电外科装置和方法
【专利说明】电外科装置和方法
【背景技术】
[0001] 电外科疗法已在医学中用来处理不良组织，诸如（例如）患病组织、癌症、恶性与 良性肿瘤、包块、消融灶和其它异常组织生长。用于常规消融疗法的装置、系统和方法可包 括电消融疗法（诸如（例如）高温热疗法，包括聚焦超声消融、射频（RF)消融和间质性激 光凝固）、其中将化学药剂注入不良组织以引起消融的化学疗法、手术切除、冷冻疗法、放射 疗法、光动力疗法、显微外科手术、使用5-氟尿嘧啶的局部治疗、和激光烧蚀。常规电消融 治疗可具有下述局限性中的一些：成本、恢复时间的长短和对患者造成的难以忍受的痛苦。 具体来讲，常规电消融疗法的一个缺点可为因有害热效应而对不良组织周围的健康组织的 任何永久性损伤，所述热效应由使组织暴露于由电消融装置产生的热能而引起。例如，对周 围健康组织的永久性损伤可在使用高温热疗法以使不良组织暴露于足以引起细胞坏死的 电势时发生。因此，需要对周围健康组织具有减少的有害热效应或毫无有害热效应的用于 治疗不良组织的电外科装置、系统和方法。
【附图说明】
[0002] 本发明的各种实施例的新颖特征在随附权利要求书中会特别阐述。然而，结合附 图参照下述说明可最好地理解关于手术的组织和方法两者的本发明的各种实施例、连同其 另外的目的和优点。
[0003] 图1示出了根据本文所述的某些实施例的电外科系统。
[0004] 图2示出了根据本文所述的某些实施例的电外科系统的第一电极和第二电极的 至少远侧部分。
[0005] 图3示出了根据本文所述的某些实施例的包括传感器的电外科系统的第一电极 和第二电极的至少远侧部分。
[0006] 图4示出了根据本文所述的某些实施例的包括温度传感器的电外科系统的第一 电极和第二电极的至少远侧部分。
[0007] 图5是根据本文所述的某些实施例的可应用于不良组织的AC波形的图示。
[0008] 图6是根据本文所述的某些实施例的可应用于不良组织的图5所示AC波形的一 系列电脉冲的图示。
[0009] 图7是根据本文所述的某些实施例的可应用于不良组织的图5所示AC波形的由 脉冲形成的多个猝发的图示。
[0010] 图8是根据本文所述的某些实施例的可应用于不良组织的一系列电脉冲期间的 电极温度的图示。
[0011] 图9是响应于DC单相脉冲的猪模型肌肉电活动的图示。
[0012] 图10是根据本文所述的某些实施例的响应于双相AC波形的脉冲的猪模型肌肉电 活动的图示。
[0013] 图11是根据本文所述的某些实施例的电外科系统的电路框图。
[0014] 图12是根据本文所述的某些实施例的由电外科系统生成并递送的处理方案的图 不。
[0015] 图13是根据本文所述的某些实施例的在接收可应用于不良组织的电脉冲之后的 猪肝脏的照片。
[0016] 图14是根据本文所述的某些实施例的由电外科系统生成并递送的处理方案的图 不。
[0017] 图15是根据本文所述的某些实施例的在接收可应用于不良组织的电脉冲之后的 猪肝脏的照片。
[0018] 图16是根据本文所述的某些实施例的由电外科系统生成并递送的处理方案的图 不。
[0019] 图17是根据本文所述的某些实施例的在接收可应用于不良组织的电脉冲之后的 猪肝脏的照片。
【发明内容】
[0020] -种电外科系统包括能量源、第一电极和第二电极。所述第一电极和所述第二电 极中的每个具有能够联接到所述能量源的第一端部并且各自具有第二导电端部，所述第二 导电端部能够向与其电接触的组织递送能量，其中所述能量源操作以产生双相射频（RF) 波形的脉冲并将所述脉冲递送到所述第一电极和所述第二电极的所述第二导电端部，并且 其中所述脉冲引起与所述第一电极和所述第二电极的所述第二导电端部电接触的组织中 的非热性细胞死亡。
[0021 ] -种电外科系统包括能量源、第一电极和第二电极。所述第一电极和所述第二电 极中的每个具有能够联接到所述能量源的第一端部，并且各自具有第二导电端部，所述第 二导电端部能够向与其电接触的组织递送能量，其中所述能量源操作以产生双相射频（RF) 波形的脉冲并将所述脉冲递送到所述第一电极和所述第二电极的所述第二导电端部，并且 其中所述脉冲引起与所述第一电极和所述第二电极的所述第二导电端部电接触的组织中 的细胞膜上的电势的变化。
[0022] -种与电外科系统一起使用的能量源包括可变电压功率源、由所述可变电压功率 源充电的至少一个电容器、以及从所述至少一个电容器接收能量的切换放大器。所述切换 放大器能够输出双相射频（RF)波形的脉冲，所述脉冲能够通过引起组织中的非热性细胞 死亡来处理所述组织，而在所述组织的处理期间患者体内不引起肌肉收缩或者引起最小限 度的肌肉收缩。
【具体实施方式】
[0023] 本专利申请的申请人还拥有名称为"METHODS FOR PROMOTING WOUND HEALING"的 美国专利申请序列号_，（代理人案卷号END7119USNP/120085)，该专利申请 与本文同一天提交并且全文以引用方式并入本文中。
[0024] 各种实施例涉及用于处理不良组织同时对周围健康组织具有减少的有害热效应 或毫无有害热效应的电外科系统和方法。
[0025] 本公开内容描述了电外科系统及其方法的各种实施例的各种元件、特征、方面和 优点。应当理解，对各种实施例的某些说明已被简化以仅示出与对本发明所公开的实施例 的更清晰的理解有关的那些元件、特征和方面，而为了简洁和清晰起见去除了其它的元件、 特征和方面。对"各种实施例"、"一些实施例"、"一个实施例"、或"实施例"的任何提及均大 体表示所述实施例中所述的具体元件、特征和/或方面包含于至少一个实施例中。短语"在 各种实施例中"、"在一些实施例中"、"在一个实施例中"、或"在实施例中"可能不是指同一 实施例。本领域的普通技术人员在考虑本文说明后将认识到，在具体实施或应用中可能需 要各种实施例与其它元件、特征和方面的各种组合或子组合。然而，由于此类其它元件、特 征和方面可容易由本领域的普通技术人员在考虑本文说明后确定，并且并非对完全理解本 发明所公开的实施例必不可少，故可不提供对此类元件、特征和方面的说明。同样地，应当 理解本文所列举的说明仅为本发明所公开的实施例的示例性例子而并非旨在限制本发明 的范围，本发明的范围仅由权利要求书限定。
[0026] 除非另有说明，否则本文所述的所有数值量为近似的，从而表示术语"大约"可在 没有明确规定时推断出。本文所公开的数值量应理解为不严格限于所引用的精确数值。相 反，除非另有说明，否则每个数值均旨在表示所引用的值和围绕那个值的功能上等同的范 围两者。在最低程度上说，丝毫没有将等同原则的应用限制于权利要求保护的范围的意图， 至少应该根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参 数。尽管本文所述的数值量为近似值，还是尽可能精确地报告出实际测量值的特定示例中 所述的数值量。
[0027] 本文所述的所有数值范围均包括其中所包含的所有子范围。例如，"1至10"的范 围旨在包括介于所引用的最小值1和所引用的最大值10之间的所有子范围并且包括所引 用的最小值1和所引用的最大值10。本文所引用的任何上限值均旨在包括所有更低的限 值。本文所引用的任何下限数值均旨在包括所有更高的限值。
[0028] 如本文通常所用，术语"近侧"和"远侧"通常是指临床医生操纵用于处理患者的 器械的一个末端。术语"近侧"通常是指最靠近临床医生的器械的部分。术语"远侧"通常 是指离临床医生最远定位的部分。还应当理解，为简明和清楚起见，本文可以参考所示实施 例使用诸如"竖直"、"水平"、"上"和"下"之类的空间术语。然而，外科器械可在多个方向 和位置中使用，并且这些术语并不意味着是限制性的且绝对的。
[0029] 在各种实施例中，电外科系统通常可包括联接到能量源的第一电极和第二电极。 所述能量源可产生双相射频（RF)波形的脉冲并将所述脉冲递送到患者的组织。所述脉冲 可非热处理和/或杀死患者体内的不良组织中的细胞。所述能量源可包括交流电（AC)电 波形发生器。
[0030] 在各种实施例中，一种电外科系统通常可包括联接到能量源的第一电极和第二电 极。所述能量源可产生双相射频（RF)波形的脉冲并将所述脉冲递送到患者的组织。所述 脉冲可引起组织中的细胞膜上的电势的变化。所述能量源可包括交流电（AC)电波形发生 器。
[0031 ] 在各种实施例中，AC波形发生器能够产生AC波形的脉冲并将所述脉冲递送到患 者的组织。所述AC波形可通过峰间电压幅值和在本文中被称作"基频f"的频率来表征。 所述电脉冲可通过各种参数诸如（例如）频率、幅值、脉冲宽度（持续时间）、脉冲总数、和 脉冲之间的延迟来表征。
[0032] 在各种实施例中，一种处理不良组织的方法通常可包括对不良组织施加双相RF 波形的脉冲以非热处理和/或杀死不良组织中的细胞。在其它实施例中，一种治疗不良组 织的方法通常可包括对不良组织施加双相射频（RF)波形的脉冲以引起不良组织中的细胞 膜上的电势发生变化。
[0033] 在各种实施例中，一种治疗不良组织的方法通常可包括向患者的组织传送AC波 形的脉冲。AC波形可通过峰间电压幅值和基频f来表征。电脉冲可通过各种参数诸如（例 如）频率、幅值、脉冲宽度（持续时间）、脉冲总数、和脉冲之间的延迟来表征。
[0034] 不希望受限于任何特定的理论，可在治疗之后立即发生所处理的不良组织中的细 胞死亡。作为另外一种选择，可因各种生物机制而稍后发生细胞死亡。按照一种理论，可因 不可逆电穿孔（IE)而发生细胞死亡。由外部施加的电场所引起的细胞质膜的导电性和渗 透性的中的电穿孔或电透化显著增加。电穿孔通常在分子生物学中用作将一些物质引入细 胞的方式，诸如分子探针、可改变细胞功能的药物、或一块编码脱氧核糖核酸（DNA)。电穿孔 为相依于细胞膜上每个点处的局部跨膜电压的动态现象。通常认为，对于给定脉冲持续时 间和形状而言，针对电穿孔现象的表现存在特定跨膜电压阈值（