CN103096824B - 用于治疗大体积的组织的冷冻外科器械 - Google Patents

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Abstract

一种冷冻外科器械，该冷冻外科器械可通过转动选择性地定位在患者体内。该器械包括：操纵部段，该操纵部段允许使用者转动该器械；冷冻剂供给部；以及冷却部段，该冷却部段在其端部处具有尖端和螺旋形构造，该冷却部段构造成接纳冷冻剂，并允许接纳的冷冻剂冷却该冷却部段。当器械经由操纵部段沿第一方向转动时，冷却部段将冷冻外科器械更深地推到患者体内，而在器械经由操纵部段沿与第一方向相反的第二方向转动时，向外推动冷冻外科器械。

Description

用于治疗大体积的组织的冷冻外科器械
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年9月15日提交的美国临时专利申请第61/382,953号的权益。
背景技术
1.技术领域
本发明的实施例总地涉及诸如冷冻探头的冷冻外科器械，并且更具体地涉及适于消融大体积的组织的冷冻外科器械。
2.相关技术的说明
大体积的组织的冷冻外科消融通常涉及将若干(即，多个)冷冻外科器械放置在限定的体积内，以使该体积内的组织连续地消融。
采用两个原理来辅助医师获得冷冻外科器械之间的期望关系：某些类型的引导件，诸如外部模板或引导套管；以及将冷冻外科器械集中，以大致同时***到该限定的体积内。冷冻外科器械沿其主轴线穿入组织内。模板或引导套管可使柔性的冷冻外科器械弯曲，并将该冷冻外科器械相对于其它***的冷冻外科器械来加以引导。然而，器械可以仅以较小的角度来弯曲，以保持器械的完整性。
冷冻外科器械彼此之间的适当定位取决于冷冻外科器械的柔性，引导件的直径(以及由此在引导器械时的“游隙”度或可能的不精确度)和医师的技巧。具有较大柔性的器械可更容易地在模板或套管内弯曲，但一旦它位于该引导件外侧，该器械会进一步弯曲，因此不可保持期望的位置。引导元件的直径总是比冷冻外科器械的直径大，并因此引入误差。最终，医师通过由诸如超声波成像、CT或MRI的图像工具接收的信息来判断以确定冷冻外科器械的位置在三维空间内是否适当。由于由单个单独的器械引起的冷冻消融体积尺寸上较小，所以冷冻外科器械之间的关系对于治疗成功与否至关重要。由此，医师经常会***比治疗所需的体积更多的冷冻外科器械。
由于人类组织的可变形性和需要将器官固定在人体内，由此引起在放置若干个冷冻外科器械时的另一挑战。为了解决该问题，采用两种方法：(1)将第一器械冷却到使器械有效地粘到组织的温度(产生-20℃或更低温度的接触面)；或者(2)在将若干个冷冻外科器械***该器官内时，采用诸如开瓶器的机械锚定件将器官保持在位。
为了各种冷冻外科目的而将开瓶器(即，螺旋)型元件用作机械锚定件(例如参见美国专利和专利公开第6,343,605、6,004,269、7,567,838、2006/0253080、2009/0292279和2010/0015196号)或者用作抓持件(例如参见美国专利公开第2008/0294179号)是已知的。
使用开瓶器型元件将其它部件彼此附连也是已知的(例如参见美国专利第4917106和5,195,540号和美国专利公开第2006/0259050号)。类似地，热电偶已作为在手术期间的传感器附连到开瓶器(例如参见美国专利5,800,432、5,688,266、5,688,267、6,053,912和5,735,846)。
开瓶器型元件也已用于传输电信号(例如参见美国专利第5,6269,272号和美国专利公开第2005/0101984号)并用作RF电极(例如，参见美国专利公开2004/0147917)。
开瓶器元件也已用作活组织检查的组织取样器(例如参见美国专利第4,682,606和6,142,957以及美国专利公开第2004/0147917号)或用作椎骨支承件(美国专利公开第2008/0140203号)。
发明内容
但背景技术不提供适于冷冻外科应用的通过转动引入的螺旋形元件，其中，元件输送冷冻剂，并消融大体积的组织，而无须将若干的(即，多个)冷冻外科器械放置在限定的体积内以使该组织在此体积内进行连续消融。
本发明的一方面提供通过转动选择性地定位在患者体内的冷冻外科器械，该冷冻外科器械包括：操纵部段，该操纵部段允许使用者转动该器械；冷冻剂供给部；以及冷却部段，该冷却部段在其端部处具有尖端和螺旋形构造，该冷却部段构造成接纳来自冷冻剂供给部的冷冻剂，并允许接纳的冷冻剂冷却部段。
本发明的另一方面涉及一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，该冷冻外科器械包括：位于端部处的尖端，以便于穿入组织内；一个或多个冷冻剂供给管线，这些冷冻剂供给管线将冷冻剂供给到该器械；用于***械的操纵部段，该操纵部段的至少一部分沿器械的纵向轴线延伸，并限定该纵向轴线，该操纵部段具有沿其长度的至少一部分的隔热件；以及返回流体套管，以允许膨胀的流体从器械排出；冷却部段，该冷却部段连接到操纵部段，从操纵部段延伸到末端，并具有螺旋形构造，该螺旋形构造围绕纵向轴线盘绕；以及换热器，该换热器与一个或多个冷冻剂供给管线流体连通，在冷却部段内围绕一个或多个冷冻剂供给管线，并将接纳的冷冻剂递送到位于末端附近的远端处的端口，该换热器包括多个通道，这些通道沿外表面的内侧周向地设置，并使一个或多个供给管线互连到返回气体套管，该换热器允许来自一个或多个供给管线的冷冻剂冷却该冷却部段；以及膨胀流体返回通路，该膨胀流体返回通路围绕一个或多个冷冻剂供给管线，并由一个或多个冷冻剂供给管线和器械的外表面的内侧来界定，因而，通路内的气体与内侧热力连通。
本发明的又一方面涉及一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，该冷冻外科器械包括：位于端部处的尖端，以便于穿入组织内；用于***械的操纵部段，该操纵部段的至少一部分沿器械的纵向轴线延伸，并限定该纵向轴线，操纵部段具有沿其长度的至少一部分的隔热件；冷却部段，该冷却部段连接到操纵部段，从操纵部段延伸到末端，并具有螺旋形构造，该螺旋形构造绕纵向轴线盘绕；将冷冻剂供给到器械的一个或多个冷冻剂供给管线，每个供给管线沿其在冷却部段内的长度的一部分将冷冻剂递送到一个或多个端口，这些供给管线中的至少一个具有在靠近末端的远端处的端口；以及返回流体套管，以允许膨胀的气体从器械排出，该套管围绕一个或多个冷冻剂供给管线，并由一个或多个冷冻剂供给管线和器械的外表面的内侧界定，因而，套管内的流体与内侧热力连通，该套管允许来自一个或多个供给管线的冷冻剂冷却该冷却部段。
本发明的又一方面涉及一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，该冷冻外科器械包括：位于端部处的尖端，以便于穿入组织内；冷冻剂供给管线，该冷冻剂供给管线将冷冻剂递送到位于靠近末端的端部处的端口；用于定位所述器械的操纵部段，该操纵部段的至少一部分沿器械的纵向轴线延伸，并限定该纵向轴线，操纵部段具有沿其长度的至少一部分的隔热件；以及返回流体套管，以允许膨胀的气体从器械排出；冷却部段，该冷却部段连接到操纵部段，从操纵部段延伸到末端，并具有螺旋形构造，该螺旋形构造围绕纵向轴线盘绕；以及屏障，该屏障仅设置在冷却部段内，并围绕冷冻剂供给管线螺旋盘绕，该屏障产生盘绕通道，该盘绕通道沿外表面的内侧周向地设置，并由冷冻剂供给管线和器械的外表面的内侧来界定，并且将供给管线互连到返回气体套管，该屏障允许离开端口的冷冻剂冷却该冷却部段。
本发明的又一方面涉及一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，该冷冻外科器械包括：位于端部处的尖端，以便于穿入组织内；冷冻剂供给管线，该冷冻剂供给管线将冷冻剂递送到位于靠近末端的端部处的端口；用于定位所述器械的操纵部段，该操纵部段的至少一部分沿器械的纵向轴线延伸并限定该纵向轴线，操纵部段具有沿其长度的至少一部分的隔热件；以及返回流体套管，以允许膨胀的气体从器械排出；冷却部段，该冷却部段连接到操纵部段，从操纵部段延伸到末端，并具有螺旋形构造，该螺旋形构造围绕纵向轴线盘绕；以及芯部，该芯部仅设置在冷却部段内，并从操纵部段大致延伸到末端附近。冷冻剂供给管线围绕该芯部螺旋盘绕。冷冻剂供给管线的螺旋盘绕产生盘绕通道，该盘绕通道沿外表面的内侧沿周向设置，并由冷冻剂供给管线和器械的外表面的内侧来界定，并且将供给管线互连到返回流体套管，该盘绕通道允许离开端口的冷冻剂冷却该冷却部段。
可选地，冷冻外科器械具有单个末端，并且在操作时单独地用于消融大体积的组织，而无须***多个冷冻外科器械。
提供此概述来引入简化形式的概念选择，这些概念将在以下的详细说明中进一步描述。此概述不意在识别要求的主题的关键特征或基本特征，也不应用于限制要求的主题的范围。
此外，要求的主题不限于解决在本申请的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
本发明的这些、附加的和/或其它方面和/或优点是：在下面的详细说明中进行阐释；可以从详细说明中推断出；和/或通过实践本发明来了解。
附图说明
从结合附图考虑的实施例的详细说明中会更容易理解本发明，附图中：
图1a是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切图；
图1b是沿图1a的线A-A剖取的、图1a的冷冻外科器械的剖视图；
图2a是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切图；
图2b是沿图1a的线A-A剖取的、图1a的冷冻外科器械的剖视图；
图3是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的侧视图；
图4是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的侧视图；
图5a是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切侧视图；
图5b是图5a的冷冻外科器械的换热器的立体图；
图5c是沿图5a的线A-A剖取的、图5a的冷冻外科器械的剖视图；
图6a是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切侧视图；
图6b是沿图6a的线A-A剖取的、图6a的冷冻外科器械的剖视图；
图7是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切侧视图；
图8是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切侧视图；
图9是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的局部剖切侧视图；
图10a和10b分别示出符合本发明的实施例的、处于缩回和伸出状态的***；以及
图11是示出符合本发明一实施例的冷冻外科器械的侧视图。
具体实施方式
现将参照附图中所示的示例详细描述本发明的实施例，在这些附图中，相似的附图标记表示相似的元件。通过参照附图，下面描述实施例来解释本发明。
尽管下文提出本发明的至少一个实施例的具体描述，但应当理解，本发明的法律保护范围由本发明最后所提出的权利要求书的文字来加以限定。由于若非必要，描述每个可能的实施方式是不切实际的，因此详细说明只应当被示例且没有描述每种可能的实施例。可以并设想使用现有技术或在本专利的申请日之后开发出的技术来实现各种替代的实施例和/或实施方式，它们仍将落入本权利要求的保护范围之中。
还应当理解，除非术语在本文中使用句式“如文中所用，术语‘’由此限定为是指……”或相似句式而被明确加以限定，否则不意在明确地或通过暗示来限定该术语的意思、或是超过该术语平常的或普通的意思，并且此类术语不应当被理解成限制于本专利的任意部分所作出的任何声明(除了权利要求中的语言之外)。对于在本申请最后的任何权利所引述的任何术语的内容在本专利中以与独立含义相一致的方式加以参照，这样做只是为了清楚起见，而不会混淆读者，并且没有打算通过暗示或其它来将这类权利要求的术语限定成单一含义。最后，除非通过引述词语“装置”和功能来限定权利要求元素，而没有任何结构的叙述，否则不要基于35U.S.C§112、第六段的适用来解释任何权利要求元素的范围。
如文中所用，“大体积的组织”是指如由本领域中目前已知那样借助标准平直式冷冻外科器械消融的体积大的体积。如文中所用，“标准冷冻外科器械”是指具有单个冷却区(即，传统)的冷冻探头，该冷冻探头沿其主轴线或大致沿该方向***。这种传统的冷冻探头的一个示例是冷冻针。
现在转到附图，图1a和1b示出符合本发明的实施例的冷冻外科器械100。图1a示出冷冻外科器械100的局部剖切图，而图1b示出沿图1a的线A-A剖取的剖视图。
冷冻外科器械100包括远离冷冻外科装置的末端103的操纵部段110和从该操纵部段110延伸到末端103的冷却部段105。
操纵部段110沿冷冻外科器械100的纵向轴线(未示出)延伸，并部分地限定该轴线。操纵部段110包括沿其长度的至少一部分的隔热件108和与通道109气体连通的返回气体套管107，以如下面详细所述地允许排出膨胀/返回的冷冻剂。
冷冻外科器械100具有螺旋部104，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面101。螺旋部104如所示包括一个或多个螺旋111，并止于末端103，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解到其它数目的螺旋是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋111是最佳的。此外，螺旋部104的各螺旋的螺距和/或直径可以如所示的是恒定的或者是可变化的。
螺旋部104可如图所示整个设置在冷冻外科器械100的冷却部段105内。替代地，螺旋部104可部分地超出冷却部段105设置。
冷冻剂(液体、压缩气体或气体混合物)通过一个或多个馈送管线102进入冷冻外科器械100，并经过换热器106、通过冷冻外科装置向末端103行进。
换热器106从一个或多个馈送管102接收冷冻剂，并将冷冻剂经由位于末端103近侧的端口113递送到末端103。更详细来说，冷冻剂流经换热器106，由此冷却换热器106。并且，由于换热器106与外表面101热连通，所以又冷却了外表面。在此过程中，冷冻剂通过焦耳-汤姆逊效应或简单的蒸发进行膨胀或蒸发，并冷却。冷冻剂在末端103附近通过端口113排出。此后，返回的冷冻剂(通过膨胀或蒸发冷却)流经通道109，该冷冻剂与冷冻外科器械100的内表面接触，从而冷却表面101。然后，冷冻剂排放到返回套管107内，该返回套管较佳地在隔热部108的内直径内延伸，并通过该内直径。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使冷却部段105延伸成包围末端103。末端103如图所示可选地包括反射表面112。
具体参照图1b，示出了一个或多个馈送管线102、换热器106、通道109和冷却表面101的布置。尽管示出六个通道，但应理解到其它数目也是可以的和可设想的。
冷却表面101可选地包括金属、陶瓷材料或塑料中的一种或多种。冷却部段105通过隔热件108止于近端处。
讨论冷冻外科器械100的使用。使冷冻外科器械100的末端103与患者的组织接触。然后，施加足够的力以使末端103刺穿患者皮肤。
同时或者此后马上，以类似于将开瓶器***软木塞的方式转动冷冻外科器械100，以使螺旋部嵌入到组织内。这种转动***使螺旋部104将器械101拉向/拉入待消融的组织。接下来，当冷却部段105如期望定位好时，供给冷冻剂以冷却该冷却部段。
如上述说明所暗示的那样，冷却部段105的螺旋形构造用作定位部段。
当螺旋部104牢固地嵌入患者组织内时，螺旋结构将冷冻外科器械固定在组织内。同样，当位于体内时，器械100能以比传统的冷冻探头少得多的前进或后退压力来定位，这是因为螺旋部104的选择性转动可将器械推入人体内或将器械推出人体。此外，器械100可借助施加于器械以使该器械转动的大部分力来进行定位。
图2a和2B示出符合本发明的实施例的冷冻外科器械的另一示例。图2a示出冷冻外科器械200的局部剖切图，而图2b示出沿图2的线A-A剖取的剖视图。
在冷冻外科器械200中，冷冻剂通过膨胀或蒸发并借助具有凹槽209的多个分立的换热元件206来冷却表面201。多个带凹槽的换热元件206设置在沿冷冻外科器械200的长度的冷却部段205的多个位置。换热元件的具***置取决于期望的消融体积。
冷冻外科器械200具有螺旋部204，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面201。螺旋部204如所示包括一个或多个螺旋211，并止于末端203，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解到其它数目的螺旋是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋211是最佳的。此外，螺旋部204的螺旋可以如图所示是恒定的或者是可变化的。
螺旋部204可图如所示整个设置在冷冻外科器械200的冷却部段205内。替代地，螺旋部204可部分地超出冷却部段205设置。
冷冻剂(液体、压缩气体或气体混合物)通过一个或多个馈送管线202进入冷冻外科器械200，并行进到位于末端203近侧的端口213。
换热元件206以类似于图1a的换热器106的方式运行，其中，凹槽209允许冷冻剂流入返回气体套管207，由此如图所示在多个位置冷却冷冻外科器械200的内表面。这种冷却使与冷却表面201接触的组织冷冻。在整个冷却部段205上从组织吸收热量是这样进行的，即，通过带凹槽的换热元件206的冷却表面的传导，或通过使与冷冻外科器械100的内表面接触的冷冻剂一直流到返回流体套管207，或通过这两种方式。
隔热件208使操纵部段210不被冷冻剂冷却。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使冷却部段205延伸成包围末端203。末端203如图所示可选地包括反射表面212。
较佳地，带凹槽的换热元件的分布足以产生单个连续消融区。然而，发明人还设想这样的分布，即沿螺旋部204的长度的各段提供分离的消融区。
图3示出符合本发明的实施例的又一冷冻外科器械的又一示例。
冷冻外科器械300具有螺旋部304，该螺旋部包括几个螺旋311，因而，冷冻部盘绕超过360度。
可选地，可采用诸如上述凹槽之类的任何类型的换热元件(未示出)。因此，冷却部段305内的表面积比图1a-2b的***的等效冷却表面大。
图4示出符合本发明的实施例的冷冻外科器械的又一示例。在冷冻外科器械400中，冷冻剂可选地包括任何类型的流体，并能适于焦耳-汤姆逊冷却。如本领域中已知那样，焦耳-汤姆逊冷却是基于焦耳-汤姆逊效应，其中，被压缩的流体受迫通过较窄的开口，从而使被压缩的流体快速膨胀，并使流体冷却。
冷冻外科器械400具有螺旋部404，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面401。螺旋部404如图所示包括一个或多个螺旋411，并止于末端403，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解，其它数目的螺旋也是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋411是最佳的。此外，螺旋部404的螺旋可以如图所示是恒定的或者是可变化的。
螺旋部404可以整个设置在冷冻外科器械400的冷却部段405内。
冷冻剂(液体、压缩气体或气体混合物)通过冷冻剂馈送管线402进入冷冻外科器械400，并向末端103行进。
为了支持焦耳-汤姆逊效应，冷冻外科器械400较佳地具有一个或多个绝热喷嘴413，以将流体冷冻剂引入冷冻外科器械400的内部区域内。在冷冻剂膨胀或蒸发时，根据流体的类型，表面401被冷却，从而产生冷却部段405。可选地，喷嘴413可设置为端口或其它开口(未示出)。
替代地，如果采用绝热膨胀喷嘴413，则绝热膨胀喷嘴413较佳地位于末端403处或附近。如果采用多个喷嘴413，这种绝热膨胀喷嘴406较佳地安装在沿进入馈送管402的多个位置，更佳地或多或少地相等地分布。这种一个或多个绝热膨胀喷嘴413使流入冷冻剂馈送管线402的加压冷冻剂的一部分或全部离开，并膨胀。如果存在多个喷嘴413，冷冻剂馈送管线402将冷冻剂或其一部分递送到末端403。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使冷却部段405延伸成包围末端405。末端403如图所示可选地包括反射表面412。此外，可以将未示出的热再生线圈加入到供给管402内和/或每个端口406处，以在被压缩的流体从每个端口排出之前冷却该流体。
图5a-5c示出符合本发明的实施例的另一冷冻外科器械的示例。图5a示出冷冻外科器械500的局部剖切图。图5b是与冷冻剂供给管线502有关的螺旋形凹槽509的立体图。图5c是沿图5a的线A-A剖取的剖视图。
冷冻外科器械500具有螺旋部504，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面501。螺旋部504如图所示包括一个或多个螺旋511，并止于末端503，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解到其它数目的螺旋是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋511是最佳的。此外，螺旋部504的螺旋可以如图所示是恒定的或者是可变化的。
螺旋部504可以整个设置在冷冻外科器械500的冷却部段505内。
冷冻剂(液体、压缩气体或气体混合物)通过冷冻剂馈送管线502进入冷冻外科器械500，并行进到末端503。
在冷冻外科器械500中，多个分立的换热元件506设置在冷却区505内沿冷冻剂供给管线502的各个位置处。较佳地，每个换热元件506包括多个螺旋形通道509。然后，由输入馈送管线502供给的冷冻剂流回到返回套管507，从而通过与在沿螺旋形通道509和器械的外表面之间产生的空间内流动的冷冻剂的直接接触，或者通过藉由换热元件506的接触面和冷冻外科器械500的内表面的热传导来对表面501进行冷却，由此使表面501冷却。
如图5b中所示，通道509围着冷冻剂供给管线盘绕。
尽管仅示出单个冷冻剂供给管线502，但应理解，多个冷冻剂供给管线也是可以的和可设想的。即，当存在多个冷冻剂供给管线502时，每个管线可具有多个换热元件506。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使冷却部段505延伸成包围末端503。末端503如图所示可选地包括反射表面512。
图6a和6b示出符合本发明的实施例的冷冻外科器械的另一示例。图6a示出局部剖切图，而图6b示出沿图6a的线A-A剖取的剖视图。
冷冻外科器械600具有螺旋部604，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面601。螺旋部604如所示包括一个或多个螺旋611，并止于末端603，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解，其它数目的螺旋也是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋611是最佳的。此外，螺旋部604的螺旋可以如图所示是恒定的或者可变化的。
螺旋部604可以整个设置在冷冻外科器械600的冷却部段605内。
冷冻外科器械600包括冷冻剂馈送输入管线602，以将冷冻剂馈送到单个换热元件606，该换热元件具有从末端603延伸到返回气体套管607的螺旋形通道609。操作时，冷冻剂通过输入管线602进入冷冻外科器械600，冷却换热器606，通过位于末端603近侧的端口613排出，并通过螺旋形通道609返回到返回流体套管607，由此通过以下任一方式来冷却表面601：(1)与沿螺旋形凹槽609流动的冷冻剂直接接触；或者(2)藉由换热元件606的接触面和冷冻外科器械600的内表面的热传导，由此在整个冷却区605内冷却表面601。
参照图6b，示出螺旋形凹槽609和馈送管线602之间的关系。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使冷却部段605延伸成包围末端603。末端603如图所示可选地包括反射表面612。
图7示出符合本发明的实施例的冷冻外科器械的又一示例。冷冻外科器械700具有隔热件708，该隔热件设置在冷冻外科装置的位于操纵区710内的外表面上。在此示例中，冷冻剂馈送输入管线702将冷冻剂馈送到单个换热元件706，随之将冷冻剂递送到位于末端703近侧的端口713。
更详细地，冷冻外科器械700具有螺旋部704，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面701。螺旋部704如图所示包括一个或多个螺旋711，并止于末端103，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。
尽管示出两个螺旋，但应理解到其它数目的螺旋也是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋711是最佳的。此外，螺旋部704的螺旋可以如图所示是恒定的或者可变化的。
螺旋部704可以整个设置在冷冻外科器械700的冷却部段705内。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳地使冷却部段705延伸成包围末端703。末端703如图所示可选地包括反射表面712。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳地使冷却部段705延伸成包围末端703。末端703如图所示可选地包括反射表面712。
图8示出符合本发明的实施例的另一冷冻外科器械800的示例。
冷冻外科器械800具有螺旋部804，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面801。螺旋部804如图所示包括一个或多个螺旋811，并止于末端803，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解，其它数目的螺旋也是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋811是最佳的。此外，螺旋部804的螺旋可以如图所示是恒定的或者是可变化。
螺旋部804整个设置在冷冻外科器械800的冷却部段805内。
在冷冻外科器械800中，冷冻剂馈送输入管线802将冷冻剂递送到末端803。冷冻外科器械800还包括将返回冷冻剂流推向冷冻外科器械800的外表面801以冷却表面801的屏障816。屏障816有效地迫使返回流体在屏障之间的敞开空间819内从末端803流到返回气体套管807，从而形成冷却区805。冷却区805止于隔热件808，该隔热件位于操纵区810内。
屏障816示出为盘管。然而，应理解到，其它构造也是可以的和可设想的。确实，屏障816不必具有如图所示的圆形横截面。相反，可采用能将返回流推向外表面的任何横截面。还有，屏障可以如图所示以恒定螺距盘绕。替代地，屏障816能以可变螺距盘绕。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使使冷却部段805延伸成包围末端803。末端803如图所示可选地包括反射表面812。
图9示出符合本发明的实施例的冷冻外科器械900的示例。
冷冻外科器械900具有螺旋部904，该螺旋部具有当***患者体内时与患者组织接触的表面901。螺旋部904如图所示包括一个或多个螺旋911，并止于末端903，该末端较佳地尖到容易穿入组织内。尽管示出两个螺旋，但应理解，其它数目的螺旋也是可以的和可设想的。在这方面，发明人已确定在许多冷冻外科应用场合中多个螺旋911是最佳的。此外，螺旋部904的螺旋可以如图所示是恒定的或者是可变化。
螺旋部904整个设置在冷冻外科器械800的冷却部段905内。
在冷冻外科器械900中，冷冻剂馈送输入管线902从返回流体套管907到末端903都卷绕在实心芯部915周围，止于端口913，冷冻剂从该端口离开而流入冷却表面901。操作时，流入盘管902的冷冻剂冷却盘管902的表面。该表面又冷却冷冻外科器械900的内表面，该内表面又与冷却表面901热连通，并冷却该冷却表面。当冷冻剂在端口913处离开供给管线902之后，冷冻剂通过间隙919流回，该间隙由与冷冻外科器械900的内表面相邻的并作为屏障的进入管902形成。
冷冻剂供给管线902可以如图所示以恒定比率进行盘绕。
或者，冷冻剂供给管线902可以可变比率盘绕。
发明人已发现对于许多冷冻外科应用来说，较佳的是使冷却部段905延伸成包围末端903。冷却区905止于隔热件908，该隔热件位于操纵区(未示出)内。末端903如图所示可选地包括反射表面912。
图10a和10b示出包括符合本发明的实施例的冷冻外科器械的***的示例。图10a示出具有柔性冷冻外科器械1001的***1000。器械1001包括螺旋部1004和尖端1003。器械1001选择性地可缩回到(即，拉到)例如套管针的套管1020内，并可选地可从套管1020延长(即，伸出)。为了便于该功能，器械1001是柔性的和可压缩的。可选地，冷冻外科器械可由带记忆的材料制成。
在将冷冻外科器械1001通过套管1020***之后，器械1001的机械柔性、所施加的压力和/或温度的升高会使得该器械从图10a中所示的缩回状态扩张到如图10b中所示的伸出状态。冷冻外科器械1001可以是符合本发明的任何实施例的任何器械。
图11示出符合本发明的实施例的又一冷冻外科器械的示例。图11a示出冷冻外科器械1100的侧视图，而图11b示出沿图11a的线A-A剖取的冷冻外科器械的剖视图。
冷冻外科器械1100具有成簇设置的多个单独的冷冻外科器械1101，每个冷冻外科器械具有相同的螺距和外直径。多个可包括如图所示的三个器械，尽管其它数目也是可设想的和可以的。同样，所有的器械可以是与所示的器械相同，或者是不同的冷冻外科器械的组合。
每个冷冻外科器械1101可以是符合本发明的任何实施例的任何器械。
每个器械1101的冷却部段1105能以与其它器械的其它冷却部段不同的直径和螺距绕纵向轴线盘绕。替代地，每个器械1101的冷却部段1105能以与其它器械的其它冷却部段相同的直径和螺距绕纵向轴线盘绕。
基本上类似于使用冷冻外科器械100来使用冷冻外科器械200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1101中的每个。
如前述所示，已设计出便于以下操作的特定形状的冷冻外科器械：将若干个冷冻探头或冷冻冷却器靠近彼此放置；将它们定位在柔性的未固定的器官内；以及消除了对引导件的需要。这种新颖的冷冻外科器械通过转动穿入组织。通过预先定位好的若干个冷却元件或通过冷却所限定的消融区的整个表面来实现对大体积的组织的治疗。预先定位好的消融元件使医师不需要将若干较小的冷冻外科器械相对彼此放置成产生连续体积的消融的技术。因此，避免了需要在若干个位置穿入组织。此外，由于器械的形状，这种新颖的器械可锚定在组织内，以在手术的融化部分期间将其保持在位，而无须附加的保持力。
本发明的一方面提供一种冷冻外科器械，该冷冻外科器械包括接纳冷冻流体的螺旋形元件和由冷冻流体冷却的末端。器械的由冷冻流体冷却的部分可选地包括器械的伸出的远侧部段，该远侧部段与末端一起是冷却区。当***到组织时，该冷却区被冷却，并形成冰球，由此，使得对由器械的消融区所限定的组织体积进行冷冻消融。
还是如前示出的那样，根据本发明的至少一些实施例的冷冻外科器械克服了背景技术所述的缺点，这些缺点包括但不限于：需要将若干个冷冻外科器械相对于彼此***限定的空间体积内；并且将这些冷冻外科器械定位在柔性的未固定的器官内；以及需要模板或引导元件。
根据本发明的至少一些实施例的冷冻外科器械具有至少一个螺旋形元件，并通过转动穿入组织。通过转动该器械，器械的末端和本体穿入组织深处。通过预先定位在冷冻外科器械内或附连到冷冻外科器械的若干个冷却元件，或通过使所限定的消融区的整个表面冷却来实现对大体积的组织的治疗。预先定位好的消融元件使医师不需要将若干较小的冷冻外科器械相对彼此放置成产生连续体积的消融的技术。
另一优点是形成单个孔，而不是如器械领域的背景技术中那样的多个孔。该器械还固有地由于其形状而锚定在组织内，并可选地不需要附加的保持力来在手术的融化部分期间将其保持在位。
如前所述，冷冻外科器械的至少一部分呈螺旋形或开瓶器元件的形状，而冷冻外科器械的末端较佳地是尖锐的刺穿尖端。当器械进入待消融的组织时，器械的转动使器械穿入组织内。穿入深度由开瓶器元件的尺寸确定；然而，根据螺旋的螺距和外直径以及冷却能力，冷冻消融区体积进一步向外并向前伸出。冷冻元件可利用由膨胀的高压气体或蒸发的液化气体造成的焦耳-汤姆逊效应。可对元件进行加热以融化冷冻的组织或从组织释放器械，这可以通过向特定放置的加热元件供给在膨胀时变热(焦耳-汤姆逊方法)的高压气体、供给液化冷冻的冷冻剂的受热气态形式、或者供电来完成。
讨论上述示例中的各个示例的使用。
一般来说，冷冻外科器械的形状是螺旋形的，并具有尖锐的刺穿末端。当使器械与期望的消融体积接触时，转动器械而穿入组织，这是因为这种转动像“开瓶器”那样造成向前的运动。穿入尺寸是外部管子的尺寸；然而，根据螺旋的螺距和外直径以及冷却能力，冷冻的消融区可进一步向外和向前扩张。冷冻元件可利用由膨胀的高压气体或蒸发的液化气体造成的焦耳-汤姆逊效应。可对元件进行加热以融化冷冻的组织或从组织释放器械，这可以通过向特定放置的加热元件供给在膨胀时变热(焦耳-汤姆逊效应)的高压气体、供给液化冷冻的冷冻剂的受热气态形式、或者供电来完成。
已提供各种特征/方面/部件/操作的示例以便于理解本发明的公开的实施例。此外，已讨论各种优先性来便于理解本发明的公开的实施例。应理解，在此公开的所有示例的优先性意在非限制性的。
尽管已单独地示出和描述本发明的选择实施例，但应理解，可以结合所述实施例的至少各个方面。
尽管已示出和描述本发明的选择的实施例，但应理解，本发明不限于所述的实施例。相反，应理解，可对这些实施例作变化而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由权利要求书及其等同物来限定。

Claims (16)

1.一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械通过转动选择性地定位在患者体内，所述冷冻外科器械包括：
操纵部段，所述操纵部段允许使用者转动器械；
冷冻剂供给部；以及
冷却部段，所述冷却部段在其端部处具有尖端，所述冷却部段是螺旋形部分，所述冷却部段构造成接纳来自所述冷冻剂供给部的冷冻剂，并允许接纳的冷冻剂冷却所述冷却部段。
2.如权利要求1所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述冷却部段在所述器械经由所述操纵部段沿第一方向转动时将所述冷冻外科器械推到患者体内，以及
在所述器械经由所述操纵部段沿与所述第一方向相反的第二方向转动时将所述冷冻外科器械推到患者体外，
其中，当所述器械经由所述操纵部段转动时，所述冷冻外科器械沿其纵向轴线沿某一方向行进，而无须将大部分的定位力沿所述方向施加于所述冷冻外科器械。
3.一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，所述冷冻外科器械包括：
位于端部处的尖锐的末端，以便于穿入组织内；
一个或多个冷冻剂供给管线，所述冷冻剂供给管线将冷冻剂供给到所述器械；
用于定位所述器械的操纵部段，所述操纵部段的至少一部分沿所述器械的纵向轴线延伸，并限定所述纵向轴线，所述操纵部段具有
沿所述操纵部段长度的至少一部分的隔热件，以及
返回流体套管，以允许膨胀的流体从所述器械排出；
冷却部段，所述冷却部段连接到所述操纵部段，从所述操纵部段延伸到所述末端，所述冷却部段是围绕所述纵向轴线盘绕的螺旋形部分，并具有换热器，所述换热器与所述一个或多个冷冻剂供给管线流体连通，在所述冷却部段内围绕所述一个或多个冷冻剂供给管线，并将接纳的冷冻剂递送到供给管线的位于所述末端附近的远端处的端口，所述换热器包括多个通道，所述通道沿所述外表面的内侧沿周向设置，并使所述一个或多个供给管线互连到返回流体套管，所述换热器允许来自所述一个或多个供给管线的冷冻剂对所述冷却部段进行冷却；以及
膨胀流体返回通路，所述膨胀流体返回通路围绕所述一个或多个冷冻剂供给管线，并由所述一个或多个冷冻剂供给管线和所述器械的外表面的内侧来界定，因而，通路内的气体与所述内侧热力连通。
4.如权利要求3所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述通道围绕所述一个或多个冷冻剂供给管线盘绕。
5.如权利要求3所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述螺旋形部分包括围绕所述纵向轴线盘绕超过360度的多个螺旋。
6.如权利要求3所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述螺旋形部分是柔性的，并具有形状记忆。
7.如权利要求6所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述冷却部段由镍钛诺、弹簧钢或柔性钢制成。
8.如权利要求3所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述换热器包括沿所述一个或多个冷冻剂供给管线设置并由所述一个或多个供给管线分隔开的两个或多个分立的换热器。
9.如权利要求8所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述通道围绕所述一个或多个冷冻剂供给管线螺旋盘绕。
10.如权利要求8所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述冷冻剂供给管线的螺旋盘绕比率恒定。
11.如权利要求3所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述冷却部段以可变的螺距围绕所述纵向轴线螺旋盘绕。
12.如权利要求3所述的冷冻外科器械，其特征在于，所述冷却部段的螺旋直径是变化的。
13.一种包括多个如权利要求3所述的冷冻外科器械的***，其中，各器械沿它们的长度聚集在一起。
14.一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，所述冷冻外科器械包括：
位于端部处的尖锐的末端，以便于穿入组织内；
用于定位所述器械的操纵部段，所述操纵部段的至少一部分沿所述器械的纵向轴线延伸，并限定所述纵向轴线，所述操纵部段具有沿其长度的至少一部分的隔热件；
冷却部段，所述冷却部段连接到所述操纵部段，从所述操纵部段延伸到所述末端，并具有螺旋形构造，所述螺旋形构造绕所述纵向轴线盘绕；
将冷冻剂供给到所述器械的一个或多个冷冻剂供给管线，每个供给管线沿其在所述冷却部段内的长度的一部分将冷冻剂递送到一个或多个端口，所述供给管线中的至少一个具有在其靠近所述末端的远端处的端口；以及
返回流体套管，以允许膨胀气体从所述器械排出，所述套管围绕所述一个或多个冷冻剂供给管线，并由所述一个或多个冷冻剂供给管线和所述器械的外表面的内侧来界定，因而，套管内的流体与所述内侧热力连通，所述套管允许来自所述一个或多个供给管线的冷冻剂对所述冷却部段进行冷却。
15.一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，所述冷冻外科器械包括：
位于端部处的尖锐的末端，以便于穿入组织内；
冷冻剂供给管线，所述冷冻剂供给管线将冷冻剂递送到位于靠近所述末端的端部处的端口；
用于定位所述器械的操纵部段，所述操纵部段的至少一部分沿所述器械的纵向轴线延伸，并限定所述纵向轴线，所述操纵部段具有
沿其长度的至少一部分的隔热件；以及
返回流体套管，以允许膨胀的气体从所述器械排出；
冷却部段，所述冷却部段连接到所述操纵部段，从所述操纵部段延伸到所述末端，并具有
螺旋形构造，所述螺旋形构造围绕所述纵向轴线盘绕，以及
屏障，所述屏障仅设置在所述冷却部段内，并围绕冷冻剂供给管线螺旋盘绕，所述屏障产生盘绕通道，所述盘绕通道沿所述外表面的内侧周向地设置，并由所述冷冻剂供给管线和所述器械的外表面的内侧来界定，并且将供给管线互连到返回流体套管，所述屏障允许离开所述端口的冷冻剂对所述冷却部段进行冷却。
16.一种冷冻外科器械，所述冷冻外科器械具有大致光滑的温度传导的外表面，并具有内侧，所述冷冻外科器械包括：
位于端部处的尖锐的末端，以便于穿入组织内；
冷冻剂供给管线，所述冷冻剂供给管线将冷冻剂递送到位于靠近所述末端的端部处的端口；
用于定位所述器械的操纵部段，所述操纵部段的至少一部分沿所述器械的纵向轴线延伸，并限定所述纵向轴线，所述操纵部段具有
沿其长度的至少一部分的隔热件；以及
返回流体套管，以允许膨胀的气体从所述器械排出；
冷却部段，所述冷却部段连接到所述操纵部段，从所述操纵部段延伸到所述末端，并具有
螺旋形构造，所述螺旋形构造围绕所述纵向轴线盘绕，以及
芯部，所述芯部仅设置在所述冷却部段内，并从所述操纵部段大致延伸到所述末端附近，
其中，所述冷冻剂供给管线围绕所述芯部螺旋盘绕，以及
其中，所述冷冻剂供给管线的螺旋盘绕产生盘绕通道，所述盘绕通道沿所述外表面的内侧沿周向设置，并由所述冷冻剂供给管线和所述器械的外表面的内侧来界定，并且将供给管线互连到返回流体套管，所述盘绕通道允许离开所述端口的冷冻剂对所述冷却部段进行冷却。
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