基于场、接触力和时间的不可逆电穿孔(IRE)制造技术

本发明专利技术题为“基于场、接触力和时间的不可逆电穿孔(IRE)”。本发明专利技术提供了一种方法，所述方法包括使用探头在一段时间内向组织施加不可逆电穿孔(IRE)脉冲，以在所述组织中形成病灶。测量在所述时间段内由所述探头施加于所述组织的接触力。基于所测量的接触力和所述IRE脉冲的功率水平来计算IRE指数。响应于所计算的IRE指数达到预先指定的目标IRE指数值，停止向所述组织施加所述IRE脉冲。

Irreversible electroporation (IRE) based on field, contact force and time

【技术实现步骤摘要】
基于场、接触力和时间的不可逆电穿孔(IRE)
本专利技术整体涉及心脏组织的不可逆电穿孔(IRE)，并且具体地涉及在IRE期间形成的病灶尺寸的估计。
技术介绍
先前已在专利文献中提出了对心脏射频(RF)消融参数的估计以及根据该估计来控制RF消融。例如，美国专利申请公布2017/0014181描述了一种方法，该方法包括将组织消融一段时间，测量在该时间段期间施加的接触力，以及测量在该时间段期间使用的功率。该方法还包括当达到组织中产生的病灶的期望尺寸时停止消融组织，该期望的尺寸为如使用升高至第一非均匀指数的接触力和升高至第二非均匀指数的功率的乘积在时间段上的积分所估计的那样。又如，美国专利申请公布2016/0213282描述了一种方法和设备，该方法和设备利用力-时间积分来实时估计基于导管的消融系统中的病灶尺寸。设备测量由接触消融探针对靶组织施加的力，并对消融探针的通电时间内的力求积分。可计算并利用力-时间积分来实时提供所估测的消融灶尺寸(深度、体积和/或面积)。力-时间积分还可以实时考虑递送至目标组织的功率的变化，以提供对病灶尺寸的改善的估计。在一个实施方案中，力度量可以用作反馈以建立递送至探头以防止蒸汽爆裂的期望的功率水平。在其他实施方案中，除了减少或禁用通电之外或取代减少或禁用通电，控制系统可适于增加冲洗。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施方案提供了一种方法，该方法包括使用探头在一段时间内向组织施加不可逆电穿孔(IRE)脉冲以在组织中形成病灶。测量在该时间段内由探头施加于组织的接触力。基于所测量的接触力和IRE脉冲的功率水平来计算IRE指数。响应于所计算的IRE指数达到预先指定的目标IRE指数值，停止向组织施加IRE脉冲。在一些示例性实施方案中，计算IRE指数包括计算升高至第一校准指数的接触力和升高至第二校准指数的功率水平的乘积在时间段上的积分。在一些示例性实施方案中，该方法还包括将IRE指数和预先指定的目标IRE指数值呈现给使用者。在示例性实施方案中，IRE指数对应于病灶的估计的体积。在另一个示例性实施方案中，IRE指数对应于病灶的估计的深度。在另一个示例性实施方案中，IRE指数对应于病灶的估计的直径。在一些示例性实施方案中，该方法还包括通过测量IRE脉冲的峰值电压来测量功率水平。在一些示例性实施方案中，该方法还包括模拟由IRE脉冲产生的电场以估计病灶的计划的深度。根据本专利技术的另一个示例性实施方案，另外提供一种包括探头和处理器的系统。探头被配置为在一段时间内向组织施加不可逆电穿孔(IRE)脉冲，以在组织中形成病灶。处理器被配置为(a)测量在该时间段内由探头施加于组织的接触力，(b)基于所测量的接触力和IRE脉冲的功率水平来计算IRE指数，以及(c)响应于所计算的IRE指数达到预先指定的目标IRE指数值，停止向组织施加IRE脉冲。附图说明结合附图，通过以下对本公开的实施方案的详细描述，将更全面地理解本公开，其中：图1为根据本专利技术的示例性实施方案的用于不可逆电穿孔(IRE)处理的基于导管的系统的示意性图解；图2A为根据本专利技术的示例性实施方案的力和功率与时间的曲线图，图2B为根据本专利技术的示例性实施方案的深度与时间的曲线图，图2C为根据本专利技术的示例性实施方案的IRE指数与时间的曲线图；图3为示意性地示出根据本专利技术的示例性实施方案的使用图1的系统执行的用于IRE处理的方法的流程图；并且图4为示意性地示出根据本专利技术的示例性实施方案的用IRE脉冲驱动时由图1的导管的电极产生的电场的模拟的图。具体实施方式概述组织中的病灶，通常为经历心脏手术的患者心脏的一部分的组织，可以由导管使用不可逆电穿孔(IRE)产生。插入导管使得其接触组织，并且在导管电极之间向组织施加高压双极性脉冲，从而导致细胞破坏和病灶的产生。为了预测和控制IRE处理，期望具有对应于病灶尺寸的通用线性IRE标度。可能的标度可对应于病灶的尺寸S，假设病灶的尺寸与由导管向组织施加的力F、IRE手术期间损耗的功率P和手术时间T的乘积成比例。尽管可能的标度涉及功率P，但与病灶尺寸的关系与IRE脉冲发生器的RMS输出电流(I)相关，基于以下公式：P＝H·I2，其中H为常数。该公式适用于以下所有讨论。因此，可使用来自公式1的S给出根据该假设估计病灶的尺寸S的标度：S＝K·F·P·T(公式1)其中K为比例常数，并且其中Vp为IRE脉冲发生器的峰值输出电压，组织中的峰值电场Ep与Vp成比例。比例常数取决于导管的类型，包括电极之间的间隔。如从公式1中显而易见，由公式给出的对病灶尺寸的估计与F、P和T成线性比例，因为在公式中这些变量中的每一个被增至一次幂；即，从公式1中，尺寸S为F、P和T的线性函数。在实施过程中，病灶尺寸与F、P和T之间的关系被证明是非线性的，因此，所寻求的IRE标度也将是非线性的。根据这一观察，所公开的专利技术的示例性实施方案根据F、P和T的值提供病灶尺寸的更精确的估计，通过找到包含F、P和T的非线性函数的表达式在时间上的积分来给出更精确的病灶尺寸的估计。该估计可以在组织的IRE期间施加，与估计病灶的体积、病灶的深度和/或组织中产生的病灶的直径分开，以便在达到期望的尺寸时停止IRE。在本专利技术的一个示例性实施方案中，通用IRE线性标度(下文中称为“IRE指数”)通过计算升高至第一校准的非均匀指数的接触力和升高至第二校准的非均匀指数的功率的乘积在时间段上的积分来导出。在一些示例性实施方案中，提供IRE指数，该IRE指数是由IRE脉冲施加的力和损耗的功率的时间积分。IRE指数的值(针对不同尺寸/体积的病灶)通过实验确定并且进行校准。对于给定类型的心脏结构和给定的组织特征，IRE指数的值预期成为病灶尺寸的可重复预测因子。此外，由于结构和组织特征的不同，针对给定IRE指数值的病灶尺寸可能不同。在一些示例性实施方案中，医师在一段时间内用导管将组织不可逆地电穿孔，以在组织中形成病灶。在该时间段内，测量由导管施加的接触力和用于组织的不可逆电穿孔功率。基于所测量的接触力和不可逆电穿孔功率，导出(例如，计算出)IRE指数，并且当所计算的IRE指数已达到预先指定的目标IRE指数值时，停止对组织进行不可逆电穿孔。使用通用线性IRE指数可确保当估计的尺寸达到期望尺寸时，可以停止IRE处理。本专利技术的一些示例性实施方案进一步模拟由IRE系统中的电极产生的电场，并且以图形方式显示场的值。在实际生成IRE脉冲之前，医师使用所显示的图形对电极进行定位，使得适当的场被施加以破坏组织。在示例性实施方案中，处理器可以通过考虑IRE指数，或电极与电池的接触力和/或电池与电极的接近度来调节所显示的理论场。通过提供IRE指数，可以使基于导管的IRE处理更安全，更有效。具体实施方式图1为根据本专利技术的示例性实施方案的用于不可逆电穿孔(IRE)处理的基于导管的系统12的示意性图解。如下所述，参考图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种向组织施加不可逆电穿孔脉冲的方法，所述方法包括：/n使用探头，在一段时间内向组织施加不可逆电穿孔(IRE)脉冲，以在所述组织中形成病灶；/n测量在所述一段时间内由所述探头施加于所述组织的接触力；/n基于所测量的接触力和所述IRE脉冲的功率水平来计算IRE指数；以及/n响应于所计算的IRE指数达到预先指定的目标IRE指数值，停止向所述组织施加所述IRE脉冲。/n

【技术特征摘要】
20191224 US 16/7263121.一种向组织施加不可逆电穿孔脉冲的方法，所述方法包括：
使用探头，在一段时间内向组织施加不可逆电穿孔(IRE)脉冲，以在所述组织中形成病灶；
测量在所述一段时间内由所述探头施加于所述组织的接触力；
基于所测量的接触力和所述IRE脉冲的功率水平来计算IRE指数；以及
响应于所计算的IRE指数达到预先指定的目标IRE指数值，停止向所述组织施加所述IRE脉冲。


2.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述IRE指数包括计算升高至第一校准指数的所述接触力和升高至第二校准指数的所述功率水平的乘积在所述一段时间内的积分。


3.根据权利要求1所述的方法，并且包括将所述IRE指数和所述预先指定的目标IRE指数值呈现给使用者。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述IRE指数对应于所述病灶的估计的体积。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述IRE指数对应于所述病灶的估计的深度。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述IRE指数对应于所述病灶的估计的直径。


7.根据权利要求1所述的方法，并且包括通过测量所述IRE脉冲的峰值电压来测量所述功率水平。


8.根据权利要求1所述的方法，并且包括模拟由所述IRE脉冲产生的电场以估计所述病灶的计划的深度。


9.一种用于向组...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC阿尔特曼，A戈瓦里，V格莱纳，
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