CN117137607A - 用于受控rf处理的方法和设备以及rf发生器*** - Google Patents

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理查德·肖恩·威尔彻斯
丹尼尔·马斯
塞缪尔·布鲁斯
杰弗里·西蒙
阿里·沙基
大卫·索南什恩
罗伯特·D·麦卡锡
拉斐尔·阿曼多·西拉
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Abstract

本申请涉及用于受控RF处理的方法和设备以及RF发生器***。电外科***及其部件被配置为通过可选择的RF能量输送曲线、温度传感器和控件、和/或被配置为将能量更均匀地或有效地输送到目标组织的电极将RF能量输送到人类或其他动物患者的目标部位。

Description

用于受控RF处理的方法和设备以及RF发生器***
本申请是申请日为2019年02月06日，申请号为201980012536.6，发明名称为“用于受控RF处理的方法和设备以及RF发生器***”的申请的分案申请。
背景
本文公开的主题(称为“本公开”)总体上是关于电外科***，例如，举例来说电外科装置和相关的电气电路和方法。更具体地，但不排他地，本公开部分地涉及电外科***及其部件，该电外科***及其部件被配置为通过可选择的RF能量输送曲线、温度传感器和控件、和/或被配置为更均匀或更有效地向目标组织输送能量的电极向人或其他动物患者的目标部位输送射频(RF)能量。在一些方面，本公开涉及用于提供电外科处理(treatments)的电外科方法和***。
美国公布第2013/0006239号，在此通过引用以其整体并入本文，出于所有目的，与本申请被共同拥有，并公开了一种代表性的已知电外科***，如本申请的图34所示。电外科***包括控制单元34和电外科装置10。在该实施例中，电外科装置10(有时称为“手持件”)包括壳体12(例如用于容纳电路)、以及被配置为处理(treat)患者身体上或体内的目标部位的可激励电极18。壳体12可以被配置为手持件的可抓握部件，例如如图34所示。在其他情况下，手持件的可抓握部分可以与包含电路的壳体间隔开。
控制单元34被配置为向电外科装置10供电，以激励电极。控制单元34可以被配置成提供具有波形和频率的选择的组合的能量。一些控制单元34被配置为向电外科装置10提供RF能量。
如图34所示，缆线32可以在控制单元34上的电连接器33和电外科装置上的电连接器31之间延伸，以将装置10上或内部的一个或更多个导电元件电耦合到控制器34的一个或更多个相应的导电元件。一些已知的控制单元提供三个输出端子，其中一个端子是可激励端子，用于向手持件的可激励元件传送治疗能量，例如RF能量。这种控制单元34通常被配置为当其余两个输出端子之间的电路完整时，例如通过闭合用户可致动开关14，使可激励端子被激励。
一些已知的电外科控制单元，诸如在例如美国专利第6,652,514号中描述的控制单元(该专利通过引用以其整体并入本文)，提供了一种用于给电外科手持件供电和控制电外科手持件的三线输出连接器。传统的控制单元可以产生例如一个或更多个射频(RF)调制波形，包括例如一个非限制性示例的大约4兆赫兹(MHz)的频率，其可以通过具有限定有效表面(active surface)的可激励电极的电外科手持件输送到目标部位。
电外科***的有效表面可以被配置用于消融电外科手术和/或非消融电外科手术，这取决于有效表面的物理配置和施加的功率参数。如本文所使用的，消融过程是电极和功率设置导致切割、凝结、汽化或其他的类似这种对被处理组织的完整性的创伤性破坏的过程，而非消融过程是不会导致这种切割、凝结、汽化或其他的类似的这种对被处理组织的完整性的创伤性破坏的过程。
概述
本文中公开的原理克服了现有技术中的许多问题，并解决了前述需求以及其他需求中的一个或更多个。本公开大体上但不排他地涉及电外科***、装置和方法的某些方面。并且，它们包括但不限于以下创新概念：
混合模式-波形的可调性
本发明的主题的某些实施例针对两个或更多个可调电源，每个可调电源具有独立的开关以独立地馈入RF放大器。当仅需要切割模式时，只采用电源中的一个。当仅需要凝结模式时，只采用电源中的另一个。当需要切割和凝结的混合时，具有独立开关的两个可调电源中的两者都被采用。
这一概念有利地使对在每种模式下实现的波形的出色控制成为可能，尤其是在混合模式被采用的情况下。这提供了对组织止血效果的出色控制，使得在表面上可以预期实现少量的凝结效果，而在内部器官/组织上可以预期实现大量的凝结效果。凝结效果的减少对表面组织是有用的，因为它在切口附近引起较少的热损伤，并且以这种方式，可以在出血和(由过度凝结引起的与组织的凝结效果相关的)不希望的疤痕之间实现平衡。
该概念有利地实现了从切割到涉及凝结的混合模式的控制和过渡能力，并且在一些实施例中，实现了采用单电刀头(single electrosurgical tip)，在切割模式下进行穿过皮肤表面的初始切割，并且(在混合模式下)，在局部凝结的情况下切割内部组织层以防止不必要的出血和/或在凝结模式下仅仅使组织凝结。这可以避免采用多个器具，并且在一些实施例中，替代地，可以在手术过程中采用单电刀头。
封装在传导容器(Conductive Container)中的温度传感器(例如，蘑菇形帽和杆)
本发明的主题的某些实施例针对温度传感器组件，其中温度测量响应时间是快速的，例如小于1秒τ。在一个可能的实施例中，该组件包括将温度传感器封装在具有最小热质量的高导热容器中的封套(encasement)，并且其中被封装的温度传感器的大部分表面区域与传导材料处于良好热接触。容器的尖端部分接触患者组织的表面，以使温度传感器能够通过其与传导封套的良好热接触来测量该组织的表面温度。
这个概念有利地使传导容器和温度传感器组件能够与具有热质量的相邻材料热隔离。这样，避免了串扰(cross talk)，确保了温度反馈信号的保真度，并且减少了温度传感器的响应时间。
这个概念有利地使得传导容器的与组织的表面接触的部分被放大，使得其具有比温度传感器的尖端的表面区域更大的表面区域。
这一概念有利地使得传导容器的与组织的表面接触的部分能够被定制(例如，被平滑，使得接触组织表面的部分没有尖锐的边缘)，以便当装置在受试者的组织表面(例如，皮肤表面)上移动时舒适地接触患者的组织表面。
电容探头
本发明的主题的某些实施例针对电容电极配置，其中高频RF(例如，3-30MHz，或4MHz)被发射，这减少了电容电极内的电介质损耗。减少的电介质损耗相应地减少了电极发热和与电极相关联的功率损耗，这允许更多的能量渗透到患者体内。在一个可能的实施例中，金属或其他传导的内部探头主体具有覆盖有电介质涂层的外表面。电介质涂层被采用以使处理电流能够在电极的整个区域上均匀地输送，其中电极的电介质涂层表面与受试者的皮肤或其他目标组织表面接触。
这一概念有利地使更大体积的组织能够在一定深度被加热，因为功率没有损耗在电极中。这可以从组织表面在用电容探头施加高频RF(例如，3-30MHz或4MHz)进行处理后的较慢冷却时间中得见。
在某些方面，这里公开的概念大体上涉及具有用于温度传感器的壳体的电外科手持件。该壳体限定了第一患者接触表面、与第一患者接触表面相对定位的内表面以及相对于第一患者接触表面横向延伸的外壁。温度传感器与壳体的内表面热耦合。可激励电极限定了从壳体的外壁向外延伸的第二患者接触表面。绝缘***于可激励电极和用于温度传感器的壳体之间，并抑制可激励电极和用于温度传感器的壳体之间的热传导。在一个实施例中，轴可以从可激励电极向近侧延伸，并限定沿轴纵向延伸的内孔。绝缘体可以从邻近第一患者接触表面和第二患者接触表面定位的远端延伸到位于内孔内的近端。内孔可以限定第一螺纹，以及绝缘体可以限定第二螺纹。第一螺纹和第二螺纹可以是互补的，并且彼此匹配地接合。
电外科手持件还可以具有在手持件内从温度传感器向近侧延伸的电导体。
第一患者接触表面和第二患者接触表面可以彼此同心地对准。
温度传感器可以是热电偶、电阻温度检测器、热敏电阻和二极管中的一者或更多者。
用于温度传感器的壳体可以是导热率等于或大于约200W/mK的材料。
电极可以包括限定第二患者接触表面的电介质涂层。在可激励电极的工作频率下，电介质材料可以具有在约4至约12之间的介电常数。可激励电极的工作频率可以在大约3-30MHz之间。电介质材料涂层可以具有大约0.004至大约0.020英寸的基本均匀的厚度。
电外科手持件还可以包括通信部件，该通信部件被配置为接收由温度传感器测量的温度，并将该接收的温度传达给控制***。电外科手持件可以耦合到包括控制***的电外科发生器。控制***可以被配置成通过通信部件接收来自温度传感器的温度测量值，将所接收的温度与阈值温度进行比较，并且响应于该比较来修改输出RF波形。
第一患者接触表面可以具有比温度传感器的耦合到壳体的表面区域更大的表面区域。
可激励电极可以是电容耦合的。
电外科手持件可以被配置成输出从电外科发生器接收的射频(RF)波形。
电外科手持件可以耦合到电外科发生器，所述电外科发生器包括：发生器，所述发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出；以及控制***，其被配置为响应于从温度传感器接收的温度来控制第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者；其中，可激励电极被配置成输出从电外科发生器接收的混合的波形输出。
电外科发生器可以包括：第一电源，其被配置成产生第一电流波形；第二电源，其被配置为产生第二电流波形；以及射频放大器，其被配置为混合第一电流波形和第二电流波形以限定混合的波形并将该混合的波形输出到电外科手持件。
在其他方面，电外科手持件具有可激励电极和温度传感器，该可激励电极包括金属箔，该金属箔封闭一定体积并限定患者接触表面，该温度传感器被设置在该体积中并与患者接触表面热耦合。该体积可以包含气体或低热质量的固体。低热质量的固体可包括固体塑料和/或纤维绝缘中的一者或更多者。
在其他方面，电外科***具有发生器，该发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出。该电外科***具有控制***，该控制***被配置为响应于接收的温度来控制第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者。
第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者可以是用户可选的。
电外科***可以具有手持件，该手持件具有可激励电极，以将对应于混合的波形输出的能量输送到患者处理部位。该手持件可以具有温度传感器，该温度传感器被配置成输出患者处理部位的温度。接收的温度可以对应于来自温度传感器的输出。
该手持件可以包括温度传感器和相关联的第一患者接触表面。可激励电极可以限定位于第一患者接触表面外部的第二患者接触表面，其中第二患者接触表面可以被配置为将混合的波形输出输送到处理部位。
该手持件可以包括用于温度传感器的壳体。壳体可以限定相对于第二患者接触表面定位的第一患者接触表面，以观察处理部位的温度。绝缘体可以被定位在可激励电极和用于温度传感器的壳体之间，以抑制在可激励电极和用于温度传感器的壳体之间的热传导。第一患者接触表面可以相对于第二患者接触表面定位以观察处理部位的温度。
该电外科***还可以具有被配置成产生第一电流波形的第一可调电源、被配置成产生第二电流波形的第二可调电源以及被配置成混合第一电流波形和第二电流波形的射频放大器。
第一可调电源可以是第一可调降压器(adjustable buck)和第一功率开关。第二可调电源可以是第二可调降压器和第二功率开关。每个可调降压器可以为其相应的可调电源设置输出电压电平。
第一电流波形可使可激励电极输送能量以在处理部位切割组织，而第二电流波形可使可激励电极输送能量以在处理部位使组织凝结。混合的波形可以使可激励电极输送能量以在处理部位组合切割和凝结。
在又一方面，电外科***包括被配置为输出射频(RF)波形的电外科发生器和电外科手持件。电外科手持件可以包括温度传感器和相关联的第一患者接触表面。电外科手持件还可以包括可激励电极，该可激励电极限定第二患者接触表面，该第二患者接触表面位于第一患者接触表面的外部，并且该可激励电极被配置为输出从电外科发生器接收的RF波形。
电外科发生器还可以包括控制***，该控制***被配置为从温度传感器接收温度测量值，将所接收的温度与阈值温度进行比较，并响应于该比较来修改输出波形。
电外科发生器还可以包括发生器，该发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出。电外科发生器还可以包括控制***，该控制***被配置为响应于从温度传感器接收的温度来控制第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者。电外科发生器可以包括：第一电源，其被配置成产生第一电流波形；第二电源，其被配置为产生第二电流波形；以及射频放大器，其被配置为混合第一电流波形和第二电流波形以限定混合的波形并将该混合的波形输出到电外科手持件。
电外科手持件可以包括位于可激励电极和温度传感器之间的绝缘体，以抑制在可激励电极和温度传感器之间的热传导。
在其他方面，一种处理方法包括将电外科手持件放置成与处理表面接触，使电外科手持件在选择的持续时间内发射射频(RF)信号，并且其中处理表面与RF信号和选择的持续时间相对应地被加热。该方法可以包括用电外科手持件测量处理表面的温度，将所测量的温度传达给控制***，以及从控制***接收响应于所测量的温度的控制信号。
该方法还可以包括在处理表面上移动电外科手持件以接触处理表面的不同区域，并且在一些情况下，在选择的持续时间内使电外科手持件在处理表面上连续地移动。
在一些实施例中，该方法包括在将电外科手持件放置成与处理表面接触之前，将外用溶液(topical solution)(例如，超声凝胶)施加到处理表面。
例如，用该方法处理的表面可以是人类皮肤。根据该方法，人类皮肤的真皮层、表皮层或深层组织层中的一个或更多个被加热。
处理表面可以被加热到大约39℃-46℃的范围。处理时间时段可以在大约5分钟到大约50分钟之间。
在某些情况下，从控制***接收的控制信号可以导致RF信号的终止。
在其他情况下，从控制***接收的控制信号可以导致RF信号的重新接通(re-engagement)。
该方法还可以包括使电外科手持件发射正弦RF能量。
在又一方面，一种方法包括使电外科手持件在选择的持续时间内发射射频(RF)信号，从电外科手持件接收与电外科手持件接触的处理表面的温度，将所接收的温度与阈值温度进行比较，当所接收的温度等于或高于阈值温度时终止该RF信号，而当所接收的温度低于阈值温度时重新接通或继续RF信号的发射。
该方法还可以包括接收用户对以下中的一项或更多项的值的选择：第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度，并且使电外科手持件发射RF信号，该RF信号包括由具有第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形和具有第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形混合而成的波形。
在又一方面，一种方法包括将电外科手持件放置成与处理表面接触，接收用户对下列中的一项或更多项的值的选择：第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度，并使电外科手持件发射射频(RF)信号，该射频(RF)信号包括由具有第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形和具有第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形混合而成的波形。
在该方法中，第一电流波形可以被配置成使得电外科手持件切割处理表面，而第二电流波形可以被配置成使得电外科手持件使处理表面凝结。
在该方法中，混合的波形可以被配置成使得电外科手持件在处理表面上组合切割和凝结。
该方法还可以包括在电外科手持件处接收来自电外科发生器的混合的波形。
该方法还可以包括用电外科手持件测量处理表面的温度，并响应于所测量的温度控制第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者。
本申请提供了以下内容：
1).一种电外科手持件，包括：
壳体，所述壳体用于温度传感器，其中，所述壳体限定第一患者接触表面、与所述第一患者接触表面相对定位的内表面以及相对于所述第一患者接触表面横向延伸的外壁；
温度传感器，所述温度传感器与所述壳体的所述内表面热耦合；
可激励电极，所述可激励电极限定第二患者接触表面，所述第二患者接触表面从所述壳体的所述外壁向外延伸；以及
绝缘体，所述绝缘体被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间，以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
2).如1)所述的电外科手持件，还包括轴，所述轴从所述可激励电极向近侧延伸，并限定沿所述轴纵向延伸的内孔，其中，所述绝缘体从邻近所述第一患者接触表面和所述第二患者接触表面定位的远端延伸到位于所述内孔内的近端。
3).如2)所述的电外科手持件，其中，所述内孔限定第一螺纹，并且所述绝缘体限定第二螺纹，其中，所述第一螺纹和所述第二螺纹是互补的并且是彼此匹配地可接合的。
4).如1)所述的电外科手持件，还包括在所述手持件内从所述温度传感器向近侧延伸的电导体。
5).如1)所述的电外科手持件，其中，所述第一患者接触表面和所述第二患者接触表面彼此同心地对准。
6).如1)所述的电外科手持件，其中，所述温度传感器包括热电偶、电阻温度检测器、热敏电阻和二极管中的一者或更多者。
7).如1)所述的电外科手持件，其中，用于所述温度传感器的所述壳体包括导热率等于或大于约200W/mK的材料。
8).如1)所述的电外科手持件，其中，所述电极包括限定所述第二患者接触表面的电介质涂层。
9).如8)所述的电外科手持件，所述电介质材料在所述可激励电极的工作频率下具有介于约4至约12之间的介电常数。
10).如9)所述的电外科手持件，其中，所述可激励电极的工作频率在大约3-30MHz之间。
11).如8)所述的电外科手持件，所述电介质材料涂层具有大约0.004至大约0.020英寸的基本均匀的厚度。
12).如1)所述的电外科手持件，还包括：
通信部件，所述通信部件被配置为接收由所述温度传感器测量的温度，并将所接收的温度传达给控制***。
13).如1)所述的电外科手持件，其中，所述第一患者接触表面具有比所述温度传感器的表面区域更大的表面区域，所述温度传感器的所述表面区域耦合到所述壳体。
14).如1)所述的电外科手持件，其中，所述可激励电极是电容耦合的。
15).一种电外科手持件，包括：
可激励电极，所述可激励电极包括金属箔，所述金属箔封闭一定体积并限定患者接触表面；和
温度传感器，所述温度传感器被设置在所述体积中并与所述患者接触表面热耦合。
16).如15)所述的电外科手持件，其中，所述体积包含气体。
17).如15)所述的电外科手持件，其中，所述体积包含低热质量的固体。
18).如17)所述的电外科手持件，其中，所述低热质量的固体包括以下中的一种或更多种：固体塑料或纤维绝缘。
19).一种电外科***，包括：
发生器，所述发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出；和
控制***，所述控制***被配置为响应于接收的温度来控制所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者。
20).如19)所述的电外科***，其中，所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者是用户可选择的。
21).如19)所述的电外科***，还包括具有可激励电极的手持件，以将对应于所述混合的波形输出的能量输送到患者处理部位。
22).如21)所述的电外科***，所述手持件还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为输出所述患者处理部位的温度。
23).如22)所述的电外科***，其中，所接收的温度对应于来自所述温度传感器的输出。
24).如21)所述的电外科***，其中，所述手持件包括：
温度传感器和相关联的第一患者接触表面；
其中，所述可激励电极限定位于所述第一患者接触表面之外的第二患者接触表面，其中，所述第二患者接触表面被配置成将所述混合的波形输出输送到处理部位。
25).如24)所述的电外科***，其中，所述手持件包括：
用于所述温度传感器的壳体，其中，所述壳体限定所述第一患者接触表面，所述第一患者接触表面相对于所述第二患者接触表面被定位，以观察所述处理部位的温度；和
绝缘体，所述绝缘体被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间，以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
26).如19)所述的电外科***，还包括：
第一可调电源，所述第一可调电源被配置为产生所述第一电流波形；
第二可调电源，所述第二可调电源被配置为产生所述第二电流波形；以及
射频放大器，所述射频放大器被配置为混合所述第一电流波形和所述第二电流波形。
27).如26)所述的电外科***，其中，所述第一可调电源包括第一可调降压器和第一功率开关，其中，所述第二可调电源包括第二可调降压器和第二功率开关；其中，每个可调降压器为它相应的可调电源设置输出电压电平。
28).如26)所述的电外科***，其中，所述第一电流波形使得所述可激励电极输送能量以在处理部位切割组织，并且其中，所述第二电流波形使得所述可激励电极输送能量以在处理部位使组织凝结。
29).如28)所述的电外科***，其中，所述混合的波形使得所述可激励电极输送能量以在所述处理部位组合切割和凝结。
30).一种电外科***，包括：
电外科发生器，所述电外科发生器被配置为输出射频(RF)波形；和
电外科手持件，所述电外科手持件包括：
温度传感器和相关联的第一患者接触表面；和
可激励电极，所述可激励电极限定第二患者接触表面，所述第二患者接触表面位于所述第一患者接触表面外部，并被配置为输出从所述电外科发生器接收的RF波形。
31).如30)所述的电外科***，其中，所述电外科发生器还包括：
控制***，所述控制***被配置为接收来自所述温度传感器的温度测量值，将所接收的温度与阈值温度进行比较，并响应于所述比较来修改输出的波形。
32).如30)所述的电外科***，其中，所述电外科发生器还包括：
发生器，所述发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出；和
控制***，所述控制***被配置为响应于从所述温度传感器接收的温度来控制所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者。
33).如32)所述的电外科***，其中，所述电外科发生器还包括：
第一电源，所述第一电源被配置为产生所述第一电流波形；
第二电源，所述第二电源被配置为产生所述第二电流波形；以及
射频放大器，所述射频放大器被配置为混合所述第一电流波形和所述第二电流波形以限定混合的波形并将所述混合的波形输出到所述电外科手持件。
34).如30)所述的电外科***，其中，所述电外科手持件包括位于所述可激励电极和所述温度传感器之间的绝缘体，以抑制在所述可激励电极和所述温度传感器之间的热传导。
35).一种处理方法，包括：
将电外科手持件放置成与处理表面接触；
使所述电外科手持件在选择的持续时间内发射射频(RF)信号，其中，所述处理表面对应于所述RF信号和所述选择的持续时间被加热；
用所述电外科手持件测量所述处理表面的温度；
将所测量的温度传达给控制***；并且
从所述控制***接收响应于所测量的温度的控制信号。
36).如35)所述的处理方法，还包括：
使所述电外科手持件在所述处理表面上移动以接触所述处理表面的不同区域。
37).如36)所述的处理方法，包括在所述选择的持续时间内使所述电外科手持件在所述处理表面上连续地移动。
38).如35)所述的处理方法，还包括：
在将所述电外科手持件放置成与所述处理表面接触之前，将外用溶液施加到所述处理表面。
39).如38)所述的处理方法，其中，所述外用溶液是超声凝胶。
40).如35)所述的处理方法，其中，所述处理表面是人类皮肤，并且其中，真皮层、表皮层或深层组织层中的一者或更多者被加热。
41).如35)所述的处理方法，其中，所述处理表面被加热到约39℃-46℃的范围。
42).如35)所述的处理方法，其中，所述处理时间段在约5分钟至约50分钟之间。
43).如35)所述的处理方法，其中，从所述控制***接收的所述控制信号导致所述RF信号的终止。
44).如35)所述的处理方法，其中，从所述控制***接收的所述控制信号导致所述RF信号的重新接通。
45).如35)所述的处理方法，还包括：
使所述电外科手持件发射正弦RF能量。
46).一种处理方法，包括：
使电外科手持件在选择的持续时间内发射射频(RF)信号；
从所述电外科手持件接收与所述电外科手持件接触的处理表面的温度；
将所接收的温度与阈值温度进行比较；
当所接收的温度等于或高于所述阈值温度时，终止所述RF信号；以及
当所接收的温度低于所述阈值温度时，重新接通或继续所述RF信号的发射。
47).如46)所述的处理方法，还包括：
接收用户对第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者的值的选择；和
使所述电外科手持件发射RF信号，所述RF信号包括由具有所述第一频率、所述第一幅度以及所述第一脉冲宽度的第一电流波形和具有所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度的第二电流波形混合而成的波形。
48).一种处理方法，包括：
将电外科手持件放置成与处理表面接触；
接收用户对第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度中的一者或更多者的值的选择；和
使所述电外科手持件发射射频(RF)信号，所述射频(RF)信号包括由具有所述第一频率、所述第一幅度以及所述第一脉冲宽度的第一电流波形和具有所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度的第二电流波形混合的波形。
49).如48)所述的处理方法，其中，所述第一电流波形被配置成使所述电外科手持件切割所述处理表面，而所述第二电流波形被配置成使得所述电外科手持件使所述处理表面凝结。
50).如49)所述的处理方法，其中，所述混合的波形被配置成使得所述电外科手持件在所述处理表面上组合切割和凝结。
51).如48)所述的处理方法，还包括：
在所述电外科手持件处从电外科发生器接收所述混合的波形。
52).如48)所述的处理方法，还包括：
用所述电外科手持件测量所述处理表面的温度；并且
响应于所测量的温度，控制所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者。
从下面参考附图进行的对公开的实施例的详细描述中，前述和其他特征和优点将变得更加明显。
附图简述
除非另有说明，附图图示了本文描述的创新方面。参照附图，其中贯穿数个视图，相同的编号指代相同的部件，并且以示例的方式，而不是以限制性的方式，本说明、当前公开的原理的数个实施例被说明。附图并不意图是按比例绘制。
图1至图5示出了对应于可从示例性RF发生器***获得的不同处理模式的波形示例。
图6示意性地图示了若干RF处理器具以及每个器具对处理部位的治疗效果的相应示例。
图7示出了具有RF处理电极的两个手持件的工作实施例。
图8-图12示出了用不同波形处理的猪肉切片组织的表面和横截面视图，以展示不同波形的相应治疗效果。
图13示意性地图示了能够产生多种混合输出波形的功率开关的电路拓扑。
图14示意性地图示了“两层”混合的波形输出。
图15示意性地图示了另一种“两层”混合的波形输出。
图16和图17示出了根据实施例的输出的混合的波形的附加示例。
图18A和图18B分别图示了热敏电阻组件对功率阶跃增加和功率阶跃减少的瞬态温度响应。
图19示意性图示了电外科***的温度可控电路拓扑的框图。
图20示出了结合在图23所示类型的电外科手持件中的温度传感器组件。
图21示出了结合在图23所示类型的电外科手持件中的另一个温度传感器组件。
图22示出了结合热敏电阻的温度传感器组件的分解视图。
图23示出了电外科手持件的包括温度感测组件的一部分的截面视图。
图24示出了具有电介质涂层的可激励电极的工作示例。
图25示出了具有如图24所示的可激励电极的电外科手持件的工作示例。
图26示出了处理部位的基于对处理部位的红外(IR)扫描的表面温度。
图27示意性地图示了在基频和电极配置的不同组合中的组织加热的差异。
图28A示意性地图示了可激励电极的具有结合热敏电阻的温度传感器组件的一部分的代表性尺寸(representative dimensions)。
图28B示意性地图示了可激励电极的具有结合热电偶的温度传感器组件的一部分的代表性尺寸。
图29示意性地图示了包含温度传感器组件的可激励电极的代表性尺寸。
图30示意性地图示了绝缘体相对于可激励电极的相对尺寸的可能变型。
图31示意性地图示了处理部位暴露于不同电外科波形的瞬态温度响应。
图32A示意性地图示了处理部位的由与患者皮肤表面接触的直接耦合电极引起的典型环形加热区域。
图32B示意性地图示了处理部位的由与患者皮肤表面接触的电容耦合的、电介质涂层电极引起的典型的圆形加热区域。
图33示意性地图示了适于实现一种或更多种公开技术的计算环境的示例。
图34示意性地图示了现有技术的电外科手持件。
详细描述
以下通过参考电外科***、部件和方法的具体示例，包括可激励电极、温度传感器、电外科发生器和相关联的控制器、以及功率和温度控制部件的配置和相关方法，描述了与创新电外科***及其部件相关的各种原理。在一些创新的实施例中，手持件可以构成具有可激励电极以及相关联的功率和温度部件的电外科器具或装置，该可激励电极被配置为处理或以其他方式作用于患者身体上或身体内的目标部位。因此，本发明的主题可以针对整体***、单独的或各种组合的独立的部件。
综述
美国专利第9,345,531号和美国公布第2013/0006239号公开了类似于图34所示的电外科手持件，出于所有目的，它们的公开内容在此并入本文。在使用这种电外科手持件的过程中，医师或其他操作者可以通过使可激励电极沿着大致圆形的、摆线形的或其他选择的路径扫过患者皮肤区域来将电外科疗法施加于处理部位。
本文公开的一些电外科装置和***被配置用于非消融电外科疗法，并且一些公开的方法提供了非消融电外科疗法。一些公开的电外科装置和***被配置成对组织的创伤性破坏以及将任意的组织破坏保持在患者的疼痛阈值以下，以及一些公开的方法可以防止对组织的创伤性破坏以及将任意的组织破坏保持在患者的疼痛阈值以下。一些公开的电外科***、装置和相关技术可以为人类组织提供消融和/或非消融疗法。
例如，一些公开的电外科装置被配置为向患者的皮肤输送能量，而不需要麻醉患者。虽然很难量化这种功率阈值的精确极限，但是在大约一秒钟(1s)内每平方厘米施加4,000瓦(瓦/平方厘米)的能量通量可能不会消融皮肤组织，但可能导致一些组织坏死。另一方面，目前认为，在约2秒(s)至约3秒(s)之间(例如，在约1.9s至约3.1s之间，例如，举例来说在约2.1s至约2.9s之间)内施加的约2,000W/cm2的能量通量可以被施加到皮肤组织以获得期望的临床结果。在不会损伤组织的情况下，较低的通量水平可以被施加较长的时间，而较高的通量水平可以被施加较短的时间。
RF发生器***-外科应用
射频(RF)发生器***可以包括电路拓扑，以提供适用于电外科疗法使用的各种输出波形。输出波形可以由多个(例如两个)组分波形的组合产生。反过来，每个组分波形的一个或更多个参数可以是用户可选的或可控的。例如，RF发生器可以在约4MHz、或在约400kHz至约13.56MHz范围内、或在约500kHz至约8MHz的范围内、或在约3MHz至约5MHz范围内的基频上工作。本文公开的RF发生器***通常可以在大约4MHz的基频上工作。
由单极输出端产生的输出波形可以包括连续输出或例如具有约4MHz的基频的各种脉冲波形。输出波形的幅度、频率、占空比和脉冲宽度中的一者或更多者可以是用户可控制的或可选择的，并且可以由组分波形的组合产生。
连续正弦波输出产生切割组织效果，其中对切口附近的组织几乎没有或具有最小化的加热凝结效果。具有例如约4MHz的基频的脉冲波形输出产生凝结效果。
尽管例如施加到处理部位的平均功率的测量值可能对于不同的波形大致相同，但是对应于一种波形的治疗效果可能显著地不同于对应于另一种波形的治疗效果。图1至图5示出了不同的波形，这些不同的波形可能对应于可从示例性RF发生器***获得的不同处理模式。这些不同的处理模式可以导致不同的组织处理效果，并且可以被分类为，例如：
仅切割(连续波形)，如图1所示。
具有少量凝结的大量切割(连续波形)，如图2所示。
具有中度凝结的中度切割(不连续波形)，如图3所示。
具有少量切割的大量凝结(不连续波形)，如图4所示。
仅凝结(不连续波形)，如图5所示。
图6示出了各种RF处理器具的示例，包括RF动力手术刀(110A-110D)和RF动力球(110E)。图6示出了用RF动力处理器具110A-110E处理的皮肤组织200的表面，并且还示出了用RF动力处理器具110A-110E处理后的组织的横截面200A。
更具体地说，仍然参照图6，如图1所示的连续正弦波输出切割组织200，其中对切口附近的组织几乎没有凝结效果。利用手术刀110A进行的图1所示的连续正弦波输出的组织效果被显示在210A所标记的处理区域中。被手术刀110A切割的组织210A周围的组织的横截面200A显示该切割是干净的，具有少量凝结，该少量凝结是由被施加来切割组织的RF能量产生的。
更具体地，仍然参考图6，并且作为对照，图5中所示的仅脉冲输出被设计成具有凝结组织效果，并且不产生用于切割的连续等离子体。RF动力球110E被反复按压在组织200的表面上，并且每次当RF动力球110E被按压在组织表面上时，使与RF动力球110E接触的组织凝结。以球110E进行的图5所示的脉冲输出的组织效果被显示在210E所标记的处理区域中。由球110E处理的组织210E周围的组织200A的横截面200A显示该球在组织200的表面产生凝结的痕迹，并且如在横截面200A中所见。
根据某些实施例，通过将切割的连续正弦波形与凝结的脉冲波形相组合，两种波形的组合能够产生切割和凝结组织的组合效果。因为切割和凝结组织效果是“混合的”，连续正弦波形和脉冲波形的这种组合被称为混合模式。图2至图4示出了三种这样的混合模式波形。图2描绘了具有大量切割和少量凝结的连续波形。图3描绘了具有中等量的切割和中等量的凝结的不连续波形。图4描绘了具有大量凝结和少量切割的不连续波形。所公开的RF发生器***的独特电路设计允许产生多种输出波形。
结合图2-图4示出了示例性混合的波形。例如，图2提供了一种波形，该波形产生了在侧面加热增强的连续切割效果，这在切口的侧面产生了止血效果。如图2-图4所示，可以产生其他波形，给出更多或更少止血效果和更多或更少的积极切割效果。
再次参考图6，利用图2所示的连续波形实现了混合效果，图2所示的连续波形具有大量切割和少量凝结，并且其切割组织200时对切口附近的组织产生少量凝结效果。以手术刀110B进行的图2所示的连续波形的组织效果被显示在210B所标记的处理区域中。被手术刀110B切割的组织区域210B周围的组织的横截面200A显示该切口具有少量凝结。
仍然参考图6，利用图3所示的不连续波形也实现了混合效果，该图3所示的不连续波形具有中等量的切割和中等量的凝结，并且其切割组织200时对切口附近的组织产生中等量的凝结效果。以手术刀110C进行的图3所示的不连续波形的组织效果被显示在210C所标记的处理区域中。被手术刀110C切割的组织区域210C周围的组织的横截面200A显示该切口具有中等量的凝结。
图6示出了利用图4所示的不连续波形实现的另一混合效果，图4所示的不连续波形具有大量凝结和少量切割，并且其在切割组织200时对切口附近的组织产生少量切割和大量凝结效果。以手术刀110D进行的图4所示的不连续波形的组织效果被显示在210D所标记的处理区域中。被手术刀110D切割的组织区域210D周围的组织的横截面200A显示该切口具有大量凝结。在一些实施例中，区域210D中的凝结量与被图5所示的脉冲输出处理的组织区域210E中的凝结效果相当。
图7示出了在左侧是手术刀电极(例如，轴直径为1/16”的手术刀电极)和在右侧是球电极(例如，轴直径为1/16”的5mm球)的图像，它们各自用于切割测量值为7/16英寸厚(例如，11mm厚)的猪肉切片，并结合图8-图12进行讨论。
图8示出了以以下方式处理的猪肉切片组织的表面视图：在左侧在切割模式下，手术刀电极使用类似于结合图1所示的波形，装置输出为20(标度范围为0-100)；在中心在切割模式下，手术刀电极使用类似于结合图1所示的波形，装置输出为60(标度范围为0-100)；在右侧在凝结模式下，球电极使用类似于结合图5所示的波形，装置凝结输出为100(标度范围为0-100)。图9示出了结合图8描述的猪肉切片组织的另一视图。该俯视图示出了其中在左侧以切割模式、在中间以切割模式、以及在右侧以凝结模式处理组织的三个区域，并提供了切口的不同视图。图10示出了结合图8描述的猪肉切片组织的横截面视图，该横截面视图示出了在左侧以切割模式、在中间以切割模式、以及在右手侧以凝结模式处理的组织的深度。
图11示出了以以下方式处理的猪肉切片组织的表面视图(上)和俯视图(下)：在左侧在切割模式下，手术刀电极使用类似于结合图1所示的波形，装置输出为20(标度范围为0-100)；在中心在混合模式下，手术刀电极使用类似于结合图3所示的波形，装置输出为60(标度范围为0-100)；以及在右侧在凝结模式下，球电极使用类似于结合图5所示的波形，装置凝结输出为100(标度范围为0-100)。
图12示出了以以下方式处理的猪肉切片组织的表面视图(上)和横截面视图(下)：在左侧在切割模式下，手术刀电极使用类似于结合图1所示的波形，装置输出为20(标度范围为0-100)；在中心在混合模式下，手术刀电极使用类似于结合图3所示的波形，装置输出为60(标度范围为0-100)；以及在右侧在凝结模式下，球电极使用类似于结合图5所示的波形，装置凝结输出为100(标度范围为0-100)。仍然参考图12，该横截面视图示出了在左侧以切割模式、在中间以混合模式、以及在右手侧以凝结模式处理的组织的深度。
上述公开的混合输出波形的实现方式可以通过如下电路设计来完成。图13示出了允许产生上述各种混合输出波形的功率开关电路拓扑的一个实施例。根据某些实施例，该电路可以具有两个独立可控的DC电路，以及一个以大约4MHz的基频运行的单极RF电路。单极RF电路持续以4MHz运行，并提供两个独立的DC降压器，该两个独立的DC降压器可控制地降低提供给两个独立功率开关(PSW)的DC电压。两个功率开关以大约30kHz的速率独立地切换/连接到输出端。这产生了如图14所示的“两层”输出波形。该混合的波形的切割部分和该混合的波形的凝结部分的输出电压可以被独立地调节，其中对该调节的选择和/或该调节的模式产生不同的组织效果。
此外，现在参考图15，功率开关电路可以***作使得30kHz循环之间的停滞时间(dead time)(例如，关断间隔)可以被选择。停滞时间出现在切割之后和下一个周期的凝结之前。这个停滞时间或关断时段持续时间可以被调节，以确保在开始下一个循环之前，来自前一个“切割”时段的等离子体有时间完全消除。这样，在循环之间不会发生不希望的切割，并且组织仅在循环的凝结部分期间发生凝结。
现在参考图16和图17所示的示例，根据某些实施例，混合的波形以30kHz(33μs)进行脉冲。降压器1设置输出为第一功效(例如凝结部分)的电压电平，以及降压器2设置输出为第二功效(例如切割部分)的电压电平。这里，如在允许用户调节该混合的波形的各个方面的用户界面元件202中看到的，降压器1可以被设置成比降压器2更高的电压。具体地，在图16中，降压器1被设置在其最大电压的70％，而降压器2被设置在其最大电压的35％，降压器2的电压为降压器1的电压的50％。脉冲将输出的凝结部分的持续时间设置为一个30kHz脉冲，这里脉冲被设置为100％。门针对每个30kHz脉冲设置输出波形的总持续时间。例如，如果门设置为100，则复合脉冲在整个30kHz时段(33μs)内是接通(on)的。如图16和图17所示，如果门被设置为50％，则RF发射的复合脉冲的持续时间是所述时段的50％(16.5μs)。并且这里，因为脉冲被设置为100，所以输出脉冲将在RF发射接通的整个16.5μs内是接通的。因此，通过可调节地控制前述参数，可以实现期望的混合的波形曲线。
在各种实施例中，波形的频率、幅度以及脉冲宽度中的一者或更多者可以是用户可选择的，例如，通过由软件控制应用程序显示的用户界面元件202，或者通过电外科发生器上的物理开关或控件。
为了说明，再次参考结合图8-图10处理和公开的猪肉切片组织，以及图16中公开的设置选项，在左侧的切口是通过以下设置来完成的：将降压器1设置为20，并且没有设置降压器2、脉冲、或门，因为降压器2、脉冲、或门不适用于切割模式。在中间的切口是通过以下设置来完成的：将降压器1设置为60，并且没有设置降压器2、脉冲、或门，因为降压器2、脉冲、或门不适用于切割模式。在右手侧的凝结是通过以下设置来完成的：将降压器1设置为100，并且将脉冲设置为100，没有设置降压器2或门，因为降压器2或门不适用于凝结模式。
再次参考结合图11-图12处理和公开的猪肉切片组织以及图16中公开的设置选项，在左侧的切口是通过以下设置来完成的：将降压器1设置为20，并且没有设置降压器2、脉冲、或门，因为降压器2、脉冲、或门不适用于切割模式。在中间的切割和凝结的混合是通过以下设置来完成的：将降压器1设置为60、将降压器2设置为54、将脉冲设置为100、或将门设置为100。在右手侧的凝结是通过以下设置来完成的：将降压器1设置为100，并且将脉冲设置为100，没有设置降压器2或门，因为降压器2或门不适用于凝结模式。
RF发生器***——无创美容处理
根据某些实施例，RF发生器***可以包括改进响应时间的温度传感器，其非常适合用于采用RF发生器***进行的无创美学处理。改进响应时间的温度传感器比其他温度传感器响应更快，并且包括温度传感器/电极组件。
在示例性实施例中，RF发生器***提供RF能量(例如，4MHz正弦RF能量)，该RF能量被施加到处理受试者(例如，患者)的组织表面，以引起对该受试者的真皮层、表皮层和/或更深的组织层的加热。在一个可能的实施例中，在无创RF能量处理之前，可以将外用溶液(例如凝胶(例如，超声凝胶)、乳液、或另外的物质)施加到该受试者的组织(例如，皮肤)的表面，以减少在电极和该表面之间的摩擦，和/或提高从患者接触表面到处理部位的组织表面的导热性或导电性。RF电极放置在处理受试者的已经被施加了外用溶液的组织表面(例如皮肤表面)上。RF发生器开启来自电外科手持件的RF发射，并且更具体地说，来自接触处理部位的可激励电极的RF发射。临床医生移动电外科手持件的电极尖端，使其在受试者组织表面(例如皮肤表面)的处理区域上与受试者的组织表面接触。在一些实施例中，临床医生在受试者的组织表面上连续地移动电极尖端，而不停顿或停止。这种处理导致区域内温度升高，优选地导致区域内基本均匀的温度升高，其中升高的温度优选测量值为约42℃+/-1℃，其保持给定的处理时间为约5分钟至约25分钟(例如，举例来说约7分钟至约10分钟)。RF发生器可以实现从大约39℃到大约46℃(例如从大约41℃到大约44℃)的温度升高范围。目标温度升高可能因患者而异，这取决于处理区域的大小、处理区域的敏感度、以及患者的耐受性等因素。同样，处理时间的选择持续时间可以根据处理区域的大小、处理区域的目标深度等而变化。取决于这些因素，合适的处理时间的范围可以在约5分钟至约50分钟、或约30分钟。
为了通过持续移动电极在整个处理区域实现基本均匀的温度提高和/或基本同质的温度提高，需要改进响应时间的温度反馈传感器。所公开的实施例有利地提供了这种改进的传感器。优选地，改进响应时间的温度反馈传感器具有大约1秒或更少的响应时间常数。
图18A和图18B描绘了25毫米TempsureTM电极组件中的热传感器(例如，热敏电阻)的工作实施例对功率阶跃变化的瞬态温度响应，该25毫米TempsureTM电极组件可从马萨诸塞州韦斯特福德的Cynosure公司获得。具体而言，图18A示出了对温度增加的瞬态响应。图18B示出了热敏电阻组件对温度降低的响应时间。
响应时间
参见图18A，当从皮肤温度(35℃)升温至目标处理温度42℃(误差在1℃范围内)时，组装在Tempsure电极中的温度传感器显示出2至3秒的测量响应时间。
参见图18B，当冷却(从目标处理区域的42℃降到35℃的典型皮肤温度)时出现类似的响应时间。
附加注释：使用热交换器时，温度参考冷板和暖板可恒定保持成低于目标温度0.5℃。
热时间常数τ：
该25毫米温度感测电极的热时间常数τ在数学上定义为温度感测电极从其初始温度达到目标温度的63.2％所花费的时间，初始温度和目标温度的差值是7℃。7℃为63.2％为4.42℃。因此，对于两个曲线图的组装温度传感器的热时间常数约为1秒(在曲线上从测量开始时加或减4.42℃，并得出经过时间)。
如本文通常理解和使用的，在初始时间为零的条件下，“热时间常数”是温度传感器(例如热敏电阻)在经受温度的阶梯函数变化时改变初始主体温度和最终主体温度之间的总差值的63.2％所花费的时间。简而言之，它代表了温度传感器恢复其50％初始电阻所花费的时间。当测量热时间常数时，需要施加温度变化。然而，如果该变化太慢，则测量的将是环境变化率；不是温度传感器对该变化的响应。因此，最好使用尽可能接近瞬时的温度变化。
根据某些实施例，温度传感器组件的温度传感器反馈由与RF放大器通信耦合的控制***测量。控制***将温度传感器的测量温度与用户选择的温度进行比较。当来自温度传感器的测量温度反馈等于或超过用户选择的温度时，控制***中断(例如，减少或完全停止)RF发射。在一些实施例中，RF发射的占空比可以被调节(例如，降低)，以将患者处理部位的温度保持在上限阈值温度或保持成低于上限阈值温度。当电极组件移动到处理区域中的较冷区域时，电极组件中的温度传感器可以检测到低于用户选择的温度的温度。从而，控制***可以重新接通或增加来自电极组件的RF发射。该过程在整个处理过程中持续进行，以在整个处理区域中保持期望的温度，例如用户选择的温度。
图19是显示控制***与围绕对受试者的处理的温度传感器反馈相互作用的框图。这里，AC功率在AC到DC转换器中被转换成DC电压。DC电压流经DC降压转换器，DC降压转换器可控地降低提供的DC电压。所提供的DC电压被输送到RF功率放大器，并且然后传送到患者隔离装置(例如变压器(transformer))。从患者隔离装置开始，则RF能量被输送给患者。通过温度测量步骤测量患者的皮肤表面，该步骤利用手持件中的温度传感器。手持件通信装置将患者皮肤表面温度测量值传达给控制***。在一些实施例中，手持件通信装置光学地将温度测量值传达给控制***。控制***将患者皮肤表面温度与期望的患者皮肤表面温度进行比较。期望的患者皮肤表面温度可以被定义为阈值温度和/或在温度范围(例如阈值±2℃)内的阈值温度。控制***根据患者皮肤表面测量值与温度阈值的比较情况，使能和控制DC降压转换器和RF功率放大器。
在一个可能的实施例中，所测量的皮肤表面温度测量值等于或高于温度阈值，或等于或高于阈值范围的上限。当温度超过阈值的消息被传送到控制***时，控制***的使能和控制关断DC降压转换器对放大器的DC电压供应，从而禁止了RF功率(即先前输送给患者的RF功率)。温度测量反馈回路可以可选地在温度测量步骤中持续测量患者皮肤表面温度。当所测量的患者皮肤表面温度测量值过低(例如，低于温度阈值，或低于阈值范围的下限)时，控制***的使能和控制将使能DC降压转换器和RF放大器来恢复DC电压的供应，从而再次使能RF功率的输送。这样，患者的皮肤表面温度的温度值被密切监视和控制。
在一个可能的实施例中，所测量的皮肤表面温度测量值等于或高于温度阈值，或等于或高于阈值范围的上限。当该温度超过阈值的消息被传送到控制***时，控制***的使能和控制抑制或减少DC降压转换器向放大器提供的DC电压，从而减少RF功率(即先前输送给患者的RF功率)。在一些实施例中，温度测量反馈回路在温度测量步骤中将持续测量患者皮肤表面温度。当所测量的患者皮肤表面温度测量过低(例如，低于阈值或阈值范围的下限)时，控制***的使能和控制将使能DC降压转换器向放大器供应DC电压，以增加DC电压的供应，从而使能更多RF功率的输送。这样，患者的皮肤表面的温度被密切监视和控制。
改进响应时间的温度反馈传感器组件有几个值得注意的要求。受试者的组织表面(例如，皮肤表面)和温度传感器之间的热传导应该最大化。或者，换句话说，患者和温度传感器之间的热阻应该最小化。此外，温度传感器的热质量应该最小化，以允许对受试者组织表面温度的快速变化进行检测。相反，发射RF信号的电极的热质量和温度传感器之间的热传导应该最小化。或者，换句话说，该热阻应该最大化。在一个可能的实施例中，通过使用将温度传感器组件与电极组件热绝缘的热绝缘材料，电极热质量和温度传感器之间的热传导被最小化。合适的热绝缘材料包括可加工的塑料，如从SABIC(利雅得,沙特***)可获得的ULTEMTM。许多热绝缘材料中的任何一种都是已知的，并且可以被采用。
一些电外科处理的目标是将电力注入到组织中，并均匀地加热位于电极表面下的组织。利用高频(例如，4MHz)和适当的电介质，在表面均匀性的情况下可以到达期望的组织深度。较低频率的传输可能在电介质材料中消耗太多能量，并且在可激励电极和处理部位之间可能提供较差的能量耦合。根据某些实施例，电极的电容耦合有助于实现电力的均匀分布。利用所公开的电容耦合方法，进入电介质的热损耗较小，并且损耗的功率相对较少。因此，与使用直接耦合方法并伴随引起电极加热(类似于热岩石)的其他装置相比，更多的功率被输送到组织中。这种加热是不希望的，并对患者的耐受性产生消极影响。目标是在身体可容忍的情况下将尽可能多的电流注入身体，并以最小的电介质损耗将更多功率输送到深层组织。根据实施例的电容探头可以帮助实现这些目标。如果所选择的电极是纯电阻性的(与电容性的相对照)，那么这就限制了实现均匀性的能力，并且与尽可能均匀地将更大量的功率输送到组织深处的目标相反。
在一个实施例中，电极由导电材料(例如镀金黄铜)制成。通常，用于制造电极的材料也可以是非常导热的(例如，铝、金、黄铜等)。此外，大多数电极构造具有相对较大的热质量。在实施例中，电极具有比温度传感器多得多的热质量(例如，>100∶1)。一个目标是测量受试者的组织表面温度，而不是电极本身的温度，因为主要目标是使整个处理区域内的受试者的组织表面(例如皮肤表面)达到并保持目标温度。电极可以具有大的热质量，并且可以处于与受试者的组织表面(例如，皮肤表面)不同的温度，因此从电极到温度传感器的热传导有导致所得温度反馈偏差的风险。例如，当用室温电极/温度传感器组件开始处理时，室温电极的大的热质量通过大约25℃的热传导可能使温度传感器饱和，因此遮蔽(obscuring)了受试者的更高的组织表面温度。在室温电极的热质量干扰温度传感器的情况下，温度传感器将指示受试者的组织表面温度低于其实际温度，这是潜在的安全问题。
因此，根据各种实施例，温度传感器热质量可以被最小化，以能够提高对组织表面温度变化的检测速度。可以通过控制与温度传感器(例如热敏电阻)接触的材料(热质量)的量来实现最小化。例如，与温度传感器接触的材料的量可以被最小化。另外，受试者的组织表面和温度传感器之间的热传导应该最大化(例如，组织表面和温度传感器之间的热阻Rθ应该被最小化)。
图20-图23图示了包括温度传感器组件的电外科手持件的各方面。温度传感器组件包括温度传感器和保护温度传感器的壳体。壳体可以限定患者接触表面。
例如，温度传感器组件的患者接触表面可以由围绕温度传感器的全部或部分的圆柱体限定。该患者接触表面可以纵向延伸超过由可激励电极限定的患者接触表面(例如，相对于由可激励电极限定的患者接触表面稍微“突出”)，以确保壳体和处理部位之间的热接触。
这样，温度传感器可以被导热壳体包围。导热环氧树脂、糊状物或其他适于降低在温度传感器和壳体之间的接触热阻(thermal contact resistance)的材料可以强化在温度传感器和壳体之间的热接触。这种热接触可以确保温度传感器的温度和壳体的温度保持大致相同。此外，低质量壳体和低质量温度传感器的组合可以为温度传感器组件提供快速热响应(例如，低的热时间常数)。
图20-图21示出了可用于电外科手持件的温度传感器组件402的截面。在图示的示例中，温度传感器410可以设置在导热壳体420(例如，导热圆筒、导热护套、导热封套)内。温度传感器410可以热耦合到壳体420，使得温度传感器410的整个表面区域与导热壳体420直接接触和/或与也与壳体420接触的热环氧树脂或其他耦合件接触。通过利用温度传感器410的整个表面区域，热通量可以被最大化，其可以被传导到温度传感器410中。
导热壳体420可以包括第一患者接触表面422、与第一患者接触表面422相对定位的内表面424、以及相对于第一患者接触表面422横向延伸的外壁426。
导热壳体420可以由相对少量的材料制成(例如，尽可能少量的材料)，以限制热质量，从而改善响应时间(例如，加快响应时间)。通常，壳体420可由导热材料制成，例如，该导热材料具有约200瓦/米-开尔文(W/m-k)或约400W/m-K的热导率。然而，在一些情况下，导热且不导电的材料，例如，举例来说AlN(氮化铝)或其他陶瓷材料，可能是理想的。
另外，温度传感器组件与患者或受试者接触的部分，例如第一患者接触表面422，可以被放大以增加与患者(或受试者)接触的表面积，并增强通过其到温度传感器410的热传导。温度传感器组件402的与患者接触的部分比温度传感器410的与患者接触的部分具有更大的表面区域。温度传感器组件与组织表面的接触点的放大的表面区域是理想的，因为组织是相对较差的热导体，并且放大与组织接触的区域补偿了组织相对于与组织接触的相关材料(例如，温度传感器组件的金属接触点)的相对较差的传导性。
可以选择温度传感器组件的与组织接触的部分(例如第一患者接触表面422)的任意数量的形状，例如，圆盘(例如，像冰球)、矩形、球形、或蘑菇帽形状。第一患者接触表面422可以从传感器的轴或主体径向向外张开。该张开部分可以具有径向延伸，该径向延伸是温度传感器的轴或主体的总直径的倍数。例如，蘑菇状或盘状组织接触部分(例如，第一患者接触表面422)的直径可以是温度传感器主体的直径的至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、25、30倍或更多倍，例如，当蘑菇状接触部分和相关的温度传感器如在图20中定向时。第一患者接触表面422可以被定制(例如，变得平滑，使得接触组织表面的部分没有尖锐的或明显的边缘)，以在该装置在受试者的组织表面(例如，皮肤表面)上移动时舒适地接触患者的组织表面。
温度传感器组件402还可以包括绝缘体430。绝缘体430可以在壳体420的外部，并且位于壳体420和可激励电极450(仅示出其一部分)之间，并且可以跨越壳体420的外壁和电极450之间的间隙。在实施例中，绝缘体430可以完全填充该间隙。可选地，绝缘体430可以仅部分地填充该间隙，而该间隙中的剩余体积用气体和/或另一种电介质材料填充。
在一个可能的实施例中，绝缘体430可以最小化电极450的热质量和壳体420(以及温度传感器410)之间的热传导。绝缘体430可以是或使用将温度传感器组件402与电极组件热绝缘的材料。合适的热绝缘材料包括可加工的塑料，如从SABIC(利雅得,沙特***)可获得的ULTEMTM。许多热绝缘材料中的任何一种都是已知的，并且可以被采用。
在一个可能的实施例中，温度传感器组件部分的与患者接触(例如第一患者接触表面422)的边缘，被倒圆成蘑菇形状，当传感器组件沿着患者的皮肤表面扫过时，这为患者提供了舒适性。该蘑菇状尖端表面和相邻的圆柱体，例如壳体420，充当温度传感器410周围的壳体，使得该组件非常适合于快速响应温度反馈。该蘑菇形状可以部分地突出超过电极的表面，并且与平的尖端相比，可以提供更大的表面区域，以便与处理表面更好地接触。
此外，如上所述，电极热质量和温度传感器之间的热传导应被减小或最小化(最大Rθ)，以防止温度传感器反馈精度的误差或偏差。在电极热质量和温度传感器组件之间的热传导可以通过***在电极的大的热质量和温度传感器组件之间的绝热屏障(例如绝热套筒)来被最小化。
在一个实施例中，如图22中的分解图所示，温度传感器组件可以是热敏电阻组件502，其包括热敏电阻510、导热容器520(例如，与相邻圆柱体形成蘑菇形状的尖端)和将热敏电阻510耦合到容器520的热环氧树脂。另外，绝热体530、热阻或Rθ被选择为尽可能高，同时仍然满足诸如强度、刚度或可加工性的实际需求。电导体528可以通过发射器(未示出)直接或间接将温度感测信息传导到控制***。
使用热电偶代替热敏电阻的温度传感器组件可以类似于图22所示的组件，尽管使用热电偶代替了热敏电阻。用于热电偶的壳体可以具有比壳体520的外壁更短的外壁，如例如参照图28A-图28B所述。用于壳体的材料的减少可以减少壳体的质量，并因此减少温度传感器组件的热时间常数。此外，热电偶可能比热敏电阻质量小，这可以进一步增进(enhance)瞬态响应时间。然而，这些优点可能不会胜过许多热电偶具有的缺点，包括，例如由校准漂移、与其他电路的信号串扰等引起的不准确性。
图23描绘了包括温度感测组件的电外科手持件604的一部分的截面的示例。温度感测组件可以与温度感测组件402或502相同或相似。例如，壳体620和绝缘体630可以分别类似于壳体420、520和绝缘体430、530。图中虚线框内的部分可以表示如图21所示的视图。
除了温度感测组件之外，手持件604可以包括可激励电极640，该可激励电极640限定了从壳体620的外壁向外延伸的第二患者接触表面642。在各种实施例中，低热质量材料(例如，与被接触的组织相比具有较低热质量的材料)可用于电极640，以进一步提高温度传感器的温度测量精度，因为它避免了电极640的热质量和温度感测组件中的温度传感器之间的串扰。换句话说，具有低的热时间常数的电极可以容易地随其环境改变温度，相对于电极/温度感测组件(在电极/温度感测组件中，电极具有相对较高的热时间常数)，改善了温度感测组件的时间响应。因此，测量的是受试者皮肤表面的温度，而不是电极640本身的温度。在理想情况下，电极640的位于温度传感器周围的热质量尽可能接近零。这样，电极的任意热质量的干扰可以被避免。
例如，在一个实施例中，电极640可以是围绕空隙的金属箔，并且具有设置在该空隙内部并与受试者的组织表面接触的温度传感器。这里，空隙中的任何气体(如空气)都起到绝缘体的作用，并使与温度传感器的串扰最小化。在另一个实施例中，电极640可以是金属箔，其围绕低热质量的固体，例如纤维绝缘(例如，塑料、纸浆、纸、玻璃等)或固体塑料，并且具有设置在金属箔内部并与受试者的组织表面接触的温度传感器，且同样，这种低热质量材料使与温度传感器的串扰最小化，从而提高了受试者皮肤表面的温度感测精度。在又一个替代实施例中，电极640可以由固体塑料(具有高热阻)制成，并且涂覆有诸如金箔的传导材料薄层。薄箔层确保RF能量通过薄箔层进行传导。由围绕填充有气体的空隙的薄箔层制成的电极、由围绕低热质量的固体(例如塑料)的薄箔层制成的电极、以及由围绕绝缘圆柱体(该绝缘圆柱体将电极的热质量与温度传感器分开)的金属制成的电极，所有这些都通过电极外表面周围的趋肤效应(skin effect)以类似的方式向受试者提供RF能量。
电外科手持件604可以用作电容加热探头，以提供调谐的均匀深层组织加热***。金属内部探头主体，例如可激励电极640，具有外表面，例如第二患者接触表面642，其可以被电介质涂层644覆盖。没有电介质涂层644，第二患者接触表面642可以是电极本身的表面。当存在时，不是电极成为第二患者接触表面642，而是电介质涂层644本身成为第二患者接触表面642，将与处理表面接触。电介质涂层644可用于使处理电流能够均匀地输送到电极的电介质涂层表面的与受试者皮肤表面接触的整个区域。对电介质的限制可以包括：材料特性、涂层厚度、和施加的电压。
作为电容加热探头的手持件604的实施例提供了若干好处：在与皮肤表面接触的探头区域上对组织进行均匀加热，在皮肤上具有相对较大的有效组织加热处理区域(例如，直径大于30mm，从大约40mm到大约100mm，或从大约40mm到大约60mm)，以及由焦耳(或电阻)加热引起的相对较深的组织加热。
该***的其他方面包括高频能量源(“HF”，由国际电信联盟(ITU)定义为大于3-30MHz)，与具有特别配制的电介质涂层644的电容性组织加热探头相结合。涂层644在工作频率(例如4MHz)下可以具有高介电常数，例如在大约4至大约8之间、例如在大约5至大约7之间。在此背景下，大约为2的介电常数，例如在大约1.9至大约2.1之间的介电常数，可能被认为是低的。此外，可以使用的电介质涂层理想地具有的性质包括以可控的均匀厚度被施加的能力，例如以均匀的厚度被施加在第二患者接触表面上。此外，电介质涂层可以理想地足够坚固以用于多种用途，并且可以抗剥落和开裂。电介质涂层可以与人体组织生物相容；不渗透液体；并且不吸收湿气。电介质涂层也可以具有相对于人体组织的低摩擦系数。电介质涂层在4MHz时对于聚合物可以具有相对高的损耗角正切(loss tangent)，例如损耗角正切等于或高于0.5。例如，对于其他材料，低的损耗角正切可以在0.0004至0.001的范围内。施加于该表面的电介质的高介电常数、相对低的厚度(例如，约0.01英寸)和本文公开的RF的频率范围可以结合起来起作用，以抑制或防止对组织的电弧作用。
由于该***设计控制电压、电介质材料厚度、频率和材料介电常数，因此组织可以免受电弧损伤。先前的电容性组织加热***使用中频能量源(“MF”，由ITU定义为300kHz-3MHz)，由于电介质损耗和电流到深层组织的相应减少，该中频能量源在用电容探头推动深层焦耳组织加热方面不那么有效。在一个实施例中，RF能量源以4MHz工作，并向电极传送频率为4MHz(即工作频率)的波形。电容能量探头的直径可大于40mm。电介质涂层对高频的阻抗较小，并且4MHz***是一个相对较高的频率***，且因此呈现出较低的电介质损耗。从而，较少的RF能量损耗在加热电极上，取而代之的是以均匀电流的形式渗透到受试者组织的深处。因此，通过所提供的电介质涂层电极电容地耦合电流以4MHz被处理的受试者，与通过相同的电介质涂层电极电容地耦合电流以400kHz被处理的同一组织相比，可以经历到更大体积的组织被处理。在4MHz的情况下，5％的电介质损耗在400kHz的情况下将接近50％的电介质损耗。因此，当使用如上所述的电容加热探头时，400kHz***相比于4MHz***，能够向深层组织输送的电流显著减少。
此外，电容探头设计的特点是直接、快速测量组织表面温度，并且还提供温度测量界面与金属探头主体的电隔离，如本文所述。因此，由于温度测量界面与金属探头主体的电隔离和热隔离，由于对温度传感器的热传导而引起的温度反馈中的不期望的偏差被避免。
手持件604还可包括轴650，该轴650从可激励电极640向近侧延伸，并限定了沿轴650纵向延伸的第一内孔652。在一个实施例中，绝缘体630可以延伸穿过可激励电极640中的开口(见图24中的开口744)，并进入轴650的第一内孔652。轴650可以在电极的肩部646处与可激励电极640接触。可激励电极640由RF发生器(未示出)激励。绝缘体630可以从邻近壳体620的第一患者接触表面和第二患者接触表面642定位的远端延伸到位于第一内孔652内的近端。绝缘体630可以具有第二内孔656。在一个实施例中，内孔652可以具有一个或更多个第一螺纹654a，以及绝缘体630可以具有一个或更多个第二螺纹654b。第一螺纹654a和第二螺纹654b可以是互补的，并且彼此匹配地接合。当通过螺纹654a、654b或其他耦合装置配合在一起时，轴650和绝缘体630可以将可激励电极640捕获在它们之间。当被捕获时，可激励电极640通常可以被固定，使得它不能相对于轴650或绝缘体630纵向移动。在一些实施例中，可激励电极640可以绕纵轴线660自由旋转，而在其他实施例中，可激励电极640可以旋转地固定。在一些实施例中，可激励电极640可以能够相对于轴枢转，使得轴的轴线与纵向轴线660成一角度，以允许可激励电极640跟随处理表面上的轮廓线，并为操作人员提供更好的舒适性。
手持件604还可以包括电导体628，电导体628在手持件604内从壳体620中的温度传感器向近侧延伸并穿过第二内孔656。电导体628可以将信号从温度传感器传导到控制***，或者传导到手持件中的通信部件(未示出)，该通信部件可以无线地或者通过导线将温度传感器信号发送到控制***。
在实施例中，第一患者接触表面和第二患者接触表面642可以彼此同心对准。如本文所用，短语“同心对准”表示多个形心中的各个相应质心(centroids)与其他质心之一重叠或同延，或者连接两个质心的线基本上平行于相关结构的纵向轴线。例如，第一患者接触表面和第二患者接触表面的质心可以彼此隔开，但是它们相对于壳体和/或电极的纵向轴线660基本上轴向对准。
图24和图25示出了根据各种实施例的电极和电容探头的示例。图24示出了可激励电极740的实施例的近侧视图(右)和远侧视图(左)。第二患者接触表面742在左侧的电极上是可见的。电极740可以涂覆有电介质材料。可激励电极740限定了开口744，温度感测组件可以定位在该开口744中。肩部746可以围绕开口744并向远侧延伸。
图25示出了电外科手持件704的实施例，其可以用作例如电容探头。电外科手持件704可以是手持件604的实施例，并且可以使用可激励电极740，或者可激励电极740’(其可以类似于可激励电极740)。
如图所示，电外科手持件704具有位于其中心处的温度感测组件，使得第一患者接触表面722在远侧可见。同样可见的是轴750，其可由手持件704的人或机器人操作者抓握。
图26显示了使用如图24和图25所示的探头的处理结果。处理结果表明，通过使用IR照相机测量皮肤表面温度，受试者身体上的组织加热均匀或基本均匀。这里，参考图26，图24和图25中所示的探头被附接到RF发生器，该RF发生器以大约4MHz的基频提供连续的正弦RF能量。在一个示例性处理中，探头被施加到受试者的皮肤表面，并且探头由临床医生在受试者的皮肤表面上移动，以提供温度的增加，其中该增加是相对于在34.7℃的皮肤表面处测量的处理温度。图26所示的处理区域的表面具有均匀/均化的加热，使得一旦达到34.7℃的温度阈值，整个均化区域就处于34.7℃的温度阈值。温度传感器的温度设置为34.7℃，并且所感测到的温度传感器反馈由RF放大器的控制***测量(如上所述)。RF放大器的控制***将温度传感器测量的温度与用户选择的温度进行比较，并且当来自温度传感器的所测量的温度反馈等于或超过用户选择的温度时，控制***中断RF发射。当电极组件上的温度传感器感测到温度低于用户选择的温度时，例如，当探头移动到较冷的区域时，控制***重新使能RF放大器，并且RF发射恢复。因此，探头必须基本持续地在皮肤表面上移动，以便温度传感器不中断地起作用。这避免了过度处理和欠处理。因此，所述探头不应用于冲压模式，因为超过用户选择的温度会导致RF能量中断。
图27描述了三种不同实施例的探头在皮肤表面加热方面的差异。图27的左侧示出了直接耦合探头，其尺寸类似于图24和图25所示的探头。图27的中间示出了电容耦合探头，其尺寸类似于图24和图25所示的探头，但是在500kHz的RF频率下工作，并且具有电介质。图27的右侧示出了在4MHz的RF频率下工作的电容耦合探头，并且其具有的电介质类似于结合图24和图25所描述和所显示的探头。如图所示，直接耦合探头和在4MHz的RF频率下工作的探头提供了相对较深的组织加热。在500kHz的RF频率下工作的探头，由于在电极电介质涂层中的功率损耗和随后的电极加热，提供了相对较浅的组织加热。
图28A-28B、图29和图30图示了在温度感测组件和电外科手持件的实施例中使用的各种可能的尺寸。例如，如图28A-28B、图29所示，壳体在第一患者接触表面处的宽度w可以小于或等于大约5mm。绝缘体2830可以具有大约10mm至大约90mm之间的直径d(或者宽度(如果不是圆形的话))。
如图28A所示，在使用热敏电阻作为温度传感器的实施例中，壳体的外壁的高度可以向上延伸到高度H，以便在热敏电阻的整个温度敏感主体周围保持热隔离和绝缘的空间。如图28B所示，在使用热电偶的实施例中，外壁可以仅延伸到较短的高度H’，因为只有热电偶的尖端是温度敏感的。
如图29所示，电极2950的传导环可具有大于或等于约5mm的宽度，该宽度被限定为在电极的靠近手持件周边的外径和电极的靠近绝缘体2930外径的内径之间。手持件可以具有例如大约100mm的总直径(或宽度)phi。绝缘体可以具有相对于电极环的宽度较大的直径d，例如d在大约34mm和90mm之间。绝缘体可以具有小于电极环的宽度的直径d，例如d在大约10mm至大约33mm之间。在纯电阻电极中，较大和/或更耐热的绝缘体可能是理想的以最小化或减少加热电极对热传感器的影响。绝缘体的热阻可以基于材料和沿传热方向的厚度的组合。例如，放置在电极和壳体之间的具有高热阻的绝缘体可以抑制两者之间的热传递，并提高相对于皮肤温度的测量精度。在电容电极或电介质涂层电极中，相对于绝缘体而言，较大的电极可能是理想的，以提供较大的处理表面。
壳体的第一患者接触表面通常可以与电极的表面在同一平面内，或者可以超过电极的表面突出，例如如图28A、图28B所示的圆形方式。相对于非突出的实施例，突出的实施例可以增加第一患者接触表面的表面区域，并因此增加其热接触区域，并因此可以提供更精确或稳定的温度测量。
图30示出了具有不同直径d的绝缘体的两个可能的实施例。在左侧的实施例中，绝缘体3030a相对于电极3050a的宽度具有较大的直径，并且减小了电极的总表面积。相反，在右侧的实施例中，绝缘体3030b相对于电极3050b的宽度具有较小的直径，使得电极具有相对较大的表面区域。在不脱离所公开的概念的情况下，具有不同相对宽度的绝缘体的其他可能实施例也可以被使用。
图31是结合图27、和图24以及图25描述的在500kHz下工作的探头和在4MHz下工作的探头的皮肤表面温度相对于时间的曲线图。在该曲线图中，使用具有不同频率的两个不同能量源，在相同时间量内对相同受试者和相同解剖区域进行两次电容处理。使用红外(IR)照相机测量表面温度。MF 500kHz能量源以期望温度加热组织的表面约8分钟(此处在表面温度达到39℃时判断加热开始)，但当能量被移除时，在X轴上约10.5分钟的时间处，皮肤的表面快速冷却，这表明仅皮肤和浅层组织加热(深层组织未被加热)。相反，当用HF4MHz能量源进行相同的测试时，对组织表面和深度加热约8分钟时(当表面温度达到39℃时判断加热在进行)，并且在X轴上约10.5分钟的时间处能量被移除，皮肤温度在更长的时段内保持为明显较高，这表明相比于用500kHz装置加热，用4MHz装置使更深处的组织被加热。
图32A示出了与患者皮肤表面接触的，具有相对较小表面区域的直接耦合电极3202。示例性的直接耦合电极包括Glidesafe 15mm电极，其与除皱***一起销售，其可从Cynosure公司获得。直接耦合电极的有效区域和趋肤效应限制了电流从直接耦合电极注入到患者组织的深度。电流路径3206仅在电极3202的表面上行进，直到它遇到阻力，例如皮肤表面3204。该放电路径导致电流的环3208被输送到受试者的表面组织。
图32B示出了根据各种实施例的电容耦合电极3212，其具有相对较大的表面区域(例如，60mm)，具有与患者皮肤表面接触的电介质涂层3220。电极3212可以类似于结合图24和图25描述的电极。电极3212通过电介质涂层3220与患者的皮肤表面3214接触。电流路径3216在涂覆电极的整个表面上提供均匀(uniform)且匀质(homogenous)的电流放电。电容耦合电流放电的路径导致均匀/匀质的处理区域3218。在一个实施例中，被处理过的组织的该匀质区域类似于组织的圆柱体，其中组织的包围的内部被均匀地或匀质地用电流处理。更具体地，被处理过的组织的表面类似于圆3218，在该圆的周边处和周边内具有均匀的处理。均匀处理的圆下面的组织被处理到一定深度，但是，由于组织中的解剖学变化，深处的处理区域的形状可能不同。然而，在从表面到深处是均匀组织的理想情况下，深处的处理区域是均匀处理的圆柱体的形状。这里讨论的电容耦合探头是圆形的，但是这种探头可以具有适合用于组织的各种类型的形状，例如正方形、矩形、菱形或其他椭圆形等。
计算环境
图33图示了合适的计算环境1400的一般化示例，其中所描述的方法、实施例、技术以及例如与本文讨论的电外科发生器的控制***相关的技术可以实现。电外科发生器的控制***可以由计算***实现。计算环境1400并不旨在对本文公开的技术的使用范围或功能范围进行任何限制，因为每种技术都可以在不同的通用或专用计算环境中实现。例如，每个公开的技术可以用其他计算机***配置来实现，包括可穿戴和手持设备、多处理器***、基于微处理器或可编程的消费电子产品、嵌入式平台、网络计算机、小型计算机、大型计算机、智能手机、平板计算机、数据中心、音频设备等。每个公开的技术也可以在分布式计算环境中实施，在分布式计算环境中，任务由通过通信连接件或网络链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储装置(remote memory storagedevices)中。
计算环境1400包括至少一个中央处理单元1401和存储器(memory)1402。在图33中，最基本的配置1403被包括在虚线内。中央处理单元1401执行计算机可执行指令，并且可以是真实或虚拟处理器。在多处理***中，多个处理单元执行计算机可执行指令以增强处理能力，且因此，多个处理器可以同时运行。存储器1402可以是易失性存储器(例如，寄存器、高速缓存、RAM)、非易失性存储器(例如ROM、EEPROM、闪存等)，或者这两者的某种组合。存储器1402存储软件1408a，当由处理器执行时，软件1408a可以例如实现本文描述的一种或更多种技术。例如，控制***可以使用软件，该软件使得控制***根据用户可选择的参数、感测的温度或两者来控制RF波形的输出。
计算环境可能具有附加功能。例如，计算环境1400包括存储装置(storage)1404、一个或更多个输入装置1405、一个或更多个输出装置1406，以及一个或更多个通信连接装置1407。诸如总线、控制器、或网络的互连机构(未示出)将计算环境1400的部件互连。通常，操作***软件(未示出)为在计算环境1400中执行的其他软件提供操作环境，并协调计算环境1400的部件的活动。
存储装置1404可以是可移除的或不可移除的，并且可以包括对机器可读介质的选择的形式。一般而言，机器可读介质包括磁盘、磁带或盒式磁带、非易失性固态存储器、CD-ROM、CD-RW、DVD、磁带、光学数据存储装置和载波，或者可用于存储信息并且可在计算环境1400内访问的任何其他机器可读介质。存储装置1404存储软件1408的指令，软件1408可以实现本文描述的技术。
存储装置1404也可以分布在网络上，从而以分布式方式存储和执行软件指令。在其他实施例中，这些操作中的一些可以由包含硬连线逻辑(hardwired logic)的特定硬件部件来执行。可选地，这些操作可以由编程数据处理部件和固定硬连线电路部件的任意组合来执行。
输入装置1405可以是向计算环境1400提供输入的触摸输入装置，例如键盘、小键盘、鼠标、笔、触摸屏、触摸板、或轨迹球、语音输入装置、扫描装置或其他装置。对于音频，输入装置1405可以包括麦克风或其他换能器(例如，声卡或接受模拟或数字形式的音频输入的类似装置)，或者向计算环境1400提供音频样本的计算机可读介质读取器。
输出装置1406可以是显示器、打印机、扬声器换能器、DVD刻录机或从计算环境1400提供输出的另一装置。
通信连接装置1407可以实现通过通信介质(例如，连接网络)与另一计算实体的通信。通信介质传送以下信息：例如计算机可执行指令、压缩的图形信息、处理过的信号信息(包括处理过的音频信号)，或其他调制数据信号数据。
因此，所公开的计算环境适于执行所公开的方向估计(orientation estimation)和音频渲染(audio rendering)过程，如本文所公开的。
机器可读介质是可在计算环境1400内访问的任何可用介质。作为示例而非限制，对于计算环境1400，机器可读介质包括存储器1402、存储装置1404、通信介质(未示出)、以及上述任何的组合。有形的机器可读(或计算机可读)介质不包括瞬时信号。
如上所述，一些公开的原理可以在其上存储有指令的有形的、非瞬时的机器可读介质(例如微电子存储器)中实施，该机器可读介质对一个或更多个数据处理部件(这里统称为“处理器”)进行编程，以执行上述数字信号处理操作，包括估计、计算、运算、测量、调节、感测、滤波、加法、减法、反演、比较、和决策。在其他实施例中，(机器过程的)这些操作中的一些可以由包含硬连线逻辑的特定电子硬件组件来执行。可选地，这些操作可以由编程数据处理部件和固定硬连线电路部件的任意组合来执行。
所公开的实施例的原理中的一个或更多个在各种***配置中可以合并以实现各种相应的***特性中的任何一个。所描述的涉及具体应用或用途的***仅仅是包含本文公开的原理中的***的示例并且用于说明所公开原理的一个或更多个方面。因此，具有不同于本文讨论的那些特定示例的特性的电外科***可以体现该原理中的一个或更多个，和/或可以用于本文中未详细描述的应用，例如消融手术应用。因此，这样的可选择的实施例也落入本公开的范围内。
方向和参考(例如，上、下、顶部、底部、左、右、后部、前部，等等)可用来便于讨论附图，但不旨在是限制性的。例如，可以使用某些术语，例如“上”、“下”、“上部”、“下部”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”等等。当处理相对关系时，尤其是相对于所图示的实施例，在适用的情况下使用了这样的术语以提供描述的一些清晰性。但是，这样的术语并非旨在暗示绝对关系、位置和/或定向。例如，相对于一个物体，仅通过翻转该物体，“上部”表面可以变成“下部”表面。然而，它仍然是同一个的表面并且该物体仍然是同一个。如本文所使用的，“和/或”是指“和”或“或”，以及“和”和“或”。
此外，本文公开的所有内容均不旨在奉献给公众，无论这些公开内容是否明确记载在权利要求中。为了帮助专利局和在本申请中发布的任何专利的任何读者理解所附的权利要求或在本申请或任何继续的专利申请的整个过程中提出的权利要求，申请人希望标注，他们不希望任何要求保护的特征被解释为根据或以其他方式援引美国法典第35篇第112(f)条的规定，除非在特定的权利要求中明确使用短语“用于(means for)”或“用于...的步骤(step for)”。
来自任意示例的技术可以与在任意一个或更多个其他示例中所描述的技术组合。因此，本详细描述不应当在限制性意义上来解释，并且在查阅本公开之后，本领域普通技术人员将理解可以使用本文描述的各种构思设计的各种电外科***。此外，本领域的普通技术人员应理解，在不脱离所公开的原理的情况下，本文公开的示例性实施例可用于各种构造。因此，考虑到所公开原理可以应用的许多可能的实施例，应认识到，上述描述的实施例仅是示例，且不应被视为范围上的限制。因此，我们保留请求保护本文公开的主题以及本文所示或所述的所有实施例的每个方面的所有组合的所有权利。

Claims (50)

1.一种电外科手持件，包括：
壳体，所述壳体用于温度传感器，其中，所述壳体限定第一患者接触表面、与所述第一患者接触表面相对定位的内表面以及相对于所述第一患者接触表面横向延伸的外壁；
温度传感器，所述温度传感器与所述壳体的所述内表面热耦合；
可激励电极，所述可激励电极限定第二患者接触表面，所述第二患者接触表面从所述壳体的所述外壁向外延伸；以及
绝缘体，所述绝缘体被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间，以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
2.根据权利要求1所述的电外科手持件，还包括轴，所述轴从所述可激励电极向近侧延伸，并限定沿所述轴纵向延伸的内孔，其中，所述绝缘体从邻近所述第一患者接触表面和所述第二患者接触表面定位的远端延伸到位于所述内孔内的近端。
3.根据权利要求2所述的电外科手持件，其中，所述内孔限定第一螺纹，并且所述绝缘体限定第二螺纹，其中，所述第一螺纹和所述第二螺纹是互补的并且是彼此匹配地可接合的。
4.根据权利要求1所述的电外科手持件，还包括在所述手持件内从所述温度传感器向近侧延伸的电导体。
5.根据权利要求1所述的电外科手持件，其中，所述第一患者接触表面和所述第二患者接触表面彼此同心地对准。
6.根据权利要求1所述的电外科手持件，其中，所述温度传感器包括热电偶、电阻温度检测器、热敏电阻和二极管中的一者或更多者。
7.根据权利要求1所述的电外科手持件，其中，用于所述温度传感器的所述壳体包括导热率等于或大于约200W/mK的材料。
8.根据权利要求1所述的电外科手持件，其中，所述电极包括限定所述第二患者接触表面的电介质材料涂层。
9.根据权利要求8所述的电外科手持件，所述电介质材料涂层在所述可激励电极的工作频率下具有介于约4至约12之间的介电常数。
10.根据权利要求9所述的电外科手持件，其中，所述可激励电极的工作频率在大约3-30MHz之间。
11.根据权利要求8所述的电外科手持件，所述电介质材料涂层具有大约0.004至大约0.020英寸的基本均匀的厚度。
12.根据权利要求1所述的电外科手持件，还包括：
通信部件，所述通信部件被配置为接收由所述温度传感器测量的温度，并将所接收的温度传达给控制***。
13.根据权利要求1所述的电外科手持件，其中，所述第一患者接触表面具有比所述温度传感器的表面区域更大的表面区域，所述温度传感器的所述表面区域耦合到所述壳体。
14.根据权利要求1所述的电外科手持件，其中，所述可激励电极是电容耦合的。
15.一种电外科手持件，包括：
可激励电极，所述可激励电极包括金属箔，所述金属箔封闭一定体积并限定患者接触表面；和
温度传感器，所述温度传感器被设置在所述体积中并与所述患者接触表面热耦合。
16.根据权利要求15所述的电外科手持件，其中，所述体积包含气体。
17.根据权利要求15所述的电外科手持件，其中，所述体积包含低热质量的固体。
18.根据权利要求17所述的电外科手持件，其中，所述低热质量的固体包括以下中的一种或更多种：固体塑料或纤维绝缘。
19.一种电外科***，包括：
电外科发生器，所述电外科发生器被配置为输出射频RF波形；和
电外科手持件，所述电外科手持件包括：
温度传感器和相关联的第一患者接触表面；和
可激励电极，所述可激励电极限定第二患者接触表面，所述第二患者接触表面位于所述第一患者接触表面外部，并被配置为输出从所述电外科发生器接收的RF波形。
20.根据权利要求19所述的电外科***，其中，所述电外科发生器还包括：
控制***，所述控制***被配置为接收来自所述温度传感器的温度测量值，将所接收的温度与阈值温度进行比较，并响应于所述比较来修改输出的波形。
21.根据权利要求19所述的电外科***，其中，所述电外科发生器还包括：
发生器，所述发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出；和
控制***，所述控制***被配置为响应于从所述温度传感器接收的温度来控制所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者。
22.根据权利要求21所述的电外科***，其中，所述电外科发生器还包括：
第一电源，所述第一电源被配置为产生所述第一电流波形；
第二电源，所述第二电源被配置为产生所述第二电流波形；以及
射频放大器，所述射频放大器被配置为混合所述第一电流波形和所述第二电流波形以限定混合的波形并将所述混合的波形输出到所述电外科手持件。
23.根据权利要求19所述的电外科***，其中，所述电外科手持件包括位于所述可激励电极和所述温度传感器之间的绝缘体，以抑制在所述可激励电极和所述温度传感器之间的热传导。
24.一种电外科***，包括：
发生器，所述发生器被配置为产生具有射频RF功率的RF波形，并将所述RF波形输送到无创电外科手持件；以及
控制***，所述控制***被配置为接收来自所述无创电外科手持件的外部患者处理区域的温度，将所接收的温度与阈值温度进行比较，并响应于温度比较来调整所述波形的所述RF功率。
25.根据权利要求24所述的电外科***，还包括：被配置为从DC电压产生所述RF波形的可调电源；以及被配置为放大所述RF波形的射频放大器。
26.根据权利要求25所述的电外科***，其中，所述可调电源包括可调降压器和功率开关，其中所述可调降压器为所述可调电源设置输出电压电平。
27.根据权利要求26所述的电外科***，其中，所述控制***被配置为通过响应于所述温度比较调整所述降压器和所述放大器中的至少一个来调整所述波形的所述RF功率。
28.根据权利要求27所述的电外科***，其中，调整所述降压器和所述放大器中的至少一个包括当所接收的温度等于或高于所述阈值温度时降低对所述降压器的DC电压供应。
29.根据权利要求28所述的电外科***，其中，降低对所述降压器的DC电压供应包括将所述供应降低到零。
30.根据权利要求27所述的电外科***，其中，调整所述降压器和所述放大器中的至少一个包括当所接收的温度小于所述阈值温度时提高或保持对所述降压器的DC电压供应。
31.根据权利要求24所述的电外科***，还包括无创电外科手持件，所述无创电外科手持件具有被配置为向患者处理区域输送对应于所述RF波形的能量的电极的可激励电极。
32.根据权利要求31所述的电外科***，所述无创电外科手持件还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为输出所述患者处理区域的温度。
33.根据权利要求32所述的电外科***，其中，所接收的温度对应于来自所述温度传感器的输出。
34.根据权利要求31所述的电外科***，其中，所述无创电外科手持件包括：
温度传感器和相关联的第一患者接触表面；
其中所述可激励电极限定位于所述第一患者接触表面的外部的第二患者接触表面，
其中所述第二患者接触表面被配置为向处理区域输送所述RF波形输出。
35.根据权利要求34所述的电外科***，其中，所述无创电外科手持件包括：
用于所述温度传感器的壳体，其中所述壳体限定相对于所述第二患者接触表面定位的所述第一患者接触表面，以观察处理部位的温度；以及
绝缘体，其被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间，以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
36.根据权利要求34所述的电外科***，其中，所述无创电外科手持件包括：
用于温度传感器的壳体，其中所述壳体是热传导的并且限定第一患者接触表面、与所述第一患者接触表面相对定位的内表面以及相对于所述第一患者接触表面横向延伸的外壁；
温度传感器，所述温度传感器与所述壳体的所述内表面热耦合；
可激励电极，所述可激励电极限定从所述壳体的所述外壁向外延伸的第二患者接触表面，其中：所述电极包括限定所述第二患者接触表面的涂层；以及
绝缘体，所述绝缘体被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
37.一种电外科***，包括：
电外科发生器，所述电外科发生器被配置为输出射频RF波形；以及
无创电外科手持件，包括：
温度传感器和相关联的第一患者接触表面；以及
可激励电极，所述可激励电极限定位于所述第一患者接触表面外部的第二患者接触表面，并且被配置为输出从所述电外科发生器接收的所述RF波形，其中所述可激励电极包括内部第一层和涂覆所述第一层的第二层并且限定所述第二患者接触表面，并且其中所述第二患者接触表面具有至少15mm的直径。
38.一种电外科***，包括：
电外科发生器，所述电外科发生器被配置为输出射频RF波形；以及
用于温度传感器的壳体，其中所述壳体限定第一患者接触表面、与所述第一患者接触表面相对定位的内表面以及相对于所述第一患者接触表面横向延伸的外壁；
温度传感器，所述温度传感器与所述壳体的所述内表面热耦合；
可激励电极，所述可激励电极被配置为输出从所述电外科发生器接收的所述RF波形，所述可激励电极限定从所述壳体的所述外壁向外延伸的第二患者接触表面，其中所述可激励电极包括内部第一层和涂覆所述第一层的第二层并且限定所述第二患者接触表面，并且其中所述第二患者接触表面具有至少15mm的直径；以及
绝缘体，所述绝缘体被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
39.一种激励手持件的方法，包括：
提供被配置为输出射频RF波形的电外科发生器；
提供无创电外科手持件，所述无创电外科手持件包括：
温度传感器和设置在所述手持件上的第一接触表面；以及
可激励电极，所述可激励电极限定位于所述第一接触表面的外部的第二接触表面，并被配置为输出从所述电外科发生器接收的所述RF波形；
接收对于第一频率、第一幅度、第一脉冲宽度、第二频率、第二幅度和第二脉冲宽度中的一个或更多个的值的用户选择；
使所述电外科手持件发射RF信号，所述RF信号包括由具有所述第一频率、所述第一幅度和所述第一脉冲宽度的第一电流波形和具有所述第二频率、所述第二幅度和所述第二脉冲宽度的第二电流波形混合的波形；以及
其中，所述电外科发生器还包括：
控制***，所述控制***被配置为从所述温度传感器接收温度测量值、将所接收的温度与阈值温度进行比较，并响应于比较修改所输出的RF波形。
40.一种电外科***，包括：
发生器，所述发生器被配置为将具有对应的第一频率、第一幅度以及第一脉冲宽度的第一电流波形与具有对应的第二频率、第二幅度以及第二脉冲宽度的第二电流波形组合，以限定混合的波形输出；和
控制***，所述控制***被配置为响应于接收的温度来控制所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者。
41.根据权利要求40所述的电外科***，其中，所述第一频率、所述第一幅度、所述第一脉冲宽度、所述第二频率、所述第二幅度以及所述第二脉冲宽度中的一者或更多者是用户可选择的。
42.根据权利要求40所述的电外科***，还包括具有可激励电极的手持件，以将对应于所述混合的波形输出的能量输送到患者处理部位。
43.根据权利要求42所述的电外科***，所述手持件还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为输出所述患者处理部位的温度。
44.根据权利要求43所述的电外科***，其中，所接收的温度对应于来自所述温度传感器的输出。
45.根据权利要求42所述的电外科***，其中，所述手持件包括：
温度传感器和相关联的第一患者接触表面；
其中，所述可激励电极限定位于所述第一患者接触表面之外的第二患者接触表面，其中，所述第二患者接触表面被配置成将所述混合的波形输出输送到处理部位。
46.根据权利要求45所述的电外科***，其中，所述手持件包括：
用于所述温度传感器的壳体，其中，所述壳体限定所述第一患者接触表面，所述第一患者接触表面相对于所述第二患者接触表面被定位，以观察所述处理部位的温度；和
绝缘体，所述绝缘体被定位在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间，以抑制在所述可激励电极和用于所述温度传感器的所述壳体之间的热传导。
47.根据权利要求42所述的电外科***，还包括：
第一可调电源，所述第一可调电源被配置为产生所述第一电流波形；
第二可调电源，所述第二可调电源被配置为产生所述第二电流波形；以及
射频放大器，所述射频放大器被配置为混合所述第一电流波形和所述第二电流波形。
48.根据权利要求47所述的电外科***，其中，所述第一可调电源包括第一可调降压器和第一功率开关，其中，所述第二可调电源包括第二可调降压器和第二功率开关；其中，每个可调降压器为它相应的可调电源设置输出电压电平。
49.根据权利要求47所述的电外科***，其中，所述第一电流波形使得所述可激励电极输送能量以在处理部位切割组织，并且其中，所述第二电流波形使得所述可激励电极输送能量以在处理部位使组织凝结。
50.根据权利要求49所述的电外科***，其中，所述混合的波形使得所述可激励电极输送能量以在所述处理部位组合切割和凝结。
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