用于交流心脏不可逆电穿孔的非对称平衡波形制造技术

提供了一种电穿孔治疗设备、方法和系统。该设备、系统和方法包括电穿孔发生器(26)。电穿孔发生器(26)被配置为向医疗装置输出不对称平衡波形，并且不对称平衡波形包括第一正相和第一负相。第一正相包括第一电流和第一时间，并且第一负相包括第二电流和第二时间。第一电流大于第二电流，并且第二时间大于第一时间。不对称平衡波形被配置为不可逆地电穿孔目标组织。

Asymmetric equilibrium waveforms for alternating cardiac irreversible electroporation

An electroporation treatment device, method and system are provided. The device, system and method include an electroporation generator (26). The electroporation generator (26) is configured to output asymmetrical balance waveforms to the medical device, and the asymmetrical balance waveforms include the first positive phase and the first negative phase. The first positive phase comprises a first current and a first time, and the first negative phase includes a second current and a second time. The first current is greater than the second current, and the second time is greater than the first time. Asymmetric balance waveforms are configured to be irreversible electroporation of the target organization.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于交流心脏不可逆电穿孔的非对称平衡波形相关申请的交叉引用本申请要求2015年5月12日提交的美国临时申请第62/160,237号的权益，其通过引用包含于此，如同在本文中完全阐述一样。
本专利技术总体上涉及用于电隔离心脏组织的系统。
技术介绍
众所周知，消融治疗可以用于治疗减损人体解剖结构的多种病症。例如，消融治疗发现特定应用的一个这种病症是在治疗房性心律失常中。当组织被消融，或者至少受到由消融发生器生成并由消融导管输送的消融能量时，在组织中形成损伤。安装在消融导管上或消融导管中的电极用于在心脏组织中产生组织坏死以校正诸如房性心律失常(包括但不限于异位房性心动过速、心房颤动和心房扑动)的病症。心律失常(即不规则的心律)能产生多种危险病症，包括同步房室收缩的丧失和血液流动的停滞，这可能导致多种疾病甚至死亡。据信，房性心律失常的主要原因是心脏的左心房或右心房内的杂散电信号。消融导管向心脏组织提供消融能量(例如，射频能量、冷冻消融、激光、化学物质、高强度聚焦超声等)以在心脏组织中产生损伤。这种损伤破坏了不需要的电通路，并且从而限制或防止了导致心律失常的杂散电信号。用于治疗心律失常的一个候选是电穿孔。电穿孔治疗涉及在细胞膜上电场诱导的孔形成。通过施加如可例如持续从一纳秒到几毫秒的相对短的持续时间脉冲所输送的直流(DC)信号来感应电场。可以重复这种脉冲以形成脉冲串。还可以通过施加如可例如持续从一纳秒到几毫秒的相对短的持续时间脉冲所输送的交流(AC)信号来感应电场。当这种电场在体内环境设置中施加到组织时，组织中的细胞经受跨膜电位，这基本上打开了细胞壁上的孔，因此称为电穿孔。电穿孔可以是可逆的(即，暂时打开的孔将重新密封)或不可逆的(即，孔将保持打开)。例如，在基因治疗领域中，可逆电穿孔(即暂时打开的孔)用于将高分子量治疗载体转染到细胞中。在其它治疗应用中，适当配置的脉冲串单独可用于例如通过引起不可逆的电穿孔来造成细胞破坏。前面的讨论仅仅是为了说明本领域，而不应该被认为是对权利要求范围的否定。
技术实现思路
在一个实施例中，电穿孔治疗设备包括电穿孔发生器。电穿孔发生器被配置为向医疗装置输出不对称平衡波形。不对称平衡波形可以包括第一正相和第一负相。第一正相可以包括第一电流和第一时间，并且第一负相可以包括第二电流和第二时间。第一电流大于第二电流，并且第二时间大于第一时间。不对称平衡波形被配置为不可逆地电穿孔目标组织。在另一个实施例中，一种向目标组织施加不可逆电穿孔的方法可以包括从电穿孔发生器向医疗装置发送不对称平衡波形。不对称平衡波形可以包括第一正相和第一负相。第一正相包括第一电流和第一时间，并且第一负相包括第二电流和第二时间。第一电流大于第二电流，并且第二时间大于第一时间。不对称平衡波形被配置为不可逆地电穿孔目标组织。在又一个实施例中，电穿孔治疗系统可以包括包含至少一个电极的医疗装置和电穿孔发生器。电穿孔发生器被配置为向医疗装置的至少一个电极输出不对称平衡波形。不对称平衡波形包括第一正相和第一负相。第一正相包括第一电流和第一时间，并且第一负相包括第二电流和第二时间。第一电流大于第二电流，并且第二时间大于第一时间。不对称平衡波形被配置为不可逆地电穿孔目标组织。附图说明图1是结合用于电穿孔治疗的实施例的系统的示意框图。图2A是正弦波形的曲线。图2B是根据本公开的自适应波形的曲线。图3是不对称施加的电流模式的曲线。具体实施方式现在参考附图，其中相同的附图标记用于在多个视图中标识相同的部件，图1是与可以使用用于电穿孔治疗的电极组件相关的系统10的示意框图。通常，多个实施例包括设置在导管的远端处的电极组件。电极组件可以包括多个单独的电隔离的电极元件。每个电极元件可以单独布线，使得它可以选择性地配对或与任何其它电极元件组合以作为双极或多极电极用于感测(更多地在下面)和电穿孔激发的目的。在感测模式中，可以电扫描电极元件以检测或识别哪些电极元件(或对)具有指示与目标组织接触的电传导特性(例如阻抗、相位角、电抗)。一旦识别出这种电极元件，就可以根据电穿孔激发策略来控制电穿孔发生器以激发所识别的电极元件。选择性激发可以改善目标组织的选择性，更有效地将治疗引导至期望的目标组织。细胞的不可逆电穿孔(IRE)是用于在例如心脏中产生精确靶向损伤的重要技术。在施加高强度电流以产生这种损伤期间，期望避免肌肉收缩。如果施加的电流是DC(或低频)电流，则可能发生严重的肌肉收缩，因为可激发组织(肌肉细胞和神经元)的激发阈值远低于电穿孔阈值。因此，在施加DC电流进行电穿孔的情况下，可能需要麻醉来放松肌肉。为了避免麻醉和/或肌肉松弛剂的需要，可以施加高频交流电流。本公开提供用于在不需要麻醉和肌肉松弛剂的情况下产生足够的组织坏死的方式和解决方案，以避免由于所施加电流产生的(骨骼)肌肉痉挛。所选择的特定激发策略将取决于寻求实现的电穿孔治疗的特定类型。示例性电穿孔治疗包括：(1)电穿孔介导治疗；(2)电穿孔诱导的原发性坏死治疗；和(3)电场诱导的凋亡(或继发性坏死)治疗。下面将描述每一种治疗。电穿孔介导的消融治疗是指使用电穿孔输送组织预处理效应。预处理效应将导致改变组织的生物物理特性，使组织接受其它的消融治疗，诸如射频(RF)、超声波和光动力治疗。组织预处理可以通过使用电穿孔将电解质局部地输送到组织来实现，从而改变组织的生物物理特性，诸如其电学、声学、光学、热学和灌注性质。在这种情况下，施加到组织的电场引起暂时打开细胞壁上的孔的瞬时和可逆的效应，并且在施加电场之后细胞保持存活。一般而言，电穿孔将涉及施加直流电流(DC)或交流电流(AC)以产生足以“撕裂”形成细胞膜的脂质双层的电场。存在可能有效的许多电压电平/脉冲持续时间/占空比组合。应当理解，多种因素可能影响实现细胞壁上的孔的暂时(即，瞬时和可逆)打开所需的特定激发方案，包括物种、组织大小、细胞大小和发育阶段。电穿孔诱导的原发性坏死治疗是指以直接使质膜(细胞壁)完整性的不可逆损失导致其分解和细胞坏死的方式输送电流的效应。这种细胞死亡机制可以被看作是“从外到内”的过程，这意味着细胞外壁的破坏对细胞内部造成有害的影响。通常，对于经典的质膜电穿孔，电流以紧密间隔的电极之间的短持续时间直流(DC)脉冲(例如，0.1到20ms的持续时间)的形式作为脉冲电场输送，所述电极能够输送约为0.1-1.0KV/cm的相对低的电场强度。如本文所讨论的，如下面进一步描述的，不对称平衡波形也可以与AC波形一起使用。电场诱导的细胞凋亡(或继发性坏死)治疗是指在细胞分解和质膜(细胞壁)的不可逆损失之前以导致细胞内结构(诸如核、线粒体或内质网)和细胞内功能的电处理的方式输送电流的效应。这种细胞死亡机制可以被看作是“由内向外”的过程，意味着细胞内部的破坏对细胞外壁造成有害的“次要”影响。对于电场诱导的细胞凋亡，电流以紧密间隔的电极之间的极短持续时间的DC脉冲(例如，1到300ns的持续时间)的形式作为脉冲电场输送，所述电极能够输送约2至300KV/cm的相对高的电场强度。如本文所讨论的，不对称平衡波形也可以与交流电流一起使用以使用下面进一步描述的m诱导电场诱导的细胞凋亡。应当理解，尽管电穿孔介导的消融治疗、电穿孔诱导的原发性坏死治疗、电场诱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电穿孔治疗设备，包括：电穿孔发生器，其中所述电穿孔发生器被配置为向医疗装置输出不对称平衡波形，其中所述不对称平衡波形包括第一正相和第一负相，其中所述第一正相包括第一电流和第一时间，以及其中所述第一负相包括第二电流和第二时间，其中所述第一电流大于所述第二电流，以及其中所述第二时间大于所述第一时间，以及其中所述不对称平衡波形被配置为不可逆地电穿孔目标组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.12 US 62/1602371.一种电穿孔治疗设备，包括：电穿孔发生器，其中所述电穿孔发生器被配置为向医疗装置输出不对称平衡波形，其中所述不对称平衡波形包括第一正相和第一负相，其中所述第一正相包括第一电流和第一时间，以及其中所述第一负相包括第二电流和第二时间，其中所述第一电流大于所述第二电流，以及其中所述第二时间大于所述第一时间，以及其中所述不对称平衡波形被配置为不可逆地电穿孔目标组织。2.根据权利要求1所述的电穿孔治疗设备，其中所述第一正相和所述第一负相包括一个周期，以及其中所述电穿孔发生器被配置为向所述目标组织输出多个周期。3.根据权利要求2所述的电穿孔治疗设备，其中所述电穿孔发生器被配置为在所述第一正相与所述第一负相之间以及所述多个周期中的每个周期之间插入等待时间段。4.根据权利要求3所述的电穿孔治疗设备，其中所述电穿孔发生器还包括MOSFET，以及其中所述等待时间段被配置为避免对所述MOSFET的损坏。5.根据权利要求3或4所述的电穿孔治疗设备，其中所述多个周期中的每个周期之间的所述等待时间段小于0.5秒。6.根据权利要求2至5中任一项所述的电穿孔治疗设备，其中所述多个周期中的每个周期中的每个正相和每个负相的面积接近于零。7.根据权利要求2至6中任一项所述的电穿孔治疗设备，其中所述多个周期被配置为将所施加的电流函数应用到所述目标组织。8.根据权利要求7所述的电穿孔治疗设备，其中所述所施加的电流函数包括0.5伏的值。9.根据前述权利要求中任一项所述的电穿孔治疗设备，其中所述电穿孔发生器进一步被配置为接收指示组织状态的信号。10.根据权利要求9所述的电穿孔治疗设备，其中所述电穿孔发生器进一步被配置为使用所接收到的信号来计算和设置所述不对称平衡波形。11.根据权利要求10所述的电穿孔治疗设备，其中所述电穿孔发生器被配置为计算不对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·科林斯，
申请(专利权)人：圣犹达医疗用品电生理部门有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US