專利名稱：用于治療組織的功率發(fā)生和控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及施加(或以其他方式使用)能量的醫(yī)療設備、系統(tǒng)和方法，并且涉及其中對電能的準確控制是有益的其他領域。在示例性實施例中，本發(fā)明提供用于在對管腔疾病的基于導管的治療期間，尤其是在對動脈粥樣硬化斑塊、脆弱斑塊或“熱”斑塊等的基于導管的治療期間選擇性地輸送能量劑量的能量發(fā)生和控制裝置。
背景技術：
醫(yī)生使用導管進入并修復身體的內部組織，尤其是在身體管腔(例如血管)內的組織。例如，球囊血管成形術和其他導管經常被用來打開因動脈粥樣硬化性疾病而業(yè)已變窄的動脈。球囊血管成形術在打開閉塞的血管時常常是有效的，但是與球囊擴張相關聯(lián)的創(chuàng)傷可能導致顯著的傷害，使得球囊擴張的益處可能有時會受到限制。支架通常用來延長血管的有益打開。與球囊擴張相結合的支架術常常是用于動脈粥樣硬化的優(yōu)選治療方法。在支架術中，折疊的金屬框架被安裝在引入體內的球囊導管上。支架被操縱以進入閉塞部位并且通過位于下方的球囊的擴張而原位擴展。支架術已經獲得廣泛的接受，并且在很多情況下產生普遍接受的結果。與血管尤其是冠狀動脈的治療一起，支架還能夠用于治療體內的很多其他管狀閉塞例如用于治療生殖、胃腸道、和肺閉塞。已出現(xiàn)體腔在支架術之后的再狹窄或隨后收窄的大量病例。最近，藥物涂層支架(例如強生公司的Cypher 支架，包括SiiOlimus 的關聯(lián)藥物)已被證明顯著減小再狹窄速率，而其他公司也正在開發(fā)和商業(yè)化替代藥物洗脫支架。另外，同樣能改進手術血管成形術的成功率的系統(tǒng)藥物輸送(靜脈或口服)的工作也已開始。盡管藥物洗脫支架看上去為許多很多患者體內的動脈粥樣硬化的治療提供了相當大的希望，但是存在其中支架不能使用或仍有重大缺點的諸多情況。一般性地，支架術在體內留下植入物。這種植入物會帶來風險，包括機械疲勞、腐蝕等，尤其是在難以移除植入物且涉及侵入性手術的情況下。對于治療彌漫性動脈疾病、治療分叉、治療易于壓傷的身體區(qū)域、以及治療經受扭轉、伸長和縮短的動脈，支架術還具有其他缺點。同樣還提出了多種修改的再狹窄治療或抑制血管再狹窄閉塞的治療模態(tài)，包括常常與球囊血管成形術和/或支架術相結合的血管內照射、低溫治療、超聲能量等。盡管這些不同的方法呈現(xiàn)出對在血管成形術和支架術之后減小血流的隨后劣化的不同程度的希望，但是由血管成形術最初施加在組織上的創(chuàng)傷仍然是有問題的。最近，已經注意到擴張的其他缺點。這些缺點包括易損斑塊的存在，易損斑塊會破裂并釋放可能導致心肌梗死或心臟病發(fā)作的物質。還提出了支架術和球囊血管成形術的大量替代方案用以打開狹窄的動脈。例如，已經公開并嘗試了多種旋切術設備和技術。盡管血管成形術和支架術具有上述缺點和限制，旋切術尚未獲得廣泛的使用和基于擴張術的成功率。另外，在減瘤病變組織以減輕或消除病變的領域中的方法(例如旋切術和消融術)通常提供很少(如果有的話)用于保護健康組織在治療病變組織的過程中免受傷害的手段。鑒于上述，有利的是提供用于改造體腔，尤其是血管組織的新設備、系統(tǒng)和方法。還期望的是避免顯著的成本或復雜性，同時能夠在無需訴諸極端擴張的創(chuàng)傷，傷害相鄰的健康組織，以及容許打開不適于支架術的血管和其他身體管腔的情況下提供對體腔的改造。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及通過以受控劑量的方式輸送能量來治療組織?？梢酝ㄟ^使用具有控制器的能量源施加能量、進行組織表征分析、且進一步地選擇性賦能多個能量輸送表面來靶向組織。在示例性實施例中，用于功率輸送的裝置可以包括功率發(fā)生電路，所述裝置還包括功率發(fā)生源；放大器塊；功率輸出設定點控制器；在功率輸送位置處的電壓和電流反饋被用來測量在功率輸送靶處的阻抗；接收所述電壓和電流反饋的峰值有效功率傳感器塊；以及接收來自功率輸送設 定點控制器和峰值有效功率傳感器塊的信號的比例積分微分(PID)控制器，籍此PID控制器調制向所述功率放大器塊的總輸入電壓，由此響應于在所述功率輸送靶處測得的阻抗而使得來自所述電路的功率輸出被維持在所述功率輸出設定點附近的范圍內。在一些示例性實施例中，輸出功率為射頻(RF)功率，而在可選的示例性實施例中，功率可以呈超聲、微波、激光的形式或其它合適的能量形式。在一些示例性實施例中，用于輸送的所述裝置還可以包括導管，其中，所述導管還可以包括多個能量輸送表面，最優(yōu)選地是安裝到可擴張球囊上的多個能量輸送表面。在一些示例性實施例中，提供了用于優(yōu)選地校準裝置的方法，所述方法包括使用多種負載以矢量網絡分析計算功率電路阻抗，使得在功率發(fā)生期間測量的電路負載阻抗的實時變化的測量可以代表在所述裝置的功率輸送靶處的阻抗的實時變化。在一些示例性實施例中，提供了一種方法，包括通過反復校準以基于其阻抗特性確定所附接配件的類型而識別附接到所述裝置上的配件。 在一些示例性實施例中，提供了一種以受控方式施加能量以在靶組織中實現(xiàn)基本均勻的大塊溫度分布的方法。在一些示例性實施例中，提供了一種為了實現(xiàn)有益的生物反應而將能量施加到神經組織上以改變神經活性的方法。本發(fā)明的優(yōu)選實施例可以用于在組織中實現(xiàn)治療性生物學效果的治療程序。最優(yōu)選地，本發(fā)明可以在血管成形術之前、期間和/或之后的任意點和任意時間使用。在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于治療靶組織的功率發(fā)生裝置。所述功率發(fā)生裝置包括生成頻率信號的頻率合成器。功率放大器將頻率合成器操作性地耦接至功率輸出部。該輸出部可耦接至靶組織 ，而功率傳感器被配置為接收來自靶組織的電壓和電流反饋，并被配置為輸出在靶組織處測得的阻抗?？刂破鲗⑺龉β蕚鞲衅黢罱拥剿龉β史糯笃魃稀？刂破鲗⒐β蕚鞲衅黢罱又凉β史糯笃?。控制器具有用于接收功率設定點的輸入部，且響應于功率設定點和在靶組織處測得的阻抗將調制信號發(fā)送給功率放大器，使得從所述功率放大器逐頻率地向靶組織輸出的功率被維持在功率設定點附近的期望范圍內?？蛇x地，頻率合成器包括數(shù)字頻率合成器，例如直接數(shù)字合成器(DDS)，并且數(shù)模轉換器將頻率合成器耦接至功率放大器。從裝置向靶組織輸出的能量典型地包括RF能量，但是可選地可以包括微波能量等。在很多實施例中，在系統(tǒng)中包括所述功率發(fā)生裝置，而所述系統(tǒng)還包括細長導管。所述導管可以具有細長柔性導管本體，所述導管本體具有配置為在血管內前進的遠端部。連接器能夠耦接到所述本體的近端部上，而所述連接器被配置為耦接至所述輸出部，使得在使用時所述導管將所述輸出部耦接至與遠端部相鄰的靶組織。如通過所述系統(tǒng)的所述功率發(fā)生裝置測得的所述靶組織的阻抗常常獨立于所述功率發(fā)生裝置、所述本體和/或類似物的阻抗。在另一方面，本發(fā)明提供了用于在準備治療靶組織時校準RF系統(tǒng)的校準模塊。所述RF系統(tǒng)包括功率發(fā)生裝置，所述功率發(fā)生裝置包括阻抗測量電路。所述模塊包括用于從所述功率發(fā)生裝置的所述阻抗測量電路接收第一阻抗的第一輸入部。所述第一阻抗對應于在將所述功率發(fā)生裝置耦接到所述靶組織上之前在所述功率發(fā)生裝置上的低電路負載。第二輸入部相似地從所述阻抗測量電路接收第二阻抗但是對應于在所述功率發(fā)生裝置上的高電路負載(同樣在將所述功率發(fā)生裝置耦接到所述靶組織上之前)。第三輸入部從所述阻抗測量電路接收介于所述高負載與所述低負載之間的相似的第三阻抗。處理器被配置為使用所述測量阻抗計算系統(tǒng)阻抗以響應于在向所述靶組織的功率施加期間測量的總電路負載阻抗的實時變化而促進在所述靶組織處的阻抗變化。所述總電路負載阻抗包括所述功率發(fā)生裝置的阻抗和在靶組織處的阻抗。典型地，所述RF系統(tǒng)還包括用于將所述功率發(fā)生裝置耦接到所述靶組織上的導管或其它耦接裝置。更一般地，本文所述系統(tǒng)的總電路在使用期間可以包括功率發(fā)生電路、功率輸出靶電路、和耦接電路，而所述總系統(tǒng)電路的這些部分中的每一個將相應的阻抗部分貢獻給所述系統(tǒng)的總阻抗。為了幫助更準確地表征所述總電路的這些部分的阻抗貢獻，并且為了更準確地測量在所述靶組織(或其它功率輸出靶)處的阻抗，所述處理器能被配置為在將所述導管耦接至所述功率發(fā)生裝置之后和在將所述導管耦接到所述靶組織上之前計算所述功率發(fā)生裝置和所述導管的不同的系統(tǒng)阻抗。


圖1示意性地例示了用于與具有在功率系統(tǒng)中的電極的球囊導管一起使用的功率發(fā)生和控制裝置的一個實施例。圖2示意性地例示了用于在圖1的裝置中使用的可擴張球囊的一個實施例。圖3A示意性地例示了圖2的球囊的截面圖。圖3B示意性地例示了用于使用圖1的裝置進行組織分析和選擇性能量治療時使用的電極的一個實施例。圖4示意性地例示了功率發(fā)生和控制電路的一個實施例。圖5示意性地例示了圖4中所示的峰值有效功率傳感器塊的DDS下轉換段的一個實施例。

圖6示意性地例示了圖4中所示的峰值有效功率傳感器塊的DC基帶處理段的一個實施例。圖7示意性地例示了圖4中所示的PID控制塊的一個實施例。圖8示意性地例示了用于感測和控制入射和反射功率的兩端口網絡設計。圖9A示意性地例示了圖4中所示的放大器塊的一個實施例。圖9B例示了用于圖4中所示的放大器塊的“軟電流限制”關系。圖10為在圖1中所示裝置的組織治療實施例中的最大和最小測得電流的示例圖。圖11為在圖1中所示裝置的組織治療實施例中的最大和最小測得阻抗的示例圖。圖12為在圖1中所示裝置的組織治療實施例中的最大和最小測得電壓的示例圖。圖13為在圖1中所示裝置的組織治療實施例中的靶部位和功率發(fā)生器處測得的功率的示例圖。圖14A和圖14B示意性地例示了使用用于圖1中所示裝置的實施例的經驗性導出的能量劑量和阻抗控制而在管腔組織中的基本均勻的大塊溫度分布。圖15A和圖15B示意性地例示了使用用于圖1中所示裝置的實施例的累積損傷理論導出的能量劑量而在管腔組織中的基本均勻的大塊溫度分布。圖16示意性地例示了用于校準功率發(fā)生系統(tǒng)以有利于準確測量在靶功率輸出部處的阻抗的方法和系統(tǒng)。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及通常用于治療靶組織以獲得治療作用的功率發(fā)生和控制裝置。優(yōu)選地，靶組織為管腔組織，其還可以包括例如在動脈疾病中發(fā)現(xiàn)的病變組織。盡管本公開關注于本技術在脈管中的使用，但是本技術對其他管腔閉塞也是有用的?？梢允褂帽景l(fā)明的其他解剖結構為食道、口腔、鼻咽腔、咽鼓管和鼓室、腦靜脈竇、動脈系統(tǒng)、靜脈系統(tǒng)、心臟、喉頭、氣管、支氣管、胃、十二指腸、回腸、結腸、直腸、膀胱、輸尿管、射精管、輸精管、尿道、子宮腔、陰道、和宮頸管。用于使用RF、超聲、微波和激光能量加熱組織的設備已經在2007年10月18日提交的題為 “ Inducing Desirable Temperature Effects on Body Tissue” 的美國專利申請 No. 11/975，474、2007 年 10 月 18 日提交的題為 “System for Inducing DesirableTemperature Effects On Body Tissue” 的美國專利申請 No. 11/975，383、2005 年 5 月 3日提交的題為 “Imaging and Eccentric Atherosclerotic Material Laser Remodelingand/or Ablation C atheter”的美國專利申請 No. 11/122, 263 以及 2009 年 9 月 22 日提交的題為 “Inducing Desirable Temperature Effects on Body Tissue Using AlternateEnergy Sources”的美國專利申請No. 12/564，268中公開,通過引用并入本文的這些文獻的全部公開內容可以與本發(fā)明相結合。功率發(fā)牛和控制在本發(fā)明的很多實施例中，功率發(fā)生和控制裝置可以包括內部電路400、控制軟件、用戶界面102、以及容納電路400和用戶界面102的功率發(fā)生和控制外殼101。參照圖1和圖4，容納在外殼101內的內部電路400可包括直接數(shù)字合成器(DDS)塊401，塊401的數(shù)字編碼輸出可以優(yōu)選地通過數(shù)模轉換器(DAC)402。DAC 402將來自DDS塊401的數(shù)字編碼信號轉換為模擬電壓信號414。電壓信號414和模擬調制電壓信號413優(yōu)選地通過放大器(AMP)塊403，從而得到靶功率輸出404。在靶功率輸出404處的電壓和電流負載的測量值可以通 過電壓傳感器405和電流傳感器407進行測量，優(yōu)選地來自電壓傳感器405和電流傳感器407的信號可以分別通過模數(shù)轉換器(ADC) 406和408。來自ADC406的數(shù)字電壓信號和來自ADC 408的數(shù)字電流信號優(yōu)選地通過峰值有效功率傳感器410接收，其中在功率輸送靶404處的功率發(fā)生和控制裝置的有效功率輸出可被實時測量。功率設定點控制409基于軟件編程的操作參數(shù)。在圖5和圖6中所示的優(yōu)選實施例中，峰值有效功率傳感器塊410可以包括DDS500，DDS 500用來將電壓感測信號V (來自406)和電流檢測信號I (來自408)下混至DC基帶信號，優(yōu)選地產生經低通濾波器502的電壓輸出以及經低通濾波器504的電流輸出。來自峰值有效功率傳感器塊410的電壓和電流輸出包括同相電流507、同相電壓505、和正交電流508、正交電壓506分量。對于電路410內的信號優(yōu)選的是包括同相分量和正交分量，這是由于在電路410內的塊可以隨后識別在信號分量之間和通過電路401各個塊的若干信號之間的瞬時幅度、頻率和相移。來自峰值有效功率傳感器410的低通濾波器502和低通濾波器504的數(shù)字輸出信號可以隨后發(fā)送到圖6中所示的功率計算電路?，F(xiàn)在參見圖6,電壓幅度可以通過將同相電壓信號505和正交電壓信號506的平方相加，并且將總和通過平方根電路602而算出。電流幅度可以通過將同相電流信號507和正交電流信號508的平方相加，并且將總和通過平方根電路606而算出。未校正功率可以優(yōu)選地通過將電壓幅度和電流幅度相乘而算出。電壓信號的相位可以優(yōu)選地通過將電壓信號的正交分量506和電壓信號的同相分量505通過反正切門603而算出。相似地，電流信號的相位可以優(yōu)選地通過將電流信號的正交分量508和電流信號的同相分量507通過反正切門607而算出。余弦門608優(yōu)選地接收來自反正切門603和607的差分輸出，使得功率因子校正可以被算出。峰值有效功率可以通過將未校正功率乘以余弦門608的輸出且使用舍入門609舍入結果而算出。盡管圖5和圖6表示最優(yōu)選實施例，但是峰值有效功率可以使用其他手段算出，例如將瞬時RF電壓和RF電流波乘在一起，并且將所得的信號積分以獲得平均值；用于計算峰值有效功率的手段從適于所用功率類型且適于部件(包括在本文公開和描述的裝置的電路)的任意可用手段中選取?，F(xiàn)在參見圖9A和圖9B，放大器塊403可以包括可變增益放大器901，其接收來自DDS塊400的電壓信號414并調制來自PID控制器411的電壓信號413 ;以及功率放大器902。功率放大器902具有如圖9B中所示的“軟電流限制”，籍此當所需輸出電流增大時以裁剪方式減小可用輸出電壓。具有軟電流限制的功率放大器902的優(yōu)點在于所輸送的最大輸出功率能夠由電流限制電路的特性固有地限制，其中電流限制電路可以提供在較大范圍的負載阻抗上的、最優(yōu)選地超過十個負載阻抗上的基本恒定的最大可用輸出功率。軟電流限制方案的另外的優(yōu)點在于，當使用開關模式電源技術進行實施時，能夠在較大范圍的負載阻抗上、優(yōu)選地超過約十個負載阻抗上獲得極高的功率放大器效率。靶功率輸出404的控制可以優(yōu)選地通過將信號發(fā)送到PID控制器411的功率設定點控制409和峰值有效功率傳感器塊410獲得，其中PID控制器411可以最終產生送入放大器塊403的調制電壓信號413。功率輸出設定點控制409可以提供基于編程操作參數(shù)的軟件控制信號，編程操作參數(shù)在很多實施例中可被設定為以避免對周圍健康組織的傷害的方式促進病變組織的改造 。通過在功率輸出404處進行實時負載同相和正交測量，電路400由此能夠通過調制輸出使得輸出可以在從設定點的較小范圍內變化而表征和響應負載變化。在設定點附近的功率輸出變化可以為約±2%，但是，優(yōu)選實施例可以在其他范圍(例如約±5%、約±10%、約±15%、以及約±20%或更大)內調節(jié)輸出變化?，F(xiàn)在參見圖4和圖7，PID控制器411優(yōu)選地接收來自功率輸出設定點409和峰值有效功率輸出塊410的輸出信號。PID控制器411可以包括硬件和/或軟件模塊，用以執(zhí)行分別為Kpe(t)、KiQ /τ )d τ、和Kdde ( τ )/dt的比例計算701 (“P”)、積分計算702(“I”)、和微分計算703 (“D”)，其可以表述為理想形式的方程￥ 1(0=1(1^(0+1^ / τθ(τ)d τ +Kdde( τ )/dt，其中Vm(t)表示計算的調制電壓413作為時間響應于在輸出404、峰值有效功率計算410和功率設定點409處的測得功率的函數(shù)。其中Kpe(t)表示對測得/算出功率與期望功率的誤差的比例反應；Ki0 / τθ(τ)(1τ表示對測得/算出功率與期望功率的誤差的總和的積分反應，其中τ表示進行積分的時間段，而e(t)表示在當前時間t處的算出功率；以及Kdde(x)/dt表示對測得/算出功率與期望功率的誤差的變化率的微分反應。在最優(yōu)選實施例中，PID方程可以表述為更常見的“標準”或“工業(yè)”形式Vffl(t) =Kp [e (t) +1/Ti0 f τ e ( τ ) d τ +Tdde ( τ ) /dt]，其中，常數(shù) Ki 和 Kd 由分別代表積分和微分時間值的Ti和Td代替。該標準形式提供了在控制方程中簡化微分和使用常數(shù)的優(yōu)點。在優(yōu)選實施例中，在靶功率輸出404處的功率測量值與功率計算值之間存在約160微秒的時間間隔“t”。411的PID控制回路的輸出計算可以被稱為“被操縱變量”或調制電壓414，其優(yōu)選地用來驅動放大器塊403以調節(jié)輸出功率緊密靠近設定點。常數(shù)KpKp和Kd幫助定義電路400可以如何快速地響應于輸出404中的誤差增大、或者如何快速地調制放大器塊403以減小在404處的輸出與設定點409相比時的誤差。功率計算704優(yōu)選地基于DDS塊401的輸出的正交電壓分量506和同相電壓分量505、以及正交電流分量507和同相電流分量508?，F(xiàn)在參見圖1和圖8，包括外殼101內的功率發(fā)生器和控制裝置以及附接配件100’(其例如可以包括圖1的導管組件108和連接器103)的總裝置100可以利用例如圖8中所示的通信方案。盡管圖8描繪了利用兩端口網絡800的優(yōu)選實施例，但是可以取決于給定功率控制應用的期望布置而采用其他數(shù)量的通信端口。通常，在電壓傳感器405、電流傳感器407和靶負載(組織)404之間常常存在顯著的RF損失、反射和相移。這些RF損失、反射和相移導致輸送給負載(組織)404的實際功率的顯著偏差，并且另外地導致在負載(組織)阻抗的測量中的顯著誤差。在優(yōu)選實施例中，一般化的2-端口反射計用來相對于準確控制負載(組織)功率以及準確測量負載(組織)阻抗兩者來補償在RF路徑中的所有RF損失、反射和相移。為此目的，兩端口網絡800可以包括利用在外殼101內的功率發(fā)生器和控制裝置、附接配件100’、以及在靶功率輸出404處的負載之間的入射和反射功率波的一系列控制計算，從而優(yōu)選地得到受控于外殼101內的功率發(fā)生器和控制裝置的電壓和電流輸出 800V&I。入射功率波由下標“an”表示，反射功率波由下標“bn”表示，在404處的入射和反射功率分別由”和“bj表示。為了清楚起見，在圖8中表示的數(shù)學運算的下述說明中，數(shù)學方程應當省略在圖8中所示的說明性元件的附圖標記“800”以簡化所述方程的含義。散射參數(shù)就入射和反射功率波(分別為an和bn)而言的兩端口網絡定義為
權利要求
1.一種具有電路的用于治療組織的功率發(fā)生裝置，包括 操作性地耦接至功率放大器的直接數(shù)字合成器(DDS)； 提供信號的功率輸出設定點控制器； 峰值有效功率傳感器，所述峰值有效功率傳感器接收在功率輸送靶處測得的電壓和電流反饋以測量在所述功率輸送靶處的阻抗并且提供基于所述反饋的信號；以及 PID控制器，所述PID控制器操作性地耦接以接收來自功率輸出設定點控制器和峰值有效功率傳感器的信號，并且操作性地耦接以將調制電壓信號引導到功率放大器，由此響應于在功率輸送靶處測得的阻抗而使得來自所述電路的功率輸出維持在功率輸出設定點附近的范圍內。
2.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，數(shù)模轉換器耦接在DDS與功率放大器之間。
3.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，能量輸出為RF能。
4.權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率輸送靶包括組織。
5.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，DDS、功率輸出設定點控制器和峰值有效功率傳感器包括現(xiàn)場可編程門陣列。
6.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率放大器包括操作性地串聯(lián)耦接的可變增益放大器和線性功率放大器。
7.如權利要求6所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率放大器包括線性功率放大器，所述線性功率放大器的最大輸出電壓由在功率放大器中流過的電流控制。
8.如權利要求7所述的功率發(fā)生裝置，其中，在使用期間從線性功率放大器向功率輸送靶輸出的電壓包括RF輸出電壓，所述RF輸出電壓具有在約50歐姆至約500歐姆的負載阻抗的范圍上的最大可用輸出極值。
9.如權利要求7所述的功率發(fā)生裝置，其中，來自線性功率放大器的最大輸出電壓限制功率放大器內的功耗。
10.如權利要求7所述的功率發(fā)生裝置，其中，線性功率放大器使用開關模式技術控制最大輸出電壓。
11.如權利要求6所述的功率發(fā)生裝置，其中，控制器包括PID控制器，并且其中，來自所述PID控制器的所述調制電壓信號由可變增益放大器接收。
12.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，峰值有效功率傳感器包括DDS、電流電路和電壓電路，其中所述電流電路還包括并聯(lián)的平方根門和反正切門，而所述電壓電路還包括并聯(lián)的平方根門和反正切門。
13.如權利要求12所述的功率發(fā)生裝置，其中，峰值有效功率傳感器的DDS具有經低通濾波器的電壓輸出，以及經低通濾波器的電流輸出。
14.如權利要求12所述的功率發(fā)生裝置，其中，用于電流電路和電壓電路的反正切門的輸出操作性地耦接以通過余弦門。
15.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，從功率輸送靶向峰值有效功率傳感器的所述電壓和電流反饋各自包括同相和正交信號分量。
16.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，來自峰值有效功率傳感器的信號表示所述電路在功率輸送靶處的有效功率輸出。
17.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，控制器包括PID控制器，所述PID控制器具有比例、積分和微分計算模塊，這些模塊接收來自峰值有效功率傳感器和功率設定點控制器的信號，由此產生調制電壓信號以在所述設定點附近的范圍內調節(jié)所述電路的功率輸出。
18.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率輸出設定點為約O.OOl瓦至約50瓦。
19.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率輸出在設定點附近以最大約±20%進行調制。
20.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率輸出在設定點附近以最大約±10%進行調制。
21.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率輸出在設定點附近以最大約±5%進行調制。
22.如權利要求1所述的功率發(fā)生裝置，其中，功率輸出在設定點附近以最大約±2%進行調制。
23.一種對用于治療功率輸送靶的裝置進行校準的方法，所述方法包括 測量在低第一電路負載下的電路阻抗； 測量在高第二電路負載下的電路阻抗； 測量在第三電路負載下的電路阻抗，所述第三電路負載介于所述第一電路負載與所述第二電路負載之間；以及 使用測得的阻抗以矢量網絡分析計算所述裝置的電路的系統(tǒng)阻抗，使得在功率發(fā)生期間的總電路負載阻抗的實時變化的測量代表在所述裝置的功率輸送靶處的阻抗的變化，其中基于在功率輸送靶處的阻抗的實時測得的變化在功率輸出設定點附近調制所述裝置的功率輸出。
24.如權利要求23所述的方法，還包括使用雙向線性變換計算阻抗，用以進行功率校準和補償。
25.如權利要求24所述的方法，其中，所述雙向線性變換采用從一個或多個電路負載的測量值推導出的常數(shù)。
26.如權利要求23所述的方法，其中，一個或多個電路負載的測量值還用來補償向功率輸送靶輸送的功率。
27.如權利要求23所述的方法，還包括識別附接到所述裝置上的配件的步驟，所述識別通過重復校準步驟以基于附接配件的阻抗特征來確定所附接配件的類型。
28.如權利要求23所述的方法，其中，功率輸送靶為組織。
29.如權利要求27所述的方法，其中，配件包括導管。
30.如權利要求29所述的方法，其中，導管還包括電極。
31.如權利要求30所述的方法，其中，存在的電極數(shù)量由位于附接至所述裝置的所述導管內的電極電路的數(shù)量的復用感測來確定。
32.一種用于組織治療的功率發(fā)生裝置，包括 操作性地耦接至RF功率放大器的DDS ； 提供信號的RF功率輸出設定點控制器；峰值有效RF功率傳感器，所述峰值有效RF功率傳感器接收在RF功率輸送靶處測得的電壓和電流反饋以測量在RF功率輸送靶處的阻抗并且提供基于所述反饋的信號；以及 控制器，所述控制器操作性地耦接以接收來自RF功率輸出設定點控制器和峰值有效RF功率傳感器的信號，并且操作性地耦接以將調制電壓信號引導到RF功率放大器，由此響應于在RF功率輸送靶處測得的阻抗而使得來自所述電路的RF功率輸出維持在RF功率輸出設定點附近的范圍內。
33.一種用于偏心改造治療在管腔周圍的組織的功率發(fā)生和控制裝置，所述裝置包括 操作性地耦接至RF功率放大器的DDS ； 提供信號的RF功率輸出設定點控制器； 峰值有效RF功率傳感器，所述峰值有效RF功率傳感器接收在所述組織處的電壓和電流反饋以測量在所述管腔的周緣周圍的阻抗，所述峰值有效RF功率傳感器提供基于所述反饋的信號；以及 控制器，所述控制器操作性地耦接以接收來自RF功率輸出設定點控制器和峰值有效RF功率傳感器的信號，并且操作性地耦接以將調制電壓信號引導到RF功率放大器，由此響應于在所述管腔的周緣周圍測得的組織阻抗而使得來自所述電路的RF功率輸出維持在RF功率輸出設定點附近的治療組織改造范圍內。
34.如權利要求1所述的裝置，其中，當在功率輸送靶處測得的阻抗介于約50歐姆與約500歐姆之間時，系統(tǒng)操作軟件限制功率發(fā)生的出現(xiàn)。
35.如權利要求1所述的裝置，其中，在功率輸送靶處測得的阻抗用來確定在功率輸送靶處的電容和電阻。
36.一種用于計算峰值有效功率的方法，所述方法包括以下步驟 計算未校正功率； 計算功率修正因子；以及 將所述未校正功率與所述功率校正因子相乘以獲得所述峰值有效功率。
37.如權利要求36所述的方法，其中，所述計算未校正功率的步驟還包括計算電流幅度，計算電壓幅度，并且將所得到的幅度相乘以獲得所述未校正功率。
38.如權利要求36所述的方法，其中，所述計算所述功率校正因子的步驟還包括計算在同相與正交電壓信號之間的相位角、計算在同相與正交電流信號之間的相位角、并且獲得所述電壓與電流相位角之差的余弦。
39.一種用于計算峰值有效功率的方法，所述方法包括以下步驟 測量瞬時RF電壓； 測量瞬時RF電流；以及 將所述RF電壓乘以所述RF電流以獲得峰值有效功率。
40.如權利要求39所述的方法，還包括將算出的峰值有效功率在一段時間上進行積分以獲得平均RF功率的步驟。
41.一種用于將能量作為劑量進行受控輸送以在組織中獲得基本均勻的溫度分布的方法，所述方法包括以下步驟 將多個能量輸送表面靠近所述組織布置；通過以順序方式將所述多個能量輸送表面的第一部分通電而將能量劑量施加到所述組織上；以及 通過以順序方式將所述多個能量輸送表面的第二部分通電而將能量劑量施加到所述組織上。
42.如權利要求41所述的方法，還包括通過測量組織阻抗且施加能量來控制順序的能量輸送和組織的溫度分布，使得測得的組織阻抗為大致恒定的。
43.如權利要求42所述的方法，其中，組織阻抗用來推斷組織溫度，所述組織溫度與能量劑量經驗性相關。
44.如權利要求41所述的方法，其中，順序能量輸送和組織溫度分布的均勻性基于由累積損傷理論所確定的能量劑量。
45.如權利要求41所述的方法，其中，所述多個能量輸送表面操作性地耦接至功率發(fā)生和控制裝置，所述功率發(fā)生和控制裝置還包括操作性地耦接至功率放大器的DDS ;功率輸出設定點控制器，所述功率輸出設定點控制器提供信號，在功率輸送靶處測得的電壓和電流反饋，用以測量在功率輸送靶處的阻抗；峰值有效功率傳感器，所述峰值有效功率傳感器接收所述電壓和電流反饋，提供基于所述反饋的信號；以及PID控制器，所述PID控制器操作性地耦接以接收來自電源輸出端設定點控制器和峰值有效功率傳感器的信號，并且操作性地耦接以將調制電壓信號引導到功率放大器上，由此響應于在功率輸送靶處測得的阻抗而使得來自所述電路的功率輸出維持在功率輸出設定點附近的范圍內。
46.一種用于受控輸送偏心靶能量以影響神經活性的方法，所述方法包括以下步驟 將多個能量輸送表面靠近其中含有神經的靶組織區(qū)域布置；以及 使用功率發(fā)生和控制裝置將足以永久破壞靶組織區(qū)域中的神經信號傳導的能量劑量施加到組織上，所述功率發(fā)生和控制裝置具有操作性地耦接至功率放大器的DDS ;功率輸出設定點控制器，所述功率輸出設定點控制器提供信號、在功率輸送靶處測得的電壓和電流反饋，以用來測量在功率輸送靶處的阻抗；峰值有效功率傳感器，所述峰值有效功率傳感器接收所述電壓和電流反饋，提供基于所述反饋的信號；以及PID控制器，所述PID控制器操作性地耦接以接收來自功率輸出端設定點控制器和峰值有效功率傳感器的信號，并且操作性地耦接以將調制電壓信號引導到功率放大器上，由此響應于在所述功率輸送靶處的測量阻抗而使得來自所述電路的功率輸出維持在功率輸出設定點附近的范圍內。
47.如權利要求45所述的方法，還包括通過測量靠近所述多個能量輸送表面的組織阻抗來表征神經位置并且基于對所述神經位置的靠近將所施加的能量引導到能量輸送表面的選取部分上。
48.如權利要求45所述的方法，其中，永久破壞神經信號傳導的能量劑量源于神經組織的傳導性能的變性。
49.如權利要求45所述的方法，其中，永久破壞神經信號傳導的能量劑量源于神經組織的消融。
50.一種用于治療靶組織的功率發(fā)生裝置，所述功率發(fā)生裝置包括 產生頻率信號的頻率合成器； 將頻率合成器操作性地耦接至功率輸出部的功率放大器，所述輸出部可耦接至靶組織；功率傳感器，被配置為接收來自靶組織的電壓和電流反饋且輸出在靶組織處測得的阻抗；以及 控制器，所述控制器將功率傳感器耦接至功率放大器，具有用于接收功率設定點的輸入部，并且響應于功率設定點和在靶組織處測得的阻抗將調制信號發(fā)送給功率放大器，使得從功率放大器逐頻率地向靶組織輸出的功率被維持在功率設定點附近的范圍內。
51.如權利要求50所述的功率發(fā)生裝置，其中，所述頻率合成器包括數(shù)字頻率合成器，并且其中，數(shù)模轉換器將所述頻率合成器耦接至功率放大器。
52.如權利要求50所述的功率發(fā)生裝置，其中，向所述靶輸出的能量包括RF能。
53.一種RF系統(tǒng)，包括如權利要求50所述的功率發(fā)生裝置，并且還包括具有細長柔性導管本體的細長導管，所述導管本體具有近端部和被配置為向血管內前進的遠端部，連接器耦接到所述近端部并被配置為耦接至所述輸出部，從而在使用時，所述導管將所述輸出部耦接至與所述遠端部相鄰的靶組織，其中，測得的靶組織阻抗與功率發(fā)生裝置和導管本體的阻抗無關。
54.一種在準備治療靶組織時校準RF系統(tǒng)的校準模塊，所述RF系統(tǒng)包括功率發(fā)生裝置，所述功率發(fā)生裝置包括阻抗測量電路，所述模塊包括 第一輸入部，用于接收來自功率發(fā)生裝置的阻抗測量電路的第一阻抗，所述第一阻抗對應于在將所述功率發(fā)生裝置耦接至靶組織之前在所述功率發(fā)生裝置上的低電路負載； 第二輸入部，用于接收來自功率發(fā)生裝置的阻抗測量電路的第二阻抗，所述第二阻抗對應于在將所述功率發(fā)生裝置耦接至靶組織之前在所述功率發(fā)生裝置上的高電路負載； 第三輸入部，用于接收來自功率發(fā)生裝置的阻抗測量電路的第三阻抗，所述第三阻抗對應于在將功率發(fā)生裝置耦接至靶組織之前在所述功率發(fā)生裝置上的中電路負載，所述中電路負載介于所述高負載與所述低負載之間；以及 處理器，被配置為使用測得的阻抗計算系統(tǒng)阻抗，以響應于在向靶組織施加功率期間對總電路負載阻抗中的實時變化的測量而促進在所述靶組織處的阻抗變化，所述總電路負載阻抗包括功率發(fā)生裝置的阻抗和在靶組織處的阻抗。
55.如權利要求56所述的系統(tǒng)，其中，RF系統(tǒng)還包括用于將功率發(fā)生裝置耦接至靶組織的導管，其中，所述處理器還被配置為在將所述導管耦接至所述功率發(fā)生裝置之后且在將所述導管耦接至所述靶組織上之前計算所述功率發(fā)生裝置和所述導管的另一系統(tǒng)阻抗。
全文摘要
提供了生成并控制能量的按劑量輸送以引出病變組織中的治療反應的裝置、系統(tǒng)和方法。球囊導管可以具有附接到功率發(fā)生器和控制器的電極，使得所述球囊和電極在能量治療期間與組織相接觸?？梢曰跍y得的阻抗將能量選擇性地施加到組織上以實現(xiàn)溫和加熱。通過在能量劑量之前計算所述電路阻抗以校準所述裝置和識別所附接配件有利于在設定點附近調節(jié)功率輸送。能量輸送能夠被控制以獲得基本均勻的大塊組織溫度分布。能量輸送可以有益地影響神經活性。
文檔編號A61B18/04GK103068330SQ201180024127
公開日2013年4月24日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2010年4月9日
發(fā)明者B·赫徹爾, D·卡拉瓦茲塞內克, A·雷巴格, J·艾斯皮諾薩, M·佩瑞 申請人:Vessix血管股份有限公司