用于消融和电穿孔组织细胞的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于使用组合的热量和电穿孔来产生更深度损伤同时避免在组织表面产生过多热量的高压射频消融的方法和系统。
【背景技术】
[0002]对于如增强化疗(电化学疗法)、细胞消融、和细胞内电操纵的这样的目的，电场的使用是相对较新的药物治疗。所有三种治疗都涉及能量的脉冲，尽管使用不同的频率和脉冲持续时间。当细胞暴露于高电压电场脉冲时，发生诸如肿瘤或肝细胞的消融。在存在这些脉冲的情况下，整个细胞膜上的电化学电势被改变并且诱发偏振脂质双分子层中的不稳定性，此举可导致在细胞膜中的不可逆的孔的形成(或现有的孔的扩大)。该现象可通过细胞内容物的损失或周围污染物的进入导致细胞死亡。
[0003]当暴露于电场时这种在细胞膜渗透性的增加通常被称为电穿孔，并且可以通过内部(经由，例如，导管)地或外部地应用的直流(DC)电能的脉冲的应用发生。然而，电脉冲的重复频率被认为影响肌肉收缩，此举可在患者中产生烧灼感或剧烈疼痛。
[0004]此外，有时需要深度损伤来有效地治疗某些心脏病况。例如，可通过穿过并在有疤痕的心肌组织周围的异常导电通路引起心房纤颤，此举导致电“反馈回路”和心律不齐。为了破坏这些异常通路，必须足够深地消融心肌组织以停止有问题的电信号。深度损伤的创建要求能量和/或高温的长时间的应用。然而，组织的表面必须保持在足够凉爽的温度下，以避免炭化或微栓子形成，炭化或微栓子形成可导致意想不到的组织死亡或中风。
[0005]因此，期望能够在不产生高热量且而不会引起病人不适的情况下产生深度损伤的系统和方法。本发明的系统和方法涉及应用高电压射频能量以使用热量和电穿孔来执行消融同时避免由于在组织表面处的过多热量引起的不期望的组织破坏。
【发明内容】
[0006]本发明有利地提供了一种用于在不产生高热量的情况下产生深度损伤的方法和系统。该方法一般地包括使用医疗设备来治疗目标组织细胞，该医疗设备被配置成选择性地传递发生组织电穿孔的电压下的能量、发生热消融的电压下的能量、或其间的任何电压下的能量。医疗设备还可被配置成将组织的温度降低至发生冷冻消融的温度。所应用的能量可以是射频(RF)能量，并且RF能量可以是具有在约20kHz至约IMHz的频率的交流能量。可在约500伏RMS和大约3000伏RMS之间传递电穿孔能量。而且，在应用发生电穿孔的电压前，将发生热消融的电压被应用至目标组织。更进一步，医疗设备可包括多个电极，并且射频能量被传递至多个电极中的每一个，传递至多个电极中的每一个的能量相对于传递至相邻电极的能量成同相角或异相角。
[0007]在另一实施例中，该方法可包括将医疗设备定位成与目标组织区域接触，医疗设备包括与射频发生器通信的多个电极，该发生器可编程成以双极模式、和单极模式与双极模式的组合中的至少一个传递能量，在约500伏RMS至约3000伏RMS之间将来自医疗设备的射频能量传递至目标组织，并在约100伏RMS至约150伏RMS之间将来自医疗设备的的交流射频能量传递至目标组织的区域。该方法可进一步包括在约150伏RMS和约500伏RMS之间的电压下传递交流射频能量。传递至多个电极的每一个的能量可相对于传递至相邻电极的能量成同相角或异相角传递。
[0008]该系统可一般包括具有在设备的远端处的多个电极的医疗设备，和与多个电极通信的能量发生器，该发生器可编程成在约100伏特RMS和约3000伏特RMS之间进行传递。该设备可进一步包括在远端处的一个或多个传感器。该能量发生器能够可编程成在第一治疗周期期间在约100伏RMS和约150伏RMS之间和在第二治疗周期期间在约500伏RMS和约3000伏RMS之间进行传递。此外，能量发生器能够可编程成将以单极模式、双极模式、以及其组合中的至少一个来将能量传递至多个电极。
[0009]附图简述
[0010]在结合附图考虑时，参考以下详细描述，将更容易地了解本发明的更完整的理解以及其所附的优点和特征，其中:
[0011]图1示出根据本发明的系统的第一实施例；
[0012]图2示出根据本发明的系统的第二实施例；
[0013]图3A和3B示出具有多个电极的医疗设备的远端和当设备以单极或多极模式操作时创建的损伤；以及
[0014]图4是示出根据本发明的方法的流程图。
[0015]发明详细描述
[0016]本发明提供用于在不产生高热量且不会引起病人不适情况下产生深度损伤的系统及其使用方法。高频交流(AC)射频(RF)能量可被用于(例如，在约20kHz至约IMHz之间，由于该范围不刺激心脏，但仍然提供电泳(electroporetic)效果)通过细胞电穿孔或热量或它们的组合来消融组织，同时将组织表面温度维持在低于导致意想不到的炭化或微栓子形成的阈值温度。此外，AC RF能量的该应用没有导致在应用DC能量时的患者不适或疼痛。更进一步地，在由于热能而能消融组织的电压下、由于电穿孔效果而能消融组织的电压、或在沿热能和电穿孔能量之间的闭集(continuum)的任意点处的电压下，施加AC RF能量。现参照所附附图，其中相同的附图标记指的是相同元件，图1示出了用于生成并将高压RF能量应用至目标组织12的区域的系统10的第一实施例。系统10 —般地包括医疗设备14、能量发生器16、和用于操作、监测、和调节设备14的操作的控制台18。
[0017]参照图1和2，医疗设备14可以是导管，例如，如图1所示的RF消融导管。导管14可适于用仅单一能量形式(例如，RF能量)、或能量形式的组合(例如，RF加激光、微波、冷冻消融、和/或超声能量)使用。不管导管14所适合的能量形式的数量，但是，导管14必须至少能够传输将电穿孔目标组织细胞12的电场。例如，导管14可能够在约2000V或以上的电压下传输RF能量。导管14可包括具有近端部分22和远端部分24的柔性细长本体20。细长本体20的远端24可具有固定的直径(如图1所示)，或可包括可扩展的元件(如图2所示)。细长本体20可包括多个治疗元件，诸如在远端24处的用于将能量传递至目标组织12的电极26。如果除RF之外还使用第二能量形式，则除多个电极26外治疗元件还可包括热透射区域，诸如，气囊或其它可扩展元件、直接或间接暴露于冷冻流体的流动路径的金属结构、或一个或多个导热聚合物或复合物。例如，图2示出了除电极阵列26之外还具有冷冻消融球囊27的导管14。多个电极26可以是任何数量、配置、或形状，例如，多个分立电极、部分地或完全地外接于细长本体20(如图1所示)或球囊27的带状电极、纵向取向的电极(如图2所示)、尖端电极(如图2所示)、或电极的集群。电极可以是以应用至远端部分24的外表面的导电条的形式，并且可由金属、导电聚合物、导电油墨印刷或微毛细管印刷制成。电极26可被粘附地结合至设备14或由离子沉积或等离子体沉积施加。替代地，诸如银、铂、或金之类的导电材料可被掺杂或以其它方式混合到气囊27材料中。
[0018]导管14可限定用于提供在细长本体20的近端部分22和远端部分24之间的机械、电、和/或流体连通的一个或多个腔28。一个或多个腔28可被热绝缘以基本上防止在例如，内腔28 (和其中的任何设备或组件)和多个电极26之间的热交换。细长本体20的远端部分24可进一步包括用于检测压力、温度、电阻抗、或其他系统和/或环境参数(例如，目标组织12的表面温度)的一个或多个传感器29。一个