用于补偿细胞尺寸和取向的定向的不可逆电穿孔(IRE)脉冲制造技术

本发明专利技术题为“用于补偿细胞尺寸和取向的定向的不可逆电穿孔(IRE)脉冲”。提供了一种系统，所述系统包括不可逆电穿孔(IRE)脉冲发生器、切换组件和处理器。所述IRE脉冲发生器被配置为生成IRE脉冲。所述切换组件被配置为将所述IRE脉冲递送至设置在导管的可膨胀远侧端部上的多个电极，所述导管被放置成与器官中的组织接触，用于向所述组织施加所述IRE脉冲。所述处理器被配置为(a)接收一个或多个预先指定的取向，沿所述一个或多个预先指定的取向，将由所述IRE脉冲生成所述组织中的电场，(b)选择将以所述预先指定的取向施加所述IRE脉冲的一对或多对电极，以及(c)使用所述切换组件将所述IRE脉冲发生器连接至所选择的所述电极对。

Directional irreversible electroporation (IRE) pulse for compensating cell size and orientation

【技术实现步骤摘要】
用于补偿细胞尺寸和取向的定向的不可逆电穿孔(IRE)脉冲
本专利技术整体涉及侵入式医疗探头，并且具体地涉及用于不可逆电穿孔的球囊导管。
技术介绍
先前在专利文献中提出了使用多电极导管向组织递送不可逆电穿孔(IRE)能量。例如，美国专利No.9,289,606描述了导管系统，该导管系统包括用于电穿孔介导的治疗、电穿孔诱导的原发性坏死治疗和电场诱导的细胞凋亡治疗的方向敏感的多极尖端电极组件，包括用于产生窄的线性损伤以及分布的广区损伤的配置。又如，美国专利申请公布2019/0030328描述了被配置为电穿孔组织区域的医疗装置，该医疗装置包括具有远侧部分和近侧部分的球囊，以及设置在球囊的远侧部分上的多个电极，这些多个电极中的每个电极被配置为将电穿孔能量递送至组织区域。美国专利No.8,992,517描述了用于体内治疗细胞增生性疾病的方法、装置和系统。本专利技术可用于治疗固体肿瘤，诸如脑肿瘤。该方法依赖于非热不可逆电穿孔(IRE)致使经治疗的肿瘤中的细胞死亡。该方法包括使用多个电极以及为每个电极施加不同的电压来精确地控制电场的三维形状以进行组织消融。更具体地，已发现改变由放置在待处理的组织中的不同电极所发射的电能的量允许从业者精细地调谐不可逆地破坏细胞膜从而导致细胞死亡的电场的三维形状。同样，可改变电极的极性以实现不同的三维电场。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施方案提供了一种包括不可逆电穿孔(IRE)脉冲发生器、切换组件和处理器的系统。IRE脉冲发生器被配置为生成IRE脉冲。该切换组件被配置为将IRE脉冲递送至设置在导管的可膨胀远侧端部上的多个电极，该导管被放置成与器官中的组织接触，用于向组织施加IRE脉冲。该处理器被配置为(a)接收一个或多个预先指定的取向，沿该一个或多个预先指定的取向，将由IRE脉冲生成组织中的电场，(b)选择将以预先指定的取向施加IRE脉冲的一对或多对电极，以及(c)使用切换组件将IRE脉冲发生器连接至所选择的电极对。在一些示例性实施方案中，电极中的每个电极包括多个电极区段，并且其中切换组件和处理器被配置为各自包括该一对或多对电极中的电极区段中的任一电极区段。在一些示例性实施方案中，电极围绕远侧端部的纵向轴线等距设置。在示例性实施方案中，处理器被配置为沿相互正交的取向选择第一对电极和第二对电极。在另一个示例性实施方案中，一个或多个预先指定的取向是相对于远侧端部的纵向轴线预先指定的。在一些示例性实施方案中，处理器被配置为通过施加双相IRE脉冲来施加IRE脉冲。根据本专利技术的示例性实施方案，还提供了一种方法，该方法包括将导管的可膨胀远侧端部的多个电极放置成与器官中的组织接触，用于向组织施加IRE脉冲。使用IRE脉冲发生器生成不可逆电穿孔(IRE)脉冲。接收一个或多个预先指定的取向，沿这些一个或多个预先指定的取向，将由IRE脉冲生成组织中的电场。选择将以预先指定的取向施加IRE脉冲的一对或多对电极。通过将IRE脉冲发生器连接至所选择的电极对，将IRE脉冲以预先指定的取向施加于组织。根据本专利技术的示例性实施方案，还提供了一种系统，该系统包括不可逆电穿孔(IRE)脉冲发生器、切换组件和处理器。IRE脉冲发生器被配置为生成IRE脉冲。该切换组件被配置为将IRE脉冲递送至设置在导管的可膨胀远侧端部上的多个电极，该导管被放置成与器官中的组织接触，用于向组织施加IRE脉冲。处理器被配置为选择第一对电极和第二对电极，该第一对电极和第二对电极将IRE脉冲施加到处于彼此不平行的两个取向的相同组织区域，并且使用切换组件将IRE脉冲发生器连接至所选择的第一对电极和第二对电极。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基于导管的不可逆电穿孔(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部署在肺静脉(PV)及其窦口的区域中的图1的不可逆电穿孔(IRE)球囊导管的示意性绘画侧视图；并且图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2的IRE球囊导管来施加定向IRE脉冲的方法的流程图。具体实施方式概述不可逆电穿孔(IRE)还被称为脉冲场消融(PFA)，可以用作侵入式治疗模态，以通过使组织细胞经受高压脉冲来杀死组织细胞。IRE可以与DC脉冲或单相脉冲相关联，其中当IRE消融被称为PFA(脉冲场消融)时，将使用双相IRE脉冲。然而，术语IRE可用于指任何类型的上述脉冲形状。具体地，IRE脉冲可用于杀死心肌组织细胞以便治疗心律失常。尤其值得关注的是使用双极性电脉冲(例如，使用与组织接触的一对电极)来杀死电极之间的组织细胞。当跨膜电势超过阈值时会发生细胞破坏，从而导致细胞死亡，并且因此导致组织病变的发展。心肌组织包括传导电生理信号的特化心肌细胞。例如，这些特化心肌细胞(窦口节点)的集合引发心跳。每个心肌细胞通常是长且薄的。心脏组织包括聚集成所谓的传导组织的肌纤维的多个心肌细胞。传导组织的肌纤维的空间对准(即，心肌细胞的取向)在很大程度上取决于它们在心脏中的位置。细胞死亡是由所施加的电场引起的，并且不同的细胞对不同的场水平的反应不同，即，针对被杀死具有不同的阈值。此外，非球形细胞对所施加的电场的响应方式取决于细胞相对于场的几何取向。心肌细胞具有相对较大的椭圆形偏心度，长度为约100μm，直径为10μm至25μm。因此，虽然IRE可用于杀死心肌细胞，但细胞的非球形细胞形状意味着需要了解细胞取向来设定最佳致死电场。下文描述的本专利技术的示例性实施方案使用具有多个电极的导管，这些多个电极可以被选择用于生成(在大小和方向上)不同的电场。为了克服不了解电极附近的心肌细胞取向，在一些示例性实施方案中，以通常彼此正交的至少两个不同取向施加电场。这降低了所需的脉冲电压幅值，因为以其他方式，需要高脉冲电压来克服沿细胞的细长方向的场细胞对准的“最坏情况”场景。如果心肌细胞取向已知(通常通过其他方式)，则可以优化用于生成致死电场的电极的配置。在一些示例性实施方案中，具有设置有多个电极(诸如球囊导管或篮形导管)的可膨胀机架的医疗探头用于沿两个大致正交的取向在可膨胀机架之上的多个位置施加高压脉冲，如下所述。为了能够施加定向电场，通过处理器控制的切换箱(也称为切换组件)将多个电极连接至IRE脉冲发生器的输出端。如本文所用，针对任何数值或范围的术语“约”或“大致”表示允许部件或多个构件的集合可以完成如本文所描述的其想要达到的目的的适当的尺寸公差。更具体地，“约”或“大致”可以指列举值的值±20％的范围，例如“约90％”可以指71％至99％的值范围。在一个实施方案中，在由多对电极施加双极IRE脉冲之前，处理器接收一个或多个预先指定的取向(例如，相对于远侧端部的纵向轴线)，沿这些一个或多个预先指定的取向，应该由IRE脉冲生成组织中的电场。处理器因此确定可膨胀机架之上的电极对的配置。然后处理器控制切换箱以根据所确定的配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于不可逆电穿孔的系统，所述系统包括：/n不可逆电穿孔(IRE)脉冲发生器，所述不可逆电穿孔脉冲发生器被配置为生成IRE脉冲；/n切换组件，所述切换组件被配置为将所述IRE脉冲递送至设置在导管的可膨胀远侧端部上的多个电极，所述导管被放置成与器官中的组织接触，以向所述组织施加所述IRE脉冲；和/n处理器，所述处理器被配置为：/n接收一个或多个预先指定的取向，沿所述一个或多个预先指定的取向，将由所述IRE脉冲生成所述组织中的电场；/n选择将以所述预先指定的取向施加所述IRE脉冲的一对或多对所述电极；以及/n使用所述切换组件将所述IRE脉冲发生器连接至所选择的一对或多对所述电极。/n

【技术特征摘要】
20191209 US 16/7073711.一种用于不可逆电穿孔的系统，所述系统包括：
不可逆电穿孔(IRE)脉冲发生器，所述不可逆电穿孔脉冲发生器被配置为生成IRE脉冲；
切换组件，所述切换组件被配置为将所述IRE脉冲递送至设置在导管的可膨胀远侧端部上的多个电极，所述导管被放置成与器官中的组织接触，以向所述组织施加所述IRE脉冲；和
处理器，所述处理器被配置为：
接收一个或多个预先指定的取向，沿所述一个或多个预先指定的取向，将由所述IRE脉冲生成所述组织中的电场；
选择将以所述预先指定的取向施加所述IRE脉冲的一对或多对所述电极；以及
使用所述切换组件将所述IRE脉冲发生器连接至所选择的一对或多对所述电极。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电极中的每个电极包括多个电极区段，并且其中所述切换组件和所述处理器被配置为各自包括所述一对或多对所述电极中的任何所述电极区段。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电极围绕所述远侧端部的纵向轴线等距设置。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为沿相互正交的取向选择第一对所述电极和第二对所述电极。


5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个预先指定的取向相对于所述远侧端部的纵向轴线是预先指定的。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为通过施加双相IRE脉冲来施加所述IRE脉冲。


7.一种用于不可逆电穿孔的方法，包括：
将导管的可膨胀远侧端部的多个电极放置成与器官中的组织接触，以向组织施加IRE脉冲；
使用IRE脉冲发生器生成不可逆电穿孔(IRE)脉冲；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：A戈瓦里，AC阿尔特曼，
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