用于将RF和/或微波能量递送到生物组织中的电外科镊子转让专利
申请号 : CN201811337611.X
文献号 : CN109350235B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : C·P·汉考克 , M·怀特 , S·M·B·福尔摩斯 , B·桑德斯
申请人 : 科瑞欧医疗有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电外科镊子,其包括:
同轴电缆,用于传输射频(RF)能量和/或微波能量;
枢转接头,安装在所述同轴电缆的远端处;
一对夹爪元件,安装在所述枢转接头上以能够相对于彼此枢转从而打开和关闭其间的间隙,这对夹爪元件包括第一夹爪元件和第二夹爪元件;以及一对细长导电元件,邻近于所述间隙安装在这对夹爪元件中,其中这对细长导电元件电连接到所述同轴电缆并且被布置来充当以下两项(i)用于由所述同轴电缆传输的RF能量的有源电极和回流电极,以及(ii)用于支持所述微波能量传播的有损输电线路,并且其中所述枢转接头包括紧固在所述同轴电缆的远端处的铰链元件,这对夹爪元件可枢转地安装在所述铰链元件上,并且其中所述铰链元件包括紧固到所述同轴电缆的远端的一对纵向延伸的铰链条。
2.根据权利要求1所述的电外科镊子,其中所述同轴电缆在其第一端部处连接到这对夹爪元件,并且其中这对夹爪元件远离所述同轴电缆纵向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的电外科镊子,其中所述第一夹爪元件包括第一内表面,所述第一内表面在整个所述间隙上与所述第二夹爪元件上的第二内表面相对,所述第一内表面和所述第二内表面沿着其相应夹爪元件纵向延伸。
4.根据权利要求3所述的电外科镊子,其中所述同轴电缆包括通过电介质材料与外导体分离的内导体,其中这对细长导电元件包括电连接到所述内导体的第一导电元件和电连接到所述外导体的第二导电元件,并且其中所述第一导电元件和所述第二导电元件都形成在所述第一内表面上。
5.根据权利要求4所述的电外科镊子,其中所述第二导电元件平行于所述第一导电元件并且与所述第一导电元件电隔离。
6.根据权利要求4或5所述的电外科镊子,其中所述第一夹爪元件包括导电外壳和介电基座,所述介电基座被配置成支撑所述第一导电元件。
7.根据权利要求6所述的电外科镊子,其中所述第二导电元件是所述导电外壳的部分。
8.根据权利要求6所述的电外科镊子,其中所述第一夹爪元件还包括在所述导电外壳和所述介电基座之间的电绝缘的填料。
9.根据权利要求6所述的电外科镊子,其中所述铰链元件被配置成与所述导电外壳配对。
10.根据权利要求6所述的电外科镊子,其中所述铰链元件包括横向突出的短柱,所述短柱被配置成与形成在所述导电外壳中的狭槽配对。
11.根据权利要求1或2所述的电外科镊子,其包括紧固到所述第一夹爪元件和所述第二夹爪元件的夹爪关闭构件,所述夹爪关闭构件能够相对于所述同轴电缆移动。
12.根据权利要求11所述的电外科镊子,其中所述夹爪关闭构件是在所述同轴电缆旁边延伸的拉杆。
13.根据权利要求1所述的电外科镊子,其中这对细长导电元件安装在所述第一夹爪元件上,并且所述电外科镊子还包括安装在所述第二夹爪元件上的第二对细长导电元件。
说明书 :
用于将RF和/或微波能量递送到生物组织中的电外科镊子
22日进入中国国家阶段后申请号为201480070420.5的中国国家阶段专利申请的分案申请。
发明领域
镊子可用于密封和/或切除血管。本发明可应用到可沿着内窥镜或胃窥器的仪器通道插入
或者可用在腹腔镜手术或开刀手术中的镊子。
白进行热变性来密封血管。热能还可烧灼所夹住组织并且促进凝结。
(RF)信号的有源和回流电极;和(ii)用于结合机械夹持布置将微波信号递送到生物组织中
的有损结构,所述机械夹持布置用于向保持在夹爪内的材料施加压力。这对输电线路在镊
子的夹爪上的位置和夹爪材料的选择被布置来确保由夹爪夹住的任何生物组织变成用于
RF信号的传播介质和微波信号在其中丢失的介质。由于组织和/或镊子夹爪的弹性性能,由
机械夹持布置施加的压力可形成对所夹住组织的密封,这可确保能量被可控地递送到所夹
住组织中。
于所述间隙安装在这对夹爪元件中;以及同轴电缆,所述同轴电缆用于传输射频(RF)能量
和/或微波能量,其中这对细长导电元件电连接到所述同轴电缆并且被布置来充当以下两
项:(i)用于由所述同轴电缆传输的RF能量的有源电极和回流电极;和(ii)用于由所述同轴
电缆传输的微波能量的有损输电线路。这里,术语“有损输电线路结构”可意指用于支持所
述微波能量作为行进波的不均匀的不平衡有损输电线路,所述不均匀的不平衡有损输电线
路对于沿着所述行进波的所述微波能量来说是非共振的。所述细长导电元件可具有近端和
开路远端,所述近端与所述同轴电缆的内导体或外导体电连接。与微波镊子中相比,此布置
对电极构型的限制更少,在微波镊子中,电极必须形成辐射天线。因此,选择夹爪元件的形
状存在更多的灵活性。
述输电线路的电长度基本上不同于所述微波能量的四分之一波长的倍数(取决于所述输电
线路的远端是开路还是短路而需要避免奇数或偶数倍数)。特别期望当间隙中存在生物组
织(即,与夹爪元件接触)时所述输电线路是非共振的。因此,所述输电线路的电长度可被设
定来当所述输电线路以此方式由生物组织加负荷时避免所述微波能量的四分之一波长的
倍数。优选地,所述输电线路的远端是开路,因为这可使装置能够利用射频(RF)能量以及微
波能量进行操作。
输电线路的长度,本发明的电外科镊子可被布置来沿着输电线路在行进波的单次传输中递
送在输电线路的近端处接收的基本上所有功率。
保当间隙中不存在组织而存在空气时损耗极少的功率。例如,所述装置可展现约1dB回流损
耗,即,功率的80%反射回到产生器,这与那里存在组织时的20%形成对比。因此,当间隙中
存在组织时,可递送四倍多的功率。生物组织是有损的,即,所述生物组织是微波能量的良
好吸收体。
的仪器通道插入的实施方案中,这对夹爪元件具有7mm或更大的长度和2.4mm或更小的最大
宽度。在其他实施方案中,这对夹爪元件可具有10mm或更大的长度,优选地为20mm或者更
大。在装置以腹腔镜形式使用或者用在开刀外科手术中的实施方案中,夹爪的宽度可以超
过2.4mm,例如,为3mm或更大。这对夹爪元件可具有弯曲的外表面,例如用于为所述镊子提
供大体上圆形横截面以便促进穿过内窥镜的仪器通道插入。这对夹爪元件可远离同轴电缆
减缩,即,朝远端变窄。此可协助镊子越过仪器通道中的拐角或曲线。
所解释的,这对夹爪元件可被迫与所述同轴电缆一起移动,例如,相对于用于打开和关闭所
述夹爪的一些装置。所述同轴电缆可包括用于将其紧固到这对夹爪元件的合适支架。
第二内表面沿着其相应夹爪元件纵向延伸。所述第一内表面和所述第二内表面可被成形来
当所述夹爪被关闭时沿着接触面吻合。所述第一内表面和所述第二内表面可具有协作(例
如,配对)形状。优选地,其是扁平的。
包括安装在所述第一内表面上的第一细长导电元件和安装在所述第一内表面上的第二细
长导电元件,所述第二细长导电元件平行于所述第一细长导电元件并且与所述第一细长导
电元件分离。在此布置下,这对细长导电构件的间距并不取决于所述夹爪元件之间的间隙
的大小。所述内表面因此可以一致的方式向与其接触的组织递送能量。
内表面上的第三细长导电元件和安装在所述第二内表面上的第四细长导电元件,所述第四
细长导电元件平行于所述第三细长导电元件并且与所述第三细长导电元件分离。此布置意
味着能量可从两个夹爪元件递送到夹持在间隙中的组织中。为了实现一致的能量递送轮
廓,所述第三细长导电元件和所述第四细长导电元件可被定位来在整个所述间隙上与所述
第一细长导电元件和所述第二细长导电元件形成镜像。优选地,在整个所述间隙上面朝彼
此的所述细长导电元件具有相同极性。
宽度。所述导电元件可以是笔直的。然而,在一个实施方案中,所述细长导电元件可具有旋
绕状(例如迂曲状)远端部分。此结构可减少反射信号(例如,通过有效地延长所述导电元
件)。此外,通过朝所述远端增加旋绕程度,在所述内表面的区域内损耗的能量可更均匀,这
是因为在具有低信号强度的远端区域中存在更多输电线路,而在具有高信号强度的近端区
域中存在更少输电线路。
此必须沿着内窥镜的长度传输打开‑关闭力。通过提供弹簧,例如,在所述枢转接头中提供
小型扭转弹簧或者在所述细长导电元件与所述同轴电缆之间提供加弹簧的元件,需要沿着
所述内窥镜传递的力可得以降低。
爪元件。所述枢转接头可与这对夹爪元件集成。例如,所述枢转接头可包括形成在所述第一
夹爪元件和所述第二夹爪元件上的协作接合元件。所述协作元件可具有杯体和凸台类型,
其中(所述凸台在所述杯体中)相对旋转是准许的,但是所述杯体与所述凸台的分隔是受限
的。
口彼此形成镜像以便在互连时形成穿过所述夹爪元件的通道。
来致使所述夹爪元件在被在所述套管上牵拉时关闭。相对于所述同轴电缆滑动所述套管可
在夹爪关闭机构的控制下用所述镊子的把手执行。所述夹爪关闭机构可直接作用于所述套
管上,或者可包括牵引导线和推杆等等。所述套管可以是刚性或者柔性的。在一个实施方案
中,所述套管可包括激光切割不锈钢管。
过相对于所述同轴电缆移动来打开和关闭所述夹爪。因此,所述镊子可包括紧固到所述第
一夹爪元件和所述第二夹爪元件的夹爪关闭构件,所述夹爪关闭构件可相对于所述同轴电
缆移动。所述夹爪关闭构件可以是在所述同轴电缆旁边延伸的拉杆或者围绕所述同轴电缆
安装的牵引套管。
由导电材料制成,并且可电连接在所述同轴电缆的外导体与这对细长导电元件中的一个之
间。所述夹爪元件因此可以能够向夹持在所述夹爪元件之间的材料传输力,例如,物理压
力。所施加压力可足以在施加RF或微波能量之前关闭或部分地关闭所夹持血管以便促进血
管密封过程。用于所述夹爪元件的此构型还可使其能够在整个治疗过程中保持相对冷却,
从而降低在密封血管之后打开所述夹爪的过程中使组织撕裂或者破裂的风险。
能量导致神经刺激,并且低到足以防止能量导致组织灭活(tissue blanching)或不必要热
余量或对组织结构的损害。用于RF能量的优选标定频率包括以下各项中的一个或多个:
100kHz、250kHz、400kHz、500kHz、1MHz、5MHz。用于微波能量的优选标定频率包括915MHz、
2.45GHz、5.8GHz、14.5GHz、24GHz。
现方式中,所述夹爪关闭机构可包括准许所述夹爪在多个预设分隔位置之间移动的棘轮机
构。此实现方式的优点是提供对夹持在所述夹爪元件之间的组织施加的压力的控制。通过
固定所述夹爪元件的位置,压力可在治疗过程中基本上保持不变。此外,所施加压力的大小
可与棘轮的位置相关,这样可允许使用可容易重复的治疗构型。
紧)在所述同轴电缆上。使用所述把手旋转所述同轴电缆可被传递到所述夹爪元件。所述把
手可与用于所述夹爪关闭机构的致动器(例如,滑动器等等)集成。
20mm,并且最大直径为2.4mm。对于内窥镜式使用,夹爪的长度可限制装置沿着旋绕状内窥
镜通道插入的能力。因此,更长的镊子可用在其他过程中,例如,腹腔镜检查或者甚至开刀
外科手术。
者微波能量切除、凝结或烧灼保持在镊子之间的部分。具有更长的镊子可允许夹住组织的
更长区段。
波能量的频率而变)的凝结区域。RF与微波能量的组合可用于形成有效的密封。能量递送与
向血管施加压力相组合是有益的,例如,通过夹持在一对夹爪元件之间。
变,由此胶原形成充当血管壁之间的胶合剂的凝胶样物质。为了以此方式转换胶原,需要在
70℃与95℃之间对组织进行加热,所述温度足以将组织中的胶原和弹性蛋白转化成明胶。
由于明胶在压缩的同时冷却,因此其产生遍布血管腔的有效密封。此密封可经受与围绕身
体泵送的血液相关联的压力。从此分析得出,在已经施加RF和/或微波能量来将胶原等转化
成明胶之后,需要夹爪元件保持围绕血管被夹持。当融合完成时,血管在密封处是塑性柔性
的。
肉时有用。
本发明中,镊子的一个或优选地两个夹爪包括不平衡的有损输电线路。
沿着内窥镜(未示出)的仪器通道插入。电缆在总直径上可以小于2.8mm以便允许其沿着内
窥镜或胃窥器的仪器通道插入。电缆的长度可以为2m或更大。送电电缆306包括外部套管,
所述外部套管包含同轴电缆和夹爪打开机构(以下论述)。在电缆306的远端处是一对夹爪
元件302、304,这对夹爪元件可相对于彼此围绕铰链305枢转以便在夹爪打开机构的控制下
打开和关闭其相对表面之间的空间。
件302、304的相对表面之间的材料施加压力。本体308由合适的电缆314连接到能够产生RF
和微波能量的电外科产生器(未示出)。出于此目的,合适的产生器在以引用的方式并入本
文的WO 2012/076844中描述。此产生器被布置来实时测量微波通道和RF通道上的输出功率
(例如,通过将反射微波功率与正向微波功率进行比较并且通过分别检测RF电压和电流)。
此信息可用于控制能量递送轮廓以便产生良好的密封,因为加热会降低血管内的含水量,
进而降低传导电流的能力。血管成分的改变本身表现为阻抗的改变,在输出功率发生改变
时检测到所述阻抗的改变。
在此实施方案中,输电线路316平行于彼此而延行。
和回流电极,或者操作为用于微波信号的有损输电线路。
接。以下参考图3A论述枢转接头106的细节。每个夹爪元件可包括由具有低介电常数的电介
质材料形成的本体,所述电介质材料诸如石英、陶瓷(例如,氧化铝)、PEEK、PTFE等等。具有
低介电常数促进RF和微波信号传播到夹爪元件的远端,即使当其正夹住生物组织时亦是如
此。
组织可被夹持在其间。内接合表面110在此实施方案中是扁平的,但是可使用其他表面轮
廓。
4D论述可用在本发明中的电极构型的其他细节。
可紧固到刚性支架(参见图9)以使得枢转接头可在镊子上传输压缩(推)力和拉伸(拉)力。
还可出于此目的加固同轴电缆的远端。同轴电缆114和套管116又可连接到装置把手中的关
闭机构的相对移动部分。此连接可以通过拉杆或者可以是直接连接。
述突出凸台120收纳在形成于第二夹爪元件104中的协作杯体122中。凸台120可包括保持凸
缘(未示出),所述保持凸缘卡扣配合到杯体122中的对应凹槽中以便在轴向意义上紧固接
头,同时还准许旋转。
114可被合适的支架(未示出)紧固到枢转接头106的内表面,所述支架准许夹爪元件102、
104相对于同轴电缆114旋转移动,但是所述支架传递同轴电缆114相对于套管116的前后移
动。
打开夹爪。
电链路元件130可以是使夹爪能够在打开的同时维持接触的短软线,或者夹爪元件的镀有
金属膜的区段。可替代地,导电链路可以是弹簧接点,所述弹簧接点还可提供协助打开夹爪
的偏置力。
金属膜的区段。然而,在替代性布置中,两个夹爪元件的近端的外表面可装入金属壳中。金
属壳可充当第二导电链路元件134,即,围绕夹爪元件的一侧延伸并且终止于合适的电极结
构中。另外,金属壳可提高夹爪元件102、104的机械强度。以下参考图10论述此结构。
线。以此形式,如果夹爪是平行的,那么微波输电可沿着夹爪的长度发生。夹爪之间的组织
变成输电线路的电介质,其中几乎所有的功率在夹爪之间的组织中行进。加热的均匀度将
取决于组织的微波属性,即,相对电容率和电导率。
集中于送电端附近。
路。当夹爪在组织上关闭时,输电线路横截面的一半使组织作为其电介质。由于组织的高介
电常数,超过那一比例的功率将穿过组织行进,并且加热靠近输电线路的组织。加热将优先
靠近导线发生。加热模式将与夹爪被关闭到什么程度无关,这在治疗大直径血管(致使夹爪
元件变得不平行)时是有利的。因为一些功率在组织外部行进,加热可进一步沿着夹爪延
伸。如果吸收低的话,那么一些功率将从输电线路的开路端反射并且致使接近端部的加热
增强,并且在一些情况下致使离端部较短距离的加热减少,这是由于输出与反射微波能量
之间的干扰所致。
缆对这些导线进行送电(基于具有1.2mm外径的Sucoform 047电缆),所述简易布置给出约
5dB的回流损耗。
150。
此。
爪中相反极性导线的存在而打开时相比,在夹爪之间的区域中可存在更多的微波功率和更
多的加热。因为这一点,加热可能更集中于送电端附近,特别是因为在此端处夹爪在大多数
情景下将最靠近在一起。
望的。
所示的简易布置从模型化同轴电缆对这些导线进行送电(基于具有1.2mm外直径的
Sucoform 047电缆),所述简易布置给出约5dB的回流损耗。
相消干扰所致的零位150。
的导线之间。
输电线路在另一个夹爪上面朝彼此。
保一致性能。
示的简易布置从模型化同轴电缆对这些导线进行送电(基于具有1.2mm外直径的
Sucoform047电缆),所述简易布置给出约5dB的回流损耗。
扰所致的零位150。
个副作用是所递送微波能量中位于朝夹爪元件172的远端上约四分之三处的零位。图8B示
出夹爪元件172的内表面170的平面视图,其中一对平行导电带176具有远端部分,所述远端
部分是旋绕状而不是笔直状以便降低或最小化零位影响。旋绕状路径以减少从远端的反射
并且因此减小零位的量值的方式有效地增加输电线路的长度。
其包括金属壳204、支撑本体206(例如刚性塑料)、以及用于支撑有源电极的介电基座208
(例如陶瓷)。下部夹爪元件和支撑本体和上部夹爪元件的介电基座为清楚起见而从图9中
省略。在另一个实施方案中,夹爪元件可由不锈钢本体形成,所述不锈钢本体具有形成在其
上的用于提供第一和第二导电元件的金金属化部分。在此布置下,夹爪元件可通过由例如
陶瓷等绝缘金属形成枢转机构来与彼此电隔离。例如,如果使用铰链,那么铰链销可由陶瓷
形成,并且一个或多个陶瓷垫片可位于可越过彼此滑动的夹爪的表面之间。
所述第一传导线210与第二传导线212隔离并且支持RF和微波能量的传播。第二传导线212
是金属壳204的部分。支撑本体206是金属壳204与介电基座208之间的有效且电绝缘的填
料。金属壳204和支撑本体206的外表面被成形来给予夹爪元件光滑的外观。
204上的对应狭槽220配对的一对向内突出的短柱(stub)。在使用中,同轴电缆可被相对于
周围套管(未示出)拉动或推动以便致使金属壳204围绕铰链枢转并且因此打开和关闭镊子
的夹爪。
到第一传导线210,诸如由银、金或任何其他高度导电材料制成的短软线。
向夹爪元件传输RF和/或微波能量的同轴电缆(未示出)和夹爪打开机构。在此实施方案中,
夹爪打开机构包括穿过套管延伸并且在远端突出的一对柔性推杆408。每个推杆附接到相
应夹爪元件的下侧。夹爪元件402、404因此可通过延伸且收缩推杆408来打开和关闭。
元件410又铰接在套管406的远端上。套管406携带用于向夹爪元件传输RF和/或微波能量的
同轴电缆(未示出)和夹爪打开机构。在此实施方案中,夹爪打开机构包括穿过套管延伸并
且在其远端突出的推杆412。推杆412具有可枢转地附接在其远端的一对刚性、固定长度连
接器杆414。每个连接器杆414附接到相应夹爪元件的下侧。夹爪元件402、404因此可通过延
伸且收缩推杆412来打开和关闭,所述延伸且收缩致使连接器杆迫使夹爪元件402、404分
开。
元件和所述第二夹爪元件的近端处的枢转接头可旋转地紧固到所述第一夹爪元件;
二夹爪元件上的第二内表面相对,所述第一内表面和所述第二内表面沿着其相应夹爪元件
纵向延伸。
长导电元件平行于所述第一细长导电元件并且与所述第一细长导电元件分离。
第四细长导电元件,所述第四细长导电元件平行于所述第三细长导电元件并且与所述第三
细长导电元件分离。
上。