[发明专利]用于肿瘤识别和消融的利用光学光谱学的针导管

说明书

技术领域

本发明涉及导管，具体地，涉及用于消融和组织诊断的肺部导管。

背景技术

心脏和其它组织的射频(RF)消融为用于在电极的尖端处形成热损伤消融灶的众所周知的方法。射频电流被递送至介于皮肤(接地)贴片和电极之间。电极-组织界面处的电阻导致小区域的直接电阻加热，该小区域的尺寸取决于电极的尺寸、电极组织接触和电流(密度)。组织加热还由组织内的热向较大区的传导产生。组织受热超过大约50至55℃的阈值为不可逆地损伤(经消融的)。

电阻加热通过由于电阻的能量吸收而引起。能量吸收与电流密度的平方相关并与组织电导率成反比。电流密度随着电导率和电压而变化并与消融电极半径的平方成反比。因此，能量吸收随着电导率、施加电压的平方而变化，并且与电极半径的四次方成反比。因此，电阻加热受半径影响最严重，并且从消融电极穿透非常小的距离。消融灶的其余部分由电阻加热区域的热传导形成。这将限制强加于可从表面电极递送的消融消融灶的尺寸。

用于增大消融灶的理论方法将包括增大电极直径、增大电极与组织接触的区域、增大组织电导率，和穿透组织以实现更大深度和以增大接触区域，以及递送射频直至已实现最大消融灶尺寸(60至90秒完全成熟)。

通过直接方式(用于浅表/皮肤结构)、外科手术方式、内窥镜方式、腹腔镜方式或利用经皮经血管(基于导管的)通路，将电极引入感兴趣的组织。导管消融为充分描述和通常执行的方法，许多心律失常通过该导管消融来治疗。针电极已被描述用于实体器官肿瘤、肺部肿瘤和异常神经结构的经皮或内窥镜式消融。

导管消融有时受不足消融灶尺寸限制。血管内方式的组织消融导致不仅加热组织，而且加热电极。当电极达到临界温度时，血蛋白的变性引起凝结物形成。然后，阻抗可上升并且限制电流递送。在组织内，过度加热可引起蒸汽气泡形成物(蒸汽“爆裂(pops)”)，该蒸汽气泡形成物具有不受控组织破坏和身体结构的不可取穿孔的风险。在心脏消融中，临床成功有时被不充分的消融灶深度和横向直径妨碍，甚至当利用具有主动冷却的尖端的导管时。理论解决方案目前包括增大电极尺寸(增大接触表面和通过血液流动增大对流冷却)、改善电极-组织接触、以流体注入主动冷却电极、改变电极的材料组合物以改善对组织的电流递送，以及使电流递送脉冲化以允许间歇冷却。

针电极改善与组织的接触并允许将电流递送至感兴趣区域的深度穿透。消融仍可被针电极的小表面区域妨碍，使得加热以低功率进行，并且形成小消融灶。具有针消融的改善导管公开于美国专利No.8,287,531中，该专利的全部公开内容据此以引用方式并入。

用于确定组织的生物属性的准确非侵入性方法的需求和要求被充分证明。各种疾病状态的准确非侵入性确定可允许更快、更方便的筛查和诊断，从而允许更有效的治疗。采用用于确定组织属性的光学光谱学的方法和设备是已知的。例如，美国专利No.7，623，906公开了用于包括镜面控制装置的漫反射率光谱学的方法和设备，该镜面控制装置允许光谱分析仪接收由组织反射的漫反射光。美国专利No.7952719公开了将拉曼光谱与基于光学纤维的低相干反射组合的光学导管配置。美国专利No.6,377,841公开了光学光谱法用于脑肿瘤分界的用途。

光入射于组织上的部分可通过组织来传送，作为热被吸收，被折射，被镜面反射和被漫反射。在组织内经历多次折射的光可包含关于感兴趣的生物属性的信息。

在没有适于组织诊断和消融的导管的情况下，在组织诊断(包括通过光学光谱学的诊断)之后使用单独消融治疗导管可增大该手术的成本和持续时间并造成消融治疗导管不能返回至确切诊断位置以递送消融能量的风险。

因此，希望导管具有至少一个同时适于消融和光学光谱学的电极针，以使得组织诊断和消融可以单个导管来执行。此类导管将提供“查看和治疗”装置，该“查看和治疗”装置将减少手术时间并显著地减少(如果不消除)不会返回至准确活组织检查位置以递送消融治疗的风险。

发明内容