用于治疗组织的功率发生和控制装置制作方法_B·赫彻尔专利（功率,装置,治疗）-早鸽网

用于治疗组织的功率发生和控制装置制作方法

专利名称

用于治疗组织的功率发生和控制装置制作方法
发明者

B·赫彻尔, D·卡拉瓦兹塞内克, A·雷巴格, J·艾斯皮诺萨, M·佩瑞
公开日

2013年4月24日
申请日期

2011年4月11日
优先权日

2010年4月9日
申请人

Vessix血管股份有限公司
文档编号

A61B18/04GK103068330SQ201180024127
关键字

功率装置治疗用于控制组织发生
权利要求

1.一种具有电路的用于治疗组织的功率发生装置，包括操作性地耦接至功率放大器的直接数字合成器(DDS)；提供信号的功率输出设定点控制器；峰值有效功率传感器，所述峰值有效功率传感器接收在功率输送靶处测得的电压和电流反馈以测量在所述功率输送靶处的阻抗并且提供基于所述反馈的信号；以及 PID控制器，所述PID控制器操作性地耦接以接收来自功率输出设定点控制器和峰值有效功率传感器的信号，并且操作性地耦接以将调制电压信号引导到功率放大器，由此响应于在功率输送靶处测得的阻抗而使得来自所述电路的功率输出维持在功率输出设定点附近的范围内2.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，数模转换器耦接在DDS与功率放大器之间3.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，能量输出为RF能4.权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率输送靶包括组织5.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，DDS、功率输出设定点控制器和峰值有效功率传感器包括现场可编程门阵列6.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率放大器包括操作性地串联耦接的可变增益放大器和线性功率放大器7.如权利要求6所述的功率发生装置，其中，功率放大器包括线性功率放大器，所述线性功率放大器的最大输出电压由在功率放大器中流过的电流控制8.如权利要求7所述的功率发生装置，其中，在使用期间从线性功率放大器向功率输送靶输出的电压包括RF输出电压，所述RF输出电压具有在约50欧姆至约500欧姆的负载阻抗的范围上的最大可用输出极值9.如权利要求7所述的功率发生装置，其中，来自线性功率放大器的最大输出电压限制功率放大器内的功耗10.如权利要求7所述的功率发生装置，其中，线性功率放大器使用开关模式技术控制最大输出电压11.如权利要求6所述的功率发生装置，其中，控制器包括PID控制器，并且其中，来自所述PID控制器的所述调制电压信号由可变增益放大器接收12.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，峰值有效功率传感器包括DDS、电流电路和电压电路，其中所述电流电路还包括并联的平方根门和反正切门，而所述电压电路还包括并联的平方根门和反正切门13.如权利要求12所述的功率发生装置，其中，峰值有效功率传感器的DDS具有经低通滤波器的电压输出，以及经低通滤波器的电流输出14.如权利要求12所述的功率发生装置，其中，用于电流电路和电压电路的反正切门的输出操作性地耦接以通过余弦门15.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，从功率输送靶向峰值有效功率传感器的所述电压和电流反馈各自包括同相和正交信号分量16.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，来自峰值有效功率传感器的信号表示所述电路在功率输送靶处的有效功率输出17.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，控制器包括PID控制器，所述PID控制器具有比例、积分和微分计算模块，这些模块接收来自峰值有效功率传感器和功率设定点控制器的信号，由此产生调制电压信号以在所述设定点附近的范围内调节所述电路的功率输出18.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率输出设定点为约O.OOl瓦至约50瓦19.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率输出在设定点附近以最大约±20%进行调制20.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率输出在设定点附近以最大约±10%进行调制21.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率输出在设定点附近以最大约±5%进行调制22.如权利要求1所述的功率发生装置，其中，功率输出在设定点附近以最大约±2%进行调制23.一种对用于治疗功率输送靶的装置进行校准的方法，所述方法包括测量在低第一电路负载下的电路阻抗；测量在高第二电路负载下的电路阻抗；测量在第三电路负载下的电路阻抗，所述第三电路负载介于所述第一电路负载与所述第二电路负载之间；以及使用测得的阻抗以矢量网络分析计算所述装置的电路的系统阻抗，使得在功率发生期间的总电路负载阻抗的实时变化的测量代表在所述装置的功率输送靶处的阻抗的变化，其中基于在功率输送靶处的阻抗的实时测得的变化在功率输出设定点附近调制所述装置的功率输出24.如权利要求23所述的方法，还包括使用双向线性变换计算阻抗，用以进行功率校准和补偿25.如权利要求24所述的方法，其中，所述双向线性变换采用从一个或多个电路负载的测量值推导出的常数26.如权利要求23所述的方法，其中，一个或多个电路负载的测量值还用来补偿向功率输送靶输送的功率27.如权利要求23所述的方法，还包括识别附接到所述装置上的配件的步骤，所述识别通过重复校准步骤以基于附接配件的阻抗特征来确定所附接配件的类型28.如权利要求23所述的方法，其中，功率输送靶为组织29.如权利要求27所述的方法，其中，配件包括导管30.如权利要求29所述的方法，其中，导管还包括电极31.如权利要求30所述的方法，其中，存在的电极数量由位于附接至所述装置的所述导管内的电极电路的数量的复用感测来确定32.一种用于组织治疗的功率发生装置，包括操作性地耦接至RF功率放大器的DDS ；提供信号的RF功率输出设定点控制器；峰值有效RF功率传感器，所述峰值有效RF功率传感器接收在RF功率输送靶处测得的电压和电流反馈以测量在RF功率输送靶处的阻抗并且提供基于所述反馈的信号；以及控制器，所述控制器操作性地耦接以接收来自RF功率输出设定点控制器和峰值有效RF功率传感器的信号，并且操作性地耦接以将调制电压信号引导到RF功率放大器，由此响应于在RF功率输送靶处测得的阻抗而使得来自所述电路的RF功率输出维持在RF功率输出设定点附近的范围内33.一种用于偏心改造治疗在管腔周围的组织的功率发生和控制装置，所述装置包括操作性地耦接至RF功率放大器的DDS ；提供信号的RF功率输出设定点控制器；峰值有效RF功率传感器，所述峰值有效RF功率传感器接收在所述组织处的电压和电流反馈以测量在所述管腔的周缘周围的阻抗，所述峰值有效RF功率传感器提供基于所述反馈的信号；以及控制器，所述控制器操作性地耦接以接收来自RF功率输出设定点控制器和峰值有效RF功率传感器的信号，并且操作性地耦接以将调制电压信号引导到RF功率放大器，由此响应于在所述管腔的周缘周围测得的组织阻抗而使得来自所述电路的RF功率输出维持在RF功率输出设定点附近的治疗组织改造范围内34.如权利要求1所述的装置，其中，当在功率输送靶处测得的阻抗介于约50欧姆与约500欧姆之间时，系统操作软件限制功率发生的出现35.如权利要求1所述的装置，其中，在功率输送靶处测得的阻抗用来确定在功率输送靶处的电容和电阻36.一种用于计算峰值有效功率的方法，所述方法包括以下步骤计算未校正功率；计算功率修正因子；以及将所述未校正功率与所述功率校正因子相乘以获得所述峰值有效功率37.如权利要求36所述的方法，其中，所述计算未校正功率的步骤还包括计算电流幅度，计算电压幅度，并且将所得到的幅度相乘以获得所述未校正功率38.如权利要求36所述的方法，其中，所述计算所述功率校正因子的步骤还包括计算在同相与正交电压信号之间的相位角、计算在同相与正交电流信号之间的相位角、并且获得所述电压与电流相位角之差的余弦39.一种用于计算峰值有效功率的方法，所述方法包括以下步骤测量瞬时RF电压；测量瞬时RF电流；以及将所述RF电压乘以所述RF电流以获得峰值有效功率40.如权利要求39所述的方法，还包括将算出的峰值有效功率在一段时间上进行积分以获得平均RF功率的步骤41.一种用于将能量作为剂量进行受控输送以在组织中获得基本均匀的温度分布的方法，所述方法包括以下步骤将多个能量输送表面靠近所述组织布置；通过以顺序方式将所述多个能量输送表面的第一部分通电而将能量剂量施加到所述组织上；以及通过以顺序方式将所述多个能量输送表面的第二部分通电而将能量剂量施加到所述组织上42.如权利要求41所述的方法，还包括通过测量组织阻抗且施加能量来控制顺序的能量输送和组织的温度分布，使得测得的组织阻抗为大致恒定的43.如权利要求42所述的方法，其中，组织阻抗用来推断组织温度，所述组织温度与能量剂量经验性相关44.如权利要求41所述的方法，其中，顺序能量输送和组织温度分布的均匀性基于由累积损伤理论所确定的能量剂量45.如权利要求41所述的方法，其中，所述多个能量输送表面操作性地耦接至功率发生和控制装置，所述功率发生和控制装置还包括操作性地耦接至功率放大器的DDS ;功率输出设定点控制器，所述功率输出设定点控制器提供信号，在功率输送靶处测得的电压和电流反馈，用以测量在功率输送靶处的阻抗；峰值有效功率传感器，所述峰值有效功率传感器接收所述电压和电流反馈，提供基于所述反馈的信号；以及PID控制器，所述PID控制器操作性地耦接以接收来自电源输出端设定点控制器和峰值有效功率传感器的信号，并且操作性地耦接以将调制电压信号引导到功率放大器上，由此响应于在功率输送靶处测得的阻抗而使得来自所述电路的功率输出维持在功率输出设定点附近的范围内46.一种用于受控输送偏心靶能量以影响神经活性的方法，所述方法包括以下步骤将多个能量输送表面靠近其中含有神经的靶组织区域布置；以及使用功率发生和控制装置将足以永久破坏靶组织区域中的神经信号传导的能量剂量施加到组织上，所述功率发生和控制装置具有操作性地耦接至功率放大器的DDS ;功率输出设定点控制器，所述功率输出设定点控制器提供信号、在功率输送靶处测得的电压和电流反馈，以用来测量在功率输送靶处的阻抗；峰值有效功率传感器，所述峰值有效功率传感器接收所述电压和电流反馈，提供基于所述反馈的信号；以及PID控制器，所述PID控制器操作性地耦接以接收来自功率输出端设定点控制器和峰值有效功率传感器的信号，并且操作性地耦接以将调制电压信号引导到功率放大器上，由此响应于在所述功率输送靶处的测量阻抗而使得来自所述电路的功率输出维持在功率输出设定点附近的范围内47.如权利要求45所述的方法，还包括通过测量靠近所述多个能量输送表面的组织阻抗来表征神经位置并且基于对所述神经位置的靠近将所施加的能量引导到能量输送表面的选取部分上48.如权利要求45所述的方法，其中，永久破坏神经信号传导的能量剂量源于神经组织的传导性能的变性49.如权利要求45所述的方法，其中，永久破坏神经信号传导的能量剂量源于神经组织的消融50.一种用于治疗靶组织的功率发生装置，所述功率发生装置包括产生频率信号的频率合成器；将频率合成器操作性地耦接至功率输出部的功率放大器，所述输出部可耦接至靶组织；功率传感器，被配置为接收来自靶组织的电压和电流反馈且输出在靶组织处测得的阻抗；以及控制器，所述控制器将功率传感器耦接至功率放大器，具有用于接收功率设定点的输入部，并且响应于功率设定点和在靶组织处测得的阻抗将调制信号发送给功率放大器，使得从功率放大器逐频率地向靶组织输出的功率被维持在功率设定点附近的范围内51.如权利要求50所述的功率发生装置，其中，所述频率合成器包括数字频率合成器，并且其中，数模转换器将所述频率合成器耦接至功率放大器52.如权利要求50所述的功率发生装置，其中，向所述靶输出的能量包括RF能53.一种RF系统，包括如权利要求50所述的功率发生装置，并且还包括具有细长柔性导管本体的细长导管，所述导管本体具有近端部和被配置为向血管内前进的远端部，连接器耦接到所述近端部并被配置为耦接至所述输出部，从而在使用时，所述导管将所述输出部耦接至与所述远端部相邻的靶组织，其中，测得的靶组织阻抗与功率发生装置和导管本体的阻抗无关54.一种在准备治疗靶组织时校准RF系统的校准模块，所述RF系统包括功率发生装置，所述功率发生装置包括阻抗测量电路，所述模块包括第一输入部，用于接收来自功率发生装置的阻抗测量电路的第一阻抗，所述第一阻抗对应于在将所述功率发生装置耦接至靶组织之前在所述功率发生装置上的低电路负载；第二输入部，用于接收来自功率发生装置的阻抗测量电路的第二阻抗，所述第二阻抗对应于在将所述功率发生装置耦接至靶组织之前在所述功率发生装置上的高电路负载；第三输入部，用于接收来自功率发生装置的阻抗测量电路的第三阻抗，所述第三阻抗对应于在将功率发生装置耦接至靶组织之前在所述功率发生装置上的中电路负载，所述中电路负载介于所述高负载与所述低负载之间；以及处理器，被配置为使用测得的阻抗计算系统阻抗，以响应于在向靶组织施加功率期间对总电路负载阻抗中的实时变化的测量而促进在所述靶组织处的阻抗变化，所述总电路负载阻抗包括功率发生装置的阻抗和在靶组织处的阻抗55.如权利要求56所述的系统，其中，RF系统还包括用于将功率发生装置耦接至靶组织的导管，其中，所述处理器还被配置为在将所述导管耦接至所述功率发生装置之后且在将所述导管耦接至所述靶组织上之前计算所述功率发生装置和所述导管的另一系统阻抗
技术领域

本发明一般地涉及施加(或以其他方式使用)能量的医疗设备、系统和方法，并且涉及其中对电能的准确控制是有益的其他领域在示例性实施例中，本发明提供用于在对管腔疾病的基于导管的治疗期间，尤其是在对动脉粥样硬化斑块、脆弱斑块或“热”斑块等的基于导管的治疗期间选择性地输送能量剂量的能量发生和控制装置
背景技术
具体实施例方式

本发明的实施例涉及通常用于治疗靶组织以获得治疗作用的功率发生和控制装置优选地，靶组织为管腔组织，其还可以包括例如在动脉疾病中发现的病变组织尽管本公开关注于本技术在脉管中的使用，但是本技术对其他管腔闭塞也是有用的可以使用本发明的其他解剖结构为食道、口腔、鼻咽腔、咽鼓管和鼓室、脑静脉窦、动脉系统、静脉系统、心脏、喉头、气管、支气管、胃、十二指肠、回肠、结肠、直肠、膀胱、输尿管、射精管、输精管、尿道、子宫腔、阴道、和宫颈管用于使用RF、超声、微波和激光能量加热组织的设备已经在2007年10月18日提交的题为 “ Inducing Desirable Temperature Effects on Body Tissue” 的美国专利申请 No. 11/975，474、2007 年 10 月 18 日提交的题为 “System for Inducing DesirableTemperature Effects On Body Tissue” 的美国专利申请 No. 11/975，383、2005 年 5 月 3日提交的题为 “Imaging and Eccentric Atherosclerotic Material Laser Remodelingand/or Ablation C atheter”的美国专利申请 No. 11/122, 263 以及 2009 年 9 月 22 日提交的题为 “Inducing Desirable Temperature Effects on Body Tissue Using AlternateEnergy Sources”的美国专利申请No. 12/564，268中公开,通过引用并入本文的这些文献的全部公开内容可以与本发明相结合功率发牛和控制在本发明的很多实施例中，功率发生和控制装置可以包括内部电路400、控制软件、用户界面102、以及容纳电路400和用户界面102的功率发生和控制外壳101参照图1和图4，容纳在外壳101内的内部电路400可包括直接数字合成器(DDS)块401，块401的数字编码输出可以优选地通过数模转换器(DAC)402DAC 402将来自DDS块401的数字编码信号转换为模拟电压信号414电压信号414和模拟调制电压信号413优选地通过放大器(AMP)块403，从而得到靶功率输出404在靶功率输出404处的电压和电流负载的测量值可以通过电压传感器405和电流传感器407进行测量，优选地来自电压传感器405和电流传感器407的信号可以分别通过模数转换器(ADC) 406和408来自ADC406的数字电压信号和来自ADC 408的数字电流信号优选地通过峰值有效功率传感器410接收，其中在功率输送靶404处的功率发生和控制装置的有效功率输出可被实时测量功率设定点控制409基于软件编程的操作参数在图5和图6中所示的优选实施例中，峰值有效功率传感器块410可以包括DDS500，DDS 500用来将电压感测信号V (来自406)和电流检测信号I (来自408)下混至DC基带信号，优选地产生经低通滤波器502的电压输出以及经低通滤波器504的电流输出来自峰值有效功率传感器块410的电压和电流输出包括同相电流507、同相电压505、和正交电流508、正交电压506分量对于电路410内的信号优选的是包括同相分量和正交分量，这是由于在电路410内的块可以随后识别在信号分量之间和通过电路401各个块的若干信号之间的瞬时幅度、频率和相移来自峰值有效功率传感器410的低通滤波器502和低通滤波器504的数字输出信号可以随后发送到图6中所示的功率计算电路现在参见图6,电压幅度可以通过将同相电压信号505和正交电压信号506的平方相加，并且将总和通过平方根电路602而算出电流幅度可以通过将同相电流信号507和正交电流信号508的平方相加，并且将总和通过平方根电路606而算出未校正功率可以优选地通过将电压幅度和电流幅度相乘而算出电压信号的相位可以优选地通过将电压信号的正交分量506和电压信号的同相分量505通过反正切门603而算出相似地，电流信号的相位可以优选地通过将电流信号的正交分量508和电流信号的同相分量507通过反正切门607而算出余弦门608优选地接收来自反正切门603和607的差分输出，使得功率因子校正可以被算出峰值有效功率可以通过将未校正功率乘以余弦门608的输出且使用舍入门609舍入结果而算出尽管图5和图6表示最优选实施例，但是峰值有效功率可以使用其他手段算出，例如将瞬时RF电压和RF电流波乘在一起，并且将所得的信号积分以获得平均值；用于计算峰值有效功率的手段从适于所用功率类型且适于部件(包括在本文公开和描述的装置的电路)的任意可用手段中选取现在参见图9A和图9B，放大器块403可以包括可变增益放大器901，其接收来自DDS块400的电压信号414并调制来自PID控制器411的电压信号413 ;以及功率放大器902功率放大器902具有如图9B中所示的“软电流限制”，籍此当所需输出电流增大时以裁剪方式减小可用输出电压具有软电流限制的功率放大器902的优点在于所输送的最大输出功率能够由电流限制电路的特性固有地限制，其中电流限制电路可以提供在较大范围的负载阻抗上的、最优选地超过十个负载阻抗上的基本恒定的最大可用输出功率软电流限制方案的另外的优点在于，当使用开关模式电源技术进行实施时，能够在较大范围的负载阻抗上、优选地超过约十个负载阻抗上获得极高的功率放大器效率靶功率输出404的控制可以优选地通过将信号发送到PID控制器411的功率设定点控制409和峰值有效功率传感器块410获得，其中PID控制器411可以最终产生送入放大器块403的调制电压信号413功率输出设定点控制409可以提供基于编程操作参数的软件控制信号，编程操作参数在很多实施例中可被设定为以避免对周围健康组织的伤害的方式促进病变组织的改造通过在功率输出404处进行实时负载同相和正交测量，电路400由此能够通过调制输出使得输出可以在从设定点的较小范围内变化而表征和响应负载变化在设定点附近的功率输出变化可以为约±2%，但是，优选实施例可以在其他范围(例如约±5%、约±10%、约±15%、以及约±20%或更大)内调节输出变化现在参见图4和图7，PID控制器411优选地接收来自功率输出设定点409和峰值有效功率输出块410的输出信号PID控制器411可以包括硬件和/或软件模块，用以执行分别为Kpe(t)、KiQ /τ )d τ、和Kdde ( τ )/dt的比例计算701 (“P”)、积分计算702(“I”)、和微分计算703 (“D”)，其可以表述为理想形式的方程￥ 1(0=1(1^(0+1^ / τθ(τ)d τ +Kdde( τ )/dt，其中Vm(t)表示计算的调制电压413作为时间响应于在输出404、峰值有效功率计算410和功率设定点409处的测得功率的函数其中Kpe(t)表示对测得/算出功率与期望功率的误差的比例反应；Ki0 / τθ(τ)(1τ表示对测得/算出功率与期望功率的误差的总和的积分反应，其中τ表示进行积分的时间段，而e(t)表示在当前时间t处的算出功率；以及Kdde(x)/dt表示对测得/算出功率与期望功率的误差的变化率的微分反应在最优选实施例中，PID方程可以表述为更常见的“标准”或“工业”形式Vffl(t) =Kp [e (t) +1/Ti0 f τ e ( τ ) d τ +Tdde ( τ ) /dt]，其中，常数 Ki 和 Kd 由分别代表积分和微分时间值的Ti和Td代替该标准形式提供了在控制方程中简化微分和使用常数的优点在优选实施例中，在靶功率输出404处的功率测量值与功率计算值之间存在约160微秒的时间间隔“t”411的PID控制回路的输出计算可以被称为“被操纵变量”或调制电压414，其优选地用来驱动放大器块403以调节输出功率紧密靠近设定点常数KpKp和Kd帮助定义电路400可以如何快速地响应于输出404中的误差增大、或者如何快速地调制放大器块403以减小在404处的输出与设定点409相比时的误差功率计算704优选地基于DDS块401的输出的正交电压分量506和同相电压分量505、以及正交电流分量507和同相电流分量508现在参见图1和图8，包括外壳101内的功率发生器和控制装置以及附接配件100’(其例如可以包括图1的导管组件108和连接器103)的总装置100可以利用例如图8中所示的通信方案尽管图8描绘了利用两端口网络800的优选实施例，但是可以取决于给定功率控制应用的期望布置而采用其他数量的通信端口通常，在电压传感器405、电流传感器407和靶负载(组织)404之间常常存在显著的RF损失、反射和相移这些RF损失、反射和相移导致输送给负载(组织)404的实际功率的显著偏差，并且另外地导致在负载(组织)阻抗的测量中的显著误差在优选实施例中，一般化的2-端口反射计用来相对于准确控制负载(组织)功率以及准确测量负载(组织)阻抗两者来补偿在RF路径中的所有RF损失、反射和相移为此目的，两端口网络800可以包括利用在外壳101内的功率发生器和控制装置、附接配件100’、以及在靶功率输出404处的负载之间的入射和反射功率波的一系列控制计算，从而优选地得到受控于外壳101内的功率发生器和控制装置的电压和电流输出 800V&I入射功率波由下标“an”表示，反射功率波由下标“bn”表示，在404处的入射和反射功率分别由”和“bj表示为了清楚起见，在图8中表示的数学运算的下述说明中，数学方程应当省略在图8中所示的说明性元件的附图标记“800”以简化所述方程的含义散射参数就入射和反射功率波(分别为an和bn)而言的两端口网络定义为

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法律状态

专利名称：用于治疗组织的功率发生和控制装置的制作方法医生使用导管进入并修复身体的内部组织，尤其是在身体管腔(例如血管)内的组织。例如，球囊血管成形术和其他导管经常被用来打开因动脉粥样硬化性疾病而业已变窄的动脉。球囊血管成形术在打开闭塞的血管时常常是有效的，但是与球囊扩张相关联的创伤可能导致显著的伤害，使得球囊扩张的益处可能有时会受到限制。支架通常用来延长血管的有益打开。与球囊扩张相结合的支架术常常是用于动脉粥样硬化的优选治疗方法。在支架术中，折叠的金属框架被安装在引入体内的球囊导管上。支架被操纵以进入闭塞部位并且通过位于下方的球囊的扩张而原位扩展。支架术已经获得广泛的接受，并且在很多情况下产生普遍接受的结果。与血管尤其是冠状动脉的治疗一起，支架还能够用于治疗体内的很多其他管状闭塞例如用于治疗生殖、胃肠道、和肺闭塞。已出现体腔在支架术之后的再狭窄或随后收窄的大量病例。最近，药物涂层支架(例如强生公司的Cypher 支架，包括SiiOlimus 的关联药物)已被证明显著减小再狭窄速率，而其他公司也正在开发和商业化替代药物洗脱支架。另外，同样能改进手术血管成形术的成功率的系统药物输送(静脉或口服)的工作也已开始。尽管药物洗脱支架看上去为许多很多患者体内的动脉粥样硬化的治疗提供了相当大的希望，但是存在其中支架不能使用或仍有重大缺点的诸多情况。一般性地，支架术在体内留下植入物。这种植入物会带来风险，包括机械疲劳、腐蚀等，尤其是在难以移除植入物且涉及侵入性手术的情况下。对于治疗弥漫性动脉疾病、治疗分叉、治疗易于压伤的身体区域、以及治疗经受扭转、伸长和缩短的动脉，支架术还具有其他缺点。同样还提出了多种修改的再狭窄治疗或抑制血管再狭窄闭塞的治疗模态，包括常常与球囊血管成形术和/或支架术相结合的血管内照射、低温治疗、超声能量等。尽管这些不同的方法呈现出对在血管成形术和支架术之后减小血流的随后劣化的不同程度的希望，但是由血管成形术最初施加在组织上的创伤仍然是有问题的。最近，已经注意到扩张的其他缺点。这些缺点包括易损斑块的存在，易损斑块会破裂并释放可能导致心肌梗死或心脏病发作的物质。还提出了支架术和球囊血管成形术的大量替代方案用以打开狭窄的动脉。例如，已经公开并尝试了多种旋切术设备和技术。尽管血管成形术和支架术具有上述缺点和限制，旋切术尚未获得广泛的使用和基于扩张术的成功率。另外，在减瘤病变组织以减轻或消除病变的领域中的方法(例如旋切术和消融术)通常提供很少(如果有的话)用于保护健康组织在治疗病变组织的过程中免受伤害的手段。鉴于上述，有利的是提供用于改造体腔，尤其是血管组织的新设备、系统和方法。还期望的是避免显著的成本或复杂性，同时能够在无需诉诸极端扩张的创伤，伤害相邻的健康组织，以及容许打开不适于支架术的血管和其他身体管腔的情况下提供对体腔的改造。
本发明涉及通过以受控剂量的方式输送能量来治疗组织。可以通过使用具有控制器的能量源施加能量、进行组织表征分析、且进一步地选择性赋能多个能量输送表面来靶向组织。在示例性实施例中，用于功率输送的装置可以包括功率发生电路，所述装置还包括功率发生源；放大器块；功率输出设定点控制器；在功率输送位置处的电压和电流反馈被用来测量在功率输送靶处的阻抗；接收所述电压和电流反馈的峰值有效功率传感器块；以及接收来自功率输送设定点控制器和峰值有效功率传感器块的信号的比例积分微分(PID)控制器，籍此PID控制器调制向所述功率放大器块的总输入电压，由此响应于在所述功率输送靶处测得的阻抗而使得来自所述电路的功率输出被维持在所述功率输出设定点附近的范围内。在一些示例性实施例中，输出功率为射频(RF)功率，而在可选的示例性实施例中，功率可以呈超声、微波、激光的形式或其它合适的能量形式。在一些示例性实施例中，用于输送的所述装置还可以包括导管，其中，所述导管还可以包括多个能量输送表面，最优选地是安装到可扩张球囊上的多个能量输送表面。在一些示例性实施例中，提供了用于优选地校准装置的方法，所述方法包括使用多种负载以矢量网络分析计算功率电路阻抗，使得在功率发生期间测量的电路负载阻抗的实时变化的测量可以代表在所述装置的功率输送靶处的阻抗的实时变化。在一些示例性实施例中，提供了一种方法，包括通过反复校准以基于其阻抗特性确定所附接配件的类型而识别附接到所述装置上的配件。在一些示例性实施例中，提供了一种以受控方式施加能量以在靶组织中实现基本均匀的大块温度分布的方法。在一些示例性实施例中，提供了一种为了实现有益的生物反应而将能量施加到神经组织上以改变神经活性的方法。本发明的优选实施例可以用于在组织中实现治疗性生物学效果的治疗程序。最优选地，本发明可以在血管成形术之前、期间和/或之后的任意点和任意时间使用。在另一方面，本发明提供了一种用于治疗靶组织的功率发生装置。所述功率发生装置包括生成频率信号的频率合成器。功率放大器将频率合成器操作性地耦接至功率输出部。该输出部可耦接至靶组织，而功率传感器被配置为接收来自靶组织的电压和电流反馈，并被配置为输出在靶组织处测得的阻抗。控制器将所述功率传感器耦接到所述功率放大器上。控制器将功率传感器耦接至功率放大器。控制器具有用于接收功率设定点的输入部，且响应于功率设定点和在靶组织处测得的阻抗将调制信号发送给功率放大器，使得从所述功率放大器逐频率地向靶组织输出的功率被维持在功率设定点附近的期望范围内。可选地，频率合成器包括数字频率合成器，例如直接数字合成器(DDS)，并且数模转换器将频率合成器耦接至功率放大器。从装置向靶组织输出的能量典型地包括RF能量，但是可选地可以包括微波能量等。在很多实施例中，在系统中包括所述功率发生装置，而所述系统还包括细长导管。所述导管可以具有细长柔性导管本体，所述导管本体具有配置为在血管内前进的远端部。连接器能够耦接到所述本体的近端部上，而所述连接器被配置为耦接至所述输出部，使得在使用时所述导管将所述输出部耦接至与远端部相邻的靶组织。如通过所述系统的所述功率发生装置测得的所述靶组织的阻抗常常独立于所述功率发生装置、所述本体和/或类似物的阻抗。在另一方面，本发明提供了用于在准备治疗靶组织时校准RF系统的校准模块。所述RF系统包括功率发生装置，所述功率发生装置包括阻抗测量电路。所述模块包括用于从所述功率发生装置的所述阻抗测量电路接收第一阻抗的第一输入部。所述第一阻抗对应于在将所述功率发生装置耦接到所述靶组织上之前在所述功率发生装置上的低电路负载。第二输入部相似地从所述阻抗测量电路接收第二阻抗但是对应于在所述功率发生装置上的高电路负载(同样在将所述功率发生装置耦接到所述靶组织上之前)。第三输入部从所述阻抗测量电路接收介于所述高负载与所述低负载之间的相似的第三阻抗。处理器被配置为使用所述测量阻抗计算系统阻抗以响应于在向所述靶组织的功率施加期间测量的总电路负载阻抗的实时变化而促进在所述靶组织处的阻抗变化。所述总电路负载阻抗包括所述功率发生装置的阻抗和在靶组织处的阻抗。典型地，所述RF系统还包括用于将所述功率发生装置耦接到所述靶组织上的导管或其它耦接装置。更一般地，本文所述系统的总电路在使用期间可以包括功率发生电路、功率输出靶电路、和耦接电路，而所述总系统电路的这些部分中的每一个将相应的阻抗部分贡献给所述系统的总阻抗。为了帮助更准确地表征所述总电路的这些部分的阻抗贡献，并且为了更准确地测量在所述靶组织(或其它功率输出靶)处的阻抗，所述处理器能被配置为在将所述导管耦接至所述功率发生装置之后和在将所述导管耦接到所述靶组织上之前计算所述功率发生装置和所述导管的不同的系统阻抗。图1示意性地例示了用于与具有在功率系统中的电极的球囊导管一起使用的功率发生和控制装置的一个实施例。图2示意性地例示了用于在图1的装置中使用的可扩张球囊的一个实施例。图3A示意性地例示了图2的球囊的截面图。图3B示意性地例示了用于使用图1的装置进行组织分析和选择性能量治疗时使用的电极的一个实施例。图4示意性地例示了功率发生和控制电路的一个实施例。图5示意性地例示了图4中所示的峰值有效功率传感器块的DDS下转换段的一个实施例。图6示意性地例示了图4中所示的峰值有效功率传感器块的DC基带处理段的一个实施例。图7示意性地例示了图4中所示的PID控制块的一个实施例。图8示意性地例示了用于感测和控制入射和反射功率的两端口网络设计。图9A示意性地例示了图4中所示的放大器块的一个实施例。图9B例示了用于图4中所示的放大器块的“软电流限制”关系。图10为在图1中所示装置的组织治疗实施例中的最大和最小测得电流的示例图。图11为在图1中所示装置的组织治疗实施例中的最大和最小测得阻抗的示例图。图12为在图1中所示装置的组织治疗实施例中的最大和最小测得电压的示例图。图13为在图1中所示装置的组织治疗实施例中的靶部位和功率发生器处测得的功率的示例图。图14A和图14B示意性地例示了使用用于图1中所示装置的实施例的经验性导出的能量剂量和阻抗控制而在管腔组织中的基本均匀的大块温度分布。图15A和图15B示意性地例示了使用用于图1中所示装置的实施例的累积损伤理论导出的能量剂量而在管腔组织中的基本均匀的大块温度分布。图16示意性地例示了用于校准功率发生系统以有利于准确测量在靶功率输出部处的阻抗的方法和系统。

提供了生成并控制能量的按剂量输送以引出病变组织中的治疗反应的装置、系统和方法。球囊导管可以具有附接到功率发生器和控制器的电极，使得所述球囊和电极在能量治疗期间与组织相接触。可以基于测得的阻抗将能量选择性地施加到组织上以实现温和加热。通过在能量剂量之前计算所述电路阻抗以校准所述装置和识别所附接配件有利于在设定点附近调节功率输送。能量输送能够被控制以获得基本均匀的大块组织温度分布。能量输送可以有益地影响神经活性。

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