熱敏光學(xué)探頭的制作方法
【專利摘要】本公開涉及熱敏光學(xué)探頭。一種引導(dǎo)能量至組織的方法包括如下起始步驟，確定靶標(biāo)組織位置和/或靶標(biāo)組織邊界，定位消融裝置用于輸送能量至靶標(biāo)組織，以及將一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭定位在帶監(jiān)視的組織區(qū)域中。每個(gè)熱敏光學(xué)探頭適于利用進(jìn)入熱敏光學(xué)探頭的一個(gè)或多個(gè)光纖部分的光線響應(yīng)熱量的光譜特性。該方法還包括如下步驟，施加能量至消融裝置，繼續(xù)消融而接收閾值熱量劑量的消融區(qū)域的尺寸和/或位置使用由一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭生成的至少一個(gè)電信號(hào)來(lái)顯示在監(jiān)視器上，確定顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域是否大于靶標(biāo)組織邊界，以及如果確定了顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域大于靶標(biāo)組織邊界時(shí)，則終止消融。
【專利說(shuō)明】熱敏光學(xué)探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)過(guò)程的系統(tǒng)、裝置和方法。更具體地，本公開涉及適用于熱消融期間使用的熱敏光學(xué)探頭、包括該熱敏光學(xué)探頭的電外科系統(tǒng)、以及使用該熱敏光學(xué)探頭引導(dǎo)能量至組織的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電外科是在外利過(guò)程(procedure)期間應(yīng)用電能和/或電磁能來(lái)切斷、切割、消融、凝結(jié)、燒灼、密封或其他處理生物組織。在電能和/或電磁能引入組織時(shí)，能量-組織交互產(chǎn)生了分子的激勵(lì)，這產(chǎn)生了導(dǎo)致熱量生成的分子運(yùn)動(dòng)。電外科通常使用手持件來(lái)進(jìn)行，所述手持件包括適于在電外科過(guò)程期間將能量傳遞至組織部位的外科器械(例如，末端執(zhí)行器、消融探頭、或電極)、可操作以輸出能量的電外科發(fā)生器、以及可操作地連接所述外科器械至發(fā)生器的電纜組件。
[0003]某些疾病的治療(treatment)需要破壞例如腫瘤的惡性組織的生長(zhǎng)。電磁輻射能夠用于加熱和破壞腫瘤細(xì)胞。治療可包括將消融探頭插入已經(jīng)識(shí)別為惡性腫瘤的組織中。一旦定位了探頭，電磁能量通過(guò)探頭傳輸至周圍組織。超聲成像應(yīng)用是腫瘤定位和消融裝置布置通常使用的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。
[0004]具有多種不同類型的能用于執(zhí)行消融過(guò)程(procedure)的設(shè)備。通常，消融過(guò)程中使用的設(shè)備包括能量發(fā)生源(power generating source),例如微波或射頻(RF)電外科發(fā)生器，其用作能量源，以及外科器械(例如，具有天線組件的微波消融探頭)，其用于引導(dǎo)能量至靶標(biāo)組織。所述發(fā)生 器和外科器械通常通過(guò)電纜組件可操作地耦合，所述電纜組件具有多個(gè)導(dǎo)體，其用于從發(fā)生器傳輸能量至所述器械、以及用于在器械和發(fā)生器之間傳輸控制、反饋和識(shí)別信號(hào)。
[0005]使用電外科器械來(lái)消融、密封、燒灼、凝結(jié)、和/或脫水組織會(huì)導(dǎo)致一定程度的周圍組織熱量傷害。例如，電外科脫水會(huì)導(dǎo)致由熱效應(yīng)引起的不期望的組織破壞，而其中圍繞正在施加電外科能量的組織的健康組織會(huì)通過(guò)本領(lǐng)域公知為“熱擴(kuò)散”的效應(yīng)而被熱破壞。在發(fā)生熱擴(kuò)散期間，來(lái)自操作部位的過(guò)多熱量會(huì)直接傳導(dǎo)至鄰近組織，和/或來(lái)自操作部位所處理組織的蒸汽釋放會(huì)導(dǎo)致對(duì)周圍組織的破壞。發(fā)生器的啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間直接涉及組織中產(chǎn)生的熱量。產(chǎn)生的熱量越大，熱擴(kuò)散至鄰近組織的可能性越大。
[0006]電外科期間用于控制電外科發(fā)生器的當(dāng)前可用系統(tǒng)和方法包括臨床醫(yī)生根據(jù)需要通過(guò)電流、電壓、阻抗、和/或功率測(cè)量來(lái)監(jiān)視和調(diào)節(jié)輸送至組織部位的能量量，使得能夠以導(dǎo)致附近周圍最小附帶破壞來(lái)實(shí)現(xiàn)組織部位的適當(dāng)組織效應(yīng)。這些系統(tǒng)和/或方法通常需要臨床醫(yī)生將期望的組織效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電外科發(fā)生器上的功率設(shè)定，以及在必要時(shí)，調(diào)節(jié)功率設(shè)定以補(bǔ)償與電外科過(guò)程相關(guān)聯(lián)的組織變化(例如，組織干燥)，使得可以實(shí)現(xiàn)期望的組織效應(yīng)。
[0007]確定消融區(qū)域的尺寸和/或評(píng)估消融組織的邊界會(huì)是很難的。能夠理解，電外科過(guò)程期間限定熱擴(kuò)散可能性等減少了對(duì)鄰近目的治療部位的周圍組織結(jié)構(gòu)無(wú)意的和/或不期望附帶破壞的可能性。電外科過(guò)程期間控制和/或監(jiān)視熱擴(kuò)散深度可以輔助臨床醫(yī)生來(lái)評(píng)估電外科過(guò)程期間的組織改變和/或變化。
[0008]例如，由于已經(jīng)廣泛可得到的增強(qiáng)的空間分辨率、精度和對(duì)比機(jī)制，醫(yī)學(xué)成像在臨床環(huán)境中以及在基本的生理學(xué)和生物學(xué)研究中已經(jīng)成為重要組成部分。醫(yī)學(xué)成像現(xiàn)在組合了各種模態(tài)，其無(wú)創(chuàng)地捕獲人體的結(jié)構(gòu)和功能。這種圖像以許多不同的方式來(lái)獲得和使用，包括使用醫(yī)學(xué)圖像來(lái)進(jìn)行惡性疾病的診斷、分級(jí)和治療管理。
[0009]由于它們的解剖細(xì)節(jié)，計(jì)算機(jī)層析成像(CT)和磁共振成像(MRI)此外還適于評(píng)定腫瘤與局部結(jié)構(gòu)的接近度。CT和MRI掃描產(chǎn)生可由射線學(xué)者順序觀察的身體二維(2D)軸向圖像、或切片，射線學(xué)者從這些視圖看到或推斷實(shí)際的三維(3D)解剖結(jié)構(gòu)。
[0010]醫(yī)學(xué)圖像處理、分析和可視化在疾病診斷和監(jiān)視中、以及此外的手術(shù)規(guī)劃和治療過(guò)程監(jiān)視中起到了日益增加的重要作用。不幸的是，組織升溫和熱量破壞在超聲圖像中不能產(chǎn)生足夠的對(duì)比以使得能夠確定消融區(qū)域的尺寸和評(píng)估消融組織的邊界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]一直存在用于控制和/或監(jiān)視實(shí)時(shí)組織效應(yīng)以改進(jìn)患者安全性、減少風(fēng)險(xiǎn)、和/或改進(jìn)患者結(jié)果的系統(tǒng)、裝置和方法的持續(xù)需求。具有用于消融邊界評(píng)估和反饋控制的術(shù)中技術(shù)的需求。
[0012]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種引導(dǎo)能量至組織的方法。該方法包括以下起始步驟，確定靶標(biāo)組織位 置和/或靶標(biāo)組織邊界，定位消融裝置用于輸送能量至靶標(biāo)組織，以及將一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭定位在待監(jiān)視的組織區(qū)域中。每個(gè)熱敏光學(xué)探頭適于利用進(jìn)入熱敏光學(xué)探頭的一個(gè)或多個(gè)光纖部分的光線響應(yīng)熱量的光譜特性。該方法還包括如下步驟，施加能量至消融裝置，繼續(xù)消融而接收閾值熱量劑量的消融區(qū)域的尺寸和/或位置使用由一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭生成的至少一個(gè)電信號(hào)來(lái)顯示在監(jiān)視器上，確定顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域是否大于靶標(biāo)組織邊界，以及如果確定了顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域大于靶標(biāo)組織邊界，終止消融。
[0013]根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種電外科系統(tǒng)。該電外科系統(tǒng)包括電外科能量發(fā)生源、可操作地關(guān)聯(lián)電外科能量發(fā)生源的能量施加器、適于利用進(jìn)入熱敏光學(xué)探頭的一個(gè)或多個(gè)光纖部分的光線響應(yīng)熱量的光譜特性的熱敏光學(xué)探頭、以及通信耦合至熱敏光學(xué)探頭的處理器單元。所述處理器單元適于生成至少一個(gè)電信號(hào)，用于至少部分基于由熱敏光學(xué)探頭響應(yīng)熱量生成的至少一個(gè)電信號(hào)來(lái)控制與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)操作參數(shù)。
[0014]根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種引導(dǎo)能量至組織的方法。該方法包括以下起始步驟，確定靶標(biāo)組織位置和/或靶標(biāo)組織邊界，定位消融裝置用于輸送能量至靶標(biāo)組織，以及將一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭定位在待監(jiān)視的組織區(qū)域中。每個(gè)熱敏光學(xué)探頭適于利用進(jìn)入熱敏光學(xué)探 頭的一個(gè)或多個(gè)光纖部分的光線響應(yīng)熱量的光譜特性。該方法還包括如下步驟，傳輸來(lái)自電外科能量發(fā)生源的能量穿過(guò)能量施加器至靶標(biāo)組織，獲取表示至少一個(gè)熱敏光學(xué)探頭的至少一個(gè)光纖部分對(duì)由傳遞至靶標(biāo)組織的能量產(chǎn)生的熱量的響應(yīng)的熱分布數(shù)據(jù)，以及基于組織消融率確定與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)操作參數(shù)，所述組織消融率至少部分地基于一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭的響應(yīng)。[0015]在各個(gè)方面的任一個(gè)中，能量施加器可機(jī)械耦合至一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭。
[0016]在各個(gè)方面的任一個(gè)中，與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)可以選自由溫度、阻抗、功率、電流、電壓、操作模式、以及電磁能量施加持續(xù)時(shí)間組成的組。
[0017]電磁能量通常通過(guò)增加能量或減少波長(zhǎng)分類為無(wú)線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。如該說(shuō)明書中所使用的，“微波”通常指代300兆赫茲(MHz)(3X108周期/秒)至300千兆赫(GHz) (3X1011周期/秒)頻率范圍的電磁波。
[0018]如該說(shuō)明書中所使用的，“消融過(guò)程”通常指代任何消融過(guò)程，諸如微波消融、射頻(RF)消融或微波消融輔助切除。如該說(shuō)明書中所使用的，“能量施加器”通常指代能夠用于從諸如微波或RF電外科發(fā)生器的能量發(fā)生器傳輸能量至組織的任何裝置。如該說(shuō)明書中所使用的，“傳輸線路”通常指代能夠用于從一點(diǎn)到另一點(diǎn)傳播信號(hào)的任何傳輸介質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]本公開的熱敏光學(xué)探頭、包括該熱敏光學(xué)探頭的電外科系統(tǒng)、以及使用該熱敏光學(xué)探頭引導(dǎo)能量至組織的方法的目的和特征在通過(guò)參照附圖來(lái)理解各個(gè)實(shí)施方式的描述時(shí)將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員變得顯而易見。
[0020]圖1是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的電外科系統(tǒng)的示意圖，諸如單極電外科系統(tǒng)；
[0021]圖2是根據(jù)本公開的電外科系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的示意圖；
[0022] 圖3是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的以剖面圖示出的熱敏光學(xué)探頭的示意圖，其示出了布置用于輸送能量至組織區(qū)域的RF消融裝置；
[0023]圖4是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的以剖面圖示出的圖3的熱敏光學(xué)探頭的示意圖，其示出了圖2的布置用于輸送能量至組織區(qū)域的能量施加器；
[0024]圖5是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的圖3的熱敏光學(xué)探頭的部分探頭構(gòu)件的放大、剖面圖，其示出了根據(jù)熱敏光學(xué)探頭升溫的光譜映射圖的示意表示；
[0025]圖6A是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的以剖面圖示出的用于監(jiān)視諸如消融過(guò)程期間的熱量分布的系統(tǒng)的示意圖，其包括光源和探測(cè)器，示出了類似于圖3的熱敏光學(xué)探頭的部分熱敏光學(xué)探頭；
[0026]圖6B是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的圖6A所指示細(xì)節(jié)區(qū)域的放大、縱向剖面視圖，其示意了部分熱敏光學(xué)探頭；
[0027]圖7A是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的諸如吸收性介質(zhì)的介質(zhì)的光學(xué)特性的可逆變性(modification)和/或變化的示意表示；
[0028]圖7B是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的諸如吸收性介質(zhì)的介質(zhì)的光學(xué)特性的不可逆變性和/或變化的示意表示；
[0029]圖7C是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的諸如漫射介質(zhì)的介質(zhì)的光學(xué)特性的可逆變性和/或變化的示意表示；
[0030]圖7D是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的諸如漫射介質(zhì)的介質(zhì)的光學(xué)特性的不可逆變性和/或變化的示意表示；
[0031]圖8是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的圖3的熱敏光學(xué)探頭的示意表示，其示出了描繪消融前按透射圖解表示和繪圖的彩色圖配置的曲線圖；
[0032]圖9是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的圖3的熱敏光學(xué)探頭的示意表示，其示出了描繪消融期間按透射圖解表示和繪圖的彩色圖配置的曲線圖；
[0033]圖10是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的電外科系統(tǒng)的示意圖，其包括圖3的熱敏光學(xué)探頭，示出了布置用于輸送能量至靶標(biāo)組織的能量施加器陣列；
[0034]圖11是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的電外科系統(tǒng)的示意圖，其除了能量輸送裝置的構(gòu)造外都類似于圖10的電外科系統(tǒng)；
[0035]圖12是示意根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的引導(dǎo)能量至組織的方法的流程圖；以及
[0036]圖13是示意根據(jù)本公開另一實(shí)施方式的引導(dǎo)能量至組織的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下文中，本公開的熱敏光學(xué)探頭、包括熱敏光學(xué)探頭的電外科系統(tǒng)、以及用于引導(dǎo)能量至組織的方法的實(shí)施方式將參照附圖進(jìn)行描述。在整個(gè)附圖的描述中相似附圖標(biāo)記指代相似或相同的元件。如附圖中所示以及說(shuō)明中所使用的，以及如傳統(tǒng)的當(dāng)指代對(duì)象的相對(duì)位置時(shí)，術(shù)語(yǔ)“鄰近”指代更接近使用的裝置部分或其部件，以及術(shù)語(yǔ)“遠(yuǎn)”指代更遠(yuǎn)離使用者的裝置部分或其部件。
[0038]該說(shuō)明書會(huì)使用短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施方式中”、“在各實(shí)施方式中”、“在一些實(shí)施方式中”、或“在其他實(shí)施方式中”，它們每個(gè)可以指代根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)相同的或不同的實(shí)施方式。
[0039]本公開的各個(gè)實(shí)施方式提供了一種熱敏光學(xué)探頭，其適于利用進(jìn)入探頭的不同部分的光線的光譜特性。本公開的各個(gè)實(shí)施方式提供了適于密封、燒灼、凝結(jié)/脫水和/或切割血管和維管組織、消融組織、或另外改變患者的組織或器官的電外科系統(tǒng)和器械，其中本公開的熱敏光學(xué)探頭適于提供反饋以使得外科醫(yī)生能夠在過(guò)程中選擇性地將能量施加器定位在組織中，和/或可使得外科醫(yī)生能夠根據(jù)需求調(diào)節(jié)輸送至組織的能量，以促進(jìn)過(guò)程的有效執(zhí)行，例如消融過(guò)程。
[0040]本公開的電外科系統(tǒng)和器械的各個(gè)實(shí)施方式使用由本公開的熱敏光學(xué)探頭提供的熱分布信息來(lái)評(píng)估組織的消融邊界和/或脫水率。各實(shí)施方式可使用RF或微波頻率或其他頻率的電磁能量來(lái)執(zhí)行。
[0041]根據(jù)本公開的各實(shí)施方式，基于由本公開的熱敏光學(xué)探頭提供的熱分布信息來(lái)調(diào)節(jié)和/或控制電外科能量發(fā)生源的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，例如用于維持恰當(dāng)?shù)南诼?、或用于確定何時(shí)組織已經(jīng)完全脫水和/或過(guò)程已經(jīng)完成。
[0042]在過(guò)程中，諸如消融或其他熱處理(treatment)過(guò)程中，熱量諸如在具有不同組織特性的界面上會(huì)不均勻地分布，以及消融的精確監(jiān)視會(huì)需要溫度分布的多點(diǎn)測(cè)量。上述熱敏光學(xué)探頭可以以各種配置插入或定位鄰近組織，例如用于使得能夠進(jìn)行消融邊界的可視化評(píng)估，或使得臨床醫(yī)生能夠確定消融率和/或過(guò)程何時(shí)已經(jīng)完成、和/或能夠觸發(fā)安全過(guò)程和/或控件，例如減少功率水平和/或關(guān)閉輸送至能量施加器的能量的控件。
[0043]本公開的電外科系統(tǒng)的各個(gè)實(shí)施方式使用由本公開的熱敏光學(xué)探頭提供的熱分布信息來(lái)觸發(fā)安全過(guò)程和/或控件，例如，基于例如組織消融率和/或消融邊界評(píng)估來(lái)減少功率水平和/或關(guān)閉輸送至能量施加器的能量的控件。
[0044]本公開的熱敏光學(xué)探頭的各個(gè)實(shí)施方式是對(duì)電磁輻射不敏感和/或不電抗性的，以及可以在加熱時(shí)實(shí)時(shí)進(jìn)行組織監(jiān)視，例如使得臨床醫(yī)生能夠確定消融區(qū)域的尺寸和/或評(píng)估消融組織的邊界，和/或用于提供實(shí)時(shí)反饋以控制消融或其他熱處理過(guò)程。
[0045]本公開的熱敏光學(xué)探頭與以下裝置一起使用、可通過(guò)機(jī)械耦合至、和/或結(jié)合至任何合適類型的手持醫(yī)學(xué)裝置或電外科能量輸送裝置中使用，所述手持醫(yī)學(xué)裝置或電外科能量輸送裝置包括手持件，其具有外科器械，諸如開口裝置、導(dǎo)管型裝置、內(nèi)窺鏡裝置、以及直接接觸的、表面輸送裝置。
[0046]圖1示意性地示出了單極電外科系統(tǒng)(通常示為I)，其配置用于選擇性地施加電外科能量至患者P的靶標(biāo)組織。電外科系統(tǒng)I通常包括手持件2，其通過(guò)傳輸線路4耦合至電外科能量發(fā)生源20。手持件2包括外科器械14，其具有一個(gè)或多個(gè)電極用于治療患者P的組織(例如，電外科筆、電外科切割探頭、消融電極等)。在一些實(shí)施方式中，如圖1所示，手持件2包括控制組件30。在施加電外科能量時(shí)，能量從有源電極穿過(guò)患者P傳送至外科部位，并到達(dá)返回電極6 (例如，定位在患者大腿或背上的板(plate))。
[0047]電外科能量通過(guò)電外科能量發(fā)生源20供應(yīng)至器械14。能量發(fā)生源20可以是適于與電外科裝置一起使用的任何發(fā)生器，用于生成具有可控頻率和功率水平的能量，以及可配置以提供各種頻率的電磁能量。能量發(fā)生源20可配置以各種模式操作，諸如消融、單極和雙極切割、凝結(jié)、和其他模式?？刂平M件30可包括各種機(jī)構(gòu)，其適于生成用于調(diào)節(jié)和/或控制電外科能量發(fā)生源20的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)(例如，溫度、阻抗、功率、電流、電壓、操作模式、和/或電磁能量施加持續(xù)時(shí)間)的信號(hào)。
[0048]器械14可通過(guò)如供給線路4的傳輸線路來(lái)電氣耦合至電外科能量發(fā)生源20的有源終端23，以使得器械14來(lái)凝結(jié)、消融和/或其他方式地處理組織。能量經(jīng)由例如返回線路8的傳輸線路通過(guò)返回電極22返回至電外科能量發(fā)生源20，所述返回線路8連接至能量發(fā)生源20的返回終端22。在一些實(shí)施方式中，活性終端23和返回終端22可配置以分別與器械14和返回電極6相關(guān)聯(lián)的插頭(未示出)接口，所述器械14和返回電極6例如分別布置在供給線路4和返回線路8末端。
[0049]系統(tǒng)I可包括多個(gè)返回電極6，其布置以通過(guò)最大化與患者P的整體接觸面積來(lái)最小化組織破壞的機(jī)率。能量發(fā)生源20和返回電極6可另外地或可替代地配置用于監(jiān)視所謂的“組織-患者”接觸，以確保在它們之間存在充分的接觸以進(jìn)一步最小化組織破壞的機(jī)率?；钚噪姌O可用于在液體環(huán)境中操作，其中組織沉浸在電解液中。
[0050]圖2示意性示出了電外科系統(tǒng)(通常示為10)，其包括能量施加器或探頭100。探頭100通常包括天線組件12，并可包括耦合至天線組件12的供給線(或軸桿)110。供給線110可包括同軸電纜，其可以是半剛性或柔性的。傳輸線路15可提供以將供給線110電氣耦合至電外科能量發(fā)生源28，例如微波或RF電外科發(fā)生器。
[0051]供給線110可通過(guò)例如鹽水或水的流體冷卻以改進(jìn)能量處理，并可包括不銹鋼套筒。傳輸線路15可另外地或可替代地提供導(dǎo)管(未示出)，其配置以從冷卻劑源18提供冷卻劑至探頭100。在一些實(shí)施方式中，如圖2所示，供給線110經(jīng)由傳輸線路15耦合至連接器17，其還操作地將探頭100連接至電外科能量發(fā)生源28。能量發(fā)生源28可以是適于與電外科裝置一起使用的任何發(fā)生器，并可以配置以提供各種頻率的能量。 [0052]在一些實(shí)施方式中，如圖2所示，天線組件12是雙極微波天線組件，但其他的天線組件，例如單極或漏波天線組件，也可以利用這里所說(shuō)明的原理。定位在天線組件12遠(yuǎn)端的是端帽或錐形部120，其可以終止于銳利尖端123以使得能夠以最小阻力插入組織中。適于用作能量施加器100的、具有銳利尖端的直探頭的一個(gè)實(shí)例以商標(biāo)名EVIDENT?市售可得，其由Covidien Surgical Solutions ofBoulder公司提供。端帽或錐形部120可包括其他形狀，諸如但不限于圓形、平頭、方形、六邊形、或圓錐形的尖端123。
[0053]在微波消融期間，例如使用電外科系統(tǒng)10，探頭100插入或放置鄰近組織，并且微波能量供給至此。一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭，其在后面說(shuō)明書中更加詳細(xì)地描述，可相對(duì)探頭100 (和/或相對(duì)靶標(biāo)區(qū)域)定位。探頭100可由外科人員使用傳統(tǒng)的外科技術(shù)例如經(jīng)皮地或在組織上面放置。臨床醫(yī)生可預(yù)定施加微波能量的時(shí)長(zhǎng)。使用探頭100的微波能量施加的持續(xù)時(shí)間可依據(jù)待破壞的組織區(qū)域中和/或周圍組織中的熱分布進(jìn)展。
[0054]多個(gè)電極100可以各種安裝配置來(lái)放置以基本同時(shí)消融靶標(biāo)組織區(qū)域，以使得更快的過(guò)程成為可能。多個(gè)探頭100能夠用于協(xié)同地產(chǎn)生大的消融或同時(shí)消融單獨(dú)的部位。消融體積與天線設(shè)計(jì)、天線性能、同時(shí)使用的能量施加器的數(shù)量、消融時(shí)間和瓦數(shù)、以及如組織阻抗的組織特性相關(guān)。
[0055]在操作中，具有波長(zhǎng)IambdaU )的微波能量傳輸通過(guò)天線組件12并輻射進(jìn)入周圍介質(zhì)，例如組織。用于有效輻射的天線長(zhǎng)度可取決于有效波長(zhǎng)Xrff，其依據(jù)所處理介質(zhì)的介電性能。微波能量以波長(zhǎng)λ傳播通過(guò)的天線組件12可依據(jù)周圍介質(zhì)具有不同的有效波長(zhǎng)Arff，例如肝臟組織相對(duì)于乳房組織。
[0056]圖3和圖4示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的熱敏光學(xué)探頭(通常示為300)，其包括細(xì)長(zhǎng)探頭構(gòu)件320。在圖3中，熱敏光學(xué)探頭300示出定位在RF消融裝置102的附近，所述RF消融裝置102定位用于輸送能量至靶標(biāo)組織“Τ”。在圖4中，熱敏光學(xué)探頭300示出定位在圖2的能量施加器100的附近，所述能量施加器100定位用于輸送能量至靶標(biāo)組織“Τ”。熱敏光學(xué)探頭300適于利用進(jìn)入探頭構(gòu)件320的不同部分的光線的光譜特性。圖5中更加詳細(xì)地示出了根據(jù)本公開的適于用于組織消融應(yīng)用中的熱敏光學(xué)探頭的一個(gè)實(shí)施方式，諸如圖3和圖4中的熱敏光學(xué)探頭300。
[0057]可提供傳輸線路315以將熱敏光學(xué)探頭300電氣耦合至顯示裝置(或屏幕)360，諸如平板顯示器，例如IXD(液晶顯示器)、等離子顯示平板(TOP)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、或電子發(fā)光顯示器(ELD)，用于為使用者提供各種輸出信息。在一些實(shí)施方式中，暴露至一定程度熱量的加熱區(qū)域的尺寸和/或位置可顯示在顯示裝置360上，以為消融裝置的使用者提供實(shí)時(shí)反饋，例如允許消融邊界的視覺評(píng)估，和/或使得使用者能夠確定消融率和/或何時(shí)已經(jīng)完成該過(guò)程。熱敏光學(xué)探頭300可包括頭部311，其可配置以在其中接收傳輸線路315的遠(yuǎn)端部。
[0058]熱敏光學(xué)探頭300可另外地或可替代地包括指示單元(未示出)，其適于提供可感知的感覺警示，這可以是聲音、視覺、或其他感覺警報(bào)。指示單元可提供可感知的感覺警示以指示加熱區(qū)域已經(jīng)接收到超過(guò)一定閾值的熱量，或提供一個(gè)或多個(gè)可感知的感覺警示以使得使用者確定消融率或其他反饋。
[0059]細(xì) 長(zhǎng)探頭構(gòu)件320可由合適材料形成，諸如柔性、半剛性或剛性材料。熱敏光學(xué)探頭300的厚度可以最小化以例如減少對(duì)外科部位的損傷和/或有利于裝置300的精確放置，以允許外科醫(yī)生以對(duì)周圍健康組織最小傷害地治療和/或監(jiān)視靶標(biāo)組織。在一些實(shí)施方式中，如圖3和圖4所示，端帽或錐形部320定位在探頭構(gòu)件320的遠(yuǎn)端337。端帽或錐形部320可終止于鋒利尖端323以使得能夠以最小阻力地插入組織“T”中。端帽或錐形部320可包括其他形狀，諸如圓形、平頭、方形、六邊形、或圓錐形的尖端323。
[0060]各種醫(yī)學(xué)成像模態(tài)，例如計(jì)算機(jī)層析成像(CT)掃描或超聲，可用于將能量輸送裝置102和/或熱敏光學(xué)探頭300引導(dǎo)進(jìn)入待治療的組織區(qū)域“T”。熱敏光學(xué)探頭300的形狀、尺寸和數(shù)量可不同于圖3和圖4所描繪的配置。
[0061]圖5示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的圖3的熱敏光學(xué)探頭的部分探頭構(gòu)件320，其示出了根據(jù)熱敏光學(xué)探頭升溫的光譜映射圖的示意表示。熱敏光學(xué)探頭300包括光纖410，其縱向布置在探頭構(gòu)件320中。光纖410光學(xué)地耦合至光源(例如，圖6所示的光源655)。光纖410可縱向延伸探頭構(gòu)件320的基本整個(gè)長(zhǎng)度、或其部分長(zhǎng)度。在未示出的可替代實(shí)施方式中，光纖410可包括多個(gè)間隔光纖段，它們獨(dú)立地耦合至一個(gè)或多個(gè)光源。
[0062]在不同波長(zhǎng)上具有不同透明度特征的濾色鏡(color filter)420涂覆、沉積或以其他方式布置在光纖410上。濾色鏡420可沿?zé)崦艄鈱W(xué)探頭300的長(zhǎng)度連續(xù)分布，或熱敏光學(xué)探頭300可配置具有一個(gè)或多個(gè)不同顏色的離散區(qū)域。熱敏光學(xué)探頭300可包括各自與多個(gè)不同濾鏡區(qū)域(例如，不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)帶的濾鏡區(qū)域)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)光纖410部的各種配置，從而產(chǎn)生彩色圖配置(例如，圖8和圖9中所示出的彩色圖850)，以用于評(píng)估熱敏光學(xué)探頭300的不同部分。[0063]在一些實(shí)施方式中，如圖5所不,濾色鏡420包括關(guān)聯(lián)光纖410第一部分“P1”布置的具有第一特征波長(zhǎng)(例如，紅光波長(zhǎng))的第一濾鏡區(qū)、關(guān)聯(lián)第二部分“P2”布置的具有第二特征波長(zhǎng)(例如，紅-橙光波長(zhǎng))的第二濾鏡區(qū)、關(guān)聯(lián)第三部分“P3”布置的具有第三特征波長(zhǎng)(例如，黃光波長(zhǎng))的第三濾鏡區(qū)、關(guān)聯(lián)第四部分“P4”布置的具有第四特征波長(zhǎng)(例如，黃-綠光波長(zhǎng))的第四濾鏡區(qū)、關(guān)聯(lián)第五部分“P5”布置的具有第五特征波長(zhǎng)(例如，綠光波長(zhǎng))的第五濾鏡區(qū)、以及關(guān)聯(lián)光纖410的第六部分“P6”布置的具有第六特征波長(zhǎng)(例如，藍(lán)光波長(zhǎng))的第六濾鏡區(qū)。盡管圖5中不出了與光纖410的六個(gè)部分關(guān)聯(lián)布置的具有不同特征波長(zhǎng)的濾色鏡420的六個(gè)濾鏡區(qū)，但應(yīng)該理解，可以使用具有期望特征波長(zhǎng)的任何合適配置的濾鏡區(qū)。
[0064]穿過(guò)濾鏡420傳播的光線會(huì)被濾色鏡420部分吸收；然而，光線能夠穿過(guò)匹配傳播光束波長(zhǎng)的區(qū)域的濾色鏡420。在所示意實(shí)例中，如圖5的左下側(cè)細(xì)節(jié)放大區(qū)域示意表示的，第一波長(zhǎng)(例如，紅光波長(zhǎng)，通過(guò)虛線箭頭線指示)的光線能夠穿過(guò)與光纖410的第一部分“P1”關(guān)聯(lián)的濾色鏡420第一濾鏡區(qū)，而第二波長(zhǎng)(例如，綠光波長(zhǎng)，如通過(guò)實(shí)線箭頭線指示)的光線在第一部分“P1”中被吸收。參照?qǐng)D5的右下側(cè)細(xì)節(jié)放大區(qū)域示意表示的，第二波長(zhǎng)(例如，綠光波長(zhǎng)，如通過(guò)實(shí)線箭頭線指示)的光線能夠穿過(guò)與光纖410的第五部分“P5”關(guān)聯(lián)的濾色鏡420第五濾鏡區(qū)，而第一波長(zhǎng)(例如，紅光波長(zhǎng)，通過(guò)虛線箭頭線指示)的光線在第五部分“P5”中被吸收。
[0065]熱敏材料430涂覆、沉積、或布置在濾色鏡420上。響應(yīng)所接收的熱量超過(guò)一定閾值，熱敏材料430可呈現(xiàn)光學(xué)特性的變化。熱敏材料430可以是吸收性的(例如，熱致變色材料，其響應(yīng)熱量而改變顏色)或漫射性的(例如，響應(yīng)某些熱量水平的散射材料)。在一些實(shí)施方式中，熱致變色材料可以是熱致變色染料(或熱致變色染料的混合物)。熱敏材料430對(duì)熱量的響應(yīng)可以是可逆的，例如，光學(xué)特性在冷卻時(shí)返回至非加熱配置。熱敏材料430對(duì)熱量的響應(yīng)可以是不可逆的，例如，介質(zhì)在熱量消散后保持變化和/或變形。
[0066]熱敏材料430由外殼440覆蓋。在一些實(shí)施方式中，外殼640可具有某些光學(xué)特性以最優(yōu)化熱敏光學(xué)探頭300的響應(yīng)。外殼440或其部分可以是透明的、漫射的或反射的。在一些實(shí)施方式中，外殼440可構(gòu)造為光學(xué)透明的材料以使得來(lái)自光源655(圖6A)的射線輸送穿過(guò)光纖410、濾色鏡420以及熱敏材料430至探測(cè)器685。在該配置中，外殼440作為光引導(dǎo)來(lái)將所傳輸?shù)纳渚€輸送通過(guò)光纖420和熱敏材料430至探測(cè)器685。
[0067]在一些實(shí)施方式中，外殼440的內(nèi)表面可由漫射性材料制成，例如以允許改進(jìn)的光學(xué)I禹合。在其他實(shí)施方式中，外殼440的內(nèi)表面可由反射材料制成,例如以將射線反射回光纖410中。具有光譜編碼響應(yīng)的反射射線可通過(guò)與入射射線相同的光纖410輸送至探測(cè)器 685。
[0068]圖6A示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的諸如在消融過(guò)程期間用于監(jiān)視熱量分布的系統(tǒng)(通過(guò)示為600)，其包括光源655和探測(cè)器685，示出了類似于圖3的熱敏光學(xué)探頭300的部分熱敏光學(xué)探頭。圖6B示出了圖6A的熱敏光學(xué)探頭的部分探頭構(gòu)件635的放大、剖面視圖。
[0069]參照?qǐng)D6B`，探頭構(gòu)件635包括光纖610，其縱向布置在探頭構(gòu)件635中。光纖610光學(xué)地耦合至光源655。在不同波長(zhǎng)上具有不同透明特征的濾色鏡620涂覆、沉積或以其他方式布置在光纖610上。熱敏光學(xué)探頭300可包括分別與多個(gè)不同濾鏡區(qū)(例如，不同波長(zhǎng)或波長(zhǎng)帶的濾鏡區(qū))關(guān)聯(lián)的多個(gè)光纖610部的各種配置，從而產(chǎn)生彩色圖配置(例如，圖8和9中所示出的彩色圖850)，以用于評(píng)估熱敏光學(xué)探頭的不同部分。熱敏材料630涂覆、沉積、或以其他方式布置在濾色鏡620上。響應(yīng)所接收的熱量超過(guò)一定閾值，熱敏材料630可呈現(xiàn)光學(xué)特性的變化。熱敏材料630可以是吸收性的(例如，熱致變色材料，其相應(yīng)熱量而改變顏色)或漫射性的(例如，響應(yīng)某些熱量水平的散射材料)。在一些實(shí)施方式中，熱致變色材料可以是熱致變色染料(或熱致變色染料的混合物)。熱敏材料630對(duì)熱量的響應(yīng)可以是可逆的，例如，光學(xué)特性在冷卻時(shí)返回至非加熱配置。熱敏材料630對(duì)熱量的響應(yīng)可以是不可逆的，例如，介質(zhì)在熱量消散后保持變化和/或變形。熱敏材料630由外殼640涂覆。
[0070]電外科系統(tǒng)600可包括顯示裝置360，以允許信息的呈現(xiàn)，所述信息諸如加熱至一定熱量水平的光學(xué)探頭600的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的位置和尺寸。例如，在探頭600的一些部分加熱高于一定熱量時(shí)，來(lái)自探測(cè)器685的光譜編碼信號(hào)能夠被裝置360解碼以確定該加熱區(qū)域的位置和尺寸。位置(例如，距離探頭600的近端或遠(yuǎn)端的距離)和區(qū)域尺寸可是以圖形化呈現(xiàn)在顯示裝置360上，其中沿光學(xué)探頭600的加熱區(qū)域通過(guò)彩色或任意其他方法來(lái)突出。
[0071]通過(guò)利用進(jìn)入本公開熱敏光學(xué)探頭的探頭構(gòu)件635 (或探頭構(gòu)件320)的不同部分的光線的光譜特性，用于在顯示裝置上提供視覺分布信息，從而提供視覺輔助，可以使得外科醫(yī)生在組織中選擇性地定位能量施加器(例如，圖2和圖4中所示的探頭100)，和/或使得外科醫(yī)生能夠根據(jù)需求監(jiān)視和調(diào)節(jié)輸送至組織的能量。在一些實(shí)施方式中，由熱敏光學(xué)探頭300產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)允許系統(tǒng)對(duì)與能量輸送裝置相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)和/或與電外科能量發(fā)生源(例如，圖9中所示的能量發(fā)生源28)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的自動(dòng)反饋控制，諸如用于促進(jìn)諸如消融過(guò)程的有效執(zhí)行。
[0072]圖7A圖解示意了介質(zhì)710諸如在熱消融期間響應(yīng)熱量施加從第一狀態(tài)“SI” (例如，低溫、彩色顯現(xiàn))至第二狀態(tài)“S2”(例如，高于變遷溫度、無(wú)色)的光學(xué)特性的可逆變性和/或變化。介質(zhì)710可以是吸收性熱敏介質(zhì)，以及可以包括大量市售染料和顏料中的任意種。介質(zhì)710可以是能夠響應(yīng)溫度刺激而變色的任何合適的可逆轉(zhuǎn)或不可逆轉(zhuǎn)熱致變色材料。[0073]在一些實(shí)施方式中，熱致變色材料可以是具有不同臨界溫度限度的熱致變色染料混合物。如說(shuō)明書中所使用的，熱致變色染料的“臨界溫度”通常指代響應(yīng)溫度刺激開始變色時(shí)的溫度。期望的是根據(jù)組織消融來(lái)調(diào)節(jié)染料變遷溫度。介質(zhì)710可在大范圍的光譜上響應(yīng)。
[0074]圖7B圖解示意了介質(zhì)730諸如在熱消融期間響應(yīng)熱量施加從第一狀態(tài)“S3” (例如，低溫、彩色顯現(xiàn))至第四狀態(tài)“S4”(例如，高于變遷溫度、無(wú)色)的光學(xué)特性的不可逆變性和/或變化。介質(zhì)710可以是吸收性熱敏介質(zhì)，以及可以在大范圍的光譜上響應(yīng)。
[0075]圖7C圖解示意了介質(zhì)750諸如在熱消融期間響應(yīng)熱量施加從第五狀態(tài)“S5” (例如，低溫、低散射)至第六狀態(tài)“S6”(例如，高溫、高散射)的光學(xué)特性的可逆變性和/或變化。介質(zhì)750可以是漫射性熱敏介質(zhì)，以及可以在大范圍的光譜上響應(yīng)。漫射性熱敏材料層在過(guò)渡到液相后會(huì)徹底地改變散射性質(zhì)。
[0076]圖71D圖解示意了介質(zhì)770諸如在熱消融期間響應(yīng)熱量施加從第七狀態(tài)“S7”(例如，低溫、低散射)至第八狀態(tài)“S8”(例如，高溫、高散射)的光學(xué)特性的不可逆變性和/或變化。介質(zhì)770可以在大范圍的光譜上響應(yīng)。在一些實(shí)施方式中，介質(zhì)770可以是漫射性熱敏介質(zhì)，并可由具有合適熔融溫度的物質(zhì)(例如，聚合物)來(lái)組成。
[0077]圖8是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的圖3的熱敏光學(xué)探頭300的示意圖，其示出了描繪熱消融前按透射繪圖的與熱敏光學(xué)探頭300相關(guān)聯(lián)的圖解表示彩色圖850的曲線圖。在一些實(shí)施方式中，其中寬帶光源(白光)用于輸送光線至熱敏光學(xué)探頭300。在加熱前，針對(duì)波長(zhǎng)敏感性的校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)后的初始響應(yīng)是平坦的，如圖8所示。
[0078]在探頭300的一些區(qū)域(圖9中描繪為“R”)被加熱并接收到一定水平的熱量時(shí)，該區(qū)域中熱敏層的光學(xué)透射的變化引起光學(xué)響應(yīng)的變化，因此引起探頭由于熱量的光譜編碼響應(yīng)。光譜編碼信號(hào)含有涉及加熱區(qū)域(光譜映射圖)位置的信息。例如，如圖9所示，在熱敏層的某些部分由于加熱改變了它的透明度時(shí)，來(lái)自寬帶光源(圖8)的初始平坦響應(yīng)不再平坦。探頭300構(gòu)造成使得當(dāng)探頭300的每個(gè)部分與濾色鏡的獨(dú)特顏色相關(guān)聯(lián)時(shí)，光譜編碼響應(yīng)可由設(shè)備360解碼，例如，以確定探頭300的哪個(gè)區(qū)被加熱。
[0079]圖10是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的電外科系統(tǒng)(通常示為100)的示意圖，其包括布置用于對(duì)靶標(biāo)區(qū)域“T”能量輸送的電磁能量輸送裝置或能量施加器陣列50。能量施加器陣列50可包括一個(gè)或多個(gè)能量施加器或探頭。
[0080]在一些實(shí)施方式中，如圖10所不，電外科能量系統(tǒng)1000包括兩個(gè)熱敏光學(xué)探頭300。應(yīng)該理解，可使用任何合適數(shù)量的熱敏光學(xué)探頭300。在一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭可另外地、或可替代地機(jī)械耦合至能量輸送裝置或其部件(例如，圖11所示的能量輸送裝置60的支撐構(gòu)件56)。熱敏光學(xué)探頭300的相對(duì)位置可不同于圖10中所描繪的配置。
[0081]在圖10所示的實(shí)施方式中，能量施加器陣列50包括三個(gè)探頭51、52和53，它們具有不同長(zhǎng)度并布置為彼此基本平行。這些探頭可具有相似的或不同的直徑，可延伸相同或不同的長(zhǎng)度，并可具有錐形尖端的末端。在一些實(shí)施方式中，這些探頭可設(shè)置有冷卻劑腔，并可通過(guò)輪轂(hub)(圖10中所示的輪轂534)集成關(guān)聯(lián)在一起，所述輪轂提供對(duì)探頭的電連接和/或冷卻劑連接。另外地，或可替代地，這些探頭可包括冷卻劑流入和流出端口，以促進(jìn)冷卻劑的流入和流出冷卻劑腔。
[0082]探頭51、52、53通常分別包括輻射段“R1”、“R2”和“R3”，它們可操作地分別由供給線(或軸桿)51a、52a和53a連接至電外科能量發(fā)生源516，例如微波或RF電外科發(fā)生器。在一些實(shí)施方式中，能量發(fā)生源516配置為提供從約300MHz至約IOGHz可操作頻率的微波。能量發(fā)生源516可配置以提供各種頻率的電磁能量。
[0083]可提供傳輸線路510、511和512以分別將供給線51a、52a、和53a耦合至電外科能量發(fā)生源516。位于每個(gè)探頭51、52、和53遠(yuǎn)端的分別是尖端部5lb、52b、和53b，它們可配置以插入人體器官“0R”中或任意其他組織中。尖端部51b、52b和53b可以鋒利尖端終止以使得以最小阻力插入組織中。能量施加器陣列50的探頭的形狀、尺寸和數(shù)量可不同于圖10中所描繪的配置。
[0084]根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的電外科系統(tǒng)1000包括用戶界面550。用戶界面550可包括顯示裝置521，諸如但不限于平板圖形LCD (液晶顯示器)，其適于可視化地顯示一個(gè)或多個(gè)用戶接口元件(例如，圖10中所示的523、524和525)。在一個(gè)實(shí)施方式中，顯示裝置521包括觸屏性能，例如通過(guò)使用鐵筆或指尖接觸顯示裝置521的顯示面板來(lái)與顯示裝置521直接物理交互而接收用戶輸入的能力。
[0085]用戶界面550可另外地、或可替代地包括一個(gè)或多個(gè)控件522，其可包括但不限于開關(guān)(例如，推扭開關(guān)、觸發(fā)開關(guān)、滑動(dòng)開關(guān))和/或連續(xù)致動(dòng)器(例如，旋轉(zhuǎn)或線性電位計(jì)、旋轉(zhuǎn)或線性編碼器)。在一個(gè)實(shí)施方式中，控件522具有專用功能，例如顯示對(duì)比度、電源打開/關(guān)閉等?？丶?22還可具有根據(jù)電外科系統(tǒng)1000的可操作模式變化的功能。用戶界面元件(例如圖10所示的523)可設(shè)置以指示控件522的功能。
[0086]如圖10所示，電外科系統(tǒng)1000可包括參考電極519 (這里還稱作“返回”電極)。返回電極519可經(jīng)由傳輸線路520電氣耦合至能量發(fā)生源516。在過(guò)程中，返回電極519可定位接觸患者皮膚或器官“0R”的表面。在外科醫(yī)生啟動(dòng)能量施加器陣列50時(shí)，返回電極519和傳輸線路520可作為返回電流路徑，用于來(lái)自能量發(fā)生源516的電流流動(dòng)通過(guò)探頭51、52、530
[0087]在微波消融中，例如使用電外科系統(tǒng)1000，能量施加器陣列“E”插入或放置鄰近組織，以及微波能量供應(yīng)至此。超聲或計(jì)算機(jī)層析成像(CT)引導(dǎo)可用于將能量施加器陣列50精確引導(dǎo)至待處理組織區(qū)域中。臨床醫(yī)生可預(yù)定施加微波能量的時(shí)長(zhǎng)。施加持續(xù)時(shí)間可依據(jù)多個(gè)因子，諸如能量施加器設(shè)計(jì)、同時(shí)使用的能量施加器數(shù)量、腫瘤尺寸和位置、以及腫瘤是繼發(fā)癌還是原發(fā)癌。使用能量施加器陣列50的微波能量施加持續(xù)時(shí)間可依據(jù)待破壞的組織區(qū)域和/或周圍組織中熱量分布的進(jìn)展。
[0088]圖10示出了靶標(biāo)組織，包括在剖面圖中由實(shí)線“T”表示的消融靶標(biāo)組織。期望通過(guò)以致死熱量提升的容積完全吞噬靶標(biāo)區(qū)域“T”來(lái)消融靶標(biāo)區(qū)域“T”。靶標(biāo)區(qū)域“T”例如可以是通過(guò)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530已經(jīng)探測(cè)到的腫瘤。
[0089]根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530包括具有任意合適成像模態(tài)的一個(gè)或多個(gè)圖像采集裝置(例如，圖10中所示的掃描器515)。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530可另外地、或可替代地包括醫(yī)學(xué)成像器(未示出)，其可操作的基于輸入像素?cái)?shù)據(jù)形成圖像可視化表示。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530可包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如內(nèi)部存儲(chǔ)單元576，其可包括能夠存儲(chǔ)表示由掃描器515接收的超聲圖像(和/或來(lái)自其他模態(tài)的圖像)的圖像數(shù)據(jù)的內(nèi)存卡和可移除存儲(chǔ)器。在一些實(shí)施方式中，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530可以是能夠使用不同模態(tài)的多模態(tài)成像系統(tǒng)。根據(jù)本公開實(shí)施方式的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530可包括能夠產(chǎn)生表示感興趣解剖區(qū)域的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的任何裝置。
[0090]表示一個(gè)或多個(gè)圖像的圖像數(shù)據(jù)可在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530和處理器單元526之間傳輸。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)530和處理器單元526可利用有線通信和/或無(wú)線通信。處理器單元526可包括任何類型的計(jì)算裝置、計(jì)算電路、或能夠執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(未示出)中一系列指令的任意類型的處理器或處理電路，所述介質(zhì)可以是能夠存儲(chǔ)代碼和/或數(shù)據(jù)的任何裝置或介質(zhì)。處理器單元526可適于運(yùn)行操作系統(tǒng)平臺(tái)和應(yīng)用過(guò)程。處理器單元526可從鍵盤(未示出)、如鼠標(biāo)、游戲桿或軌跡球的定點(diǎn)裝置、和/或通信耦合至處理器單元526的其他裝置接收用戶輸入。
[0091]如圖10中所示，任何合適成像模態(tài)(modality)的掃描器515可布置接觸器官“0R”以提供圖像數(shù)據(jù)。作為示意性實(shí)例，圖10中兩條虛線515A限定了掃描器515、如實(shí)時(shí)超聲掃描器的檢查區(qū)域。
[0092]在圖10中，圍繞靶標(biāo)區(qū)域“T”的虛線558表示穿過(guò)器官“0R”的剖面圖的消融等溫線。這種消融等溫線可以是達(dá)到約50°C或更高可能溫度的表面。消融等溫線容積的形狀和尺寸，如虛線558所示意，可受多個(gè)因子影響，包括能量施加器陣列50的配置、輻射段“R1”、“R2”和“R3”的幾何結(jié)構(gòu)、探頭51、52和53的冷卻、消融時(shí)間和瓦特?cái)?shù)、以及組織特性。
[0093]處理器單元526可連接至一個(gè)或多個(gè)顯示裝置(例如，圖10中所示的521)，用于顯示來(lái)自處理器單元26的輸出，這可供臨床醫(yī)生用來(lái)在諸如消融術(shù)的過(guò)程期間實(shí)時(shí)地、或接近實(shí)時(shí)地可視化靶標(biāo)區(qū)域“ T”、消融等溫線容積558、和/或消融邊界。
[0094]在一些實(shí)施方式中，從熱敏光學(xué)探頭300采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和/或接近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其包括熱分布信息，例如表示消融過(guò)程期間熱敏光學(xué)探頭300的一個(gè)或多個(gè)濾鏡區(qū)的數(shù)據(jù)，可從處理器單元526輸送至一個(gè)或多個(gè)顯示器裝置。處理器單元526適于分析圖像數(shù)據(jù)，包括熱分布信息，用于基于例如組織消融率和/或消融邊界的評(píng)估來(lái)確定與能量施加器陣列50相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)和/或與電外科能量發(fā)生源516相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。
[0095]電外科系統(tǒng)1000可包括庫(kù)580，其包括多個(gè)熱敏光學(xué)探頭300 (和/或光線610部)輪廓或覆蓋層(overlay) 582^582#如說(shuō)明書中所作用的，“庫(kù)”通常指代任何倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)總庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、緩沖器、存儲(chǔ)單元等。每個(gè)覆蓋層SSZ1-SSZn可包括表征和/或針對(duì)特定熱敏光學(xué)探頭配置的熱剖面，例如彩色圖配置、和/或曝光時(shí)間。
[0096]根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的庫(kù)580可包括數(shù)據(jù)庫(kù)584，其配置用于存儲(chǔ)和檢索能量施加器數(shù)據(jù)，例如與一個(gè)或多個(gè)能量施加器(例如圖10中所不的51、52和53)和/或一個(gè)或多個(gè)能量施加器陣列(例如，圖10所示的50)相關(guān)的參數(shù)、和/或與一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭300和/或其光纖部610 (例如，圖5中所示的光纖部叩1”、“？2”、叩3”、“？4”、叩5”和“P6”)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。存儲(chǔ)在庫(kù)580中的、和/或從PACS數(shù)據(jù)庫(kù)(未示出)可檢索的圖像和/或非圖形數(shù)據(jù)可用于配置電外科系統(tǒng)1000和/或其控制操作。例如，熱分布信息，例如在消融過(guò)程期間根據(jù)本公開實(shí)施方式的表不一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭300和/或其光纖610的部分和/或與此關(guān)聯(lián)的濾鏡區(qū)的數(shù)據(jù)，可用作反饋工具以控制器械的和/或臨床醫(yī)生的動(dòng)作，例如以使得臨床醫(yī)生能夠避免消融某些結(jié)構(gòu)，諸如大的血管、健康器官或重要隔膜。
[0097]圖11圖解示意了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的電外科系統(tǒng)(通常示為1100)，其類似于圖10的電外科系統(tǒng)1000，除了電磁能量輸送裝置(或能量施加器陣列)60的配置，以及與圖10的電外科系統(tǒng)相同部件的進(jìn)一步描述將出于簡(jiǎn)明而省略。
[0098]能量施加器陣列60包括圖10的探頭51、52和53以及支撐構(gòu)件56，其配置為提供支撐件至探頭51、52和53。支撐構(gòu)件56類似于圖10所示的能量施加器陣列50的支撐構(gòu)件55,除了圖11的支撐構(gòu)件56配置為支撐熱敏光學(xué)探頭300。在一些實(shí)施方式中，熱敏光學(xué)探頭300可拆卸地耦合至支撐構(gòu)件56。在未示出的可替代實(shí)施方式中，支撐構(gòu)件56可配置為支撐多個(gè)熱敏光學(xué)探頭300，它們可定位在相對(duì)于探頭51、52和53的任意各個(gè)位置。
[0099]在圖7中，圖3A的熱敏光學(xué)探頭300示出定位在能量輸送裝置750的附近，其定位用于輸送能量至組織區(qū) 域“T”。各種醫(yī)學(xué)成像模態(tài)，例如計(jì)算機(jī)層析成像(CT)掃描或超聲，可用于引導(dǎo)能量輸送裝置750和/或熱敏光學(xué)探頭300進(jìn)入待處理的組織區(qū)域“T”。
[0100]下文中，參照?qǐng)D12和圖13描述引導(dǎo)能量至組織的方法。應(yīng)該理解，這里提供的方法的各步驟可在不脫離本公開范圍的情況下組合地和以不同于這里呈現(xiàn)的順序執(zhí)行。
[0101]圖12是示意根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式引導(dǎo)能量至組織的方法的流程圖。在步驟1210中，靶標(biāo)組織(例如腫瘤)“T”位置和/或靶標(biāo)組織“T”邊界通過(guò)使用醫(yī)學(xué)成像來(lái)確定?？梢允褂萌我夂线m的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，例如超聲、磁共振成像(MRI)、或計(jì)算機(jī)層析成像(CT)。
[0102]在步驟1220中，消融裝置(例如，能量施加器60)被定位以輸送能量至靶標(biāo)組織“T”。能量施加器可直接插入組織“T”中，插入通過(guò)管腔，例如血管、針或?qū)Ч埽谑中g(shù)期間通過(guò)臨床醫(yī)生置于體內(nèi)，或通過(guò)其他合適方法定位在體內(nèi)。超聲引導(dǎo)可用于引導(dǎo)能量施加器60進(jìn)入待處理組織區(qū)域“T”中。能量施加器60可操作地與電外科能量發(fā)生源516相關(guān)聯(lián)。
[0103]在步驟1230中，熱敏光學(xué)探頭300定位在待監(jiān)視組織區(qū)域中。超聲引導(dǎo)可用于引導(dǎo)熱敏光學(xué)探頭300進(jìn)入待監(jiān)視組織區(qū)域“T”中。熱敏光學(xué)探頭300適于利用進(jìn)入熱敏光學(xué)探頭300的一個(gè)或多個(gè)光纖部分(例如，光纖部“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”和“P6”)的光線響應(yīng)熱量的光譜特性。
[0104]在步驟1240中，來(lái)自電外科能量發(fā)生源516的能量施加至能量施加器60。電外科能量發(fā)生源516能夠產(chǎn)生以RF或微波頻率或任何其他頻率的能量。
[0105]在步驟1250中，消融繼續(xù)，而接收的熱量超過(guò)一定閾值的消融區(qū)域的尺寸和/或位置通過(guò)使用由一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭300生成的一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)來(lái)顯示在監(jiān)視器上。
[0106]在步驟1260中，做出顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域是否大于步驟1210中確定腫瘤邊界的決定。
[0107]在步驟1270，如果確定了步驟1260中顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域大于腫瘤邊界，則終止消融。否則，如果確定了步驟1260中顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域不大于腫瘤邊界，則重復(fù)步驟1250。[0108]圖13是示意根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施方式的引導(dǎo)能量至組織的方法的流程圖。在步驟1310中，腫瘤“T，位置和/或腫瘤“T”邊界通過(guò)使用醫(yī)學(xué)成像來(lái)確定。
[0109]在步驟1320中，消融裝置(例如，能量施加器60)插入組織“T”中。超聲引導(dǎo)可用于引導(dǎo)能量施加器60進(jìn)入待處理組織區(qū)域“T”中。能量施加器60機(jī)械耦合至熱敏光學(xué)探頭300。熱敏光學(xué)探頭300適于利用進(jìn)入熱敏光學(xué)探頭300的一個(gè)或多個(gè)光纖部分(例如，光纖部“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”和“P6”)的光線響應(yīng)熱量的光譜特性。能量施加器60可操作地與電外科能量發(fā)生源516相關(guān)聯(lián)。
[0110]在步驟1340中，來(lái)自電外科能量發(fā)生源516的能量施加至能量施加器60。電外科能量發(fā)生源516能夠產(chǎn)生以RF或微波頻率或任何其他頻率的能量。
[0111]在步驟1350中，消融繼續(xù)，而接收的熱量超過(guò)一定閾值的消融區(qū)域的尺寸和/或位置通過(guò)使用由一個(gè)或多個(gè)熱敏光學(xué)探頭300生成的一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)來(lái)顯示在監(jiān)視器上。
[0112]在步驟1360中，做出顯示在監(jiān)視器上的消融區(qū)域是否大于步驟1310中確定腫瘤邊界的決定。
[0113]在一些實(shí)施方式中，可基于組織消融率和/或消融邊界評(píng)估來(lái)觸發(fā)安全過(guò)程和/或控件，例如減少功率水平和/或關(guān)閉輸送至能量施加器的能量的控件。在一些實(shí)施方式中，處理器單元526配置以生成一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)用于控制與電外科能量發(fā)生源516關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，可適于基于例如組織消融率和/或消融組織邊界與靶標(biāo)組織邊界的接近度來(lái)減少功率水平和/或關(guān)閉能量輸送。
[0114] 上述熱敏光學(xué)探頭、電外科裝置和系統(tǒng)、以及引導(dǎo)能量至靶標(biāo)組織的方法適用于各種開放和內(nèi)窺鏡外科過(guò)程。
[0115]上述熱敏光學(xué)探頭可以以各種配置插入或放置鄰近組織，例如用于使得能夠進(jìn)行消融邊界的可視化評(píng)估，或使得臨床醫(yī)生能夠確定消融率和/或過(guò)程何時(shí)已經(jīng)完成、和/或能夠觸發(fā)安全過(guò)程和/或控件，例如減少功率水平和/或關(guān)閉輸送至能量施加器的能量的控件。
[0116]在上述實(shí)施方式中，基于由本公開的熱敏光學(xué)探頭提供的熱分布信息來(lái)調(diào)節(jié)和/或控制電外科能量發(fā)生源的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，例如用于維持恰當(dāng)?shù)南诼省⒒蛴糜诖_定何時(shí)組織已經(jīng)完全脫水和/或過(guò)程已經(jīng)完成。
[0117]雖然已經(jīng)出于示意性和描述性目的參照附圖對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但應(yīng)該理解，本公開的過(guò)程和設(shè)備并不因此構(gòu)造為限制。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可在不偏離本公開范圍的情況下做出前述實(shí)施方式的各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種電外科系統(tǒng),包括: 電外科能量發(fā)生源； 能量施加器，可操作地與電外科能量發(fā)生源關(guān)聯(lián)； 熱敏光學(xué)探頭，適于利用光線的光譜特性來(lái)評(píng)估熱敏光學(xué)探頭的一個(gè)或多個(gè)光纖部分對(duì)熱量的響應(yīng)；以及 處理器單元，通信耦合至熱敏光學(xué)探頭，其中所述處理器單元生成至少一個(gè)電信號(hào)，用于至少部分基 于由熱敏光學(xué)探頭響應(yīng)熱量生成的至少一個(gè)電信號(hào)來(lái)控制與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)操作參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述熱敏光學(xué)探頭耦合至所述能量施加器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)操作參數(shù)可以選自由溫度、阻抗、功率、電流、電壓、操作模式、以及電磁能量施加持續(xù)時(shí)間組成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述處理器單元連接至至少一個(gè)顯示裝置，用于顯示靶標(biāo)組織位置和靶標(biāo)組織邊界中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電外科系統(tǒng)，其中所述顯示裝置基于由熱敏光學(xué)探頭生成的至少一個(gè)電信號(hào)來(lái)顯示接收的熱量超過(guò)一定閾值的消融區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述處理器單元基于消融組織與靶標(biāo)組織邊界的接近度來(lái)控制電外科能量發(fā)生源的功率水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述處理器單元基于組織消融率來(lái)控制電外科能量發(fā)生源的功率水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)操作參數(shù)基于組織消融率來(lái)確定，所述組織消融率至少部分地基于所述至少一個(gè)熱敏光學(xué)探頭對(duì)熱量的響應(yīng)來(lái)確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述處理器單元基于由熱敏光學(xué)探頭產(chǎn)生的熱分布數(shù)據(jù)來(lái)確定電外科能量發(fā)生源的至少一個(gè)操作參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)科要求I所述的電外科系統(tǒng)，其中所述能量施加器是配置為輸送微波能量至組織的微波天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng)，其中所述熱敏光學(xué)探頭包括至少一根光纖、布置在所述至少一根光纖上的至少一個(gè)濾色鏡區(qū)域、以及布置在所述至少一個(gè)濾色鏡上的熱敏材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電外科系統(tǒng),其中所述熱敏光學(xué)探頭包括至少一根光纖；布置在所述至少一根光纖上的多個(gè)濾色鏡區(qū)域、所述多個(gè)濾色鏡區(qū)域中的每個(gè)具有彼此不同的特征波長(zhǎng)；以及布置在所述多個(gè)濾色鏡區(qū)域上的熱敏材料。
13.—種電外科系統(tǒng),包括: 電外科能量發(fā)生源； 多個(gè)能量施加器，可操作地與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)； 多個(gè)熱敏光學(xué)探頭，每個(gè)熱敏光學(xué)探頭配置以利用光線的光譜特性來(lái)評(píng)估多個(gè)熱敏光學(xué)探頭中一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)光纖部分對(duì)熱量的響應(yīng)；以及 至少一個(gè)處理器單元，通信耦合至所述多個(gè)熱敏光學(xué)探頭，其中所述至少一個(gè)處理器單元生成至少一個(gè)電信號(hào)，用于至少部分基于由所述多個(gè)熱敏光學(xué)探頭中的至少一個(gè)響應(yīng)熱量生成的至少一個(gè)電信號(hào)來(lái)控制與電外科能量發(fā)生源相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)操作參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電外科系統(tǒng)，其中所述多個(gè)熱敏光學(xué)探頭中的至少一個(gè)包括至少一根光纖、布置在所述至少一根光纖上的至少一個(gè)濾色鏡區(qū)域、以及布置在所述至少一個(gè)濾色鏡上的熱敏材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電外科系統(tǒng),其中所述多個(gè)熱敏光學(xué)探頭中的至少一個(gè)包括至少一根光纖；布置在所述至少一根光纖上的多個(gè)濾色鏡區(qū)域、所述多個(gè)濾色鏡區(qū)域中的每個(gè)具有彼此不同的特征波長(zhǎng)；以及布置在所述多個(gè)濾色鏡區(qū)域上的熱敏材料。
16.一種用于監(jiān)視組織消融的裝置，包括: 探頭，其具有錐形部以利于探頭插入組織中，所述探頭包括: 光纖; 至少一個(gè)濾色鏡，布置在至少部分所述光纖上； 熱敏材料，布置在所述至少一個(gè)濾色鏡上，所述熱敏材料響應(yīng)熱量呈現(xiàn)光學(xué)特性中的變化；以及 探測(cè)器，在探頭插入組織中時(shí)從探頭接收光線，所述探測(cè)器基于從探頭接收的光線的光譜特性產(chǎn)生信號(hào)，所述信號(hào)指示至少部分所述探頭已經(jīng)經(jīng)受熱量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述探頭包括布置在光纖的多個(gè)部分上的多個(gè)濾色鏡區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，還包括布置在熱敏材料上的外殼。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝`置，其中所述外殼包括光學(xué)透明材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述探測(cè)器在探頭插入組織時(shí)接收透射穿過(guò)外殼的光線。
【文檔編號(hào)】A61B18/12GK103705302SQ201310670441
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月2日
【發(fā)明者】A·沙羅諾夫 申請(qǐng)人:柯惠有限合伙公司