基于支气管镜的微波消融系统和方法技术方案

一种新型微波消融施加器，包括柔性管状轴和部分封装的天线。施加器适于与内窥镜一起使用，以便接近患者器官内深处的远程目标。通过使衰减液体循环通过轴并穿过天线的一部分，微波功率以期望的辐射图案从天线发射。描述了微波消融系统和方法。

Microwave ablation system and method based on bronchoscope

A novel microwave ablation applicator includes a flexible tubular shaft and a partially encapsulated antenna. The applicator is suitable for use with an endoscope to gain access to a remote target deep inside the patient's organ. Microwave power is transmitted from the antenna in the desired radiation pattern by circulating the attenuated liquid through the axis and through a portion of the antenna. The microwave ablation system and method are described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于支气管镜的微波消融系统和方法相关申请的交叉引用本国际PCT申请要求2017年1月26日提交的美国临时专利申请第62/450,916号的优先权的权益。
本专利技术涉及电外科装置，其可操作来输送足够强度的微波能量，以引起位于人体或动物体内的组织的靶向消融。
技术介绍
微波消融(MWA)是临床上用于癌症热疗的几种能量形式之一。热消融的目标是将目标组织加热到毒性温度，导致细胞因凝固坏死而死亡。ThomasRyanP的“MicrowaveAblationforCancer:Physics,Performance,Innovation,andtheFuture(微波消融治疗癌症：物理、性能、创新和未来)”，其来源于纽约的Image-GuidedCancertherapy(图像引导癌症疗法)：SpringerScience+BusinessMedia,2013。MWA是一种微创过程，其可用于不可切除的肿瘤，或具有复杂医疗状况的患者，这些医疗状况会妨碍化疗、放疗或传统外科手术。MWA过程通常在图像引导下进行，例如超声或计算机断层扫描(CT)，以识别疾病、定位施加器(applicator)并确认适当的治疗。G.Deshazer、D.Merck、M.Hagmann、D.E.Dupuy和P.Prakash的“Physicalmodelingofmicrowaveablationzoneclinicalmarginvariance(微波消融区临床边缘变异的物理模型)”，其来源于Med.Phys.(医学物理学)，第43卷，第4期，第1764页，2016年4月。MWA显示出比外科手术切除更低的并发症发生率，因此它是不适合需要耗费很多体力或侵入性治疗的高危患者的优先选择。见Deshazer等人。参考图1，通常通过将刚性针状天线施加器10插入患者肺部24的目标肿瘤30中并施加从微波发生器供应的能量来执行MWA。公共频率范围为915兆赫或2.45千兆赫，尽管正在考虑以其他频率操作的系统。S.Curto、M.Taj-Eldin、D.Fairchild和P.Prakash的“Microwaveablationat915MHzvs2.45GHz:Atheoreticalandexperimentalinvestigation(915兆赫与2.45千兆赫的微波消融：理论和实验研究)”，其来源于Med.Phys.，第42卷，第11期，第6152-6161页，2015年11月。理想情况下，MWA过程将沿着整个肿瘤边界50以额外的5-10mm的边缘消融肿瘤，以考虑通过成像未检测到的任何额外癌细胞。见Deshazer等人。当快速振荡的辐射电场引起组织中的极性分子(例如水)的旋转，极性分子试图与所施加的场的方向对齐时，就会产生热量。组织中引起的热损伤随加热过程中的瞬态温度分布(transienttemperatureprofile)而变；凝固坏死发生在组织温度超过约55℃时。W.C.Dewey的“Arrheniusrelationshipsfromthemoleculeandcelltotheclinic(从分子和细胞到临床的Arrhenius关系)”，其来源于Int.J.Hyperthermia，第25卷，第1期，第3-20页，2009年1月。治疗区域的最终尺寸和形状(体积)由天线的辐射图案(radiatingpattern)、局部热传导和血液灌注造成的热损失决定。尽管目前可获得的用于治疗肺部病变的经皮微波消融(MWA)系统已经证明相对于其他消融形式，例如激光和射频消融，局部肿瘤控制得到了改善(例如，MWA为88％，相比之下激光和射频分别为68％和69％，T.J.Vogl、R.Eckert、N.N.N.Naguib、M.Beeres、T.Gruber-Rouh和N.-E.A.Nour-Eldin的“ThermalAblationofColorectalLungMetastases:RetrospectiveComparisonAmongLaser-InducedThermotherapy,RadiofrequencyAblation,andMicrowaveAblation(结肠直肠肺转移的热消融：激光诱导热疗、射频消融和微波消融的回顾性比较)”，其来源于Am.J.Roentgenol.，第1-10页，2016年9月。)，但是经皮消融具有使胸膜25破裂的高相关风险。胸膜破裂会导致气胸：即使不是致命的并发症，也是非常不可取的。由此可见，经皮方法可进入的肺部肿瘤的范围从根本上受到肿瘤位置和周围解剖结构(心脏、大血管、膈肌、肋骨)的限制。随着通过低剂量CT筛查对周围结节检测的增加，具有可采用微创方法治疗的局限性疾病的患者的数量预计将大幅增加。K.Harris、J.Puchalski和D.Sterman的“RecentAdvancesinBronchoscopicTreatmentofPeripheralLungCancers(支气管镜治疗周围型肺癌的最新进展)”，其来源于Chest，2016年6月。已经提出通过支气管镜方法对肺目标进行热消融作为早期肿瘤治疗的微创手段。R.Eberhardt、N.Kahn和F.J.F.Herth的“‘Heatanddestroy’：bronchoscopic-guidedtherapyofperipherallunglesions(‘加热和破坏’：支气管镜引导下的周围型肺病变的治疗)”，其来源于Respir.Int.Rev.Thorac.Dis.，第79卷，第4期，第265-273页，2010年。支气管镜引导和导航技术的进步预期提高经由支气管镜向目标肿瘤输送施加器的能力。D.H.Sterman等人的“Highyieldofbronchoscopictransparenchymalnoduleaccessreal-timeimage-guidedsamplinginanovelmodelofsmallpulmonarynodulesincanines(在犬类小肺结节的新模型中的支气管镜透明肺结节访问实时图像引导采样的高收益率)”，其来源于Chest，第147卷，第3期，第700-707页，2015年3月。然而，MWA装置的一个挑战是在支气管镜的更窄和更长的工作腔内工作。支气管镜装置的直径必须小于2mm，以配合在可用窥镜内的工作通路内，且必须长约1.5m，以接近周围肺部中的目标。目前可获得的经皮MWA装置的尺寸范围在17G(约1.5mm)到13G(约2.4mm)之间。R.C.Ward、T.T.Healey和D.E.Dupuy的“Microwaveablationdevicesforinterventionaloncology(介入肿瘤的微波消融装置)”，其来源于ExpertRev.Med.Device，第10卷，第2期，第225-238页，2013年3月；经皮MWA施加器的长度通常约为15-30cm。直径越小，需要使用越小越长的缆线，由于同轴缆线内的电磁衰减，缆线会产生越多的加热。例如，1.0千兆赫的UT-34缆线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于消融患者肺中的目标组织的基于支气管镜的方法，包括以下步骤：/n推进支气管镜通过患者的嘴或鼻子并进入肺中；/n推进微波消融导管通过所述支气管镜的工作腔并进入目标组织中或邻近于目标组织；和/n通过以引起目标组织消融的频率从所述微波消融导管向目标组织发射微波能量来消融目标组织。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170126 US 62/450,9161.一种用于消融患者肺中的目标组织的基于支气管镜的方法，包括以下步骤：
推进支气管镜通过患者的嘴或鼻子并进入肺中；
推进微波消融导管通过所述支气管镜的工作腔并进入目标组织中或邻近于目标组织；和
通过以引起目标组织消融的频率从所述微波消融导管向目标组织发射微波能量来消融目标组织。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射通过从所述微波消融导管全方位发射微波能量来执行。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括在消融步骤期间使液体循环通过所述微波消融导管。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述液体被循环至距所述天线的端部的预定距离，所述预定距离足以使所述液体吸收期望量的微波能量。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述液体在5-40毫升/分种的范围内的流速下循环。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，在循环步骤期间循环水。


7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定距离是3-9mm。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述频率在0.3-6千兆赫的范围内。


9.根据权利要求3所述的方法，还包括监测温度，并基于来自监测步骤的温度来调节所述液体的流速。


10.根据权利要求1所述的方法，其中，消融的步骤是连续的，且范围为2-15分钟，频率在2.0千兆赫和2.5千兆赫之间。


11.一种用于消融患者内的目标组织的微波消融系统，包括：
微波电源，其用于产生微波能量；和
微波消融导管，其包括：
长形管状主体，其包括柔性近侧部分和远侧部分；
长形天线，其设置在所述远侧部分内，并包括远侧末端；
传输线，其与所述电源电气通信，并且穿过所述主体延伸到所述天线，并且用于在所述电源和所述天线之间传输微波能量；
液体流入通道和液体流出通道，所述液体流入通道和所述液体流出通道用于通过所述管状主体将液体输送到所述导管的所述远侧部分和从所述导管的所述远侧部分输送液体，并且其中所述液体流入通道和所述液体流出通道是导热的，使得当所述液体循环通过所述液体流入通道和所述液体流出通道时，热量被所述液体吸收；和
其中所述导管的所述远侧部分包括与所述天线的所述远侧末端向近侧地隔开的液体屏障，所述液体屏障禁止所述液体通过其中，并且使得当微波能量从所述电源传输到所述天线并且所述液体循环通过所述导管时，所述液体吸收从所述天线发射的第一量的微波能量。


12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述传输线包括同轴缆线，所述同轴缆线包括与外导体电绝缘的内导体。


13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述同轴缆线包括编织的中心导体和编织的外导体。


14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述天线选自由偶极天线、螺旋天线、缝隙天线、多缝隙天线和单极型天线组成的组。


15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述天线是所述内导体的延伸超过所述外导体的暴露部分。


16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述导管还包括缆线，所述缆线适于可拆卸地联接到所述微波功率监视器的连接器。


17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述主体具有形状和柔性以在内窥镜过程期间被推进通过内窥镜。


18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述液体流出通道和所述液体流入通道穿过所述导管的所述主体并排布置。


19.根据权利要求11所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥斯汀·普凡嫩施蒂尔，托马斯·M·基斯特，亨盖·维博沃，普尼特·普拉卡什，
申请(专利权)人：堃博生物科技公司，堪萨斯州立大学研究基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US