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TW201916863A - 冷凍外科術系統 - Google Patents

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TW201916863A
TW201916863A TW107136404A TW107136404A TW201916863A TW 201916863 A TW201916863 A TW 201916863A TW 107136404 A TW107136404 A TW 107136404A TW 107136404 A TW107136404 A TW 107136404A TW 201916863 A TW201916863 A TW 201916863A
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TW
Taiwan
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cryoprobe
port
electrical
proximal coupler
probe shaft
Prior art date
Application number
TW107136404A
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English (en)
Inventor
傑森 Ｗ. 史普蘭
提摩西 Ｊ. 戴維斯
Original Assignee
美商加利爾醫療股份有限公司
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Publication date
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Abstract

提供一種冷凍外科術系統，其包含兩個或兩個以上冷凍探針。每一冷凍探針包括探針軸，其具有可插入患者中的遠側區段；及近側耦合器。具有連接埠之連接器介面允許連接至相應冷凍探針。每一連接埠可具有絕緣套筒，其在各別冷凍探針之近側耦合器插入連接埠時處於該近側耦合器與該連接埠之間。該絕緣套筒可包括電氣絕緣材料以便將連接至其相應連接埠的每一冷凍探針與連接至其相應連接埠的其他冷凍探針電氣絕緣。電氣量測系統可連接至每一連接埠以偵測與該探針軸相關聯的電氣信號。控制系統可基於藉由該電氣量測系統偵測的該等電氣信號來偵測該探針軸是否電氣連接至該電氣加熱器。

Description

冷凍外科術系統
本發明係有關於冷凍外科術系統。
冷凍外科系統包含連接至一或多個冷凍流體來源之一或多個冷凍探針。該些系統之一種普遍用途係藉由使其經受凍融循環來切除組織。在此種系統中，冷凍流體係自冷凍流體來源遞送至冷凍探針，其中冷凍流體之膨脹導致針尖之快速冷卻，進而凍結在尖端附近的組織。此種係描述於共同讓渡專利，即美國專利第8,066,697號中及公開的申請案，即美國公開案第2010/0256620 A1號中，其揭示內容係據此以全文引用方式併入本文。
一些冷凍外科系統使用磁共振成像系統用於例如將患者成像以在插入期間引導冷凍探針及/或獲得解剖特徵(例如，組織、腫瘤、及類似物)之影像。此種系統之一實例可在美國專利7,850,682中找到，其揭示內容據此係以引用方式併入。此種系統可在其他成像系統(諸如電腦斷層攝影)可為不適合的(例如，若暴露於輻射不合需要)情形中為合乎需要的。然而，冷凍外科系統(具有導電部件)在MRI系統附近之置放可產生雜訊及/或在冷凍外科系統與MRI系統之間產生電氣干擾。一些冷凍外科術系統已設法藉由將MRI靈敏部件與系統之剩餘部分分離，例如藉由自MRI磁鐵遠端操作一些控制部件來減少此問題。
若將多個冷凍外科工具(例如，冷凍探針)連接至系統，則在隨時間變化的磁場(藉由MRI系統產生)中的諸如金屬探針軸的導電元件之存在可在將其置放於患者內部時引入不需要的電流。在一些情況下，該些電流之量值可足以刺激神經，從而在MRI引導的冷凍外科術期間導致不合需要的效應，諸如痙攣或抽搐。
此外，一些冷凍外科系統可包括定位在每一冷凍探針之探針軸內的諸如電氣加熱器的電氣部件以在凍結循環之後融化組織或促進冷凍探針自組織之移除；或包括溫度感測器用於量測針之溫度。在此種系統中，存在以下可能性：製造缺陷或歸因於誤操作的破壞可導致電氣部件與探針軸接觸(例如，短接)。此可導致引入冷凍外科術系統中的不合需要頻率之電氣信號。
因此對提供在MRI成像系統之接近處具有較大可用性的改良冷凍外科系統存在需要。
在一態樣中，本揭示內容係關於包含兩個或兩個以上冷凍探針之冷凍外科術系統。每一冷凍探針包括探針軸，其具有可插入患者中的遠側區段。每一探針軸可包含導電材料且可經配置以自冷凍流體來源接收冷凍流體以用於冷卻及/或凍結患者之組織。冷凍探針之近側耦合器與相應探針軸電氣通訊。兩個或兩個以上連接埠可各自允許對相應冷凍探針之連接。連接埠可連接至外殼部分。每一連接埠可流體地連接至冷凍流體供應線。該系統可具有一或多個電氣絕緣體，其在連接至連接埠時將該等近側耦合器彼此絕緣。每一連接埠可具有電氣絕緣體，其可在各別冷凍探針之近側耦合器插入連接埠時處於近側耦合器與連接埠之間。電氣絕緣體可為套筒，其可包括電氣絕緣材料以便將連接至其相應連接埠的每一冷凍探針與連接至其相應連接埠的其他冷凍探針電氣絕緣。
在一第一實施例中，本發明提供冷凍外科術系統，其包含第一冷凍探針及第二冷凍探針，該第一冷凍探針及該第二冷凍探針各自包括：探針軸，其具有可插入患者中的遠側區段，每一探針軸包含導電材料且經配置以接收冷凍流體以用於冷卻及/或凍結患者之組織，及近側耦合器，該近側耦合器之至少一部分為導電的，該近側耦合器與該探針軸電氣通訊；第一連接埠，其經配置以接收並連接至該第一冷凍探針之該近側耦合器，及第二連接埠，其經配置以接收並連接至該第二冷凍探針之該近側耦合器，該第一連接埠及該第二連接埠各自流體地連接至冷凍流體供應線以用於自冷凍流體來源接收該冷凍流體且將該冷凍流體分別遞送至該第一冷凍探針之該近側耦合器及該第二冷凍探針之該近側耦合器；該第一冷凍探針之該近側耦合器的該導電部分可插入該第一連接埠中，且該第二冷凍探針之該近側耦合器的該導電部分可插入該第二連接埠中；及至少一個電氣絕緣體，其經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與該第二冷凍探針之該近側耦合器電氣絕緣；以使得該第一冷凍探針軸之該探針軸實質上與該第二冷凍探針之該探針軸電氣絕緣。
在一些此種系統中，在該第一連接埠與該第二連接埠之間存在電氣連接，如下文更詳細描述的。
較佳的是，該系統包含如本文描述的複數個此種冷凍探針及近側耦合器，在此情況下，該系統包含一或多個電氣絕緣體，其經配置以將每一冷凍探針之該等近側耦合器與每個其他冷凍探針之彼近側耦合器電氣絕緣。特定而言，該系統包含每近側耦合器至少一個電氣絕緣體，其經配置以將每一冷凍探針之該近側耦合器與每個其他冷凍探針之該近側耦合器電氣絕緣，進而將每一冷凍探針之該探針軸與每個其他冷凍探針之該探針軸電氣絕緣。
另一實施例提供冷凍外科術系統，其包含複數個冷凍探針，每一冷凍探針具有包含導電材料之探針軸，該探針軸係與近側耦合器電氣通訊；每一近側耦合器經配置以由連接埠接收且耦合至該連接埠；及一或多個電氣絕緣體，其經配置以將冷凍探針之每一近側耦合器與每個其他冷凍探針耦合器之該連接埠電氣絕緣。
在一些冷凍外科系統，連接埠如下文所述處於電氣通訊或保持電氣通訊。因此，在第二實施例中，本發明提供冷凍外科術系統，其包含第一冷凍探針及第二冷凍探針，該第一冷凍探針及該第二冷凍探針各自包括：探針軸，每一探針軸包含導電材料且經配置以接收冷凍流體以用於冷卻及/或凍結患者之組織，及近側耦合器，其係與該探針軸電氣通訊；第一連接埠，其經配置以接收並連接至該第一冷凍探針之該近側耦合器以用於使該第一冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連通，及第二連接埠，其經配置以接收並連接至該第二冷凍探針之該近側耦合器以用於使該第二冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連通，該第一連接埠與該第二連接埠電氣通訊，及電氣絕緣體，其經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與該第一連接埠與該第二連接埠之間的該電氣連接電氣絕緣。
較佳的是，該系統包含如本文描述的複數個此種冷凍探針、近側耦合器及連接埠，在此情況下，該系統包含一或多個電氣絕緣體，其經配置以將每一冷凍探針之該等近側耦合器與其相關聯連接埠與每個其他連接埠之間的該電氣連接電氣絕緣。特定而言，該系統包含每近側耦合器至少一個電氣絕緣體，其經配置以將每一連接埠之該等近側耦合器與其相關聯連接埠與每個其他連接埠之間的該電氣連接電氣絕緣，進而將每一冷凍探針之該探針軸與每個其他冷凍探針之該探針軸電氣絕緣。
在第三實施例中，提供冷凍外科術系統，其包含複數個冷凍探針，其佈置成冷凍探針組，該冷凍探針組中之每一冷凍探針具有包含導電材料之探針軸，該探針軸係與近側耦合器電氣通訊；每一近側耦合器經配置以由連接埠接收且耦合至該連接埠；該連接埠與該冷凍探針組中之冷凍探針的每一其他連接埠電氣通訊；及一或多個電氣絕緣體，其經配置以將該冷凍探針組中之冷凍探針的每一近側耦合器與該冷凍探針組中之冷凍探針的每個其他冷凍探針耦合器之連接埠電氣絕緣。
典型地，本文描述的冷凍外科術系統將為冷凍切除系統。此種系統典型地包含複數個冷凍探針，例如，2、3、4、5、6、8、10、12個或更多個針。針可作為冷凍探針組成組，該冷凍探針組包含至少兩個冷凍探針，但可包含2、3、4、5、6、8、10、12個或更多個針，其軸彼此電氣絕緣。
典型地，本文描述的冷凍外科術系統進一步包含控制系統，其允許冷凍流體供應至第一冷凍探針及/或第二冷凍探針以便選擇性地凍結組織。典型地，冷凍探針軸包含諸如金屬材料之導電材料。探針軸之實質部分可包含金屬材料，例如，針之整個軸可為金屬材料，例如，不銹鋼。針之尖端亦可由與軸類似的材料製成。
典型地，流體連接線將冷凍探針連接至近側耦合器且將近側耦合器置放成與冷凍探針軸電氣連接。冷凍探針之軸與近側耦合器電氣通訊，因為流體連接線為導電的。典型地需要其在高壓下遞送諸如氣體之冷凍流體，且因此其係由諸如可撓性不銹鋼的可撓性金屬材料製成。該些線經配置以自冷凍流體來源接收冷凍流體且將來自冷凍流體來源之冷凍流體傳遞至該冷凍探針以用於冷卻及/或凍結患者之組織。
近側耦合器及探針軸兩者典型地皆為導電的。近側耦合器典型地呈凸形格式，且耦合至凹形連接埠，但經配置以耦合至凸形連接埠的凹形近側耦合器亦為可能的。近側耦合器及探針軸各自為導電的。
連接埠經配置以接收且耦合至近側耦合器。每一連接埠與冷凍流體供應線流體連通，在連接埠冷凍流體開口中終止。連接埠經配置以將冷凍探針置放成在近側耦合器耦合至該埠時與冷凍流體來源流體連通。連接埠典型地經調適以提供能夠在高壓下提供氣密連接的連接。如本文所使用，如應用於氣體的術語「高壓」係用於指代適合於冷凍探針之焦耳-湯姆森冷卻且典型地在3000 psi及4500 psi之間。
連接埠典型地呈凹形連接埠，其經配置以接收凸形近側耦合器，但經調試以接收凹形近側耦合器的凸形埠亦為可能的。
凹形連接埠典型地包含藉由外壁限界的空腔，其具有開口端以接收冷凍探針之近側耦合器，及在外壁中之連接埠冷凍流體開口，其提供用於冷凍流體之流體路徑以將冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連接。
凸形連接埠典型地提供經配置以由凹形近側耦合器接收的突起，及連接埠冷凍流體開口，其提供用於冷凍流體之流體路徑以將冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連接。
連接埠冷凍流體開口可由閥關閉，該閥之打開狀態將冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連接。閥可藉由近側耦合器與連接埠之連接來致動或可在連接之後單獨致動。連接埠可包含與近側耦合器配合的密封佈置以提供在高壓下典型地為氣密的密封。
亦可提供與連接埠相關聯的鎖定機構，其保持連接埠與近側耦合器之間的聯接閉合。此種機構可包括螺紋連接器、中心上鎖定機構或其中螺旋凹槽嚙合栓釘之機構，其中凹槽相對於栓釘之旋轉牽拉機構閉合。
在習知冷凍外科術系統中，連接埠可彼此電氣通訊。典型地，此係因為每一連接埠係併入或附接至外殼或外殼部分，其與該外殼或外殼部分電氣通訊。替代地，連接埠可藉由一些其他構件來電氣連接，諸如經由與另一導電元件、諸如儀器殼體之部分的互接，或經由電路。
連接埠可佈置成連接埠組，以與冷凍探針組連接。連接埠組為連接埠之集合，其相應冷凍探針在連接至該等埠時彼此電氣絕緣。
本文描述的連接埠可為外殼之部分，該外殼自身典型地包含至少第一外殼部分及第二外殼部分，每一外殼部分具有連接埠。外殼部分可連接在一起以形成單一外殼，或包含複數個連接埠之分歧裝置。替代地，外殼部分可為分離的。
此種分歧裝置形成本發明之另一實施例，其提供用於冷凍外科術系統之單一分歧裝置，其包含如本文描述的複數個連接埠，每一連接埠如本文所述與另一連接埠電氣絕緣。
在連接埠經電氣連接的情況下，此可得到一個導電單一外殼或分歧裝置之部分或連接至一個導電單一外殼或分歧裝置的結果，替代地，外殼部分可藉由一些其他構件電氣連接，諸如經由與另一導電元件、諸如儀器殼體之部分的互接，或經由電路。典型地，分歧裝置包含至少兩個連接埠，但可包含更多個，例如多達4、6、8、10、12個或更多個埠。
分歧裝置可為典型地供在MRI磁鐵之遠端使用的控制系統之部分，該控制系統可另外包含部件，該等部件未經屏蔽免於接近MRI磁鐵操作之效應，或其功能可受靠近MRI之不利影響，該等部件諸如微處理器、電腦記憶體、磁儲存裝置，諸如磁碟驅動機，等等。
有利地，分歧裝置可提供為單獨連接器介面之部分，其可定位、用於、接近於手術室內的MRI磁鐵(其中MRI靈敏儀器將受不利影響)以允許諸如冷凍探針的複數個外科工具經由MRI手術室冷凍流體供應線來流體地連接至冷凍流體供應。此佈置絕緣冷凍外科術系統的可受MRI磁鐵不利影響的部分且允許其在控制室中置放於磁鐵遠端。
分歧裝置可包括平坦表面，連接埠可自該平坦表面凹入。分歧裝置亦可包括作為通道界定在其中的且與連接埠冷凍流體開口流體連接的分歧裝置冷凍流體供應線。在一個較佳佈置中，分歧裝置包括所有連接埠共用的單個共同分歧裝置冷凍流體供應線。替代地，分歧裝置可包括兩個或兩個以上此種供應線。每一連接埠流體地連接至分歧裝置冷凍流體供應線以使得來自冷凍流體來源之冷凍流體藉由冷凍探針流體連接線運送。分歧裝置係藉由一或多個冷凍流體供應線以冷凍流體供應。
在另一實施例中，因此提供用於冷凍外科術系統之連接器介面，其用於例如在手術室中將一或多個冷凍流體供應連接至一或多個冷凍探針，每一冷凍探針具有探針軸及近側耦合器以用於將該冷凍探針耦合至連接埠，該連接器介面包含：複數個連接埠，其可佈置成連接埠組，每一連接埠可連接至相應冷凍探針之近側耦合器以將針置放成與冷凍流體供應流體連通；複數個電氣絕緣體，其經配置以在耦合連接埠組之各別連接埠時將每一冷凍探針近側耦合器與每個其他冷凍探針近側耦合器電氣絕緣；一或多個冷凍流體供應線，其與連接埠流體連通；及手術室冷凍流體供應線耦合器，其用於連接手術室冷凍流體供應線且將一或多個冷凍流體供應線置放成與冷凍流體供應流體連通。
在另一實施例中，提供用於冷凍外科術系統之連接器介面，其用於將一或多個冷凍探針連接至冷凍流體供應，每一冷凍探針具有探針軸及近側耦合器以用於將該冷凍探針耦合至連接埠，該連接器介面包含：複數個連接埠，每一連接埠可連接至相應冷凍探針之近側耦合器以將針置放成與冷凍流體供應流體連通，該等連接埠之一或多者包含電氣絕緣體，其經配置以將冷凍探針之近側耦合器與連接埠絕緣；及電路，其經配置以偵測及/或定量探針軸上之電位或偵測探針軸與冷凍探針內的電氣部件之間的電氣相互作用。
電路可包含感測器，其經配置以在冷凍探針之近側耦合器連接至其各別連接埠時如本文所述與每一相應冷凍探針軸電氣通訊。
在一較佳佈置中，連接埠及冷凍流體供應線係佈置為如上文所述的分歧裝置。
電氣絕緣體通常經配置以將第一冷凍探針之近側耦合器與第二冷凍探針之近側耦合器電氣絕緣，以使得第一冷凍探針軸實質上與第二冷凍探針軸電氣絕緣。電氣絕緣體可以許多方式來達成此舉。例如，其可藉由以下方式達成：將連接埠彼此電氣絕緣，諸如將包含連接埠之外殼部分彼此絕緣；或將連接埠與外殼部分絕緣；或將近側耦合器與連接埠絕緣。亦可使用該些方法之任何組合。
在連接埠處於電氣連接的情況下(例如在埠為單一外殼之部分或分歧裝置的情況下)，電氣絕緣體較佳地經配置以將近側耦合器與埠之間的電氣連接絕緣。此可例如在連接埠包含電氣絕緣體(諸如電氣絕緣套筒)時達成，該電氣絕緣體經配置以將埠與近側耦合器電氣絕緣，或在以下情況達成：近側耦合器包含電氣絕緣體，其經配置以在連接之後將近側耦合器與連接埠絕緣 當連接埠包含電氣絕緣體時，此較佳地呈套筒形式，在其連接時將連接埠與近側耦合器絕緣。較佳地，在其連接時，套筒將連接埠之外壁與近側耦合器絕緣。較佳地，套筒覆蓋相應連接埠之內表面區域的實質部分。
絕緣套筒包含電氣絕緣材料，諸如非導電聚合物，諸如玻璃纖維加強的聚醚酮醚(PEEK)。然而，許多類型之電氣絕緣材料可適於使用。
典型地，所有埠包含電氣絕緣體以使得所有耦合器及進而所有探針軸彼此絕緣。
如本文描述的電氣絕緣體(諸如絕緣套筒)可為不連續的，例如，其包含諸如孔徑之不連續性以允許量測與連接至相應連接埠之近側耦合器相關聯的電氣信號，或允許感測器偵測及/或定量近側耦合器上之電位、電阻或電流，或量測冷凍探針之軸與冷凍探針內的電氣部件之間的電阻，如將在下文進一步描述的。
在連接埠包含閥的情況下，近側耦合器視情況與閥電氣絕緣。較佳的是，如本文描述的閥及近側耦合器兩者藉由電氣絕緣體、較佳地藉由同一電氣絕緣體與連接埠之間的電氣連接電氣絕緣，該電氣絕緣體較佳地呈套筒形式，其將連接埠之外壁與近側耦合器及閥兩者絕緣。套筒可因此經定位以使得在第一冷凍探針之近側耦合器連接至第一連接埠時，電氣絕緣體定位在連接至近側耦合器之流量控制閥與第一連接埠之壁之間。
為將冷凍探針軸彼此電氣絕緣，亦可能提供如本文描述的冷凍探針，其近側耦合器包含經配置以將近側耦合器與連接埠電氣絕緣的電氣絕緣體。本發明之另一實施例因此提供冷凍探針，其具有包含導電材料之探針軸及近側耦合器以用於將冷凍探針耦合至連接埠，以用於將針置放成與冷凍流體之來源流體連通，該冷凍探針軸與近側耦合器耦合器電氣通訊；該近側耦合器包含電氣絕緣體，其經配置以例如藉由將近側耦合器與連接埠絕緣來將冷凍探針之近側耦合器與連接中的第二冷凍探針之近側耦合器電氣絕緣。
冷凍探針軸內的諸如加熱器及溫度感測器之電氣部件典型地接收來自冷凍探針自身遠端的供應之電流。有利的是，能夠偵測及定量在冷凍探針軸或近側耦合器上之電位或其他電氣信號之存在，及亦偵測及定量在冷凍探針中之該些電氣部件與探針軸之間的諸如不需要的短路的電氣相互作用之存在。本文描述的系統因此可具有電路，其經配置以偵測及/或定量第一或第二冷凍探針之近側耦合器上之電位或其他電氣信號，或偵測冷凍探針之探針軸與冷凍探針內的電氣部件之間的電氣相互作用，如下文進一步描述的。電路可包含例如導電探針，其與連接埠電氣絕緣且與近側耦合器電氣連接，亦如下文進一步描述。
因此，在另一態樣中，冷凍外科術系統包含至少一個冷凍探針，其具有在探針軸內的電氣部件。在此態樣中，連接器介面具有一或多個連接埠，每一連接埠可連接至相應冷凍探針之近側耦合器。電氣量測系統可連接至每一連接埠。電氣量測系統可偵測與探針軸相關聯的電氣信號。系統亦包括控制系統，其經配置以基於藉由電氣量測系統偵測的電氣信號來偵測探針軸是否電氣連接至電氣加熱器。
在另一態樣中，連接器介面包含複數個電阻量測系統，其每一者電氣耦合至相應連接埠。每一電阻量測系統可經配置以量測電氣加熱器與連接至相應連接埠的相應冷凍探針之探針軸之間的電阻。每一電阻量測系統具有導電的電阻量測元件，其接觸相應冷凍探針之至少一部分且進而與每一相應冷凍探針之探針軸電氣連接。
因此，另一態樣提供冷凍外科術系統，其包含冷凍探針，其具有包含導電材料之探針軸，該探針軸係與近側耦合器電氣通訊；該近側耦合器，其經配置以由連接埠接收且耦合至連接埠以用於將冷凍探針置放成與冷凍流體來源流體連通；及電氣感測器，其經配置以偵測及/或定量探針軸上之電位或該軸與冷凍探針內的電氣部件之間的電氣連接。
該方法尤其適於與如上文所述的本發明之實施例及態樣一起使用，該等實施例及態樣諸如冷凍外科術系統、針、分歧裝置及包含電氣絕緣體之連接介面。因此，另一實施例提供如本文描述的冷凍外科術系統、冷凍探針分歧裝置及連接介面，其包含一或多個感測器，其經配置以偵測及/或定量探針軸上之電位或其他電氣信號或偵測及/或定量冷凍探針之軸與冷凍探針內的電氣部件之間的電氣連接。
適宜地，此種感測器經配置以偵測及/或定量冷凍探針之近側耦合器上之電位或其他電氣信號，如本文所述。用於此目的的感測器系統包含一或多個感測器，且亦可包含用於量測電流、電阻、或電壓之電路及/或一或多個控制系統，其經配置以判定信號之存在，該信號指示冷凍探針軸上之電位或軸與冷凍探針內的電氣部件之間的短路。控制器可報告該些中之任一者或兩者作為錯誤狀態及/或使例如該或該等針之電氣部件停工。
此種感測器可經配置以與冷凍探針軸電氣通訊。在一種方法中，感測器包含導電探針，其電氣耦合至相應探針軸以便量測探針軸之電氣信號。探針較佳地與近側耦合器電氣連接，諸如藉由觸碰耦合器直接電氣連接，或藉由觸碰與耦合器電氣接觸的閥來間接電氣連接。探針較佳地與連接埠電氣絕緣。
在一個實施例中，探針可為導電球或軸承，其受彈性偏置，係藉由彈簧加載的縱向振動銷(pogo pin)固持成與耦合器直接或間接電氣通訊。
典型地，感測器連接至用於量測銷上之電氣信號，或偵測及/或定量銷與針內的電氣部件之間的不需要的電路之電路系統，以便提供用於偵測探針軸上之不需要的電氣信號，或偵測針中之電氣部件與探針軸之間的短路的系統。
另一尤其較佳實施例提供冷凍外科術系統，其包含第一冷凍探針及第二冷凍探針，該第一冷凍探針及該第二冷凍探針各自包括：探針軸，每一探針軸包含導電材料且經配置以接收冷凍流體以用於冷卻及/或凍結患者之組織，及近側耦合器，其係與該探針軸電氣通訊；第一連接埠，其經配置以接收並連接至該第一冷凍探針之該近側耦合器，及第二連接埠，其經配置以接收並連接至該第二冷凍探針之該近側耦合器，及該第一及第二連接埠內的電氣絕緣套筒，該電氣絕緣套筒經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與該第二冷凍探針之該近側耦合器電氣絕緣；以使得該第一冷凍探針軸實質上與該第二冷凍探針軸電氣絕緣。
另一較佳實施例提供冷凍外科術系統，其包含複數個冷凍探針，每一冷凍探針具有包含導電材料之探針軸，該探針軸係與近側耦合器電氣通訊；每一近側耦合器經配置以由連接埠接收且耦合至該連接埠；及每一連接埠內的電氣絕緣套筒，其經配置以將冷凍探針之每一近側耦合器與每個其他冷凍探針耦合器之該連接埠電氣絕緣。
尤其較佳實施例提供冷凍切除外科術系統，其包含第一冷凍探針及第二冷凍探針，該第一冷凍探針及該第二冷凍探針各自包括：探針軸，每一探針軸包含導電材料且經配置以接收冷凍流體以用於冷卻及/或凍結患者之組織，及近側耦合器，其係與該探針軸電氣通訊；第一連接埠，其經配置以接收並連接至該第一冷凍探針之該近側耦合器以用於使該第一冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連通，及第二連接埠，其經配置以接收並連接至該第二冷凍探針之該近側耦合器以用於使該第二冷凍探針置放成與冷凍流體之來源流體連通，該第一連接埠與該第二連接埠電氣通訊；及該連接埠內的電氣絕緣套筒，其經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與該第一及第二連接埠之間的該電氣連接電氣絕緣。
另一尤其較佳實施例提供冷凍外科術系統，其包含複數個冷凍探針，其佈置成冷凍探針組，該冷凍探針組中之每一冷凍探針具有包含導電材料之探針軸，該探針軸與近側耦合器電氣通訊；每一近側耦合器經配置以由連接埠接收且耦合至該連接埠；該連接埠與該冷凍探針組中之冷凍探針的每一其他連接埠電氣通訊；及每一連接埠內的電氣絕緣套筒，其經配置以將該冷凍探針組中之冷凍探針的每一近側耦合器與該冷凍探針組中之冷凍探針的每個其他冷凍探針耦合器之連接埠電氣絕緣。
另一尤其較佳實施例提供冷凍外科術系統，其包含第一冷凍探針及第二冷凍探針，該第一冷凍探針及該第二冷凍探針各自包括：探針軸，每一探針軸包含導電材料且經配置以接收冷凍流體以用於冷卻及/或凍結患者之組織，及近側耦合器，其係與該探針軸電氣通訊；第一連接埠，其經配置以接收並連接至該第一冷凍探針之該近側耦合器，及第二連接埠，其經配置以接收並連接至該第二冷凍探針之該近側耦合器，及每一連接埠內的電氣絕緣套筒，其經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與該第二冷凍探針之該近側耦合器電氣絕緣；以使得該第一冷凍探針軸實質上與該第二冷凍探針軸電氣絕緣。
一或多個實例之細節在隨附圖式及下文之描述中闡述。其他特徵、目標、及優點將自該描述及圖式、以及自申請專利範圍顯見。
冷凍外科系統可用於冷凍切除靶組織(例如，腫瘤)。典型地，此種系統包括一或多個冷凍探針、一或多個冷凍流體來源60及控制器。冷凍流體來源60可供應氣體，諸如氬、氮、空氣、氪、CO2 、CF4、氙、及各種其他氣體。如本文所使用，「冷凍流體」可指代達到低溫(例如，低於170克耳文)的任何流體。在一些非限制性示範性實施例中，流體可在加壓至大於約1000 psi (例如，典型地約3500 psi)之壓力時達到低溫(例如，低於170克耳文)，且允許經歷焦耳-湯姆森膨脹，如下文進一步描述的。冷凍外科系統亦可包括控制器，其具有一或多個感測器、流量計、計時器、類比/數位轉換器、有線或無線通信模組，等等。另外，控制器亦可調節供應至冷凍探針100的冷凍流體之流動速率、溫度、及壓力。
在冷凍外科術期間，例如，外科醫師可佈署一或多個冷凍探針以藉由將冷凍探針100置放在患者20解剖學之標靶區域處或附近來冷凍切除患者20解剖學之標靶區域。在一個實例中，冷凍探針100利用焦耳-湯姆森效應來產生冷卻或加熱。在此種情況下，冷凍流體在冷凍探針100中膨脹自較高壓力至較低壓力。冷凍流體之膨脹產生處於或低於冷凍切除在冷凍探針100之尖端附近的組織所必需的彼等溫度之溫度。膨脹冷凍流體與冷凍探針100之外壁之間的熱轉移可用於形成冰球，且由此冷凍切除組織。
圖1為根據非限制性示範性實施例的磁共振成像(以下為「MRI」)引導的冷凍外科術系統10之圖解。圖1之系統可包括磁鐵室12，其包含MRI掃描器14，該MRI掃描器14包含用於容納患者20之MRI磁鐵16。MRI磁鐵16可具有開放或閉合類型，且可包括出入埠以允許外科醫師接近患者20。MRI磁鐵16亦可具有圖1中之電氣連接線(由實線說明)及/或機械連接線(由虛線說明)以用於連接至各種電氣、控制及/或冷凍切除系統，如下文進一步描述的。系統亦可包括控制室22，其與磁鐵室12電氣(及/或磁性)絕緣(如圖2A藉由電氣及/或磁性絕緣部23所示)，及儀器室24。MRI系統可用以在將外科工具之插入之前使患者成像以可視化所關注之患者區域，諸如腫瘤或患者內腔。進一步地，成像可在插入期間執行以將外科工具引導至患者內部的所欲位置。另外，成像可在插入之後及在外科術期間，以及在外科術之後執行。
繼續參看圖1，在非限制性示範性實施例中，連接線可在一或多個外科工具32中終止，該等外科工具諸如可插入患者20內部的冷凍探針。因此，在一些此種實例中，系統可包括置放於磁鐵室12內部的連接器介面30，以允許一或多個外科工具32、34、36連接至冷凍切除系統之其他部件，該等部件可置放在磁鐵室12外部(例如，在控制室或儀器室中)。例如，系統可包括自控制室延伸至磁鐵室12之電氣連接線及流體連接線，以便將控制系統40可操作地連接至外科工具32。在一些有利實施例中，連接器介面30可提供在小車50(其可為固定或活動的)上，該小車50定位在磁鐵近側以允許複數個外科工具32直接或間接(例如，電氣及/或流體)連接至定位在磁鐵室12外部(例如，在控制室中)的控制系統40。在所說明實施例中，小車50為活動車。
控制系統40與外科工具32之間的電氣及流體連接將根據示例性實施例來描述。控制系統40可藉助於第一組電氣連接線54電氣連接至位於磁鐵室12外部的接線盒52。另外，接線盒52可包括第二組電氣連接線56以連接至位於磁鐵室12外部(例如，儀器室內)的電氣及/或成像儀器57 (諸如成像路由器及電氣濾波器)。第三組電氣連接線58可將電氣及/或成像儀器連接至位於磁鐵室12內部的連接器介面30及/或活動車50。接線盒52可允許磁鐵室12中之部件與電氣及/或控制室中之部件之間的可移除電氣連接。
再次參考圖1，在一些實例中，系統可用以執行冷凍外科程序(例如，冷凍切除)。因此在一些實例中，系統可包括一或多個冷凍流體來源60。冷凍流體來源可為液體或氣體容器，其可提供處於極冷溫度及壓力下的流體至外科工具32 (例如，冷凍探針)。冷凍流體來源可為冷卻氣體，諸如氬、氮、空氣、氪、CF4 、氙、或N2 O。
如可自圖1所見，冷凍流體來源係定位在磁鐵室12外部且藉助於第一組流體連接線62流體地可連接至控制系統40。控制系統40繼而可藉助於第二組流體連接線64及第三組流體連接線66流體地連接至連接器介面30及/或活動車50。第四組流體連接線68可將外科工具32 (例如，冷凍探針)流體地連接至連接器介面30及/或活動車50。流體線可為撓性及可拆卸的且可包括其他流體部件以調節通過其中的流體之壓力。來自冷凍流體來源之流體可因此藉由該組流體連接線62、64、66及68運送至外科工具32。視情況，系統可包括流體連接面板70，其與磁鐵室12電氣絕緣以便允許存在於磁鐵室12中之部件與控制室中之彼等部件之間的流體連接。類似地，電氣連接面板72可促進存在於磁鐵室12中之部件與控制室及/或電氣室中之彼等部件之間的電氣連接。
圖2A及2B分別為根據非限制性示範性實施例的系統10及活動車50之圖解。參考圖2A，說明活動車50及控制系統40之連接。控制系統40可包括活動外殼80。如圖2A所示，外殼可包括外部顯示器84。進一步地，電腦(例如，處理器及記憶體)可容納在外殼內且可操作地耦合至外部顯示器84。控制系統40可根據藉由外科醫師(例如，使用可操作地耦合至控制系統40的諸如鍵盤或觸控介面之輸入裝置)提供的預定操作條件(例如，提供為電腦可讀程式或指令)來控制MRI引導的冷凍外科術系統10之操作。外部顯示器84可用於顯示關於外科工具中之每一者的狀態之資料及關於正在執行的程序之其他更新資料。進一步地，外部顯示器84可提供關於特定患者20之醫療記錄之資訊。控制系統40亦包括連接面板90以電氣及流體地連接至定位在位於磁鐵室12中之活動車50上的連接器介面30。連接面板90可包括複數個埠92，其可流體地及/或電氣耦合至定位在磁鐵室12內的連接器介面30之埠。因此，控制系統40可個別地控制連接至連接器介面30之埠的每一外科工具之操作如將進一步描述的。
返回參考圖1，系統亦包括MRI顯示器86，其可操作地耦合至MRI掃描器14且定位在磁鐵室12內以用於顯示表示患者20之解剖學特徵的影像以便在外科術期間向外科醫師提供引導。MRI顯示器86可被可操作地耦合至設備室中之電氣及/或成像部件及位於控制室內的控制系統40。此種配置可顯示與顯示在外部顯示器84上之影像一致的影像，且可包括關於整個系統之操作條件的資訊。在此種情況下，有利地，MRI顯示器86可賦能外科醫師以選擇例如所要影像，以監視外科過程之進程、關於MRI引導之影像及/或關於一或多個外科工具32之當前資訊。視情況，多於一個顯示器可提供於磁鐵室12中以允許同時可視化外科程序之各種態樣。
如較早所述，外科工具可在非限制性示範性實施例中為冷凍探針100。圖3為一個此種冷凍探針100之前視圖且圖4為圖3之冷凍探針100之截面前視圖。參考圖3及4，冷凍探針100可包括伸長體。冷凍探針100之部件可位於探針軸102內。在一些情況下，冷凍探針可為冷凍針，在此情況下，冷凍針之部件可佈置在套管針(trocar)內部。探針軸102可在安置在冷凍探針100之遠側區段106處的遠側操作尖端104中終止，該遠側操作尖端104用於在佈署期間穿透患者20之組織。在其中冷凍探針係配置為冷凍針的實施例中，遠側操作尖端104可穿透患者之皮膚。在替代實施例中，冷凍探針可為撓性探針，且可藉助於導管插入。近側耦合器108可促進冷凍探針100至連接器介面30、控制系統40及/或冷凍流體來源60之連接。
探針軸102可具有實質上薄的橫截面以允許佈署在患者20之組織中。在一實例中，冷凍探針可為冷凍針，其具有約2.1毫米之探針軸102外徑。亦涵蓋探針軸102之其他尺寸。例如，探針軸102可具有在約1.5毫米與約2.4毫米之間的外徑。另外，在其中冷凍探針為冷凍針的情況下，遠側操作尖端104可由柔韌材料製成以便針對穿透軟組織成為撓性的(例如，相對於冷凍探針100之近側部分)。替代地，冷凍探針之實質部分可通常為撓性的且可不刺穿患者皮膚，且可關於其中心軸以一所要角度為撓性(可彎曲的)。
如圖4所見，冷凍探針100包括實質上沿其長度延伸的冷凍流體供應管112以用於向遠側操作尖端104提供高壓冷凍流體。冷凍流體供應管112可同軸/同心地定位在探針軸102內。冷凍流體供應管112可經配置以供應冷凍流體以用於在遠側區段106上在探針軸102之外表面上形成冰球。在一些情況下，冷凍流體供應管112可為毛細管。
繼續參考圖4，在一些實例中，冷凍探針100包括冷凍冷卻器。例如，在所說明的實例中，冷凍流體供應管112可在焦耳-湯姆森孔口114中終止。焦耳-湯姆森孔口114可定位在遠側操作尖端104附近，以便允許退出焦耳-湯姆森孔口114之冷凍流體膨脹至膨脹室中。因此，經由冷凍流體供應管112供應的高壓冷凍流體經由焦耳-湯姆森孔口114退出且在膨脹室中膨脹。在冷凍流體在膨脹室中膨脹時，其快速地冷卻且在遠側操作尖端104之外表面上形成不同形狀及/或大小之冰球。冷凍流體之膨脹可使得在膨脹時冷凍流體比傳入冷凍流體更冷。雖然說明示範性冷凍冷卻器，諸如焦耳-湯姆森孔口114，但應理解在本揭示內容之範疇內涵蓋其他類型之冷凍冷卻器，諸如極冷杜爾管、史特靈型冷卻器、脈衝管冷凍機(PTR)、及/或吉福特-麥克馬洪(GM)冷卻器。進一步地，如上文簡要指出的，可用於冷卻之冷凍流體包括氬、液氮、空氣、氪、CF4 、氙、或N2 O。
在一些有利實施例中，遠側操作尖端104之外表面可由諸如金屬之導熱材料製成以用於有效地凍結患者之組織。在一些此種實例中，遠側操作尖端104之外表面可為不銹鋼或英高鎳620。在本揭示內容之範疇內涵蓋允許在遠側操作尖端104與患者組織之間熱交換的其他導電金屬及合金。另外，探針軸102之實質部分可包含金屬材料。在一些此種示範性實施例中，探針軸102可包含導電材料。進一步地，近側耦合器108亦可具有導電部件(例如，近側銷111之部分)以便與相應探針軸102電氣通訊。
再次參考圖4，在一些實例中，加熱器116可視情況提供在探針軸102內以促進融化及/或燒灼組織。在一些此種實例中，加熱器116可在冷卻及冰球形成之後操作以融化凍結組織來促進冷凍探針100自其脫離。如此示範性實施例中所說明的，電氣加熱器116可與冷凍流體供應管112及探針軸102同軸地提供以促進加熱冷凍探針100之遠側區段106。替代地，電氣加熱器116可定位在冷凍探針100中其他處以加熱冷凍探針100之遠側區段106。電氣加熱器116可為電阻加熱器116，其中電氣加熱器116與流過其中的電流及電氣加熱器116之電阻成比例地產生熱。在此種情況下，如先前所提及，控制系統40 (圖2A所示)可供應及/或調節流至冷凍探針100內的電氣加熱器116之電流。
在圖4中說明的實施例中，電氣加熱器116包含繞冷凍流體供應管112以螺旋線圈(例如，約50個線圈與約200個線圈之間)纏繞的金屬線(例如，鈦、及/或合金，諸如鎳鉻合金)。例如，線材可經纏繞以在金屬絲之相鄰線圈之間具有可忽略間距。另外，金屬絲可實質上接觸冷凍流體供應管112之外表面。電加熱器116可包含具有高電阻之材料。例如，在一些有利實施例中，電加熱器116可具有正電阻係數以使得在電流穿過其中時產生熱。一對導線可附接至加熱器116線材之終末端，以將加熱器116電氣連接至控制系統40且向其供應電流。在一些此種實例中，導線、終末端及加熱器116線材可黏結或以其他方式附接至冷凍流體供應管112，且與探針軸102之內表面120間隔分開以便將探針軸102 (其可為導電的)與載流加熱器116電氣絕緣。
冷凍探針100之其他態樣可允許溫度監視及/或其控制。例如，遠側操作尖端104可包括用於感測溫度的至少一個熱感測器。進一步地，遠側操作尖端104可包括近側把手以在冷凍外科程序期間促進冷凍探針100例如藉由外科醫師之操縱。近側把手上之電氣及/或手動控制可提供對遠側操作尖端104之手動控制且藉由選擇性地及可控制地與控制系統40及/或冷凍流體來源通訊來允許諸如開啟/關閉、加熱、冷卻、及加熱及冷卻之預定循環的功能。進一步地，電氣系統亦可允許偵測冷凍探針100是否電氣連接至控制系統40。
如先前參考圖1所描述，本文描述的系統及本文描述的MRI引導的冷凍切除系統及/或其某些部件可定位成緊鄰於磁共振成像(MRI)系統，其允許成像以在外科術期間引導冷凍探針至患者中之插入。例如，冷凍探針可連接至來自活動車50之第四組電氣連接線59，繼而可連接至連接器介面30。在圖1中，外科工具之一係展示為藉助於連接線59連接至活動車50，然而，實質上所有外科工具可藉助於個別連接線59而可連接至活動車50。
本文的冷凍探針以及連接器介面可包括部件，其經配置以在暴露於藉由MRI系統產生的磁共振(MR)信號時生成電抗效應。例如，探針軸102之金屬材料可生成與其相關聯的電場或磁場。替代地，電加熱器116可由於結合(或暴露於)與MRI系統相關聯的磁場(例如，藉由MR磁鐵產生的磁場)使用而生成力，且可將其自與冷凍流體供應管112之附接(焊接或黏結)拆卸。此可導致加熱器116與探針軸102之間的不合需要的實體或電氣接觸(例如，短接)。
進一步地，若兩個或兩個以上冷凍探針係電氣連接的，則此種短接可產生足以刺激患者20之神經的電流，且可導致非所欲之效應。因此，在本揭示內容之一些有利實例中，冷凍探針可彼此電氣絕緣。進一步地，本揭示內容提供電氣量測系統420 (類似於感測佈置210)以偵測電氣信號，且進而提供指示加熱器116與探針軸102之間的電氣接觸(例如，短接)的另外資訊。
圖5A為根據本發明的連接器佈置之簡化表示。在此佈置中，兩個冷凍探針219係個別地連接至個別外殼216、217中之連接埠215。連接埠係與自身處於電氣連接218的外殼電氣通訊。如所說明的，連接埠可指代充當容器之收容器。連接埠之壁因此充當邊界且界定中空空間以含有近側耦合器108、絕緣套管、及流量控制閥之部分。替代地，連接埠可為凸形連接器而非凹形收容器以與近側耦合器108上之互補凹形連接器嚙合。
具有探針軸208及把手佈置207之冷凍探針219經由流體連接線205連接至近側耦合器202至外殼部分216、217內的連接埠215。不具有耦合器之埠及外殼在圖5D中以平面視圖展示。
冷凍流體係經由分歧裝置205提供至流體連接線且由此提供至冷凍探針219。自此，其可排出至空氣或經由另一連接返回至系統。冷凍探針軸208及流體連接線205兩者皆為導電的。耦合器202，在此情況下為螺紋聯接部，係藉由呈套筒204形式之電氣絕緣構件與外殼部分216電氣絕緣，該電氣絕緣構件係定位在連接埠215之間，且聯接部216將冷凍探針彼此電氣絕緣。圖5B展示類似的佈置，其中連接埠係佈置在共同外殼200中，其中兩個外殼部分為共同外殼之部分。
圖5C說明本發明之另一實施例，其中針係藉由絕緣套管204來一個與另一個絕緣，但感測佈置225、210、211、212、213係佈置來量測耦合器202上及因此探針軸208上之電位。在此情況下，感測佈置為鋼球210，其藉由彈簧212即固持在螺紋蓋214內的佈置來抵靠耦合器202固持，該螺紋蓋214將感測佈置與外殼，及因此與其他針絕緣。連接213係連接至電路以用於量測耦合器上及因此針上之電位。電路可易於調適來量測針之電氣部件與探針軸之間的電阻。此可用於感測不需要的短路。
圖6A展示安裝在手推車508上之連接器介面513之總圖。在手推車之底部上的輪子502提供活動性且允許手推車及介面定位成接近於MRI磁鐵，而系統之其他部分仍遠離MRI。連接器介面安置在手推車之頂部上的平臺501上。連接器介面513包含殼體503，其在正面514上具有分歧裝置504。分歧裝置包含六個連接埠505，在此情況下，其與六個電氣埠506分離。連接埠505將各別冷凍探針之近側連接器連接至分歧裝置且允許藉由手術室冷凍流體供應線507供應至連接器介面的冷凍流體遞送至冷凍探針509。電氣埠506將冷凍探針內的電氣部件連接至冷凍探針電線511。
圖6B展示連接器介面之側視圖。此視圖另外展示冷凍探針509，其係連接至分歧裝置504。流體連接線510藉由近側耦合器(未展示)連接至連接埠。橫靠流體供應線綁結的電線511將冷凍探針之電氣部件連接至分歧裝置於電氣埠506處。電氣埠經由內部電線515連接至手術室電線517，且由此連接至控制系統。感測器電線518將感測器(未展示，參見圖5C)連接至電氣感測器線516及電氣感測器手術室線519，從而將感測器連接至控制系統，其經配置以偵測探針軸是否電氣連接至電氣加熱器且偵測冷凍探針軸上是否存在電位。
圖7為根據非限制性示範性實施例的允許圖3之冷凍探針100連接至圖2B之活動車50的連接器介面400之分解透視圖，而圖8為圖7之連接器介面400之一部分的截面前視圖。連接器介面400可實質上類似於連接器介面30且提供在可定位於磁鐵室12內的活動車50上。連接器介面400包括呈分歧裝置402形式的外殼部分，其具有用於連接至冷凍探針100之連接埠404。分歧裝置402可包括平坦表面406，連接埠可自該平坦表面凹入。如圖8所見，分歧裝置402包括作為通道界定在其中的冷凍流體供應線409。在有利的實施例中，分歧裝置402可包括所有連接埠共用的單個共同冷凍流體供應線。替代地，分歧裝置402可包括兩個或兩個以上冷凍流體供應線。每一連接埠404可流體地連接至冷凍流體供應線409以使得來自冷凍流體來源60 (最佳見於圖1中)之冷凍流體藉由第一組、第二組、第三組及第四組流體連接線62、64、66、68運送至冷凍流體供應線409 (見於圖6中)。繼而，冷凍流體供應線409將冷凍流體供應至連接至相應連接埠404的冷凍探針100之冷凍流體供應管112 (最佳見於圖4)。
參考圖7及8，在本揭示內容之一態樣中，連接器介面400可將可連接至其的兩個或兩個以上冷凍探針電氣絕緣。因此，如圖7及8中所說明的，每一連接埠404可具有包括電氣絕緣材料之絕緣套筒410 (類似於套筒204)以便將連接至其相應連接埠404之每一冷凍探針100與連接至其相應連接埠之其他冷凍探針電氣絕緣。絕緣套筒410經定位以使得在每一冷凍探針100連接至相應連接埠404時，絕緣套筒410定位在插入連接埠404中之近側耦合器108與相應連接埠404之壁412之間。在一些有利的實施例中，絕緣套筒410可覆蓋連接埠404之壁412之實質表面區域。例如，絕緣套筒410可佔據連接埠404之壁412之內表面區域的約90%與約99.9%之間。絕緣套筒410可具有孔徑以允許量測與連接至相應連接埠404之近側耦合器108之探針軸102相關聯的電氣信號，如將在下文進一步描述的。
在一些示例性實施例中，絕緣套筒410之電氣絕緣材料為非導電聚合物。有利地，在一些此類情況下，可使用玻璃纖維加強的聚醚酮醚(PEEK)。然而，許多類型之電氣絕緣材料可適於使用。雖然上文之配置在兩個連接冷凍探針之間提供電氣絕緣，但在一些有利的實例中，可為每一連接埠404提供電氣感測及/或電氣量測系統420以便偵測與探針軸102相關聯的電氣信號且判定探針軸102是否電氣連接至電氣加熱器116。電氣感測及/或量測系統420 (類似於感測佈置210)可為電路，其經配置以偵測及/或定量近側耦合器上之電位，或偵測冷凍探針之探針軸與冷凍探針內的電氣部件之間的電氣相互作用。
圖7及8說明電氣量測系統420之各種特徵。電氣量測系統420包含導電元件，其甚至在藉由絕緣套管絕緣時可接觸近側耦合器108之一部分。在一些示範性實施例中，僅近側耦合器108之一小部分可能可用於電氣接觸電氣量測系統以便在相鄰冷凍探針之間提供實質電氣絕緣，而仍提供量測與探針軸102相關聯的電氣信號之能力。例如，近側耦合器108之表面區域的0.1%與約10%之間可在冷凍探針100連接至連接埠404時與電氣量測系統420之部件接觸。
繼續圖7及8，在非限制性示範性實施例中，電氣量測系統420可包括複數個電氣接觸銷422。每一電氣接觸銷422可電氣耦合至相應探針軸102以便量測與探針軸102相關聯的電氣信號。在所說明實施例中，電氣接觸銷422可為終止在尖端424中的縱向振動銷，其可間接地或直接地接觸探針軸102。因此，在探針軸102之近側耦合器108插入連接埠404時，電氣接觸銷422之尖端424之直接或間接接觸可將電氣接觸銷422與探針軸102電氣連接。在所說明實例中，電氣接觸銷422具有與探針軸102之間接接觸，如將在下文進一步描述的。每一電氣接觸銷422可藉由非導電塞428牢固地固持在連接器介面400中之凹部426中，該非導電塞428處於適於允許電氣接觸銷422之尖端424直接地或間接地接觸近側耦合器108之部分的位置處。在所說明實例中，電氣接觸銷422插入其中的凹部426係定位於垂直於連接埠自其凹入的平坦表面406之表面430上。
繼續參考圖7及8，電氣量測系統420包含複數個導電軸承432，其可容納在相應於絕緣套筒410上之開口的位置處。在圖7及8之所說明實例中，軸承係經定位以接觸容納在內的部件或連接埠404之部分。例如，在一實例中，導電軸承432接觸實體上及/或電氣耦合至近側耦合器108之流量控制閥(如將在下文進一步描述的)，進而與相應冷凍探針100之近側耦合器108電氣通訊。在一實施例中，探針軸102可實體上耦合至流體線，該等流體線可將冷凍流體供應至可為導電的冷凍流體供應管112。因此，在探針軸102暴露於MRI場時，感應至探針軸102中的任何電流可藉助於導電流體線行進至近側耦合器108之銷111 (及相應連接埠)。由導電材料製成的帶狀彈簧434可插入在軸承上以便彈簧偏置導電軸承432來接觸相應連接埠404。有利地，帶狀彈簧434可為恆定力彈簧。在所說明實例中，帶狀彈簧434之內表面在與軸承432與流量控制閥300之間的接觸相反(例如，沿直徑)的位置處壓靠於每一軸承之一部分。帶狀彈簧434之外表面可允許(例如，經由在相應於相應電氣接觸銷422之尖端424之位置處的開口)該尖端424接觸於及/或經過相應於軸承432之位置的位置處。
帶狀彈簧434為導電的且包圍絕緣套筒410之實質周邊，以使得電氣接觸銷422可接觸帶狀彈簧434且量測在實質上任何圓周位置處的電氣信號。然而，帶狀彈簧434在絕緣套筒410之最小表面區域上延伸以便允許絕緣套筒410將所連接的冷凍探針彼此電氣絕緣，而無來自容納在每一連接埠404中的電氣量測系統420之實質電氣干擾。
電氣量測系統420可包括實質上導電的部件。例如，帶狀彈簧434、軸承432及電氣接觸銷422中之每一者可為導電的。因此，在一些實例中，絕緣套筒410可具有開口以接收軸承432以便允許電氣量測。導電軸承432藉由帶狀彈簧434來彈簧偏置以接觸流量控制閥(例如，止回閥) 300之外殼436 (其至少諸多部分為導電的)。因此，在近側耦合器108連接至流量控制閥時(如將在下文進一步描述的)，近側耦合器108及探針軸102 (與近側耦合器108電氣通訊)係各自與流量控制閥300及繼而與導電外殼436電氣通訊。流量控制閥300 (最佳見於圖10及11中)且導電外殼436各自繼而與連接至電氣接觸銷422的導電軸承432電氣通訊。因此，探針軸102電氣耦合至相應電氣接觸銷422以允許量測與其相關聯的電氣信號。在一些實例中，電氣量測系統420之大量部件可為導電的。例如，電氣接觸銷422、軸承432及帶狀彈簧434之整體可為導電的，且係由諸如不銹鋼、黃銅或其他金屬及合金之材料製成。另外，分歧裝置402可為導電的。
如先前所描述，諸如近側耦合器108及探針軸102的冷凍探針100之部件可為導電的，以使得電氣量測系統420可電氣耦合至探針軸102以用於量測與其相關聯的電氣信號。在其他態樣中，可藉由電氣量測系統420偵測一或多種類型之電氣信號(電壓、電流、電阻、及類似信號)。若信號指示「閉合」電路，則控制系統40可使用此種電氣信號來偵測電氣加熱器116及探針軸102是否為電氣耦合器。替代地，若電氣信號指示「斷開」電路，則控制系統40判定電氣加熱器116及探針軸102為電氣絕緣的。
在一實例中，電氣量測系統420可量測與探針軸102相關聯的電壓。如可看得出的，若電加熱器116不與探針軸102短接，則電加熱器116可具有非零電壓(由於在加熱期間供應至其的電流)，而探針軸102可具有零電壓。因此，控制系統40可基於與探針軸102相關聯的所偵測電氣信號(例如，零電壓)來判定其不與電加熱器116電氣通訊。相反地，在電氣量測系統420偵測到探針軸102之非零電壓時，控制系統40可判定電氣加熱器116與探針軸102電氣通訊(例如，短接)。
在替代實施例中，電氣量測系統420量測與探針軸102相關聯的電阻。例如，探針軸102與相應冷凍探針100之電氣加熱器116之間的電阻可經量測來判定電氣加熱器116是否與探針軸102電氣接觸(例如，短接)。例如，測試電壓可供應至電氣加熱器116且可藉由電氣量測系統420量測經過電氣加熱器的電流以便量測與電氣加熱器116相關聯的電阻。在此種實例中，電阻隨時間之改變可藉由控制系統40監視來判定藉由電氣加熱器116產生的溫度是否遵循預定溫度範圍。預定溫度範圍可為已知的，例如，基於用於電氣加熱器116之材料而知曉。控制系統40可隨後使用此種資料來判定探針軸102及電氣加熱器116是否電氣絕緣。有利地，在此種實施例中，可在電氣加熱器116之操作(例如，加熱、融化等等)期間或在MRI系統之操作期間，由於相鄰冷凍探針之間的電氣絕緣來做出對電氣信號之偵測(藉由電氣量測系統420)及對電氣加熱器116是否與探針軸102電氣通訊之判定(藉由控制系統40)。
圖9-12分別說明連接至冷凍探針100之近側耦合器108的圖7之連接器介面400之透視圖、截面前視圖及放大截面圖。在圖9-12中，電氣接觸銷及軸承受遮擋。參考圖9及10，在近側耦合器108連接至連接埠404時，絕緣套筒410定位在近側耦合器108與連接埠404之壁412之間且實質上包圍流量控制閥之部分，進而將插入連接埠404中之近側耦合器108 (及繼而探針軸102)電氣絕緣。如前文所提及，連接介面之若干部件及冷凍探針100可為導電的，而絕緣套筒410為電氣絕緣的。藉由定位絕緣套筒410以便實質上包圍流量控制閥，每一冷凍探針100可進而與相鄰冷凍探針及/或連接器介面400之電氣部件電氣絕緣，而與電氣量測系統420之部件電氣通訊。
如最佳在圖10及11中所說明，每一連接埠404包含可連接至相應近側耦合器108之流量控制閥300。流量控制閥可為彈簧加載止回閥，其包含彈簧加載的連接器銷301，其經彈簧偏置(例如，藉由盤簧302)至處於「閉合位置(藉由實線展示)」。在閉合位置中，流量控制閥可不允許冷凍流體流動穿過其出口304。第一間隔物306通常包圍彈簧加載的連接器銷301。流量控制閥可藉助於定位在第一間隔物306與第二間隔物310之間的密封件308 (例如，O型環)而具有不透流體之密封。
繼續圖11，在冷凍探針100之近側耦合器108插入連接埠404中時，近側銷111可經推動抵靠彈簧加載的連接器銷301，由此，插入可施加力來克服彈簧偏置，進而使流量控制閥自「閉合位置」移動至「打開位置」(在圖12中展示)以便允許冷凍流體流動穿過其中。在圖12之所說明實施例中，彈簧加載的連接器銷301可移動得更遠離近側銷111，且沿方向312移動至連接埠404中(在圖11中展示)，進而在彈簧加載的連接器銷301之平坦表面314與第一間隔物306之平坦表面316之間產生間隙。返回圖12，第一間隔物306繼而可具有凹槽或孔徑以允許在彈簧加載的連接器銷301沿方向312移動時允許流體流動穿過其中(例如，沿方向320流動)。在彈簧加載的連接器銷301自閉合位置(在圖12中展示)移動至打開位置(在圖11中展示)時，來自冷凍流體供應線409之冷凍流體可朝向近側耦合器108流動且最終流動至冷凍探針之冷凍流體供應管。
再次參考圖11及12，在近側耦合器108插入連接埠404中時，其近側銷111係接收於第一間隔物306之孔徑內。絕緣套筒410可最少將近側耦合器108之導電部分及連接埠404完全地電氣絕緣，近側耦合器108之彼部分係插入該連接埠404中。例如，至少近側銷111之尖端可為導電的。在此種情況下，絕緣套筒410將尖端(或近側銷111之其他導電部分)及連接埠404完全地電氣絕緣。
根據本揭示內容之實施例提供若干優點。根據本揭示內容之示範性實施例允許具有導電部件之外科工具的使用，諸如將冷凍探針結合MRI系統使用。在本揭示內容之一些有利實例中，冷凍探針可彼此電氣絕緣。進一步地，有利地，在此種實施例中，可在電氣加熱器之操作(例如，加熱、融化等等)期間或在MRI系統之操作期間，由於相鄰冷凍探針之間的電氣絕緣來做出對電氣信號之偵測(藉由電氣量測系統)及對電氣加熱器是否與探針軸電氣通訊之判定(藉由控制系統)。
已描述各種實例。該些及其他實例係處於隨附申請專利範圍之範疇內。
4、11、12‧‧‧部分
10‧‧‧(冷凍外科術)系統
12‧‧‧磁鐵室
14‧‧‧MRI掃描器
16‧‧‧MRI磁鐵
20‧‧‧患者
22‧‧‧控制室
23‧‧‧絕緣部
24‧‧‧儀器室
30‧‧‧連接器介面
32、34、36‧‧‧外科工具
40‧‧‧控制系統
50‧‧‧小車、活動車
52‧‧‧接線盒
54、56、58‧‧‧電氣連接線
57‧‧‧電氣及/或成像儀器
59‧‧‧(電氣)連接線
60‧‧‧冷凍流體來源
62、64、66、68、510‧‧‧流體連接線
70‧‧‧流體連接面板
72‧‧‧電氣連接面板
80‧‧‧活動外殼
84‧‧‧外部顯示器
86‧‧‧MRI顯示器
90‧‧‧連接面板
92‧‧‧埠
100、219、509‧‧‧冷凍探針
102‧‧‧探針軸
104‧‧‧遠側操作尖端
106‧‧‧遠側區段
108‧‧‧近側耦合器
111‧‧‧(近側)銷
112‧‧‧冷凍流體供應管
114‧‧‧焦耳-湯姆森孔口
116‧‧‧加熱器
120‧‧‧內表面
200‧‧‧共同外殼
202‧‧‧(近側)耦合器
204‧‧‧套筒、絕緣套管
205‧‧‧流體連接線、分歧裝置
207‧‧‧把手佈置
208‧‧‧探針軸
210‧‧‧感測佈置、鋼球
211‧‧‧感測佈置
212‧‧‧感測佈置、彈簧
213‧‧‧感測佈置、連接
214‧‧‧螺紋蓋
215、404、505‧‧‧連接埠
216‧‧‧個別外殼、外殼部分、聯接部
217‧‧‧個別外殼、外殼部分
218‧‧‧電氣連接
300‧‧‧流量控制閥
301‧‧‧彈簧加載的連接器銷
302‧‧‧盤簧
304‧‧‧出口
306‧‧‧第一間隔物
308‧‧‧密封件
310‧‧‧第二間隔物
312、320‧‧‧方向
314、316、406‧‧‧平坦表面
400‧‧‧連接器介面
402、504‧‧‧分歧裝置
409‧‧‧冷凍流體供應線
410‧‧‧絕緣套筒
412‧‧‧壁
420‧‧‧電氣感測及/或(電氣)量測系統
422‧‧‧電氣接觸銷
424‧‧‧尖端
426‧‧‧凹部
428‧‧‧非導電塞
430‧‧‧表面
432‧‧‧(導電)軸承
434‧‧‧帶狀彈簧
436‧‧‧(導電)外殼
501‧‧‧平臺
502‧‧‧輪子
503‧‧‧殼體
506‧‧‧電氣埠
507‧‧‧手術室冷凍流體供應線
508‧‧‧手推車
511‧‧‧(冷凍探針)電線
513‧‧‧連接器介面
514‧‧‧正面
515‧‧‧內部電線
516‧‧‧電氣感測器線
517‧‧‧手術室電線
518‧‧‧感測器電線
519‧‧‧電氣感測器手術室線
8-8、10-10‧‧‧平面
圖1為根據非限制性示範性實施例的磁共振成像(以下為「MRI」)引導的冷凍外科術系統之圖解；
圖2A為說明根據非限制性示範性實施例的活動車及適用於圖1之MRI引導的冷凍外科術系統的控制系統之連接的圖解；
圖2B為根據非限制性示範性實施例的活動車之透視圖；
圖3為根據非限制性示範性實施例的可連接至圖2B之活動車之埠的冷凍探針之前視圖；
圖4為圖3之冷凍探針之部分4的截面前視圖；
圖5A、5B、5C及5D各自說明其中耦合器與外殼電氣絕緣的方式及其中量測針上之電位的方式之簡化視圖。
圖6A及6B各自說明安裝在手推車上的連接器介面之簡化視圖。圖6A展示連接器介面之總圖且圖6B展示側視圖。
圖7為根據非限制性示範性實施例的允許圖3之冷凍探針連接至圖2B之活動車的連接器介面之分解透視圖；
圖8為在沒有連接冷凍探針的情況下沿平面8-8截取的圖7之連接器介面之一部分的截面前視圖；
圖9為連接至冷凍探針之近側耦合器的圖5之連接器介面之透視圖；
圖10為沿平面10-10截取的圖9之連接器介面之一部分的截面前視圖，其展示連接至冷凍探針之近側耦合器的連接器介面；
圖11為圖10之連接器介面之部分11的放大視圖；及
圖12為圖11之連接器介面之部分12的放大視圖，其說明處於打開位置的流量控制閥。

Claims (24)

  1. 一種冷凍外科術系統，其包含： 一第一冷凍探針及一第二冷凍探針，該第一冷凍探針及該第二冷凍探針各自包括， 一探針軸，其具有可插入一患者中的一遠側區段，每一探針軸包含一導電材料且經配置以接收一冷凍流體以用於冷卻及/或凍結該患者之組織，及 一近側耦合器，該近側耦合器之至少一部分為導電的，該近側耦合器與該探針軸電氣通訊； 一第一連接埠，其經配置以接收並連接至該第一冷凍探針之該近側耦合器； 一第二連接埠，其經配置以接收並連接至該第二冷凍探針之該近側耦合器， 該第一連接埠及該第二連接埠各自流體地連接至一冷凍流體供應線以用於自一冷凍流體來源接收該冷凍流體且將該冷凍流體分別遞送至該第一冷凍探針之該近側耦合器及該第二冷凍探針之該近側耦合器， 該第一冷凍探針之該近側耦合器的該導電部分可插入該第一連接埠中，且該第二冷凍探針之該近側耦合器的該導電部分可插入該第二連接埠中；及 至少一個電氣絕緣體，其經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與該第二冷凍探針之該近側耦合器電氣絕緣 以使得該第一冷凍探針之該探針軸與該第二冷凍探針之該探針軸實質上電氣絕緣， 該電絕緣體提供在至少一個近側耦合器之該導電部分與該至少一個近側耦合器插入其中的一相應連接埠之間提供完全電氣絕緣，該相應連接埠為該第一連接埠或該第二連接埠。
  2. 如請求項1之冷凍外科術系統，其具有在該第一連接埠與該第二連接埠之間的一電氣連接。
  3. 如請求項1或2之冷凍外科術系統，其中該電氣絕緣體為至少一個絕緣套筒，其定位在該第一連接埠或該第二連接埠內，經配置以將該第一冷凍探針之該近側耦合器與在該第一連接埠與該第二連接埠之間的該電氣連接電氣絕緣。
  4. 如請求項1或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該第一及第二冷凍探針軸各自包含一金屬材料。
  5. 如請求項1或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該至少一個絕緣套筒包含一非導電聚合物。
  6. 如請求項5或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該至少一個絕緣套筒包含玻璃纖維加強的聚醚酮醚(PEEK)。
  7. 如任何前述請求項之冷凍外科術系統，其包含一電路，其經配置以偵測及/或定量該第一或第二冷凍探針之該近側耦合器上之一電位或其他電氣信號，或偵測該冷凍探針之該探針軸與該冷凍探針內的一電氣部件之間的一電氣相互作用。
  8. 如請求項7或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該電路包含一導電探針，其與該連接埠電氣絕緣且與該近側耦合器電氣連接。
  9. 如任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該第一冷凍探針及該第二冷凍探針之至少一者包含容納在該探針軸內的該電氣部件。
  10. 如請求項1或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其進一步包含一控制系統，其允許供應該冷凍流體至該第一冷凍探針及/或該第二冷凍探針以便選擇性地凍結一組織。
  11. 如請求項1或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該冷凍外科術系統可定位在一磁共振成像(MRI)系統之近側，該磁共振成像系統允許成像以引導該第一及第二冷凍探針之至少一者於該患者中之插入，該第一及第二冷凍探針之至少一者包含經配置以在暴露於藉由該MRI系統產生的磁共振(MR)信號時生成電抗效應的部件。
  12. 如請求項1或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中，該至少一個絕緣套筒經定位以使得在該第一冷凍探針之該近側耦合器連接至該第一連接埠時，該電氣絕緣體定位在連接至該近側耦合器之一流量控制閥與該第一連接埠之壁之間。
  13. 一種冷凍外科術系統，其包含： 一或多個冷凍探針，每一冷凍探針包含： 一探針軸，其具有可插入一患者中的一遠側區段，該探針軸由一導電材料製成且經配置以接收一冷凍流體以用於冷卻及/或凍結該患者之組織， 一電氣部件，其容納在該探針軸內，及 一近側耦合器，其與一相應冷凍探針軸電氣通訊； 一或多個連接埠，每一連接埠可連接至該相應冷凍探針之該近側耦合器；及 一電路，其經配置以： 偵測及/或定量該近側耦合器上之一電位，或 偵測在該冷凍探針之該探針軸與該冷凍探針內的該電氣部件之間的一電氣相互作用。
  14. 如請求項13或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該電路包含複數個導電探針，每一探針係電氣耦合至該一或多個冷凍探針之一冷凍探針之一相應探針軸以便量測該探針軸之電氣信號。
  15. 如請求項13或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中，在該電路偵測到該探針軸之一非零電壓時，一控制系統判定該電氣部件與該探針軸電氣通訊。
  16. 如請求項13或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該等導電探針中之每一者間接地接觸該一或多個冷凍探針之一冷凍探針之該探針軸。
  17. 如請求項16或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該電路包含導電軸承，其經彈性地偏置成與該一或多個冷凍探針之一冷凍探針之該探針軸電氣接觸。
  18. 如請求項17或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中每一連接埠包含一流量控制閥，其經配置以在其連接至該連接埠時與該相應冷凍探針之該近側耦合器電氣連接。
  19. 如請求項18或任何前述請求項之冷凍外科術系統，每一導電軸承接觸該流量控制閥，進而與該相應冷凍探針之該近側耦合器電氣通訊。
  20. 如請求項13或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該電路經配置以量測該探針軸之電壓及/或該探針軸與該相應冷凍探針之該電氣部件之間的電阻。
  21. 如請求項13或任何前述請求項之冷凍外科術系統，其中該電路經配置以在該冷凍探針之該電氣部件之操作期間或在經配置以使該患者成像的一磁共振成像系統之操作期間偵測電氣信號。
  22. 一種用於一冷凍外科術系統之連接器介面，其用於將一或多個冷凍探針連接至一冷凍流體供應，每一冷凍探針具有一探針軸及近側耦合器以用於將該冷凍探針耦合至一連接埠，該連接器介面包含： 複數個連接埠，每一連接埠可連接至一相應冷凍探針之該近側耦合器以將該冷凍探針置放成與該冷凍流體供應流體連通， 該等連接埠中之一或多者包含一電氣絕緣體，其經配置以將一冷凍探針之該近側耦合器與該連接埠絕緣；及 一電路，其經配置以偵測及/或定量該探針軸上之一電位或偵測該探針軸與該冷凍探針內的一電氣部件之間的一電氣相互作用。
  23. 如請求項22或任何前述請求項之連接器介面，其中該電氣絕緣體包含一絕緣套筒，其經配置以將該等冷凍探針之一的該近側耦合器與一各別連接埠絕緣。
  24. 如請求項22或23或任何前述請求項之連接器介面，其中該電路包含一感測器，其經配置以在該一或多個冷凍探針之一冷凍探針之一近側耦合器連接至該複數個連接埠之一連接埠時與每一相應冷凍探針軸電氣通訊。
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