不可逆电穿孔单次心脏消融的电场应用的制作方法

本公开涉及用于消融患者组织的医疗装置、系统和方法。更具体地，本公开涉及用于由电穿孔进行组织消融的医疗装置、系统和方法。

背景技术：

1、消融程序用于治疗患者的许多不同病症。消融可用于治疗心律失常、良性肿瘤、癌性肿瘤，并且在手术期间控制出血。通常，消融是通过热消融技术完成的，该热消融技术包括射频（rf）消融和冷冻消融。在rf消融中，探针被插入患者体内，并且射频波通过探针发送到周围组织。射频波生成热量，该热量破坏周围组织并烧灼血管。在冷冻消融中，空心针或冷冻探针被插入患者体内，并且冷的导热流体通过探针循环以冷冻并杀死周围组织。rf消融和冷冻消融技术通过细胞坏死不加选择地杀死组织，这可能会损害或杀死其他健康组织，诸如食道中的组织、膈神经细胞和冠状动脉中的组织。

2、另一种消融技术使用电穿孔。在电穿孔或电透化中，将电场施加到细胞以增加细胞膜的渗透性。电穿孔可以是可逆的或不可逆的，这取决于电场的强度。如果电穿孔是可逆的，则在细胞愈合和恢复之前，细胞膜增加的渗透性可用于将化学品、药物和/或脱氧核糖核酸（dna）引入细胞。如果电穿孔是不可逆的，则受影响的细胞会通过细胞凋亡而被杀死。

3、不可逆电穿孔可用作非热消融技术。在不可逆电穿孔中，使用短的高压脉冲系列生成足够强的电场，以通过细胞凋亡杀死细胞。在心脏组织的消融中，不可逆电穿孔可能是热消融技术（诸如rf消融和冷冻消融）的不加选择的杀伤的安全且有效的替代。不可逆电穿孔可用于通过使用杀死靶组织但不会永久损害其他细胞或组织（诸如非靶向心肌组织、红细胞、血管平滑肌组织、内皮组织和神经细胞）的电场强度和持续时间来杀死靶组织，诸如心肌组织。但电穿孔的有效性取决于将靶组织暴露于临界电场强度，这取决于电极几何形状。这是事实，因为不可逆电穿孔的有效性取决于细胞几何形状和/或相对于所生成的电场的取向。并且通常，电极几何形状使得由电极产生的电场具有有限的（例如，单一的）取向。

技术实现思路

1、在示例1中，一种用于治疗靶组织的电穿孔消融系统，该电穿孔消融系统包括消融导管和电穿孔发生器。消融导管包括限定消融导管纵向轴线的轴，以及位于轴的远端处并且包括多个电极的电穿孔电极布置，所述多个电极被布置为限定多个阳极-阴极配对，每个阳极-阴极配对被配置为当电脉冲序列被递送至其时生成电场。多个阳极-阴极配对包括第一阳极-阴极配对，被布置为当第一电脉冲序列被递送至其时生成具有相对于纵向轴线的第一取向的第一电场，以及

2、第二阳极-阴极配对，被布置为当第二电脉冲序列被递送至其时生成具有相对于纵向轴线的第二取向的第二电场。电穿孔发生器可操作地耦合到电穿孔电极布置并被配置为选择性地生成第一电脉冲序列并将其递送至第一阳极-阴极配对、并且选择性地生成第二电脉冲序列并将其递送至第二阳极-阴极配对。

3、在示例2中，示例1的电穿孔消融系统，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向周向围绕纵向轴线。

4、在示例3中，示例1的电穿孔消融系统，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向横向于纵向轴线。

5、在示例4中，示例1的电穿孔消融系统，其中第一取向横向于纵向轴线，并且第二取向大致上周向围绕纵向轴线。

6、在示例5中，示例1-4中任一项的电穿孔消融系统，其中第一脉冲序列和第二脉冲序列中的每个都包括多个直流（dc）脉冲。

7、在示例6中，示例5的电穿孔消融系统，其中dc脉冲是单相脉冲、双相脉冲或三相脉冲。

8、在示例7中，示例6的电穿孔消融系统，其中电穿孔发生器被配置为生成由脉冲间延迟分开的每个电脉冲序列的dc脉冲，并且其中第二电脉冲序列的至少一些dc脉冲在第一电脉冲序列的相应脉冲间延迟期间被递送。

9、在示例8中，示例6的电穿孔系统，其中电穿孔发生器被配置为生成其间具有暂停的多个电脉冲序列集，其中每个电脉冲序列集包括第一电脉冲序列和第二电脉冲序列。

10、在示例9中，示例6的电穿孔消融系统，其中dc脉冲是双相脉冲，并且电穿孔消融发生器被配置为在将第一电脉冲序列递送至第一阳极-阴极配对和将第二电脉冲序列递送到第二阳极-阴极配对之间交替。

11、在示例10中，示例6的电穿孔消融系统，其中每个dc脉冲是由具有第一相电压和第一相位长度的第一相、具有第二相电压和第二相位长度的第二相、以及具有第三相电压和第三相位长度的第三相限定的三相脉冲，其中第一相和第三相具有相同的极性，并且第二相具有与其相反的极性。

12、在示例11中，示例10的电穿孔消融系统，其中选择第一相电压、第一相位长度、第二相电压、第二相位长度、第三相电压和第三相位长度，使得每个dc脉冲是电荷和能量平衡的。

13、在示例12中，示例11的电穿孔消融系统，第一相电压、第二相电压和第三相电压彼此相等，并且其中第一相位长度和第三相位长度彼此相等并且具有第二相位长度的一半的持续时间。

14、在示例13中，示例11的电穿孔消融系统，其中第一相电压和第三相电压和相位长度彼此相等，并且分别不同于第二相电压和第二相位长度。

15、在示例14中，示例10的电穿孔消融系统，其中第一相位长度、第二相位长度和第三相位长度以及第一相电压、第二相电压和第三相电压被选择为使得每个dc脉冲是电荷不平衡的以便促进靶组织的电解。

16、在示例15中，示例5的电穿孔消融系统，其中第一电脉冲序列的每个dc脉冲具有第一电压和第一脉冲长度，其被选择为通过不可逆电穿孔消融靶组织，并且其中第二脉冲序列的每个dc脉冲具有第二电压和第二脉冲长度，其被选择为在接近第二阳极-阴极配对的靶组织处创建电解副产物（electrolytic byproduct）。

17、在示例16中，一种用于治疗靶组织的电穿孔消融系统，该电穿孔消融系统包括消融导管和电穿孔发生器。消融导管包括：

18、手柄、具有远端并限定消融导管的纵向轴线的轴、以及位于轴的远端处并且包括空间布置的多个电极的电穿孔电极布置，以便在电脉冲序列被递送到选出的电极配对时生成多个电场，多个电场包括具有相对于纵向轴线的第一取向的第一电场、以及具有相对于纵向轴线的第二取向的第二电场。电穿孔发生器可操作地耦合到电穿孔电极布置并且被配置为选择性地生成电脉冲序列并将其递送至每个选出的电极配对。

19、在示例17中，示例16的电穿孔消融系统，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向周向围绕纵向轴线。

20、在示例18中，示例16的电穿孔消融系统，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向横向于纵向轴线。

21、在示例19中，示例16的电穿孔消融系统，其中第一取向横向于纵向轴线，并且第二取向大致上周向围绕纵向轴线。

22、在示例20中，示例16的电穿孔消融系统，其中多个电脉冲序列中的每个包括多个直流（dc）脉冲。

23、在示例21中，示例20的电穿孔消融系统，其中dc脉冲是单相脉冲、双相脉冲或三相脉冲。

24、在示例22中，示例20的电穿孔消融系统，其中电穿孔发生器被配置为生成由脉冲间延迟分开的每个脉冲序列的dc脉冲，并且其中第一电脉冲序列的至少一些dc脉冲在第二电脉冲序列的相应脉冲间延迟期间被递送。

25、在示例23中，示例16的电穿孔系统，其中电穿孔发生器被配置为生成其间具有暂停的多个电脉冲序列集，其中每个电脉冲序列集包括多个电脉冲序列。

26、在示例24中，示例20的电穿孔消融系统，其中电穿孔发生器被配置为生成由脉冲间延迟分开的每个电脉冲序列的dc脉冲，并且其中第二电脉冲序列的至少一些dc脉冲在第一电脉冲序列的相应脉冲间延迟期间被递送。

27、在示例25中，示例20的电穿孔消融系统，其中dc脉冲是双相脉冲，并且电穿孔消融发生器被配置为在将第一电脉冲序列递送至第一阳极-阴极配对和将第二电脉冲序列递送至第二阳极-阴极配对之间交替。

28、在示例26中，一种用于治疗靶组织的电穿孔消融系统，该电穿孔消融系统包括消融导管，该消融导管包括手柄、具有远端并限定消融导管的纵向轴线的轴、以及位于轴的远端处并且包括多个电极的电穿孔电极布置，所述多个电极被布置为限定多个电极配对，每个电极配对被配置为当电脉冲序列被递送至其时生成电场，多个电极配对包括：第一电极配对，被布置为当第一电脉冲序列被递送至其时生成具有相对于纵向轴线的第一取向的第一电场；以及

29、第二电极配对，其被布置为当第二电脉冲序列被递送至其时生成具有相对于纵向轴线的第二取向的第二电场。电穿孔发生器可操作地耦合到电穿孔电极布置并且被配置为选择性地生成第一电脉冲序列并将其递送至第一电极配对，并且选择性地生成第二电脉冲序列并将其递送至第二电极配对。

30、在示例27中，示例26的电穿孔消融系统，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向周向围绕纵向轴线。

31、在示例28中，示例26的电穿孔消融系统，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向横向于纵向轴线。

32、在示例29中，示例26的电穿孔消融系统，其中第一取向横向于纵向轴线，并且第二取向大致上周向围绕纵向轴线。

33、在示例30中，示例26的电穿孔消融系统，其中第一电脉冲序列和第二电脉冲序列每个包括多个双相dc脉冲，并且其中电穿孔消融发生器被配置为在将第一电脉冲序列递送至第一电极配对和将第二电脉冲序列递送至第二电极配对之间交替。

34、在实施例31中，一种在电穿孔消融系统中生成信号并将其递送到电极的方法，该方法包括：将第一电脉冲序列递送到具有纵向轴线的电穿孔导管的第一电极配对以便生成具有相对于纵向轴线的第一取向的第一电场，并且将第二电脉冲序列递送至电穿孔导管的第二电极配对，以便生成具有相对于纵向轴线的第二取向的第二电场。

35、在示例32中，示例31的方法，其中将第一电脉冲序列递送至第一电极配对和将第二电脉冲序列递送至第二电极配对包括：在时间段内交替地将第一电脉冲序列递送至第一电极配对并将第二电脉冲序列递送到第二电极配对以产生动态旋转电场，该动态旋转电场包括随时间段变化的模式。

36、在示例33中，示例32的方法，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向周向围绕纵向轴线。

37、在示例34中，示例32的方法，其中第一取向大体上与纵向轴线对准，并且其中第二取向横向于纵向轴线。

38、在示例35中，示例32的方法，其中第一取向横向于纵向轴线，并且第二取向大致上周向围绕纵向轴线。

39、虽然公开了多个实施例，但是本领域的技术人员将从示出和描述本发明的说明性实施例的以下详细描述中显而易见本发明的其他实施例。因此，附图和详细描述应被视为本质上是说明性的而非限制性的。