用于确定流体冷却的微波消融系统的状态的系统和方法与流程

本公开涉及微波消融，并且更具体地，涉及用于经皮微波消融的系统和方法。

背景技术

某些疾病的处理需要破坏恶性组织(例如，肿瘤)生长。电磁(“em”)辐射可以用于加热和破坏肿瘤细胞。用于处理肿瘤的微波消融通常优于其它处理，因为微波消融是微创的，并且可以通过在皮肤上形成的小切口(例如，经皮切口、腹腔镜切口等)实现。处理可以包括将消融天线插入已经识别出癌性肿瘤的组织中或其附近。一旦定位天线，电磁能量就通过天线而进入周围组织，以处理(例如加热、消融和/或凝结)组织。

通常，肿瘤位于皮下和/或被关键组织结构包围，从而使得难以或无法将消融天线导航到肿瘤部位。在这种情况下，解决肿瘤通常需要开放性手术或其它侵入性程序。

技术实现要素：

根据本公开的方面提供一种微波消融系统，所述微波消融系统包括：导引器，所述导引器具有穿过其中的内腔；触针，所述触针构造成在所述导引器的所述内腔内可滑动地接合；以及微波消融天线，所述微波消融天线构造成在消融程序期间将能量递送到目标，其中所述微波消融天线构造成在所述导引器的所述内腔中可滑动地接合。

在本公开的一个方面中，电磁导航系统被提供来有助于将至少所述导引器、所述触针和所述微波消融天线导航到所述目标。

在本公开的另一方面中，所述导引器由非导电材料形成，所述非导电材料允许所述微波消融天线在所述导引器的整个长度上辐射微波能量。

在本公开的另一方面中，所述导引器由选自由以下各项组成的群组中的材料：聚醚醚酮和玻璃纤维。

在本公开的又一方面中，所述导引器具有第一端部、第二端部和设置在其间的轴，其中所述第一端部具有第一孔和配件，所述第一孔和所述配件构造成用于与所述微波消融天线和所述触针接合，所述第二端部具有第二孔，并且所述轴具有长度、外径和由内腔限定的内径。

在本公开的又一方面中，所述触针构造成铰接以及采用至少一个弯曲构造以导航到所述目标。

在本公开的另一方面中，所述导引器由形状记忆材料形成，并且构造成采用和维持所述触针的所述至少一个弯曲构造。

在本公开的又一方面中，在所述触针已经从所述导引器移除之后，所述导引器维持由所述触针限定的所述至少一个弯曲构造。

在本公开的又一方面中，流体能够被引入到所述导引器的所述内腔中。

在本公开的又一方面中，所述流体设置在所述微波消融天线的外表面和所述导引器的所述内腔之间。

在本公开的另一方面中，治疗剂能够被引入到所述导引器的所述内腔中。

在本公开的又一方面中，所述治疗剂是热敏的，并且构造成与从所述微波消融天线辐射的所述能量反应。

在本公开的又一方面中，所述电磁导航系统与实时超声、荧光透视、ct或mri成像结合地使用。

根据本公开的其他方面提供的是一种执行微波消融程序的方法，所述方法包括：将组合的导引器和触针插入患者体内的期望位置；将所述组合的导引器和触针导航到目标；将所述组合的导引器和触针插入所述目标中；从所述导引器移除所述触针，同时将所述导引器留在所述目标中；将所述微波消融天线插入所述导引器的内腔中；推进所述微波消融天线通过所述导引器的所述内腔，直到所述微波消融天线的辐射(的部分或区段)接近所述目标；以及将能量从所述微波消融天线穿过所述导引器的至少一部分辐射到所述目标中。

在本公开的另一方面中，将第一导引器布置在第一目标部位处，并且将第二导引器布置在第二目标部位处。

在本公开的又一方面中，提供电磁导航系统，以有助于将所述导引器、所述触针和所述微波消融天线导航到所述目标。

在本公开的又一方面中，所述导引器由非导电材料形成，所述非导电材料允许所述微波消融天线在所述导引器的整个长度上辐射微波能量。

在本公开的又一方面中，在所述微波消融天线的外表面和所述导引器的所述内腔的内表面之间将流体引入所述导引器的所述内腔中。

根据本公开的其他方面提供一种与微波消融系统一起使用的套件，所述套件包括：至少一个导引器，所述至少一个导引器具有穿过其中的内腔；触针，所述触针构造成在所述至少一个导引器的所述内腔内可滑动地接合；以及微波消融天线，所述微波消融天线构造成在消融程序期间将能量递送到目标，其中所述微波消融天线构造成在所述至少一个导引器的所述内腔中可滑动地接合。

在本公开的另一方面中，所述至少一个导引器由非导电材料形成，所述非导电材料允许所述微波消融天线在所述至少一个导引器的整个长度上辐射微波能量。

附图说明

当参考附图阅读对本发明的各种实施例的描述时，本公开的目的和特征对于本领域的普通技术人员就将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本公开提供的流体冷却的微波消融系统的侧视图；

图2是图1的系统的流体冷却的微波消融天线组件和基部单元的侧面局部剖视图；

图3是图3的天线组件的远侧端部的剖视图；

图4是触针的侧视图；

图5是导引器的侧视图；

图6是布置入组织中的进入组件的剖视图的示意图；

图7是布置入组织中的处理组件的剖视图的示意图；

图7a是图7的示意图的局部分解剖视图；以及

图8是在微波消融处理期间呈现视图的用户界面的图示。

具体实施方式

本公开涉及一种与触针和导引器组合的柔性微波消融天线。此组合可以用于处理具有受限的可及性的肿瘤。具体地，触针、导引器和柔性微波消融天线可以被定制以达到任何深度和/或穿过患者体内的任何路径以能够接近肿瘤。微波消融天线可以通过导引器辐射能量，从而进一步增强所述装置的多功能性。本文以下详述本公开的这些及其它方面和特征。

现在参考图1，描绘了本公开的示例性微波消融系统10。微波消融系统10包括存储一个或多个消融计划和电磁追踪应用程序的计算装置100、触控显示计算机110、微波消融发生器115、包括电磁(em)场发生器121的操作台120、第二显示器130、超声成像传感器140、超声工作站150、微波消融天线组件160和基部单元170，所述基部单元170构造成支撑计算装置100、微波消融发生器115和触控显示计算机110。本文所述的计算装置可以例如是膝上型计算机、台式计算机、平板计算机或其它类似的装置。触控显示计算机110构造成控制微波发生器115、泵117、微波消融天线组件160，以及与微波消融系统10相关或形成其部分的其它附件和外围装置。触控显示计算机110构造成呈现用户界面以使得临床医生能够输入用于微波消融发生器115的指令和设定，显示图像、和/或与微波消融发生器115的性能有关的消息、程序进程，以及发出与以上内容相关的警报或警告。

操作台120可以是适合于在外科手术过程中使用的任何台，其在某些实施例中包括em场发生器121或与em场发生器121相关联。em场发生器121用于在微波消融程序期间产生em场并且形成em追踪系统的一部分，所述em追踪系统用于追踪手术器械(例如，微波消融天线组件160和超声传感器140)在患者的身体周围和体内的em场内的位置。与计算装置100相关联的第二显示器130(图1)可以用于显示超声成像并提供待处理的组织的可视化以及流体冷却的微波消融天线组件160的导航。然而，可以设想，触控显示计算机110和计算装置100除了上面讨论的其微波消融发生器115控制功能之外还可以用于超声成像和导航目的。

如以下将更详细地描述的(图2和图3)，微波消融天线组件160用于通过使用微波能量加热组织来消融组织(例如病变或肿瘤(在下文中称为“目标”))，以便将癌细胞变性或杀死。此外，虽然本文中详述了示例性微波消融天线组件160，但是可以预期根据本公开可以利用其它合适的微波消融天线。例如，dickhans提交于2015年8月18日的名称为微波消融系统(microwaveablationsystem)的美国专利申请号14/828,682中描述的、dickhans提交于2015年8月25日的名称为微波消融系统(microwaveablationsystem)的国际申请号pct/us15/46729、ladtkow等人提交于2013年3月15日的名称为微波消融导管及其利用方法(microwaveablationcatheterandmethodofutilizingthesame)的美国专利申请号13/836,203、brannan等人提交于2013年3月15日的名称为微波能量递送装置和系统(microwaveenergy-deliverydeviceandsystem)的美国专利申请号13/834,581中描述的消融天线和系统可以与本公开的方面和特征结合地使用，每个申请的全部内容以引用的方式并入本文。

除了em追踪系统之外，还可以通过使用超声成像工作站150来可视化手术器械(例如微波消融天线组件160)。超声传感器140(例如超声棒)可以用于对在微波消融程序期间的患者的身体成像以可视化微波消融天线组件160在患者体内的位置。超声传感器140可以具有嵌入超声棒内或附接到超声棒的em追踪传感器，例如，夹式传感器或贴式传感器。超声传感器140可以相对于微波消融天线组件160定位成使得微波消融天线组件160与超声图像平面成一角度，从而使得临床医生能够将微波消融天线组件160与超声图像平面以及与待成像物体的空间关系可视化。此外，em追踪系统还可追踪超声传感器140的位置。超声传感器140和微波消融天线组件160的此空间描绘在girotto提交于2015年4月30日的名称为用于微波消融计划和程序的方法(microwaveablationplanningandprocedure)的美国专利申请号62/154,924中更详细地描述，该申请以引用的方式并入本文。在手术期间，一个或多个超声传感器140可以布置在患者身上或体内。然后，当超声传感器140和微波消融天线组件160相对于彼此移动时，em追踪系统可以追踪它们的位置。还设想，超声工作站150及其相关部件可以与实时荧光透视、mri或ct成像站互换。

现在参考图3，微波消融天线组件160、微波消融发生器115、触控显示计算机110和蠕动泵117被示意性地描绘为容纳在系统10的基部单元170上(图1)。微波消融天线组件160经由柔性同轴电缆116联接到微波发生器115。微波发生器115构造成提供在从约915mhz至约2.45ghz的操作频率下的微波能量，但是也可预期其它合适的频率。微波消融天线组件160可以包括用于连接同轴电缆116、以及用于连接流体入口端口164和流体出口端口166的连接中枢部(connectionhub)162。流体入口端口164允许流体进入微波消融天线组件160以用于冷却容纳在其中的部件并且控制微波能量的能量耗散。流体出口端口166允许流体在流体循环通过微波消融天线组件160之后流出。

端口164和166还联接到泵117，泵117又经由连接管线119a联接到供应罐118。供应罐118可以是充满流体的袋(例如，盐水)，如图3所示，或用于任何类型的流体的任何其它类型的存储单元。泵117可以是正排量泵，例如蠕动泵。供应罐118储存流体并且可将流体维持在预定温度。供应罐118可以包括冷却剂单元(未明确地示出)，冷却剂单元冷却来自微波消融天线组件160的返回液体。在另一实施例中，流体可以是气体和/或液体和气体的混合物。泵117迫使来自供应罐118的流体通过供应管线119b进入微波消融天线组件160，使得热量被从微波消融天线组件160吸走，这可以增强整体消融模式，防止对微波消融天线组件160的损坏，并且防止对临床医生或患者的伤害。流体经由返回管线119c和泵返回管线119d返回到泵117并最终返回到供应罐118。连接到供应管线119b并从其分支的是冲洗管线119e，其包括阀167和出口喷嘴168。如以下将更详细地描述(图7)，在使用期间，冲洗管线119e允许冷却流体(例如，盐水)通过出口喷嘴168流出进入导引器500，使得微波消融天线组件160的外表面与导引器500之间的空间充满冷却流体。另外地或替代地，流体可以从导引器500的自由端部503喷射到目标部位中。

图3示出了微波消融天线组件160的远侧部分200。微波消融天线组件的远侧部分200包括具有长度“l1”的近侧辐射部分212、具有长度“l2”的远侧辐射部分214(包括导电辐射器205)、以及设置在近侧辐射部分212和远侧辐射部分214之间的馈电点207。馈电线204由同轴电缆形成，所述同轴电缆具有内导体206和外导体208、以及将两者分开的电介质210。馈电线204在其近侧端部处连接到柔性电缆116(图3)。远侧辐射部分214和近侧辐射部分212可以是平衡的(例如，具有相等的长度)或不平衡的(例如，具有不相等的长度)。近侧辐射部分212可以由馈电线204的一部分形成，并特别是由在平衡-不平衡变换器220与馈电隙(feedgap)216之间延伸的外导体208形成。

仍然参考图3，微波消融天线组件160还包括围绕馈电线204设置的平衡-不平衡变换器(例如，扼流圈)220。平衡-不平衡变换器220可以是由至少介电层221和导电层223形成的四分之一波长平衡-不平衡变换器。导电层223可以通过焊接或其它合适的方法在平衡-不平衡变换器220的近侧端部处短接到(shortedto)馈电线204，或可以与平衡-不平衡变换器短接部225电接触，所述平衡-不平衡变换器短接部225自身与馈电线204的外导体208电接触。微波消融天线组件160还包括顶端215，所述顶端215具有渐缩端部217，在一个实施例中，渐缩端部217终止于尖端219，以允许以最小阻力插入组织中。在微波消融组件160插入预先存在的开口的情况下，顶端215可以是圆形或扁平的。顶端215可以由适于穿透组织的各种耐热材料形成，例如金属(例如，不锈钢)和各种热塑性材料(例如极醚酰亚胺和聚酰胺热塑性树脂)。

微波消融天线组件160包括流体通道227和229。流体通道227将馈电线204(包括其电连接的部件平衡-不平衡变换器220以及近侧辐射部分212和远侧辐射部分114)与内管231之间间隔开。流体通道229形成在内管231与微波消融天线组件160的外套管233之间。流体通道227连接到流体入口端口164，并且流体通道229连接到流体出口端口166，从而完成从流体罐118、通过泵117并通过微波消融天线组件160的流体回路。

现在参考图4，大体上描绘了触针400的示例，所述触针400包括帽盖401、轴402和顶端403。参考图5，大体上描绘了导引器500，并且导引器500包括配件501、轴502和自由端部503。触针400(图4)被制造成使得它可以以同轴布置设置在导引器500(图5)内。在使用中，触针400和导引器500一起插入患者体内(图6，进入组件600)，其中触针400的顶端403略微突出超过导引器500的自由端部503以刺穿皮肤。在触针400和导引器500已经到达其目标目的地(例如，肿瘤部位)之后，移除触针400。然后，插入微波消融天线组件160(图7，作为处理组件700)并将其沿着导引器500的轴502一直推进，使得可以发起对目标部位的处理。

返回参考图4，触针400可以由具有穿过组织的能力的金属或非金属(例如，陶瓷mri相容的)刚性或半刚性材料形成。优选地，触针400由在实时超声、ct、mri或其它成像系统中可见的材料形成。触针400的帽盖401可以具有用于喷射流体(例如，血液)的内腔(未示出)，或使得其它装置(例如，导丝)可以通过触针400的轴402插入内腔中。帽盖401还可以具有用于附接到其它装置(例如导引器500的配件501、微波消融天线组件160、导丝，延伸的工作通道等)的锁定配件。触针400的轴402可以是任何长度(例如，10cm、15cm、20cm等)，并且可以具有基本上直的或替代地弯曲的轮廓。触针400还可以是可铰接的和/或可操纵的以适应特定的外科手术、特定的内腔结构、特定的目标组织、临床医生的偏好等。例如，用户可以操纵采用弯曲轮廓的触针400的轴402，使得触针400可以穿过关键组织结构或狭窄路径以到达目标部位。触针400的顶端403可以是用于穿透皮肤的锋利边缘，例如单斜面、双斜面等。

参考图5所示，导引器500可以由聚醚醚酮(peek)、玻璃纤维或任何其它塑料、聚合物等形成。优选地，导引器500由在实时超声、ct或mri成像中可见的材料形成。深度标记可以布置在触针500的轴502上以指示距离(例如，在实时超声、ct或mri成像中)。导引器500可以是刚性的、半刚性的或柔性的，并且可以由形状记忆材料形成，使得其可以采用和维持可操纵触针400的轮廓(例如，弯曲的)(图6，以下更详细地描述)。导引器500的配件501可以具有用于连接和/或插入其它装置(例如，导丝、延伸的工作通道、微波消融天线组件160、触针400等)的内腔(未示出)。导引器500的轴502可以制造成适合于到达目标部位的任何长度。同样地，导引器500的轴502可以具有用于进入和穿过组织、血管或其它内腔网络的任何合适的外径、或用于其它装置502(例如，微波消融天线组件160、触针400等)插入穿过轴503的内部的任何合适的内径(例如，内腔)。

现在参考图6，描绘了进入组件600，所述进入组件600包括触针400和导引器500，如在体腔内所示。在使用期间，触针400和导引器500一起作为进入组件600插入，其中触针400插入导引器500中并与其同轴对准。触针400的顶端403从导引器500的自由端部503突出，以刺穿皮肤并将进入组件600推进到期望的目标部位。触针400被操控、铰接和/或操纵以避开关键组织结构并到达期望的目标部位。例如，如图6所示，触针400可以包括铰接接头410，所述铰接接头410可以通过使用与帽盖401分开或成一体的调节控制盘(dial)或其它附件(未示出)进行铰接。有利地，进入组件600有助于消除在插入期间施加到微波消融天线组件160的应力，因为所有组织分离都是由进入组件600而不是微波消融天线组件160完成的。

继续参考图6，即使在移除触针400之后，导引器500也动态地采用和维持触针400所形成的的路径。虽然触针400和导引器500被示出为具有单个弯曲的构造，但是应理解，进入组件600的触针400和导引器500可以采用具有任何构造(例如，直线、多个曲线等)的轨迹以到达有挑战性的目标。在已经到达期望的目标部位之后，可以从导引器500抽回触针400，其中导引器500维持触针400在其从导引器500移除之前所形成的轨迹。在移除触针400之后，导引器500可以通过身体的自然压力保持在适当位置。换句话说，移除触针400留下柔性导引器500，柔性导引器500可以被其所插入的组织压缩并保持在适当位置。因此，导引器500维持到目标部位的通路，并且准备好插入微波消融天线组件160以用于处理目标部位。

如果在同一患者体内的若干遥远位置处识别出多个肿瘤，那么可以重复上述的相同程序。例如，可以布置多个导引器500并将其留在体内的若干目标部位处。在外科医生完成消融一个目标部位并从第一导引器500移除微波消融天线组件160之后，外科医生可以转向第二导引器500，插入微波消融天线组件160，并且在第二目标部位处开始消融，如此等等。因此，有利地，外科医生可以重复使用单个微波消融天线组件160来顺序地消融所有所需的目标部位。前述程序降低需要布置多个天线的程序的成本。此外，与微波消融天线组件相比，导引器500和触针400在布置后不太可能移动，所述微波消融天线组件需要单独的冷却流体管线、能量馈送线等，而冷却流体管线、能量馈送线等均在微波消融天线组件上施加力并且能够导致微波消融天线组件在布置后移动。在没有这些负担件(encumbrance)的情况下，导引器500和触针400在布置在目标部位之后不太容易移动。

现在参考图7，图7示出了处理组件700，所述处理组件700包括微波消融天线组件160和导引器500。在从导引器500移除触针400之后，将微波消融天线组件160插入导引器500并与其同轴地对准。有利地，导引器500由非导电(例如，非金属)材料形成，从而允许微波消融天线组件160穿过导引器500辐射。具体地，微波消融天线组件160的远侧部分200的近侧辐射部分212和远侧辐射部分214可以穿过导引器500的任何部分辐射能量并产生消融场“f”(图7)，这允许处理仅超过导引器500的自由端部503的目标部位(例如，“t1”、“t2”和“t3”)，如图7所示。因此，微波消融天线组件160可以通过导引器500缩回或推进，使得沿着导引器500的轨迹的任何地方的目标部位可以从微波天线组件160的辐射部分212、214接收最佳的辐射量。如图7所示，在已经处理目标部位t1和t2之后，微波消融天线组件160可以在导引器500内缩回，直到其接近目标t3。在微波消融天线组件160就位后，产生消融场“f”以用于处理目标t3。

此外，穿过导引器500辐射有助于在消融期间防止组织烧焦和/或微波消融天线组件160粘附到组织。因此，通过防止烧焦和粘附，还可以防止波长延长和/或介电常数降低。为了进一步增强整个消融场，允许流体经由微波消融天线组件160的冲洗管线119e和出口喷嘴168在微波消融天线组件160的外表面与导引器500之间流动(图2)。冷却流体(例如，盐水)相对于空气或其它流体具有不变的介电常数。因此，用流体冷却和/或包围微波消融天线组件160的外表面在微波消融天线组件160的内部冷却期间独自地维持介电常数，减少或消除波长延长，实现更大且更均匀的消融区域，并且增强阻抗匹配。

导引器500的自由端部503可以具有不透气或不透水密封件(例如，垫圈和/或通过与微波消融天线组件160的干涉配合)以防止流体喷射到目标部位中。替代地，导引器500的自由端部503可以允许流体进入目标部位中。从导引器500的自由端部503排出流体可以用于水缺陷(hydro-defect)或将组织结构移出处理组件700的路径，或积极地影响靠近目标部位的区域的介电常数。返回参考图1，供应管线180可以连接到治疗(例如，化学治疗)剂源，然后治疗剂可以被递送到导引器500中和/或从导引器500递送出。，治疗剂可以是例如热敏的或在来自微波消融天线组件160的辐射下被激活。

现在参考图8，示出了示例性屏幕800，屏幕800可以在微波消融程序期间显示在触控显示计算机110或显示器130上。屏幕800包括在程序期间捕获的实时2d超声(或实时ct、mri、荧光透视)图像的视图801。屏幕800可以有助于用户定位和/或得到一个或多个进入组件600、一个或多个处理组件700、一个或多个触针400、一个或多个导引器500、一个或多个微波消融天线组件160、或程序中使用的任何其它装置的位置。超声传感器140可以相对于前述装置定位，使得其与超声图像平面成一角度，从而使得临床医生能够可视化所述超声传感器与超声图像平面和与待成像的物体的空间关系。如能够理解的，例如荧光透视、ct和mri的其它成像技术可与超声工作站150一起使用和/或与超声工作站150分开使用，以例如可视化和确认触针400、导引器500和微波消融天线组件160布置到目标中。

虽然出于说明和描述目的，已经参考附图详细地描述了实施例，但是将理解，本发明的过程和设备不应被解释为受限于此。将对本领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可对前述实施例进行各种修改。