性同轴电缆用于将微波能量从位于患者外部的发生器输送到位于患者的胃肠道内部的治疗部位；以及位于柔性同轴电缆的远侧端部处的施加器，所述施加器具有能量递送结构，所述能量递送结构被连接来从同轴电缆接收微波能量；以及进气口，所述进气口被布置来将气体从位于患者外部的气体供应源输送到施加器，其中施加器被布置来将接收到的微波能量递送到在施加器处接收的气体中以击发或维持等离子体以便递送到治疗部位处的生物组织。
施加器可包括探针壳体，所述探针壳体封闭同轴电缆并且限定与进气口连通的气体流动路径，探针壳体在其远侧端部处具有一个或多个出气孔口。电场可设置在探针壳体内以在出气孔口处击发等离子体。探针壳体可电连接到同轴电缆的外导体，并且能量递送结构可包括导电元件，所述导电元件在探针壳体内延伸远离同轴电缆的远侧端部并且电连接到同轴电缆的内导体。导电元件可电连接到探针壳体的远侧末端，以建立短路条件，在所述短路条件中电场在距处于远侧末端处的接触点的预定距离处呈现最大值。出气孔口可位于电场最大值处以使等离子体能够被击发。
本发明的其他方面可使用不同的能量源。例如，在一个方面，本发明可提供一种用于将能量递送到患者胃肠道的表面的电外科器械，所述器械包括：柔性能量馈电电缆，所述柔性能量馈电电缆用于将能量从位于患者外部的能量源输送到治疗部位；以及施加器，所述施加器位于柔性能量馈电电缆的远侧端部处，其中柔性能量馈电电缆包括石墨烯电缆束，并且其中施加器包括石墨烯电缆端子阵列，所述石墨烯电缆端子阵列用于将热能量递送到治疗部位处的生物组织中。
在另一方面，本发明可提供一种用于将能量递送到患者胃肠道的表面的电外科器械，所述器械包括：柔性能量馈电送电缆，所述柔性能量馈电电缆用于将能量从位于患者外部的能量源输送到治疗部位；以及施加器，所述施加器位于柔性能量馈电电缆的远侧端部处，其中所述施加器包括热电装置，所述热电装置被布置来在治疗部位处引入热梯度，由此将热能量递送到治疗部位处的生物组织中。
本文的公开内容还论述了承载件结构，所述承载件结构将外科装置(例如，如本文所论述的施加器)固定到外科观测装置的器械软管的远侧端部。承载件结构可包括固定在器械软管的远侧端部处并且从其向远侧突出或围绕其放置的柔性或可变形支撑件(例如杯形或凹陷的壳体)。承载件结构可例如使用环形环夹持到器械软管上。在其他实例中，承载件结构可粘附到器械软管上或与其形成一体。
承载件结构可沿器械软管的长度延伸。例如，承载件结构可以是在器械软管的整个长度旁边延伸并且沿其长度以一定间隔固定(例如，夹紧)到其上的套筒。可选地，承载件结构可以是封闭器械软管(即，限定用于承载的内腔)的套筒。
在本说明书中可广泛使用“微波”来指示400mhz至100ghz的频率范围，但优选地是1ghz至60ghz的范围。已经考虑的特定频率是：915mhz、2.45ghz、3.3ghz、5.8ghz、10ghz、14.5ghz和24ghz。由于穿透到胃肠道中的生物组织中(特别地，在十二指肠的壁中)的深度，可优选14.5ghz的频率。
除非上下文另外清楚地说明，否则本文中对“导电”材料或“导体”的引用涉及导电性。
附图说明
以下参考附图论述本发明的实施方案，在附图中：
图1是示出在本发明的实施方案中使用的电外科系统的示意图；
图2a和图2b分别是用于如图1所示的电外科系统的处于回缩构型和扩张构型的远侧端部组件的示意性剖视图；
图3示出适用于为本发明的实施方案的电外科器械的可扩张球囊施加器结构；
图4示出适用于为本发明的另一个实施方案的电外科器械的可扩张球囊施加器结构；
图5示出适用于为本发明的实施方案的电外科器械的另一个可扩张球囊施加器结构的示意图；
图6示出适用于为本发明的实施方案的电外科器械的另一个可扩张球囊施加器；
图7示出适用于为本发明的实施方案的电外科器械的另一个可扩张球囊施加器结构；
图8a和图8b示出用于为本发明的另一个实施方案的电外科器械的远侧端部组件的示意性侧视图；
图8c示出适用于图8a和图8b所示的远侧端部组件的可旋转构件的示意性侧视图和正视图；
图9a和图9b是为本发明的另一个实施方案的具有可径向扩展的桨叶结构的远侧端部组件的示意性侧视图；
图10a和图10b是用于电外科器械的具有多个可径向扩展的桨叶的远侧端部组件的示意图。
图11是为本发明的另一个实施方案的电外科器械的包括可卷曲柔性基板的远侧端部组件的示意性侧视图；
图12a、图12b和图12c示出具有适用于为本发明的另一个实施方案的电外科器械的柔性基板的远侧端部组件的示意性侧视图；
图13a、图13b、图13c和图13d是包括柔性基板条带和形成在其上的辐射元件的远侧端部施加器的示意性侧视图，所述远侧端部施加器可用于为本发明的实施方案的电外科器械；
图14是用于电外科器械的远侧端部组件的示意性侧视图，其中等离子体用于将能量递送到生物组织中；
图15是由多个石墨烯电缆形成的远侧端部组件的示意性侧视图；
图16是结合热电冷却装置的电外科器械的远侧端部组件的示意图；
图17是可与本发明一起使用的远侧安装的组件的示意性侧视图；
图18是可与本发明一起使用的另一个远侧安装的组件的示意性侧视图；
图19是可与本发明一起使用的承载件套筒的示意图；并且
图20是可与本发明一起使用的另一个承载件套筒的示意图。
具体实施方式；其他选项和优选项
图1是完整的电外科系统100的示意图，所述电外科系统100能够将电磁能(例如，微波能量)供应到电外科器械的远侧端部。系统100包括用于可控制地供应能量的发生器102，所述能量可以是微波能量、热能(例如，红外线辐射)或电能(例如，dc电流)中的任一种或多种。在一个实例中，发生器102可采用wo2012/076844中描述的形式，所述发生器102被布置来递送微波能量。发生器102可被布置来监测从电外科器械接收回来的反射信号(即，反射功率)，以便确定待输送给器械的适当功率。
发生器102通过接口电缆104连接到接口接头106。接口接头106还可被连接来从流体递送装置108(诸如注射器)接收流体供应源107，例如以用于使用液体或气体(例如空气)对可扩张的施加器充气，如下文所论述。如果需要，接口接头106可容纳器械控制机构，所述器械控制机构可通过滑动触发器110进行操作，例如以控制一根或多根控制线或推杆(未示出)的纵向(前后)移动。如果存在多根控制线，那么在接口接头上可存在多个滑动触发器以提供完全控制。接口接头106的功能是将来自发生器102、流体递送装置108和器械控制机构的输入组合到从接口接头106的远侧端部延伸的单一柔性轴112中。
柔性轴112可插入穿过外科观测装置114(诸如内窥镜、胃镜、腹腔镜等)的器械(工作)通道的整个长度。对于本文所设想的十二指肠的治疗，可优选胃镜。
外科观测装置114包括主体116，所述主体116具有多个输入端口和一个输出端口，器械软管120从所述输出端口延伸。器械软管120包括包围多个内腔的外护套。多个内腔将各种东西从主体116输送到器械软管120的远侧端部。多个内腔中的一个是上文论述的器械通道。其他内腔可包括用于输送光学辐射的通道，例如以在远侧端部处提供照明或者收集来自远侧端部的图像。主体116可包括用于观察远侧端部的目镜122。为了在远侧端部处提供照明，可通过照明输入端口126将光源124(例如，led等)连接到主体116。
柔性轴112具有远侧组件118(在图1中未按比例绘制)，所述远侧组件118的形状被设定成穿过外科观测装置114的器械通道并且在其远侧端部处伸出(例如，在患者体内)。远侧端部组件包括用于将能量从发生器102递送到生物组织中的装置。
远侧组件118的结构可被布置成具有适于穿过器械通道的最大外径。通常，胃镜中器械通道的直径小于4.0mm，例如2.8mm、3.2mm、3.7mm、3.8mm中的任一个。柔性轴的长度可等于或大于1.2m，例如，2m或更大。在其他实例中，在已经将柔性轴112插入穿过器械通道之后(并且在将器械软管引入到患者中之前)，远侧组件118可安装在所述轴的远侧端部处。可选地，柔性轴112可从远侧端部插入器械通道中，之后进行其近侧连接。在这些布置中，可允许远侧端部组件118具有大于外科观测装置114的器械通道的尺寸。
如果来自发生器102的能量是微波能量，那么主体116包括用于连接到柔性轴的功率输入端口128，所述功率输入端口128包括能够将来自发生器102的射频和微波能量输送到远侧组件118的同轴电缆(例如，常规的同轴电缆)。
可希望控制器械软管120的至少远侧端部的位置。主体116可包括控制致动器130，所述控制致动器130通过延伸穿过器械软管120的一根或多根控制线(未示出)机械地联接到器械软管120的远侧端部。控制线可在器械通道内或在它们自己的专用通道内行进。控制致动器130可以是杆件或可旋转旋钮，或任何其他已知的导管操控装置。器械软管120的操控可以是软件辅助的，例如使用从计算机断层摄影(ct)图像组装而成的虚拟三维图。
在以下论述中，针对上述远侧组件118描述多种不同构型。在本文中，远侧组件118可被称为远侧端部组件或施加器。所述远侧组件的功能是将能量(例如，微波能量、热能等)递送到生物组织中。
下面论述的实例可分成被布置来递送微波能量的施加器，以及被布置来递送热能(例如，红外线辐射)或激发生物组织中的其他热效应的施加器。发明人首先论述利用微波能量的施加器结构，所述施加器结构在图2至图14中加以描述。
图2至图7示出在器械通道的远侧端部处利用可扩张球囊的多种施加器结构。如图2a所示，这种类型的施加器结构200可包括位于观测装置的器械通道内的套筒202，所述套筒202限定通过其承载施加器的各种部件的内腔204。图2a(以及随后的附图)仅示出套筒202的短的远侧区段。可理解，套筒202可在器械通道的整个长度上延伸。在图2a所示的实例中，内腔204承载同轴电缆206和充气管208。充气管可整合到同轴电缆206中，例如作为通过同轴电缆206的内导体的中心的中空通路。充气通道208的近侧端部连接到流体(液体或气体)供应源。
柔性球囊结构安装在同轴电缆206的远侧端部上。柔性球囊结构包括可变形(例如，弹性)外皮210，所述可变形外皮210在同轴电缆206的远侧端部处限定封闭体积。同轴电缆的内导体212延伸到由外皮210限定的体积中。充气通道208在其远侧端部处具有孔口，所述孔口提供与封闭体积的流体连通。流体可通过充气通道208递送以使球囊扩张(充气)或回缩(放气)。施加器200可被布置成使得同轴电缆208和球囊可相对于套筒202移动。例如，套筒202可相对于同轴电缆回缩以使球囊暴露。
图2b示出处于扩张构型的施加器200，其中套筒202已经相对于同轴电缆206向近侧移动以使球囊暴露。已经通过充气通道208供应充气介质以使球囊扩张。在该实例中，同轴电缆206被布置来输送微波能量。内导体212的位于同轴电缆的远侧端部处的暴露部分充当单极天线。充气介质214可以是被布置来有利于将微波能量有效地传递至球囊的外皮210的低损耗材料。
在使用中，施加器200可在处于图2a所示的回缩位置中时定位在胃肠道内(例如，在十二指肠中)。一旦到位，施加器200就可改变成图2b所示的扩张构型。在移动到扩张构型后，球囊可径向向外扩展以与胃肠道的壁接触。外皮210可拉伸，使得在球囊与生物组织之间形成良好的接触。以此方式，施加器200可能够围绕球囊的圆周递送均匀剂量的微波能量，以消融包围球囊的生物组织或使所述生物组织表面重塑。
低损耗材料214可以是空气，或低密度ptfe，或泡沫。提供低损耗材料确保了微波能量进入充气介质214中的损耗不会引起充气介质的不需要的加热。
可充气球囊可采用任何形状。所选择的形状可取决于所需的治疗类型。例如，如果需要沿胃肠道的一段进行圆周治疗，那么球囊可具有细长的圆柱形形状。在其他实施方案中，球囊可更短(例如，球形)以限制纵向治疗范围。
图3是结合可充气球囊的另一个施加器250的示意性局部剖视图。与图2a和图2b所示的装置有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。为清楚起见，省略了套筒和充气通道。施加器250被构造为“缝隙式”辐射器。多个导电元件252被制造在球囊的外皮210上。例如，导电元件252可以是球囊外部上的金属化区域或贴片。导电元件252可电连接到同轴电缆206的外导体。导电元件252用于限制微波能量的递送。在图3所示的实施方案中，从导电元件252之间的间隙(缝隙)递送微波能量。以此方式，所需的治疗模式可通过适当地构造导电元件252的形状和位置来获得。例如，球囊的一侧可被金属化以在胃肠道的侧面上屏蔽微波能量。金属化部分可能够在球囊充气时随球囊扩张。例如，导电元件252可由金属化柔性聚合物层形成。
在本文公开的基于球囊的施加器结构中的任一种中，可充气球囊的形状和构型可被布置来充当阻抗变换器，以有助于将微波能量从同轴电缆206有效地耦合到生物组织中。
在匹配条件下，阻抗满足以下关系：
其中zt是组织阻抗，z0是同轴电缆的特性阻抗，并且za是施加器的阻抗。对于图3所示的施加器结构，za可表示为
其中εr是球囊中材料的相对介电常数，d1是内导体的外径，并且d2是安装在球囊表面上的导电元件的内表面的直径间距。因此，通过适当地选择球囊几何结构和使球囊充气的材料，施加器结构250可被布置来将微波能量有效地递送到生物组织中。
图4是可用于本发明的另一个施加器260的示意性局部剖视图。再次，与上文论述的施加器有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。为清楚起见，在图4中也省略了套筒和充气通道。
图4中的施加器260具有与图3所示的结构类似的结构，类似之处在于导电结构262设置在球囊外皮210的表面上。然而，在该实施方案中，同轴电缆206的内导体212并不将能量发射到由球囊外皮210限定的体积中。而是，导电连接器(其在该实例中是线环264)延伸超过同轴电缆206的远侧端部以将内导体连接到导电结构262的远侧端部，所述导电结构262进而使近侧端部连接到同轴电缆206的外导体。这产生短路条件。缝隙266在导电结构262中设置在对应于由于短路条件而生成的电场的最大值的位置处。因此，第一缝隙与处于线环264与外导电结构262之间的连接点间隔开四分之一波长。随后的缝隙266间隔开一半波长。在这种情况下，波长取决于充气介质的电介质特性。因此，通过适当地选择充气介质和缝隙基点(basing)，图4所示的结构可有效地辐射微波能量。
图5示出可用于本发明的另一个实施方案的施加器280的示意性侧视图。如前所述，与先前实例有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。施加器280类似于图3所示的实例。同轴电缆206的内导体212伸出到由可扩张外皮210形成的可充气球囊内部。为清楚起见，省略了用于使球囊充气的充气通道。
在该实例中，具有可塌缩构型的导电结构282形成或安装在可扩张外皮210的外表面上。导电结构282包括围绕球囊的圆周缠绕的两组导电带。每组导电带包括在纵向方向上间隔开的多个平行带。第一组中的带以交叉的方式放置在第二组中的带上。带的宽度被选择成使得在使球囊充气时，间隙284邻近带相交的交叉部出现。在该实例中，间隙284具有菱形形状。可扩张外皮210暴露在间隙中，所述间隙具有辐射孔，微波能量可通过所述辐射孔递送。当处于放气(回缩)构型时，带的交叉性质为气囊提供了足够的柔性，以便有助于通过器械通道撤出或返回到套筒(未示出)中。
在图5所示的实例中，导电材料282的带可连接到同轴馈电电缆206的外导体。为了使图5所示的结构作为泄漏馈线型能量递送结构操作，导电带的宽度可被设定成微波能量的波长的一半，而间隙284可具有等于或小于波长的波长的1/8的最大尺寸。如上文所论述，微波能量的波长取决于包含在可充气外皮210内的充气介质。因此，通过结合导电带和在充气时出现在球囊表面上的间隙的大小选择充气介质，如图5所示的结构可被制成作为泄漏馈线操作。
图6示出可用于根据本发明的实施方案的电外科器械的另一个施加器290的示意性侧视图。如前所述，与更早的实施方案有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。为清楚起见，省略了套筒和充气通道。
图6所示的施加器290类似于图5的施加器280，类似之处在于包括形成在可充气外皮210的外表面上的一系列交叉的圆周带。然而，在该实施方案中，同轴电缆206的内导体212不被布置来将微波能量发射到球囊的内部体积中。而是，交叉的带由电介质(绝缘)材料292的条带形成，从而在其上形成薄导电条带。交叉的条带包括在一个方向上围绕球囊圆周缠绕的顶部条带，以及在相反方向上绕行的底部条带。这些带中的每一个上的导电条带连接到同轴电缆206的不同导体。因此，在所示出的实例中，顶部带上的导电条带294连接到内导体，并且底部带上的导电条带296连接到外导体。在这种布置中，辐射的微条带型结构在最顶层经过最底层的交叉部处形成。这些交叉部可因此将微波能量辐射到周围组织中。
图7示出可用于根据本发明的另一个实施方案的电外科器械的施加器300的示意性局部剖视图。如上所述，与先前实例有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。为清楚起见，省略了套筒和充气通道。在该实例中，同轴电缆206的内导体212连接到限定可充气体积303的可扩张内表面304上的导电覆盖物。内表面303通过电介质材料302层与外表面305分开。外层305可具有形成在其上的一个或多个导电元件306。这些导电元件306的尺寸可被设计成充当辐射天线，例如辐射贴片等。
电介质材料302层本身可以是上文论述的可充气外皮201，即，内表面304和外表面305仅仅是同一件可扩张材料的相反表面。然而，在另一个实施方案中，内表面304和外表面305可设置在单独的材料层上，使电介质302夹置在其间。在该实例中，所述结构可类似于球囊内的球囊(即，嵌入在由表面305形成的外球囊内部的由表面304形成的可充气球囊。电介质材料302可以是流体。它可具有固定的体积，或者它可以是单独地可充气的，例如以控制内导电表面304与外导电元件306之间的距离。
上文论述的实例全部涉及可扩张球囊在其中用作能量递送结构的一部分的施加器。然而，本发明不需要局限于使用可充气球囊。现参考图8至图13论述用于递送微波能量的替代性结构。
图8a和图8b示出通过施加器320的示意性局部剖视图，所述施加器320适用于为本发明的实施方案的电外科器械。代替使用可充气球囊，施加器320具有可旋转的辐射轮324，所述可旋转的辐射轮324可从安装在外科观测装置的器械通道内的套筒202伸出和回缩。图8a示出处于回缩构型的施加器320，其中辐射轮位于套筒202内部。图8b示出处于扩展构型的施加器320，其中辐射轮324位于套筒202的外部，其中辐射轮可接触相邻生物组织。辐射轮324可旋转地安装在可滑动地位于套筒202内的壳体322中。壳体322在其远侧端部处具有孔口323，辐射轮324从所述孔口323突出。在该实例中，孔口323位于壳体322的远侧端部的一侧处。然而，孔口可位于其他位置。
辐射轮324可具有任何合适的形状。辐射轮可以是球体、圆柱体或其他旋转对称的物体。辐射轮324的旋转轴线可以是能量输送结构的一部分。例如，旋转轴线可连接到输送通过壳体322的同轴电缆206的内导体212。可选地，单独的轴322可安装在壳体322中，并且可使用连接到同轴电缆的不同装置。
图8c示意性地示出一个实例中的辐射轮的合适结构。图8c示出合适的辐射轮结构324的示意性侧视图和正视图。在该实例中，轮结构包括具有内毂326的圆柱体或圆盘，所述内毂326具有用于接收轴，使得毂可相对于壳体322旋转的孔328。毂326的外表面具有形成在其上的导电材料层330，所述导电材料层330作为导电环330暴露在轮的一侧或两侧上。同轴电缆206的内导体212的形状被设定成接触导电环330。当轮324旋转时，即使轮相对于同轴电缆旋转，环330与内导体之间的接触点仍然保留。电介质材料环形件332设置在导电环330的顶部上。在电介质环形件332的外表面上的是可被接地的多个导电贴片334。电介质层332的厚度和贴片334的尺寸被选择成使得贴片334辐射通过同轴电缆递送的微波能量。
图8a、图8b和图8c所示的装置可适于通过以下方式消融胃肠道生物组织的纵向条带：致使壳体332相对于套筒202纵向移动，同时通过同轴电缆递送微波能量。在其他实例中，辐射轮的旋转轴线可以不同，例如以允许治疗组织的圆周条带。
图9a和图9b示出可用于为本发明的实施方案的电外科器械的施加器350的示意性侧视图。在该实例中，施加器包括桨叶结构，所述桨叶结构可通过外科观测装置的器械通道(或套筒202)纵向地移动。桨叶可在扁平构型(图9a所示)与径向扩展构型(图9b所示)之间径向移动，在所述扁平构型中桨叶具有可配合在器械通道或套筒202内部的轮廓，在所述径向扩展构型中桨叶可与包围器械软管的远侧端部的生物组织接触。
如图9b所示，施加器350包括桨叶352，所述桨叶352可以是刚性电绝缘材料的条带，辐射结构354安装或制造在所述刚性电绝缘材料的条带上。辐射结构354可以是双极结构，所述双极结构具有由电介质材料隔开的一对平行导电条带。导电条带可通过合适的导电迹线(未示出)电连接到安装在套筒202内的同轴电缆206的内导体和外导体。为了使桨叶352在扁平构型与径向扩展构型之间移动，缩放仪型铰链机构356被提供在同轴电缆与桨叶352之间。缩放仪结构可由一对合作的铰链元件(其可以是由合适的刚性材料(例如，不锈钢)形成的活动铰链)形成。所述结构可由延伸穿过套筒的拉杆358操作。
图10a和图10b示出施加器结构360，其以与图9a和图9b所示的相同的原理操作。与这这两个实例有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。在图10a和图10b中，存在四个桨叶，所述四个桨叶被布置来在彼此以90°成角度地间隔开的方向上径向延伸，如图10b中所描绘的装置的正视图所示。当处于扁平构型时，施加器360的形状由图10a和图10b中的虚线362示出。
上文论述的桨叶实例可适于包括可充气球囊，例如安装在桨叶352上并且具有固定到桨叶的辐射结构354。球囊的充气可以独立于径向移动机构进行控制，以便能够将另外的压力施加到治疗区域。
图11、图12和图13涉及微波能量在其中从制造在柔性基板上的一个或多个辐射元件递送的施加器结构。例如，辐射元件可以是贴片天线。在一个实例中，柔性基板表示电介质层，所述电介质层具有在一侧上连接到同轴电缆的内导体的导电层(例如，由金属化层形成)和形成在相反侧上的一个或多个导电贴片(其被接地或电浮置)。导电贴片可以是形成在柔性基板上的金属化离散部分(其中连接迹线位于基板表面上或之下)。选择导电材料贴片的尺寸，因此它们辐射通过同轴电缆递送的微波能量。
柔性基板可在储存构型与展开位置之间移动，在所述储存构型中柔性基板适于插入穿过外科观测装置的器械通道，在所述展开位置中，柔性基板适于将微波能量递送到形成胃肠道壁的生物组织中。
图11示出使用柔性基板的施加器结构380的一个实例。施加器结构包括导管382，所述导管382在纵向方向上可滑动地安装在外科观测装置(例如，胃镜)的器械通道内。导管382可以可滑动地安装在延伸穿过器械通道的套筒202中或者可单独安装在器械通道中。用于输送微波能量的同轴电缆206沿导管的长度延伸。同轴电缆的远侧端部终止于柔性电介质材料片材384，诸如由rogers公司制成的
柔性电介质片材384可以弯曲的方式预成形，使得当它处于张开构型中时优选地围绕导管382的主体盘绕。
柔性电介质片材384的一个表面具有在其上以规则地间隔开的阵列形成的多个导电贴片386。贴片可以是电介质表面的金属化区域。在柔性电介质片材384的相反侧上(在图11中未示出)，无断裂的导电材料(例如，金属化)层形成在导电元件306的阵列后面。无断裂的导电层电连接到同轴电缆206的内导体。导电贴片386的尺寸被设定成充当用于通过同轴电缆供应的微波能量的辐射元件。当柔性电介质片材384处于未填充构型时，辐射元件位于所述柔性电介质片材384的面向外的表面上。
图12a示出施加器400的示意图，所述施加器400具有用于柔性基板384的不同展开机构。在该实例中，柔性基板384附接到同轴电缆的远侧端部。套筒402围绕同轴电缆206安装。套筒402和同轴电缆206可相对于彼此滑动，使得柔性基板384穿过套筒402的远侧开口406。柔性片材384具有一对面向近侧的弯曲表面404，所述一对面向近侧的弯曲表面404以致使柔性片材采用卷曲构型(如图12c所示)的方式与开口406接合。卷曲部分的直径可取决于柔性片材位于套筒402内的量。
图12b示出柔性片材304的替代性形状。在该实例中，柔性片材具有一个扁平的纵向延伸的边缘和一个弯曲的面向近侧的边缘408，所述一个弯曲的面向近侧的边缘408被布置来接合套筒402的开口406，以致使柔性片材采用图12c所示的卷曲构型。
对于上文论述的柔性施加器，还可能希望包括用于控制柔性片材的形状或位置的装置，例如以迫使柔性片材采用某种定位，诸如面向待治疗的组织。因此，这些施加器可包括片材形状控制机构。这可采用任何合适的形式。例如，片材形状控制机构可包括适于将柔性片材向外推动的径向盘绕的弹簧。可提供控制杆以使弹簧能够例如在插入穿过套筒期间回缩。在另一个实例中，片材形状控制机构可包括例如应用到柔性片材的背面的一个或多个双金属元件。在第三实例中，片材形状控制机构可包括适于在充气时张开的盘绕的球囊。柔性片材可固定到球囊，使得柔性片材在球囊充气时采用所需的位置。
在上述实例中，辐射元件以阵列的形式制造在柔性电介质材料片材的表面上。在其他实例中，柔性基板材料可被提供为一根或多根条带，所述一根或多根条带具有沿其形成的一系列辐射元件。图13a示出这一想法的示意性表示。在图13a中，存在由柔性电介质材料形成的三根条带410。每根条带具有形成在其后表面(未示出)上的一系列导电材料，所述每根条带通过合适的布线或迹线414连接到同轴电缆206的内导体。在每根条带410的前表面上形成一系列导电贴片412。导电贴片412被构造来以类似于上文论述的那些的方式充当辐射元件。
在适用于根据本发明的电外科器械的施加器结构中，可使用这类柔性条带中的一者或多者，如下文所论述。
图13b示出适用于为本发明的实施方案的电外科器械的施加器结构420。施加器结构420利用如上文关于图13a所论述的柔性基板条带410。在该实例中，施加器结构420包括可滑动地安装在外科观测装置的器械通道内的细长探针壳体422。探针壳体422可具有倒圆远侧末端，以防止在其插入位置中时发生损伤。探针壳体422可安装在存在于器械通道内的套筒202中并且可相对于所述套筒202滑动，或者可将探针壳体422在没有任何周围支撑件的情况下直接插入器械通道中。
在图13b所示的实例中，多个纵向缝隙424形成在探针壳体422的远侧部分处。纵向缝隙424的大小被设计成允许柔性条带410从其穿过并且从其径向伸出，所述柔性条带410具有在其上形成的多个辐射元件412。
柔性条带410可在扁平构型与展开构型(图13b所示)之间移动，在所述扁平构型中，柔性条带410位于探针壳体422的主体内，在所述展开构型中，柔性条带410伸出到纵向缝隙424外部，以例如接触生物组织并且向其递送微波能量。为了在这两个位置之间移动，柔性条带410在其近侧端部处附接到可安装在探针壳体内的可滑动的控制杆。在一个实例中，可滑动的控制杆是向辐射结构供应微波能量的同轴电缆206。
图13c是适用于为本发明的实施方案的电外科器械的施加器结构430的示意性侧视图。施加器结构430使用围绕装置的纵向轴线以螺旋线圈构型缠绕的如上文所论述的柔性条带410。辐射元件(在图13c中未示出)被布置来从螺旋线圈径向面向外。在该实例中，可选择用于柔性基板的材料以确保螺旋线圈拥有足够的刚度，从而在使用时保持其形状。线圈结构可以可滑动地安装在延伸穿过外科观测装置的器械通道的套筒202中。在一个实例中，线圈结构的直径例如通过控制线圈结构的远侧端部434与线圈结构的近侧端部436之间的距离而可以是可变的。近侧端部436可以是线圈结构与同轴电缆206的远侧端部相遇(例如，附接到同轴电缆206的远侧端部)的位置。线圈结构的远侧端部434可附接到可相对于近侧端部436滑动的控制杆432。将线圈结构的端部移动得更靠近在一起可致使线圈中的匝数使直径增大。因此，当线圈结构处于展开位置中，即在器械通道和/或套筒202外部时，控制杆432可用于使辐射结构更靠近于待治疗的生物组织。
图13d示出可用于为本发明的实施方案的电外科器械的施加器结构440。施加器结构440使用如上所论述的柔性条带410。在该实例中，柔性条带410形成可从探针壳体442扩展和回缩的环。探针壳体442可以类似于上文论述的实例的方式可滑动地安装在外科观测装置的器械通道中。探针壳体可在其远侧表面中具有一对孔口，环的两端穿过所述一对孔口。通过操作安装在探针壳体412内部的可滑动控制杆，柔性条带410可通过这些孔口被拉到壳体中。在一个实例中，控制杆可以是同轴电缆206。
图14示出可用于为本发明的实施方案的电外科器械的施加器460的示意性侧视图。在该实例中，能量通过可在器械的远侧端部处击发的等离子体递送到生物组织中。施加器包括例如单独或结合导引套筒202可滑动地安装在外科观测装置的器械通道内的探针壳体442。探针壳体限定承载同轴电缆206并且形成气体流动路径445的内部内腔。探针壳体442的近侧端部连接到气体(例如氩气等)的供应源。在探针壳体442的远侧端部处，一个或多个缝隙444或孔口可在其侧壁中形成以允许气体逸出。同轴电缆206被布置来将微波能量输送到探针壳体442的远侧部分。同轴电缆的外导体通过一个或多个连接器446电连接到探针壳体446。同轴电缆的内导体212伸出超过外导体的远侧端部并且电连接到探针壳体442的远侧末端。这种布置引起短路条件，所述短路条件在探针壳体442内建立电场。缝隙444位于电场中的预期最大值处，使得等离子体可从沿气体流动路径445供应的气体击发。
上文论述的施加器结构涉及将微波能量递送到组织中的方式。图15和图16呈现了可使用不同形式的能量的施加器结构。
图15是适于与本发明一起使用的施加器500的示意性侧视图。施加器500包括石墨烯电缆束502。电缆束502可具有适于穿过外科观测装置的器械通道的长度。例如，电缆束的长度可等于或大于两米。已知石墨烯电缆非常有效地传输热能。因此，电缆束502的近侧端部与热源(未示出)热连通。来自热源的热能可由通过器械通道的电缆束输送，具有非常小的损耗，从而限制或最小化不想要的腔内加热的风险。
在电缆束502的远侧端部处，单根石墨烯电缆504被分成刷子结构，所述刷子结构可被操纵来将通过电缆502传递的热量导向到生物组织中。
图16示出可用于本发明的施加器结构510的示意性侧视图。施加器510使用热电冷却效应来在远侧末端的相对侧之间传递热量，以在生物组织中诱导冷却和/或加热效应。施加器510包括可滑动地安装在外科观测装置的器械通道内的探针512。探针512可直接安装在器械通道中，或可保持在合适的套筒202内。探针512具有倒圆远侧末端514以防止在探针移动到位时组织损伤。热电装置516安装在探针512的远侧部分中。热电装置516具有布置在探针512的相对侧上的一对导热板518、520。导热板518、520由半导体结构隔开，所述半导体结构适于使用珀耳帖效应来在向板518、520施加电流时在所述板518、520之间产生热通量。电流通过电缆522在装置的近侧端部处从合适的dc源提供。
虽然可能以适于插入穿过内窥镜中的器械通道的大小制造上文公开的施加器结构，但是在一些情况下可能希望施加器结构更大。实际上，考虑到一些结构的叠层构造、复杂性和随之发生的体积，可能无法通过典型的胃肠柔性视频内窥镜的器械通道从其近侧端部馈送它们。本文的公开内容设想了用于这类施加器结构的多种引入和控制的替代性装置。这类结构的实例在下文参考图17至图20进行论述。应当理解，这些想法可应用于任何胃肠经口腔或直肠手术，在所述任何胃肠经口腔或直肠手术中需要柔性内窥镜和可视化并且远侧施加器构造是使得防止其通过柔性胃肠内窥镜的器械(或工作)通道引入。
图17和图18涉及用于施加器(例如，上文论述的施加器中的任一者)的承载件结构，所述承载件结构可在插入患者体内之前安装在器械软管的远侧端部处。
图17是通过外科观测装置(例如，内窥镜或胃镜)的器械软管600的远侧端部的示意性剖视图。器械软管包括用于向和从治疗区域输送光学信号的一个或多个可视化内腔602和用于向治疗区域输送探针606的器械通道604(在本文也被称为工作通道)。
在图17中，用于施加器612的承载件608采用保形的卡夹式附接件的形式，所述保形的夹持式附接件可安装在器械软管600的远侧端部上或周围。承载件608具有杯部分610，所述杯部分610向前突出以形成将施加器612(其可以是塌缩球囊和本文所论述的任何其他远侧施加器组件)嵌入其中的凹陷部。杯部分向患者呈现平滑的外弯曲保形轮廓以用于引入。折叠/塌缩的施加器612可以避免遮挡可视化内腔602以确保在引入期间具有良好的可见性的方式抵靠杯部分610的内面定位和/或夹持到杯状部分610的内面。
杯部分610通过夹具614固定到器械软管600的远侧端部。在将器械软管600插入患者体内之前，将探针606插入穿过工作通道604。这可通过将探针606(其可包括如上所论述的多内腔轴)从远侧端部向工作通道604往回馈送来完成。在此之后，可形成探针的近侧连接，并且在将器械软管600引入患者体内之前，将承载件608附接到器械软管600的远侧端部。在替代设置中，施加器612可例如在附接承载件608的同时附接到探针606的远侧端部。
一旦处于治疗部位处，施加器612就可展开并且用于杯部分610的正前方的位置或者从杯部分上方拉回，其中杯部分可充当用于治疗的护罩。
在将器械软管600和原位施加器612两者同时从患者拉出之前，将装置从患者撤出通过将施加器612转换成回缩或减小体积构型(例如，通过使球囊放气)来执行。
图18是通过外科观测装置(例如，内窥镜或胃镜)的器械软管600的远侧端部的示意性剖视图。与图17有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。
在图18中，承载件616设置在器械软管600的远侧端部上或周围，使得其最远侧端部与器械软管的端部有效地齐平。承载件616是安装在器械软管600外部上的壁，以限定用于保留施加器612的袋618。袋618可围绕器械软管600的圆周的全部或部分延伸。袋的外轮廓可以是平滑的并且是保形的以有助于引入。施加器612位于袋616内并且其连接到探针606，所述探针606通过工作通道604往回馈送以用于近侧连接。施加器的操作和撤出与上文参照图17所论述的相同。
图19是适于与本发明一起使用的承载件系统650的示意性局部剖视图。所述系统包括具有主体652的外科观测装置，所述主体652具有从其延伸的柔性器械软管654。在该实例中，承载件系统650提供以同心或偏心的方式配合在器械软管的全部长度上的柔性套筒656。
套筒656提供用于将一个或多个所需的进料(例如，充气介质、同轴电缆、控制线等)输送到远侧施加器660的定制的外部管道。施加器660可使用上文参考图17或图18论述的承载件结构中的一个安装到套筒656的远侧端部。套筒656可以是施加器660的整体部分或单独的部件。
在使用中，具有例如安装在承载件内的塌缩的施加器660的套筒656首先被馈送到柔性器械软管654上，之后插入患者体内。
利用这种布置，施加器的进料不限于放置在器械软管的工作通道内。这可使装置能够与直径十分小的柔性视频观测镜一起使用。例如，套筒可与不具有工作通道的观测装置一起使用。可选地，如果与具有工作通道的观测装置一起使用，那么工作通道可用于引入单独的(另外的)器械。
图20是适于与本发明一起使用的承载件系统670的示意性局部剖视图与图19有共同之处的特征被给予相同的附图标记并且不再进行描述。
在该实例中，用于输送用于施加器660的进料的承载件套筒672固定(例如，夹持)到外科观测装置的器械软管654。承载件套筒672可包括多内腔轴管，理想地，具有低轮廓布局。承载件套筒可通过多个夹具674沿其长度间隔固定到器械软管。类似于上文参考图17和图18论述的承载件(未示出)可安装在承载件套筒672的远侧端部处并且夹持到器械软管654的远侧端部。
如上文所论述，承载件和承载件套筒672可提供紧凑的位置用于将组合的器械软管654和施加器660引入患者体内，同时确保在引入期间具有良好的操作者可视性。通过提供低轮廓和平滑的保形外形，承载件组件和夹具可确保在引入期间对患者具有最小的不适。
类似于图19所示的系统，承载件系统670不使用观测镜工作通道，这意味着可使用更小直径的观测镜(不具有工作通道)或工作通道可用于不同目的，例如，单独器械或其他类型的进料(例如，流体)。
在另一个实例中，本发明的设备可包括用于插入患者体内以将施加器承载至治疗部位的柔性引入器。柔性引入器可避免对单独的柔性内窥镜的要求。柔性引入器可包括可封闭同轴电缆的套筒。可选地，柔性引入器可包括柔性杆或脊，与施加器相关联的进料管线可附接到所述柔性杆或脊。柔性引入器可以是可转向的，例如可具有沿其长度延伸的一根或多根控制线。引入器可独立于施加器形成或与施加器一体形成。
引入器可包括用于将光学辐射输送到治疗部位的内部光学器件通道。例如，引入器或施加器可包括安装在设备的远侧端部处的摄像机。光学器件通道可包括用于从摄像机输送照明信号和图像信号的光纤。
向施加器提供定制引入器可能够提供直径更大的工作通道以用于输送施加器和相关联的进料管线。引入器可以是一次性的或低体积可再使用的。
设备不需要与对治疗区域提供直接可视化的观测装置一起使用。例如，设备可与超声扫描仪或类似类型的外部可视化装置一起使用。在这种实例中使用的柔性引入器或导管可包括在其近侧区域和远侧区域中沿其长度的标记刻度。远侧标记可以是不透射线的以提高扫描图像的可视性。因此，标记可用作用于治疗的位置参考。
参考文献
[1]cherington，etal13thworldcongressoninsulin
resistance，diabetes&cardiovasculardisease.losangeles，
calif.，usa，december2015。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！