用于在基于导管的消融治疗中控制损伤尺寸的方法和装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为201010214632. X、题目为"用于在基于导管的消融治疗中控制 损伤尺寸的方法和装置"的中国专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请
[0003] 本申请要求于2009年5月8日提交的美国临时专利申请No. 61/176, 519、2009年 5月8日提交的美国临时专利申请No. 61/176,853以及2009年6月10日提交的美国临时 专利申请No. 61，177, 180的优先权，其公开的全文除在其文中限定的定义外通过引用合并 在此。
技术领域
[0004] 本发明一般涉及使用消融疗法的器官组织的治疗，尤其涉及使用基于导管的接触 消融递送系统来预测和显示损伤尺寸。
【背景技术】
[0005] 已知多种情形能够影响驱动心脏正常运动的电脉冲。心房颤动是一种常见的涉及 两上心腔（心房）的心律失常。在心房颤动中，源于心房和肺静脉中的无序电脉冲压倒了 由窦房节产生的正常电脉冲，导致将不规则的脉冲传导给产生心跳的心室。心房颤动会导 致心房收缩力降低，后者会引发血液在心房中再循环并形成凝块。因此，心房颤动个体的中 风风险明显增加。心房颤动还可能导致充血性心力衰竭，或者在极端的情况下导致死亡。
[0006] 用于心房颤动的一般治疗包括药物治疗或同步的电击复律，其中电击复律将心房 颤动转变为正常心律。对于那些对更为常规的治疗无反应或有严重副作用的个体则进一步 采用基于外科手术的治疗。外科手术技术包括在右心房和左心房中切口以限制心房腔周围 异常电脉冲的传播。
[0007] Francischelli 等人的美国专利申请 No. 2005/0256522 (Francischelli)中公开 了一种基于外科手术的技术，其通过制造切口，将双钳式消融头钳夹插入心脏并夹住钳夹 之间的心脏壁的选定部分，创建沿心脏壁的线性损伤。所述钳夹用于测量心脏壁组织的厚 度。对钳夹施加已知夹持力，从中推测出心脏壁组织的张力。基于心脏壁的厚度，选择钳力 的合力、RF能量和消融时间以完全消融被夹持的组织。钳夹所施加的张力还用于推测损伤 的透壁性。
[0008] 基于导管的接触消融技术业已发展为用以替代外科手术技术的微创技术，并且也 是针对那些对更为常规的治疗（例如药物治疗）无反应或有严重副作用的个体的一种替代 方式。接触消融技术涉及在被认为是始发心房颤动的肺静脉附近消融细胞群，或者创建延 伸损伤以破坏源于位于左心房后壁的肺静脉的电路径。能量递送的方法包括射频、微波、冷 熔术、激光和高强度超声。接触探针经由导管放入心脏，所述导管则在腹股沟或颈部进入静 脉并送至心脏，因此不需要从外部将心脏壁切开。探针随后放置为与左心房后壁接触并赋 能以局部消融组织并将肺静脉与左心房电隔离。为了完成所需的电隔离，重复该过程以在 左心房和肺静脉之间形成被消融组织的连续线。
[0009] 已经认识到接触消融技术的优点：无需打开体腔并因此降低了感染的风险并缩短 了复原时间。而且，利用上述技术常常能够减少或消除对起搏硬件或其它形式的电子或药 物治疗的需要。
[0010] 然而，一些接触消融技术需要考虑被称为"蒸汽爆裂（steam pop)"的现象。蒸汽 爆裂是与冲洗射频导管消融尤其相关的风险，其中表面下的热量引起会破坏临近组织并伴 随可听见爆音的急速蒸发和膨胀。如果破坏足够大（即，蒸发膨胀的体积足够大），心脏穿 孔会引起"压塞"，其中在心肌（心脏的肌肉）和心包（心脏外部覆盖的囊）间的空间内聚 集的血液导致心脏的压缩。
[0011] 一项研究认为，保持导管末端温度低于45°C可防止RF能量递送中的蒸汽爆裂。 参见 Watanabe 等人的 "Cooled-Tip Ablation Results in Increased Radiofrequency Power Delivery and Lesion Size in the Canine Heart ：Importance of Catheter-Tip Temperature Monitoring for Prevention of Popping and Impedance Rise"， Journal of Interventional Cardiac Electrophysiology，vol. 6, no. 2, pp. 9-16 (2002) 〇 相比^之 下，另一项研究则确定蒸汽爆裂是目标组织阻抗减小的强函数，而与正接触的消融头的 温度无关，并建议监测阻抗以使其减少不超过预定量。参见Seiler等人的"Steam pops during irrigated radiofrequency ablation!Feasibility of impedance monitoring for prevention，''Heart Rhythm，vol. 5, no. 10, pp. 1411-16 (2008) 〇
[0012] 基于阻抗以建立良好消融接触的测量的缺陷在于器官壁不具有统一行为。脂肪区 域具有与肌肉区域完全不同的阻抗。这种差异使得阻抗读取成为接触完整性的不可靠的标 识。另外，主治医师在不知晓接触力时会施加更大的接触力以获取更好的阻抗值，因此可能 危及安全。
[0013] 另一项研究认为，可以通过适当选择功率级/损伤直径的组合来消除蒸汽爆 裂。参见 Topp 等人的 "Saline-linked surface radiofrequency ablation: Factors affecting steam popping and depth of injury in the pig liver，'，Ann. Surg. , vol. 2 39, no. 4, pp. 518-27 (2004)。Lieber等人的美国专利申请公开2008/0097220公开了一种在 消融期间通过测量组织的反射光谱特性来检测下表面蒸汽形成的方法。
[0014] 关于接触消融技术的另一项考虑是损伤尺寸是否足以实现电隔离。同时，过量的 消融也是有问题的。过量的消融会导致心脏附近其它器官的组织（例如食道）损伤，还会 损伤心房的结构完整性并导致"击穿"，即血液从心房壁渗出。在接触消融过程中控制损伤 尺寸的技术包括：在接触探针和穿过目标组织的地电位之间的阻抗测量（W02008/063195， US2008/0275440);在RF消融中监测介入组织的电流输出（起到电解质的作用）以在损 伤组织炭化开始之前发生变形（US 6, 322, 558);使用外部附加电极以增加损伤深度（US 7151964);加热下表面组织的微波探针与冷却表面组织的低温接触相联合以增加损伤深度 而不损伤表面组织（US 7465300);在能量递送之后立即测量损伤温度（US2008/0275440)。 多个专利公开了用于冷却和/或监测RF消融探针端部温度的方法，用以防止探针端部 的过热以及干涉RF传送的凝结剂的附带集结，由此增强损伤深度（US 2005/0177151，US 2007/0093806, US 2008/0161793)。
[0015] 尽管在损伤尺寸和蒸汽爆裂的控制上有所进展，但是与基于导管的消 融相关联的有效性和风险是高度易变的。参见Calkins等人的"HRS/EHRA/ECAS expert Consensus Statement on catheter and surgical ablation of atrial fibrillation!recommendations for personnel, policy, procedures and follow-up. A report of the Heart Rhythm Society (HRS)Task Force on catheter and surgical ablation of atrial fibrillation"，Heart Rhythm, v. 4, no. 6, pp.816 - 61 (2007)〇 Calkins指出，部分原因是技术的不同以及执行医师的经验和技术的熟练程度不同，因此导 管消融的结果大相径庭。
[0016] 基于导管的消融技术还提出了关于过程可视化和向操作者提供成功指示、问题区 或潜在并发症的挑战。消融技术可视化的早期方法利用依靠电信号分析的导管心内映射来 映射心腔（美国专利4, 940, 064)。这些早期方法被证明是不可靠的，并且开发了增加腔室 建模精确度的更先进的方法。最近的可视化方法利用计算机断层扫描术（CT)或磁共振成 像（MRI)扫描首先对患者体腔进行高分辨率建模，随后则是建立三维图像与物理坐标之间 关系的系统"融合（fusion)"。一些系统利用导管定位传感器来创建器官的形态映射。其 它系统则利用映射CT/MRI的图像坐标的导管定位传感器，对患者体内的感测身体器官区 域扫描。这些系统中的一些利用基于电信号的定位传感器，而其它系统利用电磁信号。还 有其它系统利用超声阵列通过建立心腔的精确映射来确定位置。可获得的商业映射实现包 括Biosense CARTO?映射系统，其利用磁场传感器和专用导管来检测腔室的几何结构， 以及 EnSite NavX?Navigation and Visualization Technology，其利用电传感器和标准 导管生成3D模型。其它方法还利用与图像融合技术（例如XMR)配合的X射线机器来生成 心腔的3D可视化。
[0017] 一种愈发得到关注的方法是利用注射到心腔内的造影剂的3D血管造影 术。注射之后，透视仪器围绕患者旋转以捕获信息。基于捕获的信息，计算机系统就 能够配置心腔的3D渲染。包括延迟增强的磁共振成像（D