用于不可逆电穿孔的脉冲发生器制造技术

本发明专利技术题为“用于不可逆电穿孔的脉冲发生器”。本发明专利技术提供了一种医疗设备，所述医疗设备包括被配置为插入患者的身体中的探头。所述探头包括被配置为接触所述身体内组织的多个电极。所述医疗设备还包括电信号发生器，所述电信号发生器被配置为在一对或多对所述电极之间交替地施加第一类型和第二类型的信号。所述第一类型的所述信号包括具有足以在与所述电极接触的所述组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的双极性脉冲序列。所述第二类型的所述信号包括具有足以热消融与所述电极接触的所述组织的功率的射频(RF)信号。

Pulse generator for irreversible electroporation

【技术实现步骤摘要】
用于不可逆电穿孔的脉冲发生器
本专利技术整体涉及医疗装置，并且具体地涉及用于不可逆电穿孔(IRE)的设备和方法。
技术介绍
不可逆电穿孔(IRE)是一种软组织消融技术，该技术施加强电场的短脉冲以在细胞膜中产生永久性且因此致死的纳米孔，从而破坏细胞稳态(内部的物理和化学条件)。IRE之后的细胞死亡是由于细胞凋亡(编程性细胞死亡)而不是坏死(细胞损伤，细胞损伤通过其自身的酶的作用导致细胞的破坏)，如同在所有其他基于热或辐射的消融技术中一样。IRE通常用于在其中细胞外基质、血液流动和神经的精度和保留都非常重要的区域中进行肿瘤消融。
技术实现思路
下文所述的本专利技术的示例性实施方案提供用于不可逆电穿孔的改进的系统和方法。因此，根据本专利技术的示例性实施方案，提供了一种医疗设备，该医疗设备包括被配置用于插入患者的身体中的探头，并且包括被配置为接触身体内的组织的多个电极，以及被配置为在一对或多对电极之间交替地施加第一类型和第二类型的信号的电信号发生器。第一类型的信号包括具有足以在由电极接触的组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的双极性脉冲序列，并且第二类型的信号包括具有足以热消融由电极接触的组织的功率的射频(RF)信号。在本专利技术所公开的示例性实施方案中，电信号发生器被进一步配置为施加第一类型的信号而不与第二类型的信号交替。附加地或另选地，电信号发生器被配置为施加第二类型的信号而不与第一类型的信号交替。在一些示例性实施方案中，双极性脉冲序列包括具有至少200V的振幅的脉冲，并且每个双极性脉冲的持续时间小于20μs。附加地或另选地，RF信号具有介于350kHz和500kHz之间的频率和介于10V和200V之间的振幅。在一些示例性实施方案中，医疗设备包括被配置为将控制信号传输至电信号发生器的控制器。电信号发生器包括脉冲生成组件，该脉冲生成组件被配置为接收来自控制器的控制信号，并且响应于控制信号而传输具有振幅和持续时间的双极性脉冲序列。电信号发生器还包括脉冲路由与计量组件，该脉冲路由与计量组件包括多个相互连接的快速切换装置和慢速继电器的可配置网络，该快速切换装置和慢速继电器被配置为接收来自控制器的控制信号，接收来自脉冲生成组件的双极性脉冲序列，并且响应于所接收的控制信号而将双极性脉冲序列传输至多个电极。在本专利技术所公开的示例性实施方案中，电信号发生器包括低通滤波器，该低通滤波器被配置为从脉冲生成组件接收和过滤脉冲串，以便将脉冲串转换为RF信号，从而生成第二类型的信号。在本专利技术所公开的示例性实施方案中，第一类型的信号包括多对脉冲，其中每一对包括正脉冲和负脉冲，并且其中第二类型的信号在这些对的正脉冲和负脉冲之间交织。另选地，第二类型的信号在连续的脉冲对之间交织。在一些示例性实施方案中，电信号发生器被配置为生成多个脉冲串，其中每个脉冲串包括第一类型和第二类型的信号，并且其中脉冲串由其中不施加信号的间隔隔开。在另一个示例性实施方案中，探头包括与电极相邻的多个温度传感器，并且电信号发生器被配置为响应于由温度传感器测量的温度而施加信号。在本专利技术所公开的示例性实施方案中，探头被配置为接触患者的心脏中的组织并且施加信号以便消融心脏中的组织。在一个示例性实施方案中，电信号发生器被配置为相对于心脏跳动异步地施加信号。另选地，电信号发生器被配置为相对于心脏跳动同步地施加信号。在另一个示例性实施方案中，电信号发生器被配置为在探头接触组织中的位点的第一时间段期间，在阵列中的每个电极和电极的第一侧上的第一相邻电极之间施加具有足以在每个电极和第一相邻电极之间的组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的第一双极性脉冲序列。电信号发生器被进一步配置为在探头保持与组织中的位点接触的第二时间段期间，在阵列中的每个电极和电极的与第一侧相对的第二侧上的第二相邻电极之间施加能够在电极和第二相邻电极之间的组织中引起IRE的第二双极性脉冲序列。根据本专利技术的示例性实施方案，还提供了一种医疗设备，该医疗设备包括被配置用于插入患者的身体中的探头，其中该探头包括沿探头设置并且被配置为接触身体内组织的电极阵列。电信号发生器被配置为在探头接触组织中的位点的第一时间段期间，在阵列中的每个电极和电极的第一侧上的第一相邻电极之间施加具有足以在每个电极和第一相邻电极之间的组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的第一双极性脉冲序列。电信号发生器被进一步配置为在探头保持与组织中的位点接触的第二时间段期间，在阵列中的每个电极和电极的与第一侧相对的第二侧上的第二相邻电极之间施加能够在电极和第二相邻电极之间的组织中引起IRE的第二双极性脉冲序列。在本专利技术所公开的示例性实施方案中，电信号发生器被进一步配置为在由阵列中的至少一个其他电极隔开的电极的对之间施加双极性脉冲序列，其具有足以在电极的对之间的组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅。根据本专利技术的示例性实施方案，还提供了一种用于消融患者的身体内的组织的方法。该方法包括将探头插入身体中，其中该探头包括被配置为接触组织的多个电极。该方法还包括在一对或多对多个电极之间交替地施加第一类型和第二类型的信号。第一类型的信号包括具有足以在由电极接触的组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的双极性脉冲序列，并且第二类型的信号包括具有足以热消融由电极接触的组织的功率的射频(RF)信号。根据本专利技术的示例性实施方案，进一步提供了一种用于消融患者的身体内的组织的方法。该方法包括将探头插入身体中，其中该探头包括沿探头设置并且被配置为接触组织的多个电极。该方法还包括在探头接触组织中的位点的第一时间段期间，在阵列中的每个电极和电极的第一侧上的第一相邻电极之间施加具有足以在每个电极和第一相邻电极之间的组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的第一双极性脉冲序列。在探头保持与组织中的位点接触的第二时间段期间，在阵列中的每个电极和电极的与第一侧相对的第二侧上的第二相邻电极之间施加能够在组织中引起IRE的第二双极性脉冲序列。附图说明结合附图，通过以下对本专利技术的实施方案的详细描述，将更全面地理解本专利技术，其中：图1为根据本专利技术的示例性实施方案的在IRE消融手术中使用的多信道IRE系统的示意性图解；图2为根据本专利技术的示例性实施方案的双极性IRE脉冲的示意性图解；图3为根据本专利技术的示例性实施方案的双极性脉冲的猝发的示意图；图4A至图4B为根据本专利技术的示例性实施方案的具有结合的RF信号的IRE信号的示意图；图5为根据本专利技术的示例性实施方案示意性地示出IRE模块及其与其他模块的连接的框图；图6为图5的IRE模块中的脉冲路由与计量组件的电路示意图；图7为图6的脉冲路由与计量组件中的两个相邻模块的电路示意图；图8为根据本专利技术的示例性实施方案的脉冲发生电路、变压器和高压电源的电路示意图；并且图9为根据本专利技术的示例性实施方案的切换装置的电路示意图。具体实施方式概述IRE主要为非热过程，其导致在几毫秒内使组织温度至多升高几度。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于组织消融的医疗设备，包括：/n探头，所述探头被配置用于插入患者的身体中，并且包括被配置为接触所述身体内的组织的多个电极；和/n电信号发生器，所述电信号发生器被配置为在一对或多对所述电极之间交替地施加第一类型和第二类型的信号，所述第一类型的所述信号包括具有足以在与所述电极接触的所述组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的双极性脉冲序列，并且所述第二类型的所述信号包括具有足以热消融与所述电极接触的所述组织的功率的射频(RF)信号。/n

【技术特征摘要】
20191203 US 16/7019891.一种用于组织消融的医疗设备，包括：
探头，所述探头被配置用于插入患者的身体中，并且包括被配置为接触所述身体内的组织的多个电极；和
电信号发生器，所述电信号发生器被配置为在一对或多对所述电极之间交替地施加第一类型和第二类型的信号，所述第一类型的所述信号包括具有足以在与所述电极接触的所述组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅的双极性脉冲序列，并且所述第二类型的所述信号包括具有足以热消融与所述电极接触的所述组织的功率的射频(RF)信号。


2.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被进一步配置为施加所述第一类型的所述信号而不与所述第二类型的所述信号交替。


3.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被进一步配置为施加所述第二类型的所述信号而不与所述第一类型的所述信号交替。


4.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述双极性脉冲序列包括具有至少200V的振幅的脉冲，并且所述双极性脉冲中的每一个的持续时间小于20μs。


5.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述RF信号具有介于350kHz和500kHz之间的频率和介于10V和200V之间的振幅。


6.根据权利要求1所述的医疗设备，并且包括被配置为将控制信号传输至所述电信号发生器的控制器，并且其中所述电信号发生器包括：
脉冲生成组件，所述脉冲生成组件被配置为接收来自所述控制器的所述控制信号，并且响应于所述控制信号而传输具有振幅和持续时间的双极性脉冲序列；和
脉冲路由与计量组件，所述脉冲路由与计量组件包括多个相互连接的快速切换装置和慢速继电器的可配置网络，所述快速切换装置和慢速继电器被配置为接收来自所述控制器的所述控制信号，接收来自所述脉冲生成组件的所述双极性脉冲序列，并且响应于所接收的控制信号而将所述双极性脉冲序列传输至所述多个电极。


7.根据权利要求6所述的医疗设备，其中所述电信号发生器包括低通滤波器，所述低通滤波器被配置为从所述脉冲生成组件接收和过滤脉冲串，以便将所述脉冲串转换为所述RF信号，从而生成所述第二类型的所述信号。


8.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述第一类型的所述信号包括脉冲对，其中每一对包括正脉冲和负脉冲，并且其中所述第二类型的所述信号在所述对的所述正脉冲和负脉冲之间交织。


9.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述第一类型的所述信号包括脉冲对，其中每一对包括正脉冲和负脉冲，并且其中所述第二类型的所述信号在所述脉冲的连续对之间交织。


10.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为生成多个脉冲串，每个脉冲串包括所述第一类型和所述第二类型的所述信号，其中所述脉冲串由其中不施加所述信号的间隔隔开。


11.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述探头包括与所述电极相邻的多个温度传感器，并且其中所述电信号发生器被配置为响应于由所述温度传感器测量的温度而施加所述信号。


12.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述探头被配置为接触所述患者的心脏中的所述组织并且施加所述信号，以便消融所述心脏中的所述组织。


13.根据权利要求10所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为相对于所述心脏的跳动异步地施加所述信号。


14.根据权利要求13所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为相对于所述心脏的跳动同步地施加所述信号。


15.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为在所述探头接触所述组织中的位点的第一时间段期间，在阵列中的每个电极和所述电极的第一侧上的第一相邻电极之间施加第一双极性脉冲序列，所述第一双极性脉冲序列具有足以在每个电极和所述第一相邻电极之间的所述组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅，并且在所述探头保持与所述组织中的所述位点接触的第二时间段期间，在所述阵列中的每个电极和所述电极的与所述第一侧相对的第二侧上的第二相邻电极之间施加能够在所述电极和所述第二相邻电极之间的所述组织中引起IRE的第二双极性脉冲序列。


16.一种用于组织消融的医疗设备，包括：
探头，所述探头被配置用于插入患者的身体中，并且包括沿所述探头设置并且被配置为接触所述身体内组织的电极阵列；和
电信号发生器，所述电信号发生器被配置为在所述探头接触所述组织中的位点的第一时间段期间，在所述阵列中的每个电极和所述电极的第一侧上的第一相邻电极之间施加第一双极性脉冲序列，所述第一双极性脉冲序列具有足以在每个电极和所述第一相邻电极之间的所述组织中引起不可逆电泳(IRE)的振幅并且在所述探头保持与所述组织中的所述位点接触的第二时间段期间，在所述阵列中的每个电极和所述电极的与所述第一侧相对的第二侧上的第二相邻电极之间施加能够在所述电极和所述第二相邻电极之间的所述组织中引起IRE的第二双极性脉冲序列。


17.根据权利要求16所述的医疗设备，其中所述双极性脉冲序列包括具有至少200V的振幅的脉冲，并且所述双极性脉冲中的每一个的持续时间小于20μs。


18.根据权利要求16所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为生成包括所述第一双极性脉冲序列和所述第二双极性脉冲序列的多个脉冲串，其中所述脉冲串由其中不施加所述双极性脉冲的间隔隔开。


19.根据权利要求16所述的医疗设备，其中所述探头被配置为接触所述患者的心脏中的所述组织并且施加所述双极性脉冲序列，以便消融所述心脏中的所述组织。


20.根据权利要求19所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为相对于所述心脏的跳动异步地施加所述信号。


21.根据权利要求19所述的医疗设备，其中所述电信号发生器被配置为相对于所述心脏的跳动同步地施加所述信号。

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【专利技术属性】
技术研发人员：AC阿尔特曼，A戈瓦里，
申请(专利权)人：韦伯斯特生物官能以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL