用于电外科器械的导引器的制作方法

1.本发明涉及一种用于将电外科器械引入患者体内的导引器。所述导引器可用于执行经皮电外科手术，以及涉及外科窥视装置的电外科手术。


背景技术：

2.已发现电磁(em)能量以及特别是微波和射频(rf)能量因其能够切割、凝结和消融身体组织而可用于电外科手术中。通常，用于向身体组织递送em能量的设备包括包含em能量源的发生器以及连接到发生器以用于将能量递送到组织的电外科器械。常规的电外科器械往往被设计成经皮地插入患者体内。然而，例如如果靶部位是在移动的肺或胃肠(gi)道的薄壁区段中，则可能难以将器械经皮地定位在身体中。其他电外科器械可通过外科窥视装置(例如内窥镜)递送到靶部位，所述外科窥视装置可运行穿过身体内的通道，诸如气道或者食道或结肠的内腔。这允许微创治疗，这可降低患者的死亡率并且降低术中和术后并发症率。
3.使用微波em能量进行组织消融是基于生物组织主要由水构成的事实。人体软器官组织的水含量通常在70％与80％之间。水分子具有永久电偶极矩，这意味着在整个分子上存在电荷不平衡。这种电荷不平衡使分子响应于由时变电场的施加所产生的力而移动，因为所述分子旋转来使其电偶极矩与所施加的场的极性对准。在微波频率下，快速分子振荡导致摩擦加热以及随之发生的呈热量形式的场能量的耗散。这称为介电加热。水(血液的主要组分)具有比脂肪组织高得多的偶极矩，并因此对于相同的电场，血液中水分子的加热将比脂肪分子的加热发生得更快。
4.微波消融疗法利用了此原理，在所述疗法中，靶组织中的水分子通过在微波频率下施加局部电磁场而快速地加热，从而导致组织凝结和细胞死亡。已知使用微波发射探针来治疗肺和其他器官中的各种病状。例如，在肺中，微波辐射可用于治疗哮喘并且消融肿瘤或病灶。
5.rf em能量可用于生物组织的切割和/或凝结。使用rf能量切割的方法基于如下原理进行操作：在电流(受助于细胞的离子内容物)穿过组织基质时，整个组织上对电子流的阻抗产生热量。当将纯正弦波施加到组织基质时，在细胞内产生足够的热量以使组织的水分蒸发。因此，存在细胞膜无法控制的细胞的内部压力的大幅上升，从而导致细胞破裂。当这种情况大面积地发生时，可预见的是组织早已被切断。
6.将微波和/或rf能量递送到位于体内的治疗部位所面临的一项挑战是如何防止产生因将微波能量输送到治疗部位的电缆的损耗而造成的不良影响。这些损耗通常表现为电缆的发热，这进而可加热并潜在地损坏周围生物组织。


技术实现要素：

7.在最一般的情况下，本发明提供了一种用于将电外科器械引入患者体内的导引器，其中所述导引器包括冷却组件，所述冷却组件被配置成从导引器移除热量。例如，在电
外科器械的操作期间，因为用于将微波和/或rf能量输送到器械的辐射尖端的器械的传输线(或电缆)的损耗，电外科器械可能变热。当经由本发明的导引器将电外科器械引入患者体内时，可使用冷却组件有效地移除电外科器械产生的热量。导引器还可充当电外科器械与患者之间的低温屏障，使得导引器可用于减少从电外科器械到患者的热量传输。以此方式，可以避免沿着电外科器械的长度加热组织，以避免在靶治疗区域之外出现组织损伤。
8.根据本发明的第一方面，提供了一种用于将电外科器械引入患者体内的导引器，所述导引器包括：管状构件，所述管状构件限定电外科器械可插入通过的内腔；以及冷却组件，所述冷却组件被配置成从管状构件移除热量。
9.管状构件可为限定用于接纳电外科器械的内腔的任何合适的中空构件。例如，管状构件可具有基本上圆柱形状。内腔可为沿着管状构件的长度限定在管状构件内的通道，其尺寸被设计成接纳电外科器械。
10.内腔的尺寸可被设计成使得当电外科器械插入通过内腔时，电外科器械的外表面与管状构件的内表面接触。例如，内腔的横截面积可被布置成与电外科器械的横截面积基本上匹配。这可确保当电外科器械插入内腔时，电外科器械产生的热量可传递到管状构件。在一些情况下，当电外科器械插入内腔时，内腔的尺寸可被设计成与电外科器械形成干涉配合。
11.在使用中，可经由导引器将电外科器械引入患者体内。可将电外科器械插入通过管状构件中的内腔，直到电外科器械的辐射尖端突出超过管状构件的远侧端部并到达靶治疗部位。
12.管状构件可被配置成经皮插入患者体内。在这种情况下，可首先将导引器经皮插入患者体内。然后，可将电外科器械插入通过管状构件的内腔，直到电外科器械的辐射尖端到达患者体内的靶治疗部位。
13.在一些情况下，管状构件可被配置成经由诸如腹腔镜的窥视装置插入患者体内。在这种情况下，管状构件的尺寸可被设计成装配在窥视装置的工作通道内。然后，在将管状构件插入窥视装置之后，可将电外科器械插入通过管状构件的内腔，直到电外科器械的辐射尖端到达患者体内的靶治疗部位。
14.管状构件可包括导热材料，例如管状构件可至少部分地由导热材料形成。例如，管状构件可由金属(例如，铝、铜、黄铜、金、金刚石)或其他导热材料形成。在一些情况下，管状构件可由导热材料制成的中空柱形管形成。
15.在一些示例中，管状构件可包括导热介电(例如，非金属)材料。这可使管状构件对由电外科器械的辐射尖端辐射的微波能量的干扰最小化，并防止微波能量沿着管状构件的长度反向传播。例如，管状构件可由导热介电材料形成。作为示例，氧化铝(或三氧化二铝)可以是合适的导热介电材料。
16.在本文，导热材料可以是热导率为至少10w.m-1
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的材料。因此，管状构件可包含热导率为至少10w.m-1
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的材料。在一些实施方案中，导热材料的热导率可为至少20w.m-1
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、40w.m-1
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、60w.m-1
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、80w.m-1
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、100w.m-1
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、120w.m-1
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、140w.m-1
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、160w.m-1
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、180w.m-1
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或200w.m-1
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。较高的热导率可使得能够更有效地从管状构件的内腔内的电外科器械移除热量。合适的导热材料的示例包括铜(热导率≈398w.m-1
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)、铝(热导率≈237w.m-1
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)、黄铜(热导率≈109w.m-1
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)、金(热导率≈315w.m-1
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)、金刚
石(热导率≈1000-2200w.m-1
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)、氧化铝(热导率≈30w.m-1
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)。也可使用其他导热材料。
17.通过管状构件的热传递速率可取决于管状构件的壁厚。因此，可调整管状构件的壁厚，以便实现通过管状构件的期望的热传递速率。
18.冷却组件可包括被配置成从管状构件移除热量的任何合适的主动部件和/或被动部件。这可用于确保管状构件的温度不会变得过高，否则会对周围组织造成损伤。这也可用于从电外科器械移除热量，以便在使用期间将电外科器械保持在可接受的温度。从电外科器械移除热量可改善电外科器械的性能，并避免因过度加热而损坏电外科器械。这也可使得电外科器械能够经由辐射尖端递送更高的功率水平，这可例如使得更大的靶区域能够得到治疗。
19.冷却组件可包括散热器，所述散热器热耦合到管状构件。因此，散热器可用于从管状构件中带走热量，以便降低管状构件的温度。散热器可由导热材料形成，例如金属，如铜、铝或黄铜。散热器可以为热耦合到管状构件的导热材料块的形式。在一些情况下，散热器可包括一个或多个翅片。所述一个或多个翅片可用于增加散热器的表面积，这可便于散热器的冷却，例如，当使用风扇和/或冷却剂冷却散热器时。
20.散热器可经由任何合适的连接件热耦合到管状构件，所述连接件使得热量能够从管状构件传递到散热器。例如，散热器可经由由导热材料(例如，金属)制成的电线或电缆热耦合到管状构件。在一些情况下，散热器可与管状构件直接连接(例如，接触)。
21.散热器可具有比管状构件更大的热容量。这可导致热量从管状构件流到散热器，以便有效地从管状构件移除热量。
22.散热器可设置在管状构件的近侧端部处或附近。在使用中，管状构件的近侧端部可位于患者体外，而管状构件的远侧端部可位于患者体内。因此，将散热器放置在管状构件的近侧端部处或附近可确保热量从管状构件移除到患者体外的位置，并且便于冷却散热器。
23.散热器可设置在管状构件的柄部中。这可便于将散热器集成到导引器中，并改善管状构件的操纵性和机动性。柄部可设置在管状构件的近侧端部处。因此，在使用中，使用者可通过柄部抓持管状构件，以便于将管状构件定位并插入患者体内。柄部可由散热器形成。可替代地，散热器可容纳在柄部内。
24.散热器可经由热管热耦合到管状构件。这可在管状构件与散热器之间提供牢固的热连接，从而能够有效地从管状构件移除热量。热管可以是常规的热管，其被配置成将热量从管状构件传递到散热器。热管的第一端部可连接到管状构件，而热管的第二端部可连接到散热器。在一些情况下，热管的第二端部可构成散热器。
25.冷却组件可被配置成主动冷却散热器。主动冷却散热器可使得能够更有效地从散热器移除热量，这进而可使得能够从管状构件(以及容纳在其中的任何电外科器械)移除更多的热量。主动冷却可指一种类型的需要电力的冷却。主动冷却可包括使流体流与散热器接触，以从散热器移除热量。
26.冷却组件可包括风扇，所述风扇被配置成主动冷却散热器。风扇可被布置成产生指向散热器的气流，使得散热器被气流冷却。这可使得能够有效地从散热器移除热量。
27.冷却组件可被配置成使用冷却剂流体主动冷却散热器。冷却组件可被配置成使冷却剂流体流动以从散热器移除热量。因此，散热器可充当管状构件与冷却剂流体之间的热
交换器。在一些情况下，冷却剂流体可与散热器直接接触，例如流过和/或穿过散热器。在其他情况下，冷却剂流体可能不与散热器直接接触，但可能流过与散热器热接触的管或导管。
28.冷却剂流体可以为液体或气体。例如，合适的冷却剂流体可包括水、液态氮或气态氮以及液态氦或气态氦。
29.冷却组件可包括冷却剂流体源，所述冷却剂流体源被布置成产生冷却剂流体流。冷却剂源可经由一个或多个导管连接到散热器，使得冷却剂流体可从冷却剂流体源流到散热器。作为示例，冷却剂流体源可以为容纳有冷却剂流体的加压容器的形式。作为另一示例，冷却剂流体源可以为具有用于使冷却剂流体流到散热器的泵或其他合适的机构的冷却剂流体容器的形式。
30.散热器可包括形成在其中的、冷却剂流体可流过的一个或多个通道。这可促进冷却液与散热器之间的热交换。
31.冷却组件可包括热交换器，所述热交换器被配置成主动冷却散热器。散热器可热耦合到热交换器，使得通过热交换器从散热器移除热量。例如，热交换器可包括热端和冷端，其中散热器热耦合到热交换器的冷端。
32.可替代地，可被动地冷却散热器。例如，可将散热器留在空气中以使其被空气冷却。在一些情况下，可使散热器与冷却剂接触，例如，可将散热器放置在容纳有冷却剂的容器中。例如，合适的冷却剂可包括水、液氮或液氦。
33.冷却组件可包括热泵，所述热泵被配置成从管状构件移除热量。例如，热泵可以为热电热泵，诸如珀耳帖冷却器。热泵可直接安装在管状构件的表面上，例如安装在管状构件的近侧端部附近。在冷却组件包括散热器的情况下，热泵可被配置成从散热器移除热量，例如，热泵可安装在散热器的表面上。
34.管状构件可包括限定在管状构件的侧壁上或侧壁中的一个或多个通道，并且冷却组件可被配置成使冷却剂流体循环通过一个或多个通道，以从管状构件移除热量。通过使冷却剂流体循环通过一个或多个通道，可从管状构件移除热量。一个或多个通道可沿着管状构件的长度延伸。这可使得能够沿着管状构件的长度移除热量，这可导致沿着管状构件的长度产生基本上均匀的温度。例如，一个或多个通道可从管状构件的近侧端部延伸到管状构件的远侧端部处或远侧端部附近的位置。
35.冷却组件可包括冷却剂流体源，所述冷却剂流体源被配置成使冷却剂流体循环通过一个或多个通道。冷却剂流体可以为液体或气体。例如，合适的冷却剂流体可包括水、液态氮或气态氮以及液态氦或气态氦。
36.一个或多个通道可包括第一通道(“入通道”)和第二通道(“出通道”)，冷却剂流体可经由所述第一通道被引入管状构件，冷却剂流体可经由所述第二通道从管状构件流出。例如，第一通道和第二通道可经由位于管状构件远侧端部附近的连接通道连接。第一通道的入口可在其近侧端部处连接到冷却剂流体源，以从冷却剂流体源接收冷却剂流体。第二通道的出口可在适当时连接，以用于收集或再循环从第二通道流出的排放的冷却剂流体。
37.管状构件可包括一个或多个接触元件，所述一个或多个接触元件设置在内腔内并且被布置成当电外科器械插入通过内腔时压靠电外科器械的外表面。当电外科器械被接纳在内腔中时，一个或多个接触元件可用于在管状构件与电外科器械之间提供热连接。一个或多个接触元件可由导热材料(例如，金属)制成。
38.一个或多个接触元件可包含弹性材料。这可用于确保与电外科器械保持接触，同时便于将电外科器械插入通过内腔。例如，一个或多个接触元件中的每个接触元件均可包括弹簧或弹簧状元件，所述弹簧或弹簧状元件被配置成当电外科器械插入通过内腔时将接触元件压靠电外科元件的外表面。
39.管状构件可包括由介电材料形成的远侧端部。这可使管状构件的远侧端部对由电外科器械的辐射尖端辐射的微波能量的干扰最小化，并减少微波能量沿着管状构件的长度的反向传播。例如，管状构件的远侧端部可由陶瓷材料(例如，氧化锆)或聚合物材料(例如，聚醚醚酮或peek)制成。
40.管状构件可包括尖的远侧端部。尖的远侧端部可使管状构件能够刺穿皮肤，以便于将管状构件经皮插入患者体内。以此方式，管状构件可用于刺穿患者的皮肤，并将电外科器械经皮引入患者体内。在管状构件包括由介电材料形成的远侧端部的情况下，尖的远侧端部可由介电材料形成。
41.尖的远侧端部可与管状构件的其余部分整体形成，例如，其中远侧端部由与管状构件的其余部分相同的材料形成。可替代地，如果远侧端部与管状构件的其余部分相比，由不同的材料形成，则可经由任何合适的手段(例如，经由粘合剂或机械固定机构)将远侧端部固定在管状构件的远侧端部处。
42.管状构件可包括由生物相容性材料形成的外层。例如，管状构件可包括由导热材料形成的内层，所述内层涂覆有或覆盖有生物相容性材料。导热材料可以为金属(例如，铝、铜、黄铜)。生物相容性材料可以为金属(例如，金或银)，或者生物相容性材料可以为聚合物材料(例如，聚四氟乙烯-ptfe)。生物相容性材料可用来保护管状构件。在一些情况下，生物相容性材料可以为不粘材料(例如，ptfe)，以便于将管状构件插入患者体内。
43.管状构件可包括由导热材料形成的内层和由绝热材料形成的外层。以此方式，当电外科器械被接纳在内腔中时，导热内层可吸收和传导来自电外科器械的热量。绝热外层可充当抵抗电外科器械产生的热量的热障，以使对周围组织的加热最小化。内层和外层可由固定在一起的不同材料制成。
44.导热材料的热导率可大于绝热材料的热导率。上面讨论的任何导热材料都可用作内层的导热材料(例如，铜、黄铜、铝等)。合适的绝热材料的示例包括聚苯乙烯(热导率≈0.0081-0.026w.m-1
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)、聚氨酯(热导率≈0.032-0.05w.m-1
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)、玻璃(热导率≈0.18-0.96w.m-1
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)、云母(热导率≈0.71w.m-1
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)、ptfe(热导率≈0.25w.m-1
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)。然而，也可使用其他绝热材料。一般来说，绝热材料可包括热导率低于10w.m-1
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的材料。优选地，绝热材料可包括热导率低于1w.m-1
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的材料。
45.内层和外层可形成为同心管。例如，同心管可经由合适的粘合剂或环氧树脂固定在一起。
46.在一些情况下，内层可形成为外层的内表面上的涂层。例如，外层可形成为由绝热材料(例如，云母)制成的中空管。然后，可通过用导热材料(例如，金)涂覆中空管的内表面来形成内层。
47.外层的厚度可大于内层的厚度。这可减少从电外科器械到周围组织的热量泄漏。例如，内层的厚度可在外层的厚度的15％至25％之间。
48.在管状构件包括由生物相容性材料形成的外层的情况下，生物相容性外层可由绝
热材料制成。例如，外层可由ptfe形成。
49.在管状构件包括上面提及的内层和外层的情况下，冷却组件可被配置成从管状构件的内层和外层中的一者或两者移除热量。在一些情况下，冷却组件可直接联接到内层，以便更有效地从内层移除热量。例如，外层可包括冷却组件热耦合到内层所经由的一个或多个孔。
50.在管状构件包括上面提及的内层和外层的情况下，并且在管状构件包括如上所述的一个或多个通道的情况下，一个或多个通道可限定在管状构件的内层和/或外层中。在一个示例中，一个或多个通道可包括第一通道(“入通道”)，冷却剂流体经由所述第一通道被引入管状构件，所述第一通道形成在管状构件的内层中。一个或多个通道还可包括第二通道(“外通道”)，冷却剂流体可通过所述第二通道从管状构件流出，所述第二通道形成在管状构件的外层中。以此方式，冷却剂流体可首先穿过内层，然后穿过外层，使得可更有效地从内层移除热量。
51.在一些实施方案中，管状构件的近侧部分可以为柔性的，并且管状构件的远侧部分可以为刚性的。管状构件的远侧部分的刚度可大于管状构件的近侧部分的刚度。在使用中，可将管状构件的刚性远侧部分插入患者体内，而可将管状构件的柔性近侧部分设置在患者体外。使管状构件的远侧端部部分具有刚性可便于将远侧部分插入患者体内。使近侧部分具有柔性可便于导引器的操纵。具体地，在电外科器械包括长电缆或传输线的情况下，管状构件的柔性部分可能是有益的，因为管状构件的柔性部分可使得电外科器械的电缆能够挠曲或弯曲，这可便于将电外科器械连接到电外科发生器。近侧部分的长度可大于远侧部分的长度，例如以便于在近侧部分中接纳电外科器械的电缆。
52.管状构件的远侧部分可包括刚性(或坚硬)导热材料。例如，管状构件的远侧部分可包括刚性金属管。
53.管状构件的近侧部分可包括柔性导热材料。在本文，柔性材料可指可弯曲或柔软的材料。例如，管状构件的近侧部分可由编织材料(例如，金属编织物)制成，以便为近侧部分提供柔性。
54.管状构件的长度可以为30cm或更长。此长度可便于将管状件经皮插入患者体内，并确保患者的身体充分屏蔽由电外科器械产生的热量。
55.本发明的第一方面的导引器可形成电外科系统的一部分。因此，根据本发明的第二方面，提供了一种电外科系统，所述电外科系统包括：电外科器械，所述电外科器械包括：传输线，所述传输线用于输送微波和/或射频电磁(em)能量；以及辐射尖端，所述辐射尖端安装在传输线的远侧端部处，所述辐射尖端被配置成接收微波和/或射频em能量并将其递送到生物组织；以及根据本发明的第一方面的导引器，其中电外科器械可插入通过管状构件的内腔。以上关于本发明的第一方面讨论的导引器的任何特征可与本发明的第二方面共享。
56.电外科器械可被配置成向生物组织递送微波和/或射频em能量。微波和/或射频em能量可沿着传输线输送到辐射尖端，所述辐射尖端被配置成将em能量递送到生物组织。辐射尖端可包括一个或多个电极，所述一个或多个电极被布置成将em能量递送到生物组织。
57.传输线可以为用于输送微波和/或射频em能量的任何合适的电缆。例如，传输线可以为柔性同轴电缆。传输线的远侧端部可电连接到辐射尖端，以将em能量从传输线传递到
辐射尖端。
58.电外科器械的尺寸可被设计成使得其可插入通过管状构件的内腔。例如，电外科器械的外径可小于或等于管状构件的内腔的直径。在使用中，传输线的一部分可被接纳在管状构件的内腔中，而辐射尖端可从管状构件的远侧端部突出。以此方式，辐射尖端可将em能量递送到靶组织，而管状构件可用来保护患者的身体免受传输线中产生的热量的影响。
59.所述系统还可包括电外科发生器，所述电外科发生器被配置成产生微波和/或射频em能量。电外科发生器可电连接到传输线的近侧端部，以将em能量递送到传输线。
60.根据本发明的第三方面，提供了一种将电外科器械引入患者体内的方法，所述方法包括：将导引器的管状构件插入患者体内；将电外科器械插入通过管状构件的内腔，使得电外科器械的辐射尖端突出超过管状构件的远侧端部；以及使用导引器的冷却组件从管状构件移除热量。
61.所述导引器可以是根据本发明的第一方面的导引器。所述导引器和电外科器械可以是根据本发明的第二方面的电外科系统的一部分。
62.可将管状构件经皮插入患者体内。可替代地，可将管状构件经由外科窥视装置(例如，经由腹腔镜)插入患者体内。
63.可将电外科器械插入通过管状构件的内腔，直到电外科器械的辐射尖端突出超过管状构件的远侧端部。以此方式，可暴露出辐射尖端，使得所述辐射尖端可与靶组织接触。
64.然后，可使用导引器的冷却组件从管状构件移除热量。这可包括被动地和/或主动地从管状构件移除热量，这取决于所使用的冷却组件的配置。在冷却组件包括主动部件(例如，风扇)的情况下，从管状组件移除热量可包括激活冷却组件的主动部件。
65.在本文，术语“内”可指径向更接近于管状构件和/或电外科器械的中心(例如，轴线)的位置。术语“外”可指径向更远离管状构件和/或电外科器械的中心(轴线)的位置。
66.除非上下文另外指明，否则术语“传导的”在本文中用于意指导电的。
67.在本文中，术语“近侧”和“远侧”是指管状构件或电外科器械的端部。在使用时，近侧端部更接近于用于提供rf和/或微波能量的发生器，而远侧端部更远离所述发生器。具体地，管状构件和电外科器械的近侧端部可设置在患者体外，而管状构件和电外科器械的远侧端部可设置在患者体内，例如设置在靶组织附近。
68.在本说明书中，“微波”可广泛地用于指示400mhz至100ghz的频率范围，但优选地为1ghz至60ghz的范围。微波em能量的优选标定频率包括：915mhz、2.45ghz、3.3ghz、5.8ghz、10ghz、14.5ghz和24ghz。5.8ghz可为优选的。所述装置可以这些微波频率中的多于一个微波频率递送能量。
69.术语“射频”或“rf”可用于指示在300khz与400mhz之间的频率。
附图说明
70.以下参考附图论述了本发明的示例，在附图中：
71.图1是根据本发明的实施方案的导引器的示意图；
72.图2是根据本发明的实施方案的导引器的示意图；
73.图3是根据本发明的实施方案的导引器的示意图；
74.图4是根据本发明的实施方案的可形成导引器的一部分的管状构件的横截面图；
75.图5是根据本发明的实施方案的可形成导引器的一部分的管状构件的横截面图；
76.图6是根据本发明的实施方案的导引器的示意图；以及
77.图7是根据本发明的实施方案的导引器的示意图。
具体实施方式
78.图1示出了根据本发明的实施方案的导引器100的示意图。导引器100包括管状构件102，该管状构件限定电外科器械106可插入通过的内腔104。
79.管状构件102由导热材料制成的中空柱形管形成。例如，管状构件可由铜、铝或黄铜制成。管状构件还可涂覆有不粘生物相容材料(诸如ptfe)，以便于将管状构件经皮插入患者体内。
80.管状构件102中的内腔104的尺寸被设计成接纳电外科器械106。具体地，内腔104的尺寸被设计成使得当电外科器械106插入通过内腔104时，电外科器械106的外表面与内腔104的壁接触。例如，内腔104的横截面积可与电外科器械106的横截面积基本上匹配。以此方式，电外科器械106可热耦合到管状构件102，使得热量可从电外科器械106流到管状构件102。内腔104和电外科器械106可具有基本上圆形的横截面。
81.管状构件102包括尖的远侧端部108，所述远侧端部由介电材料(例如，peek)形成。尖的远侧端部108可经由合适的粘合剂固定到管状构件102的其余部分。尖的远侧端部108可便于刺穿患者的皮肤，以使管状构件能够经皮插入患者体内。
82.管状构件102还包括散热器110，所述散热器附接在管状构件102的近侧端部处。散热器110热耦合到管状构件102，使得热量可从管状构件102流到散热器110。散热器110为导热材料(例如，铜、铝、黄铜)块的形式。散热器110被布置成使得其热容量比管状构件102更大，使得热量可优先从管状构件102流到散热器110。以此方式，散热器110可有效地从管状构件102移除热量。
83.当散热器110附接到管状构件102的近侧端部时，所述散热器也可充当管状构件102的柄部。因此，用户可经由散热器110抓持管状构件，这可便于操纵管状构件102。散热器110可为符合人体工程学的形状，以便于抓持散热器110。另外，散热器110可覆盖有诸如橡胶等抓持(例如，防滑)材料，以便于抓持散热器110。
84.散热器110包括限定于其中的、冷却剂流体可流过的通道(未示出)，以便从散热器110移除热量。限定于散热器110中的通道在散热器110的入口112与出口114之间延伸。散热器110中的通道可限定盘旋路径，以使通过流过通道的冷却剂流体从散热器110的热量移除最大化。
85.导引器100还包括冷却剂流体源116，所述冷却剂流体源被配置成使冷却剂流体流过散热器110中的通道。冷却剂流体源116经由第一导管118(或管)联接到散热器110的入口112，使得冷却剂流体可从冷却剂流体源116流入散热器110的入口112。第二导管120连接到散热器110的出口114，使得冷却剂流体可经由第二导管120从散热器110流出，如箭头122所示。例如，经由第二导管120排出的冷却剂流体可被捕获在用于排放的冷却剂流体的贮存器中。作为另一示例，经由第二导管120排出的冷却剂流体可再循环到冷却剂流体源116，使得冷却剂流体可被再利用。
86.冷却剂流体源116包括容纳有冷却剂流体的容器(或罐)。冷却剂流体可包括气体
或液体。例如，合适的冷却剂流体可包括水、液态氮或气态氮、液态氦或气态氦。冷却剂流体源116被配置成使容纳在贮存器中的冷却剂流体流过散热器110中的通道。例如，贮存器中的冷却剂流体可被加压，并且冷却剂流体源116可包括用于控制冷却剂流体从贮存器流出并流入第一导管118的阀。作为另一示例，冷却剂流体源116可包括用于使冷却剂流体从贮存器流入第一导管118的泵或其他机构。散热器110、冷却剂流体源116和导管118、120可一起形成导引器100的冷却组件。
87.在使用中，最初可将管状构件102插入患者体内。尖的远侧端部108可用于刺穿患者的皮肤。可将管状构件102插入到期望深度，使得管状构件102的尖的远侧端部108位于患者体内的靶生物组织附近。然后，可将电外科器械106插入通过管状构件102中的内腔104。
88.电外科器械106被配置成向生物组织递送rf和/或微波能量。电外科器械包括传输线124和设置在传输线124的远侧端部处的辐射尖端126。传输线124被配置成从连接在传输线124的近侧端部处的电外科发生器输送rf和/或微波能量；例如，传输线124可为合适的同轴电缆。辐射尖端126电连接到传输线124，以接收rf和/或微波能量，并将rf和/或微波能量递送到靶组织。辐射尖端可包括一个或多个电极(未示出)，用于将rf和/或微波能量递送到生物组织。一个或多个电极可根据待输送能量的类型和待执行电外科手术的类型来布置。
89.可将电外科器械106插入通过管状构件102的内腔104，直到辐射尖端126突出超过管状构件102的尖的远侧端部108，如图1所示。以此方式，可暴露出辐射尖端126，使得所述辐射尖端可将rf和/或微波递送到靶组织。在此配置中，传输线124的一部分被接纳在管状构件102的内腔104内。传输线124的在内腔104中的部分与管状构件102直接接触，使得它们彼此热接触。
90.例如，可通过激活冷却剂流体源116来激活导引器100的冷却组件，使得冷却剂流体流过散热器110中的通道。这用于从散热器110移除热量。
91.当rf和/或微波能量沿着传输线124输送并经由辐射尖端126递送到靶组织时，例如由于传输线124中的损耗，电外科器械106可能变热。因此，热量可从电外科器械106流入管状构件102，这可导致管状构件102变热。然后，热量可从管状构件102流入散热器110。可激活冷却剂流体源116，以便使冷却剂流体流过散热器110中的通道，从而从散热器110移除热量。当冷却剂流体流过散热器110中的通道时，所述冷却剂流体可从散热器110吸收热量。以此方式，可有效地冷却散热器110，使得所述散热器可继续从管状构件102吸收热量。因此，管状构件102可保持在相对低的温度，这可避免对周围组织造成损伤。此外，可经由管状构件102和散热器110有效地移除电外科器械106产生的热量，这可用于将电外科器械106保持在适当的工作温度。可控制(例如，通过控制冷却剂流体源116)冷却剂流体通过散热器110中的通道的流速，以便控制散热器110的冷却，例如使散热器110(以及管状构件102)可保持在期望的温度。
92.电外科器械106和导引器100可一起形成作为本发明的实施方案的电外科系统的一部分。此类电外科系统还可包括电外科发生器，该电外科发生器连接(或可连接)在传输线124的近侧端部处，并且被配置成向传输线124递送rf和/或微波能量。
93.图2示出了根据本发明的另一实施方案的导引器200的示意图。导引器200包括管状构件202，该管状构件限定电外科器械206可插入通过的内腔204。电外科器械206包括传输线224和辐射尖端226，并且在配置上类似于上面讨论的电外科器械106。
94.与上面讨论的管状构件102类似，管状构件202由导热材料制成的中空柱形管形成，所述中空柱形管可涂覆有不粘生物相容性材料。由介电材料(例如，peek)制成的尖的远侧端部208设置在管状构件202的远侧端部处。
95.内腔204的尺寸被设计成接纳电外科器械206。例如，内腔204的横截面积可略大于电外科器械206的横截面积。多个接触元件210设置在内腔204的壁上，并且被布置成当电外科器械206插入通过内腔204时压靠电外科器械206的外表面。接触元件210由导热材料制成，并用于在电外科器械206与管状构件202之间提供热连接。接触元件210可由弹性(例如，柔性)材料制成。这可便于将电外科器械206插入内腔204中，同时确保在电外科器械206与管状构件202之间保持热接触。图1、图3、图4a、图4b和图5中所示的每个实施方案都可修改为在其管状构件的内腔中包括类似于接触元件210的接触元件。
96.导引器200还包括散热器212。散热器212经由热管214形式的热连接件热耦合到管状构件202。散热器212为导热材料(例如，铜、铝、黄铜)块的形式，并且热容量比管状构件202的热容量大。散热器212包括布置在其表面上的一系列翅片(未示出)，以便增加散热器212的表面积。热管214可为任何合适的常规热管，并且用于将热量从管状构件202传导到散热器212。热管214在管状构件202的近侧端部附近连接到管状构件202。
97.导引器200还包括风扇216，所述风扇被配置成主动冷却散热器212。具体地，风扇216被配置成将空气吹到散热器212上(如箭头218所示)，以便冷却散热器212。风扇216可为任何合适的常规风扇，例如电风扇。风扇216可由外部电源(未示出)供电。热管214、散热器212和风扇216可一起形成导引器200的冷却组件。
98.在图2所示的配置中，电外科器械206被插入管状构件202的内腔204中，使得传输线224的一部分设置在内腔204内，并且辐射尖端226突出超过管状构件202的尖的远侧端部208。在电外科器械206的使用期间，由电外科器械206产生的热量可经由多个接触元件210传递到管状构件202。然后，热量可经由热管214从管状构件202流到散热器212。可激活风扇216，以便将空气吹过散热器212，从散热器212移除热量，使得散热器可有效地从管状构件202吸收热量。以此方式，管状构件202可保持在相对低的温度，这可避免对周围组织造成损伤。此外，可经由管状构件202和散热器212有效地移除电外科器械206产生的热量，这可用于将电外科器械206保持在适当的工作温度。
99.在替代实施方案(未示出)中，可使用冷却剂流体被动地冷却散热器212，而不是使用风扇216主动冷却散热器。例如，可将散热器212浸没在容纳有冷却剂流体(例如，水、液氮或液氦)的容器中。以此方式，冷却剂流体可冷却散热器212，使得其可有效地从管状构件202吸收热量。
100.电外科器械206和导引器200可一起形成作为本发明的实施方案的电外科系统的一部分。此类电外科系统还可包括电外科发生器，该电外科发生器连接(或可连接)在传输线224的近侧端部处，并且被配置成向传输线224递送rf和/或微波能量。
101.图3示出了根据本发明的另一实施方案的导引器300的示意图。导引器300包括管状构件302，该管状构件限定电外科器械306可插入通过的内腔304。电外科器械306包括传输线324和辐射尖端326，并且在配置上类似于上面讨论的电外科器械106。
102.与上面讨论的管状构件202和102类似，管状构件302由导热材料制成的中空柱形管形成，所述中空柱形管可涂覆有不粘生物相容性材料。由介电材料(例如，peek)制成的尖
的远侧端部308设置在管状构件302的远侧端部处。
103.管状构件302中的内腔304的尺寸被设计成接纳电外科器械306。具体地，内腔304的尺寸被设计成使得当电外科器械306插入通过内腔304时，电外科器械306的外表面与内腔304的壁接触。例如，内腔304的横截面积可与电外科器械306的横截面积基本上匹配。
104.管状构件304包括限定在管状构件302的侧壁中的第一通道310和第二通道312。第一通道310和第二通道312从管状构件302的近侧端部朝向管状构件302的远侧端部延伸。第一通道310的近侧端部经由第一导管316连接到冷却剂流体源314，使得冷却剂流体可从冷却剂流体源314流入第一通道310。
105.第一通道310和第二通道312经由连接通道318(在图3中由虚线示出)在管状构件302的远侧端部附近连接在一起。连接通道318被限定在管状构件302的侧壁内，并且在第一通道310和第二通道312之间延伸。以此方式，冷却剂流体可经由连接通道318从第一通道310流入第二通道312。第二导管320连接到第二通道312的近侧端部，使得冷却剂流体可从第二通道流出到第二导管320中。以此方式，第一导管316、第一通道310、连接通道318、第二通道312和第二导管320形成冷却剂流体可沿着其流动的流动路径。
106.冷却剂流体源314被配置成使冷却剂流体沿着此流动路径循环，使得冷却剂流体流过管状构件302中的第一通道310和第二通道312。冷却剂流体源314可具有与上述冷却剂流体源116类似的配置。例如，冷却剂流体源314可包括容纳有冷却剂流体的贮存器，并且所述冷却剂流体源可被配置成使冷却剂流体从贮存器流入第一导管316。这可通过对贮液器加压并经由阀控制冷却剂流体从贮存器的流出，或者通过提供用于使冷却剂流体从贮存器流出的泵或其他机构来实现。冷却剂流体可包括气体或液体。例如，合适的冷却剂流体可包括水、液态氮或气态氮、液态氦或气态氦。
107.在图3所示的配置中，电外科器械306被插入管状构件302的内腔304中，使得传输线324的一部分设置在内腔304内，并且辐射尖端326突出超过管状构件302的尖的远侧端部308。在电外科器械306的使用期间，由电外科器械306产生的热量可传递到管状构件302。可激活冷却剂流体源314，以使冷却剂流体沿着流动路径流动，使得所述冷却剂流体沿着第一通道310和第二通道312流动。当冷却剂流体沿着第一通道310和第二通道312流动时，所述冷却剂流体可从管状构件302吸收热量，使得管状构件302被冷却。以此方式，管状构件302可保持在安全温度，以避免对周围组织造成损伤。
108.在电外科器械306的操作期间，冷却剂流体源314可被配置成使冷却剂流体沿着流动路径连续地流动，使得热量从管状构件302连续地移除。可调整冷却剂流体沿着流动路径的流速(例如，通过控制冷却剂流体源314)，以便控制管状构件302的冷却，例如使得管状构件302可保持在期望的温度。
109.然后，排放的冷却剂流体可经由第二导管320排出，如箭头322所示。例如，经由第二导管320排出的冷却剂流体可被捕获在用于排放的冷却剂流体的贮存器中。作为另一示例，经由第二导管320排出的冷却剂流体可再循环到冷却剂流体源314，使得冷却剂流体可被再利用。
110.电外科器械306和导引器300可一起形成作为本发明的实施方案的电外科系统的一部分。此类电外科系统还可包括电外科发生器，该电外科发生器连接(或可连接)在传输线324的近侧端部处，并且被配置成向传输线324递送rf和/或微波能量。
111.图4和图5示出了包括可用于使冷却剂流体循环的通道的不同配置的管状构件。图4示出了根据本发明的实施方案的可形成导引器的一部分的管状构件402的横截面图。管状构件402由导热材料制成的中空柱形管形成。管状构件402限定沿着管状构件402的长度延伸并且电外科器械可插入通过的内腔404。第一对通道406a、406b和第二对通道408a、408b被限定在管状构件402的侧壁410中。
112.与上面讨论的第一通道310和第二通道312类似，通道406a、406b、408a和408b沿着管状构件402的长度延伸，即从管状构件402的近侧端部延伸到管状构件402的远侧端部附近的位置。第一对通道406a、406b可经由一组连接通道(未示出)流体连接到第二对通道408a、408b，所述连接通道在管状构件402的远侧端部附近限定在管状构件402的侧壁410中。例如，第一连接通道可被布置成将通道406a连接到通道408a，并且第二连接通道可被布置成将通道406b连接到通道408b。
113.第一对通道406a、406b可用作“入通道”，冷却剂流体经由所述通道被引入管状构件402，而第二对通道408a、408b可用作“出通道”，冷却剂流体可经由所述通道从管状构件402流出。例如，冷却剂流体源(例如，类似于冷却剂流体源314)可经由一对导管连接到第一对通道406a、406b的近侧端部，使得冷却剂流体可从冷却剂流体源流入第一对通道406a、406b。然后，冷却剂流体可沿着第一对通道406a、406b流向管状构件402的远侧端部。在管状构件402的远侧端部处，冷却剂流体可经由所述一组连接通道进入第二对通道408a、408b，然后朝向管状构件402的近侧端部流回，在所述近侧端部处，冷却剂流体可排出管状构件402。与以上对第一通道310和第二通道312的讨论类似，当冷却剂流体流过通道406a、406b、408a和408b时，可从管状构件402移除热量(并因此从接纳在内腔404中的电外科器械移除热量)。
114.第一对通道406a、406b布置在侧壁410中相对于管状构件402的纵向轴线的沿直径相对的位置。类似地，第二对通道408a、408b布置在侧壁410中相对于管状构件402的纵向轴线的沿直径相对的位置。此类配置可导致围绕管状构件的圆周更均匀地移除热量。
115.图5示出了根据本发明的实施方案的可形成导引器的一部分的管状构件502的横截面图。管状构件502由导热材料制成的中空柱形管形成。管状构件502限定沿着管状构件502的长度延伸并且电外科器械可插入通过的内腔504。
116.一对同心通道被限定在管状构件502的侧壁510内。具体地，管状构件502包括围绕内腔504同心地设置的第一环形通道506，和围绕第一环形通道506同心地设置的第二环形通道508。第一环形通道506通过内壁512与内腔504分开，所述内壁也用于限定内腔504。第一环形通道506通过分隔壁514与第二环形通道508分开。第一环形通道506和第二环形通道508沿着管状构件502的长度延伸，即从管状构件502的近侧端部延伸到管状构件502的远侧端部附近的位置。例如，第一环形通道506和第二环形通道508经由形成在分隔壁514中的一个或多个连接通道在管状构件的远侧端部附近连接在一起。以此方式，第一环形通道506和第二环形通道508限定冷却剂流体可沿着其流动的流动路径。
117.例如，第一环形通道506可包括设置在管状构件502的近侧端部附近的入口(未示出)。冷却剂流体源(例如，类似于冷却剂流体源314)可连接到第一环形通道506的入口，使得冷却剂流体可从冷却剂流体源流入第一环形通道506。然后，冷却剂流体可沿着第一环形通道506流向管状构件502的远侧端部。在管状构件502的远侧端部处，冷却剂流体可经由分
隔壁514中的连接通道进入第二环形通道508。冷却剂流体可沿着第二环形通道508朝向管状构件502的近侧端部流回。冷却剂流体可经由位于管状构件502的近侧端部附近的第二环形通道508的出口从第二环形通道508流出。当冷却剂流体沿着第一环形通道506和第二环形通道508流动时，可从管状构件502移除热量(并因此从接纳在内腔504中的电外科器械移除热量)。在替代配置中，连接到第二环形通道508的入口和出口可连接到第一环形通道506，使得冷却剂流体可从冷却剂流体源引入第二环形通道508，并且冷却剂流体可经由第一环形通道506排出。
118.由于第一环形通道506和第二环形通道508围绕内腔504同心地设置，因此冷却剂流体可围绕管状构件502的纵向轴线以基本上均匀的方式从管状构件502移除热量。
119.图6示出了根据本发明的另一实施方案的导引器600的示意图。导引器600包括管状构件602，所述管状构件由连接在一起的近侧部分602a和远侧部分602b形成。管状构件602限定电外科器械可插入通过的内腔604。出于说明的目的，图6中未示出电外科器械。
120.管状构件602的近侧部分602a和远侧部分602b两者均由导热材料制成。管状构件602的近侧部分602a是柔性的(例如，可弯曲和/或柔软的)，而管状构件602的远侧部分602b是刚性的。具体地，远侧部分602b可由比近侧部分602a具有更大刚度的材料制成。例如，远侧部分602b可由中空柱形金属管(例如，由铝、铜或黄铜制成)形成，而近侧部分602a可由编织金属套筒形成。近侧部分602a和远侧部分602b之间的接合被配置成传导热量，使得热量可在近侧部分和远侧部分之间流动。例如，近侧部分602a和远侧部分602b可焊接在一起。
121.内腔604延伸穿过管状构件的近侧部分602a和远侧部分602b两者，使得电外科器械可插入通过管状构件602。内腔604的尺寸被设计成使得当电外科器械插入通过内腔604时，电外科器械的外表面与内腔604的壁接触。以此方式，当电外科器械被插入管状构件602中时，电外科器械可热耦合到管状构件602，使得热量可从电外科器械流到管状构件602。
122.尖的远侧端部608固定在管状构件602的远侧部分602b的远侧端部处。尖的远侧端部608可由介电材料(例如，peek)制成。刚性远侧部分602b可便于将远侧部分602b经皮插入患者体内。尖的远侧端部608可用于刺穿患者的皮肤，以进一步促进经皮插入。另一方面，柔性近侧部分602a可使得电外科器械的传输线能够弯曲，这可便于电外科器械的操纵。例如，使得电外科器械的传输线能够在管状构件的近侧部分602a中弯曲可便于将传输线连接到电外科发生器。
123.导引器600还包括散热器612，所述散热器经由热管614热耦合到管状构件602的近侧部分602a。导引器还包括风扇616，所述风扇被配置成将空气吹到散热器612上(如箭头618所示)，以便主动冷却散热器612。热管614、散热器612和风扇616可以与上述导引器200的热管214、散热器212和风扇216类似的方式起作用。以此方式，来自管状构件602的热量可经由热管614流入散热器612，其中散热器612由风扇616冷却。来自管状构件的远侧部分602b的热量可流入近侧部分602a，然后经由热管614移除热量。因此，管状构件602可保持在相对低的温度，使得可避免对周围组织造成损伤。这也可使得能够有效地从接纳在内腔604中的电外科器械移除热量，使得电外科器械可保持在合适的工作温度。
124.在其他示例中，散热器612可热耦合到远侧部分602b而不是近侧部分602a。热管614、散热器612和风扇616可一起形成导引器600的冷却组件。
125.图7示出了根据本发明的另一实施方案的导引器700的示意图。导引器700在配置
上与上述导引器200类似，然而导引器700的管状构件702包括由不同材料制成的多个层。
126.导引器700的管状构件702包括与外层706同心的内层704。内层704由导热材料形成，并且外层706由绝热材料形成。在一个示例中，外层706由绝热材料(诸如云母)制成的中空柱形管形成。绝热材料管可具有大约0.2mm的壁厚。然后，内层704可形成为沉积在中空柱形管的内壁上的导热材料(例如，金)涂层。导热材料涂层可具有大约0.05mm的厚度，使得管状构件702的总壁厚为0.25mm。也可将生物相容性涂层施加到外层706的外表面。
127.管状构件702限定电外科器械710可插入通过的内腔708。内腔708由内层704的内表面限定。内腔708的尺寸被设计成使得当电外科器械710被接纳在内腔708中时，电外科器械710的外表面与内层704的内表面接触。例如，内腔708的横截面积可与电外科器械710的横截面积匹配。以此方式，电外科器械710可热耦合到内层704，使得热量可从电外科器械710流到内层704。电外科器械710包括传输线712和辐射尖端714，并且在配置上类似于上面讨论的电外科器械106。
128.由介电材料(例如，peek)制成的尖的远侧端部716设置在管状构件702的远侧端部处。在一些情况下，尖的远侧端部716可由与外层706相同的材料制成。例如，外层706和尖的远侧端部716两者均可由云母制成。在此类示例中，尖的远侧端部716可与外层706整体形成。
129.导引器700还包括散热器718，所述散热器经由热管720热耦合到管状构件702的近侧端部。导引器700还包括风扇722，所述风扇被配置成将空气吹到散热器718上(如箭头724所示)，以便主动冷却散热器718。热管720、散热器718和风扇722可以与上述导引器200的热管214、散热器212和风扇216类似的方式起作用。以此方式，来自管状构件702的热量可经由热管720流入散热器718，其中散热器718由风扇722冷却。
130.热管720经由形成在外层706中的孔726连接(即，热耦合)到管状构件702的内层704。以此方式，热量可经由热管720从内层704直接流到散热器718，使得可有效地从内层704移除热量。热管720也可连接到外层706，使得来自内层704和外层706两者的热量可经由热管720流到散热器718。
131.由于内层704的热导率大于外层706的热导率，因此热量可优先沿着内层704流动。以此方式，外层706可充当电外科器械710与周围组织之间的热障。因此，管状构件702可使得来自电外科器械710的热量能够经由管状构件702的内层704有效地移除，同时使得对周围组织的加热最小化。具有导热内层和隔热外层的管状构件的概念可应用于本文描述的任何其他实施方案。
132.电外科器械710和导引器700可一起形成作为本发明的实施方案的电外科系统的一部分。
133.在上面讨论的实施方案中，已描述了冷却组件的各种配置。在进一步的实施方案中，可组合上面讨论的各种冷却组件的特征，以便进一步改善从管状构件的热量移除。
134.在上面讨论的实施方案中，导引器可用于经皮手术，例如，导引器的管状构件经皮插入患者体内。然而，可调整上述实施方案，使得它们适合于与外科窥视装置(诸如腹腔镜)一起使用。例如，在上述实施方案中，导引器的管状构件的尺寸可设计成使得其装配在外科窥视装置的工作通道中。此外，管状构件可设置为不具有尖的远侧端部，以避免损坏外科窥视装置。