全液体冷冻消融导管制造技术

提供了一种用于对冷冻手术过程的探针的远端处的冷冻探头进行冷却的系统及其使用方法。特别地是，冷冻探头由液体制冷剂冷却至冷冻温度，以便对生物组织进行冷冻手术过程。对于本发明专利技术，该系统在所述制冷剂穿过冷冻探头时将所述制冷剂保持为液态。在一个实施例中，公开了一种封闭系统，其中，来自冷冻探头的液体制冷剂被再循环和再利用。在另一个公开的实施例中，来自冷冻探头的液体制冷剂被蒸发，并且所产生的蒸汽通过排气口释放。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是目前在审的2009年4月17日提交的申请No.12/425,938的部分继续申请。申请No.12/425,938要求2008年4月24日提交的美国临时专利申请61/047,496的权益。申请No.12/425,938和No.61/047,496的内容通过引用合并到本文中。
本专利技术总体上涉及用于执行冷冻手术过程的系统和方法。更具体地，本专利技术涉及使用具有用于将生物组织冷却至冷冻温度的冷冻探头的探针的系统和方法。本专利技术特别地但非排它地用作开环系统，其中液体制冷剂在其进入和离开探针的冷冻探头时保持液态。
技术介绍
用于冷冻手术的探针必须设计成具有最佳小的形状和尺寸,以实现生物组织的选择性冷却。冷冻手术系统还必须设计用以对与待治疗的靶生物组织直接热接触的冷冻探针部分(即，冷冻探头)提供可靠的冷却。对于许多冷冻处理应用，低于-90℃的温度是期望的，并且一些已知的冷冻手术系统使用液体制冷剂，例如氮气、氩气、一氧化二氮、二氧化碳、各种氢氟碳化物等。液氮具有约-200℃的非常理想的低温，但是当其被引入冷冻探针的冷冻区中时，其与周围温暖的生物组织热接触，其温度升高到沸腾温度(-196℃)以上。因此，其在大气压下蒸发并且在体积上膨胀几百倍，并且迅速地从探针探头吸收热量。当冷冻探针的微型针头被气态氮“堵塞”时，体积上的这种明显增加导致“汽塞”效应。已经提出了几种液氮系统。例如，在美国专利No.5,520,682和美国专利No.7,192,426中公开了改进的冷冻手术系统和用于将液氮供应到探针探头的方法，这两个专利均授予Baust等人。此外，在授予Rubinsky等人的美国专利No.5,334,181中公开了用于将液氮直接和/或间接输送到探针探头的系统。对于这些和其它类似类型的系统，冷冻手术实践表明，基于使用液氮作为冷却微型探针探头的手段的当前冷却系统和方法在实践中是不可行的。在很大程度上，这是由于液氮迅速转变成气态，随后导致不可避免的“汽塞”。当加压气体通过焦耳-汤姆逊膨胀元件(诸如，设置在冷冻探针的端部处的小孔、节流阀或其它类型流动构造)膨胀时，一氧化二氮和二氧化碳系统通常实现冷却。例如，典型的一氧化二氮系统将气体加压至约5至5.5MPa，以在约0.1MPa的压力下达到不低于约-85至-65℃的温度。对于二氧化碳，通过约5.5MPa的初始压力，在相同的0.1MPa的压力下实现约-76℃的温度。然而，一氧化二氮和二氧化碳冷却系统不能实现由液氮系统提供的温度和冷却功率。另一方面，一氧化二氮和二氧化碳冷却系统具有一些优点，因为：在高压加压气体到达探针探头处的焦耳-汤姆逊节流部件或其它膨胀装置时，该处于室温下的高压加压气体的进入不需要系统的热绝缘。然而，由于不足的低操作温度以及相对高的初始压力，冷冻手术应用受到严格限制。另外，焦耳-汤姆逊系统通常使用热交换器来用输出的膨胀气体冷却输入的高压气体，以便通过使压缩气体膨胀实现必要的温降。换句话说，这些热交换器系统与探针探头的期望微型尺寸(探针探头的直径必须小于至少3mm)不相容。已经提出了多种混合气体制冷系统(例如，焦耳-汤姆逊系统)用于执行冷冻手术过程。特别地，美国专利No,5,787,715，美国专利No,5,956,958，美国专利No,6,530,234(所有这些专利都授予Dobak,III等人)公开了使用具有混合气体制冷系统的装置的冷冻过程。其中制冷剂从液体转变为气体(例如焦耳-汤姆逊效应)的其它系统包括在授予Li等人的美国专利No.6,074,572和授予Lentz等人的美国专利6,981,382中公开的系统。总之，使用液氮作为冷却微型探针探头的手段的系统经受“汽塞”。另一方面，使用高度加压的气体混合物以实现焦耳-汤姆逊效应的系统不能提供低于约-90℃的操作温度。因此，它们对于许多冷冻手术过程是不期望的。考虑到上述情况，本专利技术的目的是提供一种用于用冷冻探针执行冷冻手术过程的封闭系统，该系统在液体制冷剂穿过冷冻探针时保持液体制冷剂处于液态。本专利技术的另一个目的是提供这样一种封闭系统：该封闭系统在液体制冷剂穿过冷冻探针时保持其液态，并使离开冷冻探针的制冷剂再循环，并且将再循环的制冷剂作为冷冻探针的输入而重新使用。本专利技术的另一个目的是提供这样一种系统：该系统在液体制冷剂通过冷冻探针时保持其液态，然后蒸发制冷剂并在设置于冷冻探针下游的排气口处释放所得到的蒸汽。本专利技术的又一个目的是提供一种用于进行冷冻消融治疗的系统和方法，其采用在低压(例如0.3MPa)和低温(例如小于-100℃)下的非蒸发液体制冷剂。本专利技术的另一目的是提供一种冷冻消融系统：该冷冻消融系统可以定制化，以使用几种不同液体制冷剂中的任何一种。本专利技术的又一目的是提供一种冷冻消融系统：该冷冻消融系统集成有用于去除在冷冻手术治疗期间可能粘附到冷冻探针的冷冻生物组织的装置。本专利技术的再一目的是提供一种易于使用、制造相对简单且成本相对较低的冷冻消融系统。
技术实现思路
用于执行对生物组织的冷冻手术治疗的过程的系统和方法包括探针(即，冷冻探针)和用于冷却探针的探头以用于手术的液体制冷剂。在一个实施例中，系统是闭环的，并且重要地是，液体制冷剂在循环通过该系统时总是保持液态。如本专利技术所设想的，在冷冻探针的探头处可实现低温(例如小于-100℃)和低压(例如低至0.3MPa)。在另一个实施例中，系统是闭合的，但不一定必需是闭环的。类似于闭环实施例，对于封闭实施例，液体制冷剂在穿过冷冻探针时保持为液态。然而，如下面进一步详细描述的，对于封闭系统，离开探针的液体制冷剂被去除、再循环并且通过将再循环的制冷剂重新引入到将制冷剂输入到冷冻探针中的管线中而再利用。在又一个实施例中，该系统包括位于冷冻探针下游的排气口。与闭环和封闭系统实施例类似，对于排气的实施例，液体制冷剂在穿过冷冻探针时保持为液态。然而，对于排气的实施例，液体制冷剂在冷冻探针下游被蒸发，并且所得到的蒸汽在排气口处被释放。在结构上，本专利技术的冷冻消融系统包括用于保持液体制冷剂的容器。根据所使用的具体液体制冷剂，液体制冷剂作为液体以基准压力“PB”和温度“TR”保持在容器中。具体地，TR与容器所处的环境温度基本上相同或比其略冷。为了本专利技术的目的，液体制冷剂优选地选自包括R124、R218、R290、R1270和R600A的一组制冷剂。除了液体制冷剂的容器之外，系统还包括冷冻探针。详细地，该冷冻探针包括中空的且基本上管状的真空壳，该真空壳具有近端和远端。形成有液密室的冷冻探头附接到真空壳的远端。并且，冷入口管线从真空壳的近端穿过真空壳延伸到真空壳的远端，以建立与冷冻探头的液密室的流体连通。类似地，返回管线从冷冻探头的液密室向近端延伸并且返回通过真空壳，以在冷冻探头的液密室与冷冻探针的近端之间建立流体连通。优选地，冷冻探头的外径和真空壳的外径小于约3mm。如本专利技术所期望的，提供真空壳，以在冷冻探针设置用于手术的情况下，热隔离冷入口管线和返回管线与周围组织的接触。此外，湍流器可以设置在冷冻探头的液密室中，以帮助液体制冷剂移动通过冷冻探针。泵沿着冷入口管线设置在液体制冷剂容器与冷冻探针之间。对于本专利技术，液体泵用于最初使液体制冷剂从容器移动并且随后在升高的操作压力Popn下移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷冻消融的封闭系统，包括：容器，所述容器用于保持处于基准压力PB的液体制冷剂；外部制冷器，所述外部制冷器用于将所述容器中的液体制冷剂冷却至温度Tmin；液体泵，所述液体泵用于使液体制冷剂从所述容器移动并且在升高的操作压力Popn下移动通过所述系统；冷冻探针，所述冷冻探针用于从所述泵接收液体制冷剂，以在冷冻消融过程中使用；以及返回管线，所述返回管线用于将液体制冷剂从所述冷冻探针返回到辅助容器，其中所述辅助容器能从所述返回管线移除、能与所述外部制冷器接合以冷却所述辅助容器中的液体制冷剂，并且能附接到所述液体泵以允许所述辅助容器中的液体制冷剂被重复使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 US 14/459,5881.一种用于冷冻消融的封闭系统，包括：容器，所述容器用于保持处于基准压力PB的液体制冷剂；外部制冷器，所述外部制冷器用于将所述容器中的液体制冷剂冷却至温度Tmin；液体泵，所述液体泵用于使液体制冷剂从所述容器移动并且在升高的操作压力Popn下移动通过所述系统；冷冻探针，所述冷冻探针用于从所述泵接收液体制冷剂，以在冷冻消融过程中使用；以及返回管线，所述返回管线用于将液体制冷剂从所述冷冻探针返回到辅助容器，其中所述辅助容器能从所述返回管线移除、能与所述外部制冷器接合以冷却所述辅助容器中的液体制冷剂，并且能附接到所述液体泵以允许所述辅助容器中的液体制冷剂被重复使用。2.根据权利要求1所述的系统，还包括定位在所述返回管线中的止回阀，用以将所述液体制冷剂上的压力减小到PB，以便使液体制冷剂返回到所述辅助容器。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述冷冻探针包括：冷冻探头，所述冷冻探头形成有液密室；冷入口管线，所述冷入口管线将所述泵连接到所述冷冻探头的所述液密室；以及中空的基本管状的真空壳，所述真空壳具有远端，其中所述真空壳的所述远端固定到所述冷冻探头，以在所述泵与所述冷冻探头之间将所述冷入口管线围在所述真空壳内，并且其中所述返回管线从所述冷冻探头的所述液密室延伸。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述液体制冷剂是在0.5MPa到3.0MPa之间的范围内的压力下具有在-180℃到-150℃之间的范围内的温度的液氮，用以将液体制冷剂冷却到Tmin。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述基准压力PB在大约0.3MPa至1.5MPa的范围内，其中Tmin小于大约-100℃，并且其中Popn在大约0.3MPa至5.0MPa的范围内。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述液体制冷剂选自由C2HClF4、C3F8、C3H8、C3H6和i-C4H10构成的组。7.一种用于冷冻消融的系统，包括：液体制冷剂；容器，所述容器用于保持处于基准压力PB的液体制冷剂；制冷器，所述制冷器用于将所述液体制冷剂冷却至温度Tmin；液体泵，所述液体泵用于使所述液体制冷剂在升高的操作压力Popn下移动通过所述系统；冷冻探针，所述冷冻探针用于接收在冷冻消融过程中使用的液体制冷剂；返回管线，所述返回管线用于使液体制冷剂从所述冷冻探针返回；以及蒸发器/排气单元，所述蒸发器/排气单元用于从所述返回管线接收液体制冷剂、蒸发所述液体制冷剂并排出所得到的蒸汽。8.根据权利要求7所述的系统，还包括定位在所述返回管线中的止回阀。9.根据权利要求7所述的系统，其中所述制冷器是用于冷却所述容器中的液体制冷剂的外部制冷器。10.根据权利要求7所述的系统，其中所述制冷器定位成用以从所述泵接收所述液体制冷剂，并且所述冷冻探针从所述制冷器接收冷却的液体制冷剂。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述冷冻探针包括：冷冻探头，所述冷冻探头形成有液密室；冷入口管线，所述冷入口管线将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·J·尼达姆，巴龙·W·尼达姆，
申请(专利权)人：克莱米迪克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US