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安全 消融

阅读：956发布：2020-05-15

专利汇可以提供安全消融专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种设备，该设备包含：供应单元（2），用于供应消融能量到材料（4）；以及刺激响应物质（3’），用于控制淀积到材料（4）中的消融能量的水平。该设备允许限制材料（4）的温度，使得可以消除与在太高温度进行消融关联的风险。该设备可包含：至少一个照射单元（7），用于照射材料（4）；以及至少一个接收单元（8a、8b），用于接收反射光从而获得关于材料（4）的状态的信息。所获得的信息可用于调节所供应的消融能量。，下面是安全消融专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种设备，包含：
供应单元（2），配置成供应消融能量到材料（4）；以及
容器（3），包含刺激响应物质（3’），
其中所述刺激响应物质配置成，如果由于所述消融能量的原因所述材料的温度增大至高于上阈值温度，将其状态从第一状态改变到第二状态，使得所述材料的温度不增大至高于温度极限。
2. 根据权利要求1的设备，其中所述刺激响应物质配置成，如果所述材料的温度减小至低于下阈值温度，将其状态从所述第二状态改变回到所述第一状态。
3. 根据权利要求1的设备，其中所述刺激响应物质为温度敏感凝胶。
4. 根据权利要求1的设备，其中所述供应单元配置成通过所述刺激响应物质供应所述消融能量，以及其中所述刺激响应物质配置成，如果所述材料的温度增大至高于所述上阈值温度，从是透明的到是散射和/或吸收的改变其光学属性。
5. 根据权利要求1的设备，包含：
冷却系统（5’，5’’，5’’’），配置成冷却所述设备，
其中所述刺激响应物质配置成改变其几何属性从而控制所述冷却系统。
6. 根据权利要求5的设备，其中所述冷却系统包含至少一个流入管（5’）和至少一个流出管（5’’），以及其中所述容器包含至少一个柔性部分（6），该至少一个柔性部分配置成，如果所述材料的温度等于或低于所述上阈值温度，则至少部分地禁用所述至少一个流入管和所述至少一个流出管之间的连接，以及如果所述材料的温度增大至高于所述上阈值温度，则启用所述连接。
7. 根据权利要求5的设备，其中所述冷却系统包含配置成在所述供应单元周围延伸的至少一个部分（5’’’）。
8. 根据权利要求1的设备，其中所述供应单元为纤维以及所述消融能量为激光能量。
9. 根据权利要求1的设备，包含：
冲洗系统，配置成供应和/或汲取流体，
其中所述刺激响应物质配置成改变其几何属性从而控制所述冲洗系统。
10. 根据权利要求1的设备，包含：
至少一个照射单元（7），配置成照射所述材料；以及
至少一个接收单元（8a、8b），配置成接收反射光从而获得关于所述材料的状态的信息。
11. 根据权利要求10的设备，其中所述至少一个接收单元的第一接收单元（8a）配置成接收通过所述刺激响应物质的反射光，以及所述至少一个接收单元的第二接收单元（8b）配置成接收不通过所述刺激响应物质的反射光。
12. 根据权利要求11的设备，其中所述至少一个照射单元配置成通过所述刺激响应物质照射所述材料。
13. 根据权利要求1的设备，其中所述设备为导管或针。
14. 一种系统，包含：
根据权利要求10的设备；
至少一种能量源（141a），配置成供应所述消融能量到所述设备；以及
控制单元（141c），配置成基于所获得的信息来调节所述至少一种能量源。
15. 一种方法，包含：
供应消融能量到材料（S151）；以及
如果由于所述消融能量的原因所述材料的温度增大至高于上阈值温度，将刺激响应物质的状态从第一状态改变到第二状态，使得所述材料的温度不增大至高于温度极限（S152）。

说明书全文

安全消融

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及使得通过对材料进行热处理而能够安全消融该材料的设备和方法。

背景技术

[0002] 热疗法已被用于处理各种疾病。例如，比如心律失常（例如心房纤维性颤动（AF））和其它疾病的微创处理的介入处理是可能的。在这种处理中，通过热疗法使心脏组织变性。心脏组织中被加热的肌肉细胞变性并且丧失它们的生物功能，这可以通过组织阻抗的增大而被测量到。此外，在肿瘤学中，癌细胞被加热从而破坏它们的生物功能。不仅仅用于治疗应用，而且还用于其它目的，也可以热处理不同类型的组织和其它材料。

[0003] 在心律失常和其它疾病的微创处理中，消融导管是最常用的治疗工具。然而，导管消融过程仍具有显著缺点，并且在此活跃领域中研究和发展在继续。一个主要缺点为在处理期间控制消融设置。目前，治疗师依赖于他们自己的专业知识来猜测用于消融的最佳参数，比如功率、温度和持续时间。由于例如局部心壁厚度、灌注、血压和速度、心律等相当大的患者间差异，这些设置在很大程度上变化。

[0004] （在心脏组织消融中）主要通过使用射频（RF）导管来进行热疗法，但是激光和高强度聚焦超声（HIFU）被用作可替换能量源。使用激光的主要益处为高的微型化水平，因为激光能量可以通过非常细的纤维传输。此外，这种介入可以无需任何调适而与磁共振成像（MRI）组合进行，因为纤维是MR安全和兼容的。

[0005] 然而，当激光源用于热疗法时，会出现过热且控制热过程的可能性是有限的。与导管治疗相关的主要风险归因于消融部位的过热。对于过热的情形，或者造成在消融或处理部位处的组织断裂（释放潜在地威胁生命的颗粒到血流中），或者造成对相邻器官和组织的损伤。对于其它器官受影响的情形，会发展形成瘘。这些瘘经常是威胁生命的。例如，食道中的瘘具有大约75%的死亡率。

[0006] 过热发生在激光能量淀积在组织中的点处。为了防止这种过热，可以进行冲洗，或者可以测量组织的温度。然而，如果进行冲洗，需要添加至少一种冲洗管到传输激光能量的纤维。此外，如果进行外部冲洗，则在热疗法期间，附加液体被泵浦到经处理的患者中，这限制了该过程的时间，而且也会导致一些并发症和副作用。另一方面，无法在首先出现过热的点处测量温度。如果任何传感器置于该点，则激光直接加热该传感器。因此，传感器主要测量由于传感器对光的吸收引起的温度，然而它应测量被加热组织的温度。

发明内容

[0007] 本发明的目的是减轻至少一些上述缺点。

[0008] 该目的可以通过根据权利要求1的设备和根据权利要求15的方法来实现。

[0009] 因此，在本发明的第一方面中提出了一种设备。该设备可包含配置成供应消融能量到材料的供应单元以及包含刺激响应物质的容器。刺激响应物质可配置成，如果由于消融能量的原因材料的温度增大至高于上阈值温度，将其状态从第一状态改变到第二状态，使得材料的温度不增大至高于温度极限。由于在消融部位处的自动温度关联的能量配给的原因，这使得能够消除意外过热的风险。热处理的温度范围可限制在某一阈值。以此方式，可以确保经处理的材料不暴露于非常高的能量剂量。因而可以防止例如附属器官（例如在心房纤维性颤动处理中的食道）的碳化或损伤。因此可以进行安全消融。

[0010] 在本发明的第二方面中，刺激响应物质可配置成，如果材料的温度减小至低于下阈值温度，将其状态从第二状态改变回到第一状态。因此，使得能够进行可逆的状态转变。这允许反复改变到其中材料温度被限制的状态以及往回改变。

[0011] 在本发明的第三方面中，刺激响应物质可以是温度敏感凝胶。因而，该刺激响应物质可以依赖于材料的温度而改变其属性，从而防止该材料过热。

[0012] 在本发明的第四方面中，该供应单元可配置成通过刺激响应物质供应消融能量，且刺激响应物质可配置成，如果材料的温度增大至高于上阈值温度，从是透明的到是散射和/或吸收的改变其光学属性。因此，一旦材料的温度高于上阈值温度，刺激响应物质可以防止消融能量到达材料。因而，由于材料不再被加热，材料的温度可以下降。

[0013] 在本发明的第五方面中，该设备可包含配置成冷却该设备的冷却系统，其中刺激响应物质可配置成改变其几何属性从而控制冷却系统。如果材料的温度增大至高于上阈值温度，则可以启用或开启冷却系统。以此方式，可以实现积极的冷却，且可以降低材料的温度。如果材料的温度减小至低于下阈值温度，则可以禁用或关闭冷却系统。因而，有可能将材料的温度保持在某一范围。

[0014] 在本发明的第六方面中，在根据第五方面的设备中，冷却系统可包含至少一个流入管和至少一个流出管，并且该容器可包含至少一个柔性部分，该至少一个柔性部分配置成：如果材料的温度等于或低于上阈值温度，则至少部分地禁用所述至少一个流入管和至少一个流出管之间的连接；以及如果材料的温度增大至高于上阈值温度，则启用该连接。如果材料的温度等于或低于上阈值温度，所述至少一个柔性部分可以被推动从而至少部分地禁用流入管和流出管之间的连接。因而，可以防止冷却流体流过冷却系统，或者可以允许仅仅减少数量的冷却流体流过。如果材料的温度增大至高于上阈值温度，刺激响应物质可以收缩。因此，所述至少一个柔性部分可缩回且启用流入管和流出管之间的连接，使冷却流体流过冷却系统。因此可以降低设备的温度且因此降低材料的温度。

[0015] 在本发明的第七方面中，在根据第五方面的设备中，冷却系统可包含配置成在供应单元周围延伸的至少一个部分。因而，冷却流体可以在供应单元周围流动，而不与消融能量的路径交叉。因此，冷却流体对于消融能量不一定是透明的。

[0016] 在本发明的第八方面中，供应单元可以是纤维且消融能量可以是激光能量。以此方式，可以实现高的微型化水平，因为激光能量可以通过非常细的纤维传输到消融部位。

[0017] 在本发明的第九方面中，该设备可包含配置成供应和/或汲取流体的冲洗系统，其中刺激响应物质可配置成改变其几何属性从而控制冲洗系统。冲洗系统可用于进行冲洗从而防止过热或者用于其它目的。通过控制该冲洗系统，在消融过程期间使用的冲洗流体的数量不会变得非常庞大。因而，可以避免引起副作用的冲洗流体超负荷。

[0018] 在本发明的第十方面中，该设备可包含配置成照射材料的至少一个照射单元，以及配置成接收反射光从而获得关于材料的状态的信息的至少一个接收单元。因而，可以借助所获得的信息来控制消融过程。另外，可以向消融过程的治疗师或其它操作人员提供关于消融过程的信息。

[0019] 在本发明的第十一方面中，在根据第十方面的设备中，所述至少一个接收单元的第一接收单元可配置成接收经过刺激响应物质的反射光，且所述至少一个接收单元的第二接收单元可以配置成接收不经过刺激响应物质的反射光。因而，可以同时提供关于刺激响应物质的行为以及消融部位的发展的直接反馈，同时防止材料过热。

[0020] 在本发明的第十二方面中，在根据第十一方面的设备中，所述至少一个照射单元可以配置成通过刺激响应物质照射该材料。因而，照射光和第一接收单元接收的反射光可经过刺激响应物质。因此，改进的关于刺激响应物质的行为的反馈是可能的。

[0021] 在本发明的第十三方面中，该设备可以是导管或针。因而，使得能够消除意外过热的风险的导管或智能针是可行的，且因此安全消融是可行的。

[0022] 在本发明的第十四方面中提出了一种系统。该系统可包含根据第十方面的设备、配置成供应消融能量到该设备的至少一种能量源、以及配置成基于所获得的信息来调节所述至少一种能量源的控制单元。因而，关于由该设备处理的材料的状况的信息（例如关于尺寸、质量、病灶形成速度等的信息）可以被获得并用于确定所供应的消融能量的时间和功率。

[0023] 在本发明的第十五方面中提出了一种方法。该方法可包含供应消融能量到材料，以及如果由于消融能量的原因该材料的温度增大至高于上阈值温度，将刺激响应物质的状态从第一状态改变到第二状态，使得材料的温度不增大至高于温度极限。由于在消融部位处的自动温度关联的能量配给，该方法使得能够消除意外过热的风险。热处理的温度范围可限制在某一阈值。以此方式，可以确保经处理的材料不被暴露于非常高的能量剂量。因而，可以防止例如附属器官（例如心房纤维性颤动处理中的食道）的碳化或损伤。因此可以进行安全消融。

[0024] 另外的有利调整在从属权利要求中限定。附图说明

[0025] 通过以实例方式参考附图在下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是清楚的并通过所述实施例得到阐述，在附图中：图1示出说明根据第一实施例的示例性设备的示意图；
图2示出说明对于刺激响应物质的各种pH值，示例性刺激响应物质的吸收率与温度的关系的示意图；
图3示出说明根据第二实施例的示例性设备的示意图；
图4(a)和4(b)示出说明根据第三实施例的示例性设备的示意图；
图5示出说明在第一和第二加热/冷却周期期间，示例性刺激响应物质的层厚度与温度的关系的示意图；
图6(a)和6(b)示出说明根据第四实施例的示例性设备的示意图；
图7示出说明根据第五实施例的示例性设备的示意图；
图8示出说明根据第六实施例的示例性设备的示意图；
图9示出说明根据第七实施例的示例性设备的示意图；
图10示出说明用于对第五至第七实施例进行原理验证的实验布置的示意图；
图11示出说明利用图10所描绘的实验布置获得的结果的示意图；
图12示出说明对于温度敏感水凝胶的各种稠度，温度敏感水凝胶的透射率与温度的关系的示意图；
图13(a)和13(b)示出说明用于比较通过温度敏感水凝胶进行消融和仅通过玻璃片进行消融的结果的实验布置的示意图；
图14示出说明根据所述实施例的系统的示意图；
图15示出说明根据所述实施例的示例性方法的基本步骤的流程图；以及
图16示出所述实施例的基于软件的实施方式的实例。

具体实施方式

[0026] 刺激响应物质（例如水凝胶）能够响应于例如温度的外部刺激而改变例如形状、尺寸（体积）或光学属性。在下文中，给出了将这种物质结合到设备的末端从而使得能够在消融或处理部位实现温度关联的能量配给的各种实例。特别地，讨论了使用在温度变动时可以改变它们的光学属性（例如散射和/或吸收能力）和/或几何属性（例如体积和/或形状）的刺激响应物质的实例。这些实例被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。

[0027] 图1示出说明根据第一实施例的示例性设备的示意图。该图描绘了可以应用于对材料进行热处理的导管的示意性截面。更具体地，该图描绘了导管的远端（即，导管末端）的截面。

[0028] 在下文中描述该导管的医学应用。然而，下述说明书被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。其它应用领域是有可能的，例如对某些机器或其它布置进行热处理从而消融形成其一部分的材料的某一部分。例如，可以处理由金属或合金制成且与由塑料制成的部分毗邻定位的部分，其中通过限制所应用的能量剂量，可以避免对由塑料制成的对温度更敏感的部分的破坏。

[0029] 图1示出导管末端被倒圆，即，在所描绘的示意性截面中具有弯曲边界。然而，其它变型是可行的。例如，导管末端可以如其它图中所说明那样具有直线部分和弯曲部分或者只具有直线部分。

[0030] 导管可包含导管外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3。该导管可用于对目标材料4进行热处理，其中该处理可以在材料4应用到区域或部位4’从而消融该材料。
对于处理组织的情形，消融或处理部位4’可以被认为是某些类型的病灶。

[0031] 大体上，供应单元2的远端和处理部位4’之间的所有一切对于由供应单元2供应的消融能量应该是透明的。例如，对于由供应单元2供应激光能量（光）的情形，供应单元2的远端和处理部位4’之间的所有一切应该是光学透明的，使得该激光能量可以通过。

[0032] 如果供应单元2的远端与处理区域4’距离太远，则许多消融激光会被吸收到导管的透明部分中。这会导致导管末端的温度上升，这是不希望的。另一方面，如果供应单元2的端部与材料4接触，则处理区域4’的宽度非常小（大约为比如纤维的供应单元2的核心的直径）。此外，许多光功率随后通过非常小的表面被淀积。因此会发生局部过热。过热会导致材料4局部损伤。例如，如果材料4为人或动物组织，局部组织碳化且甚至汽化（小规模的爆炸）会在非常短时间内发生。汽化和碳化是不希望的且甚至会损伤供应单元2。

[0033] 因而，供应单元2的远端和处理区域4’之间存在这样的最佳距离，使得由于光吸收到透明材料中引起的损耗是低的，并且处理区域4’的尺寸足够大。该最佳距离可以取决于相应应用。例如，它可以在几毫米和若干厘米之间变化。

[0034] 供应单元2的远端和处理区域4’之间的空间可以按不同方式填充。尽管图1示出供应单元2的远端被具有u形截面的元件2’覆盖的布置，若干变型是可行的。例如，元件2’可以是透明材料板或者具有另一形状。另外，供应单元2可以延伸直到容器3的边界。再者，容器3可包含某种类型的凹部，并且供应单元2可以延伸到这种凹部中。供应单元2可以甚至延伸到刺激响应物质3’中，其中在实践中具有封闭容器3的变型会是优选的。此外，使用用于冷却目的的冲洗或冷却液体填充的容器可以定位在供应单元2的远端和处理区域4’之间。因而，这些元件之间的空间可包含使用用于冷却的冲洗或冷却液体填充和/或使用附加透明材料填充的腔体，该腔体可以是导管的结构的一部分。

[0035] 可以使导管末端接触或不接触材料4来进行消融，在消融期间由供应单元2供应且经过元件2’和容器3的消融能量（例如激光能量）可以被淀积到材料4中。对于材料4为某种类型的组织的情形，会导致蛋白质的加热和变性。一旦材料4的温度已经达到某一（上）阈值温度，刺激响应物质3’可以改变其光学属性，从是透明的变为是散射和/或吸收的。到达材料4的能量水平随后会减小。因此，材料4的温度可以相应地减小。一旦目标材料4的温度足够低，刺激响应物质3’可以从是散射和/或吸收的到是透明的改变其光学属性。因而，在消融过程期间淀积到材料4中的能量水平可以再次增大。因此，刺激响应物质3’的状态可以可逆地改变。

[0036] 如上所述，如果由于消融能量的原因材料4的温度增大至高于上阈值温度，刺激响应物质3’可以将其状态从第一状态改变到第二状态，使得材料的温度不增大至高于例如70℃的温度极限且由于过热引起的不利效应得以防止。另一方面，如果材料4的温度减小至低于下阈值温度，该下阈值温度可以与上阈值温度相同或者不同，则刺激响应物质3’可以改变其状态，从第二状态改变回到第一状态。因而，材料4的温度不会减小至低于另一温度极限。

[0037] 按此方式，材料4的温度可以保持在某一区间，而没有超过温度阈值或极限的风险。因而，可以避免由过热导致的不利效应。例如，由于组织过热（高于70至75℃），在血流中会释放颗粒，产生威胁生命的后果。通过所描述的对淀积到组织中的能量水平的限定，即通过对所应用的能量剂量的限定，可以防止这一点。

[0038] 如上所述，可以提供基于刺激响应物质的安全消融导管。刺激响应物质从是透明的到是散射和/或吸收的改变其光学属性，这可以调节淀积到目标材料中的能量水平。以此方式，可以调节材料的温度。因而可以防止材料的过热。

[0039] 各种各样的物质可以用作刺激响应物质3’。某些这些物质响应于例如温度的外部刺激而经历光学属性的非常陡峭变化。这种效应称为低临界溶解温度（LCST）。例如，某些水凝胶在增大温度时经历非常锐的转变且从光学透明材料改变为散射材料。图2说明这样的实例，其中通过改变刺激响应物质的pH值可以改变温度阈值。

[0040] 图2示出说明对于刺激响应物质的各种pH值，示例性刺激响应物质的吸收率与温度的关系的示意图。在水平轴上示出单位为℃的温度，且在垂直轴上示出P（NIP-co-AAc-20）溶液在450nm激光波长处的吸收率作为pH值的函数。参考值21至26分别表示pH值为2.2、3.9、4.2、4.5、6.4和9.2的曲线。如图2所说明，pH值越低，各个曲线越早（即，在越低温度）上升且更陡峭地上升。例如，如果温度接近大约30℃，pH值为2.2的曲线21非常陡峭地增大；如果温度接近大约40℃，pH值为4.2的曲线23较不陡峭地增大；以及pH值为9.2的曲线26根本没有明显增大，与温度无关。

[0041] 用于生成图2所示吸收率图的具体溶液为可以与激光消融过程不直接相关的刺激响应物质的一个实例。然而，在用于消融的波长区间（488-532nm、800-1100nm）中可以存在或者可以发展出类似的刺激响应物质。刺激响应物质的实际实例为具有由下述组成的反应混合物的温度敏感水凝胶：25重量-重量百分比（wt%）去离子水、25wt%甲醇、48.9wt% NIPAAm + 0.1wt%二乙二醇双丙烯酸酯 + 1wt% IRG 2959光引发剂，其中通过应用紫外2
（UV）辐射（100mW/cm）约90秒使该反应混合物聚合。在下文中描述另外的实例。

[0042] 比如，经历相变（包括熔化、结晶–非晶转变、LCST或其它转变）的温度响应材料可以用作刺激响应物质。例如，表现出LCST的（亲水）聚合物、共聚物或水凝胶可以用作刺激响应物质。这些聚合物、共聚物或水凝胶在LCST之上从透明状态切换到散射状态。温度响应聚合物的非限制性实例包括基于一种或多种下述单体的聚合物、共聚物或水凝胶：N-取代丙烯酰胺（例如N-烷基丙烯酰胺，比如N-异丙基丙烯酰胺、二（甲）乙基丙烯酰胺、羧基异丙基丙烯酰胺、羟甲基丙基甲基丙烯酰胺等）、丙烯酰烷基哌嗪和N-乙烯基己内酰胺以及其与亲水单体的共聚物，该亲水单体比如为但不限于羟乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、丙烯酰胺、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、N-吡咯烷酮、二甲基氨丙基甲基丙烯酰胺、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺或其混合物；和/或与疏水单体共聚合的聚合物、共聚物或水凝胶，该疏水单体比如为但不限于(异)丁基(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、异冰片(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或其混合物。有用的聚合物的实例为聚(N-异丙基丙烯酰胺）（LCST=32℃）、聚(N,N’-二乙基-丙烯酰胺)（LCST=25至35℃）和聚(-N-丙烯酰-N’-烷基哌嗪)（LCST=37℃）。除其它以外，N-取代丙烯酰胺可以与例如氧乙烯、三羟甲基丙烷硬脂酸、己内酯及其混合物共聚合。从单体选择和单体比例方面来说，技术人员可以设计出能够随意定制期望LCST（例如在约30℃至约70℃的范围内）的单体混合物。

[0043] 温度响应聚合物水凝胶例如可以通过下述制成：在存在含水介质（例如水或水/甲醇混合物）的情况下，将一种或多种上面列出的单体与有效数量的一种或多种已知交联剂混合，并将所得到的混合物设到发生部分或全部的聚合和交联的温度范围。如技术人员所知晓，通过恰当地选择单体、交联剂类型和数量、和/或聚合条件（温度和时间），可以随意定制所得到的聚合物水凝胶的LCST和粘度。单体混合物的合适但是非限制性实例包含N-异丙基丙烯酰胺–聚乙二醇单丙烯酸酯混合物，其中聚乙二醇单丙烯酸酯的数量为该单体混合物的约2摩尔%至约20摩尔%。其它合适的共聚用单体包括但不限于：二甲氨基甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。用于N-取代丙烯酰胺的水相（共）聚合的交联剂的合适实例包括但不限于N-甲基-双丙烯酰胺、二乙二醇二丙烯酸酯等。（多种）单体和（多种）交联剂的摩尔比可以适当地在1:25至1:1000的范围内。此外，例如可以按相对于（多种）单体的1至5重量%的比例添加引发剂（或者是光引发剂或者是热引发剂）从而引发聚合。典型地按总混合物的约50重量%至约90重量%的数量，所述一种或多种单体可以与含水溶剂介质（H2O或H2O/甲醇混合物）混合，且该混合物可以随后被（共）聚合直至形成水凝胶。可以使用的水凝胶材料可包含≥50重量%、例如≥70重量%或≥90重量%的水和/或溶剂，其中溶剂可包括例如有机极性溶剂的有机溶剂以及比如乙醇、甲醇和/或（异）丙醇的烷醇。

[0044] 水凝胶材料可包含选自包含下述的群组的材料：聚(甲基)丙烯酸材料、硅凝胶材料、取代乙烯基材料或其混合物。另外，水凝胶材料可包含从至少一种(甲基)丙烯酸单体和至少一种多官能(甲基)丙烯酸单体的聚合获得的聚(甲基)丙烯酸材料。除其它之外，(甲基)丙烯酸单体可以选自由下述组成的群组：(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯或其混合物。该多官能(甲基)丙烯酸单体可以是双(甲基)丙烯酸和/或三(甲基)丙烯酸和/或四(甲基)丙烯酸和/或五(甲基)丙烯酸单体。除其它之外，多官能(甲基)丙烯酸单体可以选自由下述组成的群组：二(甲基)丙烯酰胺、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚-A-二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯或其任何合适比例的混合物。

[0045] 水凝胶材料可包含与至少一种单体共聚合的阴离子聚(甲基)丙烯酸材料和/或阳离子聚(甲基)丙烯酸材料，该阴离子聚(甲基)丙烯酸材料选自例如由下述组成的群组：(甲基)丙烯酸、特别是苯乙烯磺酸的芳磺酸、衣康酸、巴豆酸、磺胺或其混合物；该阳离子聚(甲基)丙烯酸材料选自例如由下述组成的群组：乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或其混合物；除其它之外，该单体选自中性单体的群组，该中性单体选自例如由下述组成的群组：醋酸乙烯酯、羟乙基(甲基)丙烯酸酯(甲基)丙烯酰胺、乙氧基乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯或其任何合适比例的混合物。

[0046] 水凝胶材料可包含硅凝胶材料。另外，它可包含取代乙烯基材料，例如乙烯基己内酰胺和/或取代乙烯基己内酰胺。

[0047] 刺激响应物质可包含基于下述单体的一种或多种温度响应水凝胶材料，该单体选自由下述组成的群组：N-异丙基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、羧基异丙基丙烯酰胺、羟甲基丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酰烷基哌嗪及其与选自亲水单体群组的单体的共聚物，该群组包含羟乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、丙烯酰胺、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或其混合物，和/或包含与下述单体共聚合的一种或多种温度响应水凝胶材料，该单体选自疏水单体的群组，该疏水单体的群组包含(异)丁基(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、异冰片(甲基)丙烯酸酯或其任何合适比例的混合物。这些共聚物已知是温度响应的。因此，它们可以用作刺激响应物质。

[0048] 图3示出说明根据第二实施例的示例性设备的示意图。该图描绘了可被应用于对材料进行热处理的针的示意性截面。更具体地，该图描绘了针的远端（即，针末端）的截面。

[0049] 该针可包含针外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3，其中元件2’未示于图3。这些部件以及目标材料4和在材料4处的区域或部位4’可以与如图1所示由相同附图标记表示且结合第一实施例所描述的元件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0050] 根据第二实施例的针可以具有适于刺穿材料4的开放末端，如图3所示。针在其末端插入材料4时可用于对材料4进行热处理，即进行对材料4的穿刺。该处理可以在材料4应用于部位4’从而消融该材料。如图3所示，这种情况下消融或处理部位4’可以不置于材料4的表面处，而是置于材料4的内部。

[0051] 根据第二实施例的针使得能够以与结合第一实施例所描述相同的方式来进行消融。因而，可以调节淀积到材料4中的能量水平。以此方式，可以避免材料4的过热以及由这种过热导致的不利效应。因此，可以提供基于刺激响应物质的安全消融针。该针可以称为智能针。

[0052] 尽管图3示出这样的布置，其中由供应单元2供应的例如激光能量（光）的消融能量仅仅通过包含刺激响应物质3’的容器3，但是如结合第一实施例所描述的其它变型是可行的。例如，尽管图3中未示出元件2’，但是可以存在这种元件。另外，与第一实施例相同的关于供应单元2的远端和处理区域4’之间距离的考虑是适用的。

[0053] 图4(a)和4(b)示出说明根据第三实施例的示例性设备的示意图。它们描绘了可以应用于对材料进行热处理的导管的示意性截面。更具体地，它们描绘了导管的远端（即，导管末端）的截面。

[0054] 导管可包含导管外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3。除了刺激响应物质3’之外，这些部件以及目标材料4和在材料4的区域或部位4’可以与如图1所示由相同附图标记表示且结合第一实施例所描述的元件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0055] 除了上述部件，根据第三实施例的导管可包含形成用于冷却导管末端且进而冷却材料4的冷却系统的至少一个周转管或流入管5’和至少一个回流管或流出管5’’。另外，容器3可包含至少一个柔性部分6，例如柔性壁。这些附加部件使得借助刺激响应物质3’能够对导管末端进行积极的冷却控制，如下文更详细所描述。

[0056] 在根据第三实施例的导管中可以采用能够响应于外部刺激改变它们的几何属性（例如体积和/或形状）的刺激响应物质。例如，能够依赖于温度而膨胀/收缩的温度敏感水凝胶材料（例如聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNiPAAm)）可以用作刺激响应物质3’。如果温度增大，这种材料可以收缩。这种效应可用于致动机械部件，比如容器3的至少一个柔性部分6。

[0057] 根据第三实施例的导管使得能够以与结合第一实施例所描述相同的方式来进行消融。当材料4的温度低于某一（上）阈值温度时，刺激响应物质3’可占据更大的体积。因而，它可以推动容器3的至少一个柔性部分6，该至少一个柔性部分6随后阻挡或部分地阻挡冷却流体流入冷却系统。也就是说，只要材料4的温度等于或低于上阈值温度，至少一个柔性部分6可以被推动从而至少部分地禁用至少一个流入管5’和至少一个流出管5’’之间的连接。因而，可以防止冷却流体流过冷却系统，或者可以允许仅仅减少数量的冷却流体流动。图4(a)说明这样的状态，其中材料4的温度低于阈值温度，且因此该冷却系统关闭或至少部分地关闭。

[0058] 一旦材料4的温度增大至高于阈值温度，刺激响应物质3’可以收缩。结果，至少一个柔性部分6可以不被推动而是缩回，使冷却流体或者增加数量的冷却流体流过冷却系统。也就是说，如果材料4的温度增大至高于上阈值温度，至少一个流入管5’和至少一个流出管5’’之间的连接可以被启用。结果，可以降低导管末端的温度且因此降低材料4的温度。图4(b)说明这样的状态，其中材料4的温度高于阈值温度，且因此该冷却系统开启。

[0059] 如上所述，如果由于消融能量的原因材料4的温度增大至高于上阈值温度，则刺激响应物质3’可将其状态从第一状态改变到第二状态，使得材料4的温度不增大至高于例如70℃的温度极限并且由于过热引起的不利效应得以防止。另一方面，如果材料4的温度减小至低于下阈值温度，则刺激响应物质3’可以将其状态从第二状态改变回到第一状态，其中该下阈值温度可以与上阈值温度相同或不同。因而，材料4的温度不减小至低于另一温度极限。

[0060] 按此方式，材料4的温度可以保持在某一区间，而没有超过温度阈值或极限的风险。因而可以避免由过热导致的不利效应。

[0061] 根据第三实施例，从供应单元2的远端到消融或处理部位4’的路径与冷却系统相交。另外，该路径与刺激响应物质3’相交。该路径对于消融能量应是畅通的，使得消融能量可以到达处理部位4’。如果例如激光能量（光）由供应单元2供应，则该路径为光学路径。这种情况下，冷却流体和刺激响应物质3’应是光学透明的，使得激光能量可以通过。

[0062] 尽管仅仅单个流入管5’和单个流出管5’’示于图4(a)和4(b)，但是可以存在多个流入管和/或多个流出管。另外，可存在多个容器3，所述多个容器分别包含能够改变其几何属性的刺激响应物质3’和由刺激响应物质3’推动的至少一个柔性部分6。

[0063] 尽管图4(a)和4(b)示出特定布置，如结合例如第一实施例所描述的其它变型是可行的。另外，与第一实施例相同的关于供应单元2的远端和处理区域4’之间距离的考虑是适用的。

[0064] 如上所述，可以提供基于导管末端冷却系统的安全消融导管。刺激响应物质3’可以改变其几何属性从而控制冷却系统。以此方式，通过用导管末端（其进而由冷却系统冷却）冷却材料4，可以调节材料4的温度。因而，可以防止材料4的过热以及由这种过热导致的不利效应。

[0065] 图5示出说明在第一和第二加热/冷却周期期间，示例性刺激响应物质的层厚度与温度的关系的示意图。在水平轴上示出单位为℃的温度T，且在垂直轴上示出单位为nm的层厚度d。所描绘的曲线是针对PNiPAAm膜或层获得的。参考值51至54分别表示第一加热周期、第一冷却周期、第二加热周期和第二冷却周期的曲线。参考值55表示膨胀之前的状态。如图5中所说明，层厚度在第一加热周期中从高于250nm减小到低于30nm且随后在第一冷却周期中增大至高于90nm。接着，层厚度在第二加热周期中从高于90nm减小到低于30nm以及随后在第二冷却周期中再次增大至高于90nm。随着温度增大，可以观察到相应的收缩。在第一加热周期之后，层厚度在20nm和100nm之间的范围内变化。因而，借助由能够响应于外部刺激（例如温度）改变其几何属性的PNiPAAm或另一刺激响应物质制成的层，可以连续地控制该冷却系统。

[0066] 图6(a)和6(b)示出说明根据第四实施例的示例性设备的示意图。它们描绘了可以应用于对材料进行热处理的导管的示意性截面。更具体地，它们描绘了导管的远端（即，导管末端）的截面。

[0067] 导管可包含导管外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3。除了刺激响应物质3’之外，这些部件以及目标材料4和在材料4的区域或部位4’可以与如图1所示由相同附图标记表示且结合第一实施例所描述的元件相同或相似。刺激响应物质3’可以与结合第三实施例所描述的刺激响应物质3’相同或相似。因此，不再详细描述这些元件。

[0068] 根据第四实施例的导管是基于根据第三实施例的导管。也就是说，除了上述部件之外，它可包含至少一个周转管或流入管5’和至少一个回流管或流出管5’’。另外，容器3可包含至少一个柔性部分6，例如柔性壁。这些部件可以与如图4(a)和4(b)所示由相同附图标记表示且结合第三实施例所描述的元件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0069] 根据第四实施例的导管可附加地包含在供应单元2和/或元件2’周围延伸的至少一个部分5’’’。它可以互连所述至少一个流入管5’和所述至少一个流出管5’’并且和它们形成冷却系统。所述至少一个部分5’’’可以是c形、环形或者具有某种其它形状。该冷却系统可用于冷却导管末端并进而冷却材料4。该冷却系统可以与第三实施例的冷却系统类似地被控制。

[0070] 根据第四实施例的导管使得能够以与结合第一实施例所描述相同的方式来进行消融。当材料4的温度低于某一（上）阈值温度时，借助刺激响应物质3’可以推动容器3的至少一个柔性部分6，从而阻挡或部分阻挡冷却流体流入冷却系统。更具体地，冷却流体在至少一个部分5’’’中的流动可以通过容器3的被推动的至少一个柔性部分6而被阻挡或部分阻挡。因而，可以防止冷却流体流过冷却系统，或者可以允许仅仅减少数量的冷却流体流动。图6(a)说明这样的状态，其中材料4的温度低于上阈值温度，且因此冷却系统关闭或至少部分地关闭。

[0071] 一旦材料4的温度增大至高于上阈值温度，则所述至少一个柔性部分6可以不会被推动而是缩回，使冷却流体或增大数量的冷却流体流过冷却系统，即所述至少一个部分5’’’。结果，可以降低导管末端的温度且因此降低材料4的温度。图6(b)说明这样的状态，其中材料4的温度高于上阈值温度，且因此，该冷却系统开启。

[0072] 如上所述，如果由于消融能量的原因材料4的温度增大至高于上阈值温度，则刺激响应物质3’可以将其状态从第一状态改变到第二状态，使得材料4的温度不增大至高于例如70℃的温度极限且可以防止由于过热引起的不利效应。另一方面，如果材料4的温度减小至低于下阈值温度，则刺激响应物质3’可以将其状态从第二状态改变回到第一状态，其中该下阈值温度可以与上阈值温度相同或不同。因而，材料4的温度不减小至低于另一温度极限。

[0073] 按此方式，材料4的温度可以保持在某一区间，而没有超过温度阈值或极限的风险。因而可以避免由过热导致的不利效应。

[0074] 在根据第四实施例的导管中，冷却系统和供应单元2和/或元件2’同轴定位。从供应单元2的远端到消融或处理部位4’的路径与冷却系统和/或刺激响应物质3’不相交。冷却流体可以在供应单元2和/或元件2’周围流动，而不与消融能量的路径交叉。因此，冷却流体和刺激响应物质3’对于消融能量不一定是透明的，例如其在使用激光能量（光）的情况下是光学透明的。

[0075] 尽管仅仅单个流入管5’和单个流出管5’’示于图6(a)和6(b)，但是可以存在多个流入管和/或多个流出管。另外，容器3可具有环形且在供应单元2和元件2’周围延伸，如图6(a)和6(b)中所说明。然而，还可存在多个容器3，所述多个容器可以例如相互等距离地并且在供应单元2和元件2’周围定位，并且可分别包含能够改变其几何属性的刺激响应物质3’以及由刺激响应物质3’推动的至少一个柔性部分6。再者，在供应单元2和/或元件2’周围延伸的多个部分5’’’以及分别包含刺激响应物质3’和由其推动的至少一个柔性部分6的相应容器3是可能的。

[0076] 尽管图6(a)和6(b)示出特定布置，如结合例如第一和第三实施例所描述的其它变型是可行的。另外，与第一实施例相同的关于供应单元2的远端和处理区域4’之间距离的考虑是适用的。

[0077] 如上所述，可以提供基于导管末端冷却系统的安全消融导管。刺激响应物质3’可改变其几何属性从而控制冷却系统。以此方式，通过用导管末端（其进而由冷却系统冷却）冷却材料4，可以调节材料4的温度。因而，可以防止材料4的过热以及由这种过热导致的不利效应。

[0078] 图7示出说明根据第五实施例的示例性设备的示意图。该图描绘了可以应用于对材料进行热处理的导管的示意性截面。更具体地，该图描绘了导管的远端（即，导管末端）的截面。

[0079] 导管可包含导管外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3。这些部件以及目标材料4和在材料4的区域或部位4’可以与如图1所示由相同附图标记表示且结合第一实施例所描述的元件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0080] 除了上述部件，根据第五实施例的导管可包含例如（光学）纤维的至少一个照射单元7以及例如（光学）纤维的至少一个收集或接收单元8a、8b。这些附加部件使得能够获得关于材料4的状况或状态的信息，如下文所更详细描述。它们可以与材料4接触。以此方式，可以收集尽可能多的反射光（即，尽可能多的往回反射的光子）。

[0081] 如上所述，供应单元2可供应激光能量到处理部位4’。也就是说，供应单元2可用于将激光从激光源传输到材料4。可以应用大功率激光以实现所期望的消融。为了防止材料4过热，可以将例如温度敏感凝胶的刺激响应物质3’置于供应单元2的远端和材料4之间。

[0082] 所述至少一个照射单元7和至少一个接收单元8a、8b可以形成用于测量反射光的测量系统。它们可用于关注在处理组织的情形中可以被认为是某种类型病灶的处理部位4’的尺寸、质量和生长。通过至少一个照射单元7，材料4可以被照射光照射。照射光的功率可以相当小。特别地，它可以远小于消融激光的功率。反射或背散射光可由至少一个接收单元8a、8b收集或接收。借助至少一个接收单元8a、8b获得的信息包括但不限于关于经处理的材料的状况（例如尺寸、质量等）的信息。这种信息可用于确定通过供应单元2供应的消融能量的时间和功率。它可以被反馈到控制单元，例如用于控制消融能量源的电子器件。结果，可以控制例如病灶形成的参数（例如尺寸、质量、病灶形成速度等）。

[0083] 通过使用由测量系统进行的测量，可以确定热过程的参数，例如材料4中的温度和所吸收的光。基于这种评估，可以实时调适消融能量的功率从而使热处理效应最优化。

[0084] 尽管图7仅仅示出单个照射单元7和两个接收单元8a、8b，但是可存在多个照射单元和/或多于两个接收单元。例如，相对于至少一个照射单元7置于不同距离处的各种接收单元可用于测量材料4的位于其不同深度的不同层。

[0085] 尽管图7示出特定布置，如结合例如第一实施例所描述的其它变型是可行的。另外，与第一实施例相同的关于供应单元2的远端和处理区域4’之间距离的考虑是适用的。

[0086] 如上所述，可以提供基于刺激响应物质和测量系统的安全消融导管。借助刺激响应物质，可以调节淀积到经热处理的材料中的能量水平。借助通过测量系统获得的信息，可以实时控制由导管进行的消融过程。因而，可以防止材料的过热以及由这种过热导致的不利效应，并且可以实时控制消融过程。另外，可以为消融过程的治疗师或其它操作人员提供关于该消融过程的信息。

[0087] 图8示出说明根据第六实施例的示例性设备的示意图。该图描绘了可以应用于对材料进行热处理的针的示意性截面。更具体地，该图描绘了针的远端（即，针末端）的截面。

[0088] 针可包含针外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3，其中元件2’未示于图8。这些部件以及目标材料4和在材料4的区域或部位4’可以与如图1所示由相同附图标记表示且结合第一实施例所描述的元件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0089] 根据第六实施例的针是基于根据第五实施例的导管。除了上述部件，该针可包含例如（光学）纤维的至少一个照射单元7以及例如（光学）纤维的至少一个接收单元8a、8b。这些部件可以与如图7所示由相同附图标记表示且结合第五实施例所描述的部件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0090] 除了如结合第二实施例所描述，消融或处理部位4’不置于材料4的表面而是置于材料4的内部，根据第六实施例的针使得能够以与结合第一和第五实施例所描述相同的方式来进行消融。借助刺激响应物质3’，可以调节淀积到材料4中的能量水平。可以实时调适消融能量的功率从而使热处理效应最优化。

[0091] 尽管图8示出特定布置，如结合例如第一、第二和第五实施例所描述的其它变型是可行的。另外，与第一实施例相同的关于供应单元2的远端和处理区域4’之间距离的考虑是适用的。

[0092] 如上所述，可以提供基于刺激响应物质和测量系统的安全消融导管。该针可以称为智能针。借助刺激响应物质，可以调节淀积到经热处理的材料中的能量水平。借助通过测量系统获得的信息，可以实时控制由针进行的消融过程。因而，可以防止材料的过热以及由这种过热导致的不利效应，并且可以实时控制消融过程。另外，可以为消融过程的治疗师或其它操作人员提供关于该消融过程的信息。

[0093] 图9示出说明根据第七实施例的示例性设备的示意图。该图描绘了可以应用于对材料进行热处理的导管的示意性截面。更具体地，该图描绘了导管的远端（即，导管末端）的截面。

[0094] 导管可包含导管外壳1、例如（光学）纤维或消融纤维的供应单元2、覆盖供应单元2的远端的（可选的）元件2’、以及包含刺激响应材料或物质3’的容器3。这些部件以及目标材料4和在材料4的区域或部位4’可以与如图1所示由相同附图标记表示且结合第一实施例所描述的元件相同或相似。因此，不再详细描述它们。

[0095] 根据第七实施例的导管是基于根据第五实施例的导管。其与后者不同在于，所述至少一个照射单元7和至少一个所述至少一个接收单元8a、8b（例如如图9所示的接收单元8a）可以接触包含刺激响应物质3’的容器3或者甚至接触刺激响应物质3’本身。

[0096] 当材料4的温度上升时，刺激响应物质3’的温度也上升。结果，刺激响应物质3’的光学特性可以改变。因此，反射或背散射光的强度也可以改变。通过使用所述至少一个照射单元7和至少一个接收单元8a、8b，可以测量所述改变。第一接收单元8a可接收经过刺激响应物质3’的反射光，且第二接收单元8b可接收不经过刺激响应物质3’的反射光。因而，可以同时存在关于比如温度敏感材料的刺激响应物质3’的行为以及比如病灶的处理部位4’的发展的直接反馈，同时可以防止材料4过热。

[0097] 根据第七实施例的导管使得能够以与结合第一和第五实施例所描述相同的方式来进行消融。借助刺激响应物质3’，可以调节淀积到材料4中的能量水平。可以实时调适消融能量的功率从而使热处理效应最优化。此外，可以同时提供关于刺激响应物质3’的行为和处理部位4’的发展的直接反馈。

[0098] 尽管图9示出特定布置，如结合例如第一和第五实施例所描述的其它变型是可行的。另外，与第一实施例相同的关于供应单元2的远端和处理区域4’之间距离的考虑是适用的。

[0099] 如上所述，可以提供基于刺激响应物质和测量系统的安全消融导管。借助刺激响应物质，可以调节淀积到经热处理的材料中的能量水平。借助通过测量系统获得的信息，可以控制由导管进行的消融过程。此外，可以同时提供关于刺激响应物质的行为和处理部位在材料的发展的直接反馈。因而，可以防止材料的过热以及由这种过热导致的不利效应，且可以实现改进的对消融过程的实时的控制。另外，可以为消融过程的治疗师或其它操作人员提供关于该消融过程的信息。因此可以提供安全和可控的消融导管。

[0100] 图10示出说明用于对第五至第七实施例进行原理验证的实验布置的示意图。该布置可包含照射纤维101、接收纤维102、例如温度敏感水凝胶的刺激响应物质103、例如组织的材料104、以及水105。

[0101] 对于该实验，使用温度敏感水凝胶作为刺激响应物质103。采用由25wt%去离子水、25wt%甲醇、48.9wt% NIPAAm + 0.1wt%二乙二醇双丙烯酸酯+ 1wt% IRG 2959光引发2
剂组成的反应混合物，已经通过应用紫外（UV）辐射（100mW/cm）约90秒使该反应混合物聚合。照射纤维101和接收纤维102之间的距离为1.5mm。

[0102] 在该实验期间，由照射纤维101供应的光照射材料104，且由接收纤维102接收反射或背散射光以测量反射光的强度。在刺激响应物质103的各种温度，测量经过刺激响应物质103的反射光的光谱。

[0103] 图11示出说明用图10中描绘的实验布置获得的结果的示意图。在水平轴上示出单位为nm的由照射纤维101供应的照射光的波长，并且在垂直轴上示出由接收纤维102接收的反射光相对于基准的强度作为刺激响应物质103的温度的函数。参考值111至114分别表示温度为22℃、30℃、37℃和43℃的曲线。如图11中所说明，温度越高，大体上各个强度越大。例如，温度为43℃的曲线114的路径位于比温度为37℃的曲线113的路径高的水平。

[0104] 图12示出说明对于温度敏感水凝胶的各种稠度，温度敏感水凝胶的透射率与温度的关系的示意图。在水平轴上示出单位为℃的水凝胶的温度，并且在垂直轴上示出水凝胶的透射率（透射比）作为水凝胶中的摩尔比的函数。参考值121至126表示水凝胶中聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGA)（共聚用单体）相对于N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）的摩尔比分别为2%、3%、5%、6%、8%和9%的曲线。如所说明，通过增加PEGA的比例，可以使LCST在36℃和47℃之间变化。

[0105] 温度敏感水凝胶样品的光学转变在图12中予以说明，其中使用图10所示实验布置进行的原理验证中使用的光学转变用参考数字124表示。图11中给出的光谱测量与图12所示的水凝胶样品的光学转变特性非常一致。

[0106] 图13(a)和13(b)示出说明用于比较通过温度敏感水凝胶进行消融和仅通过玻璃片进行消融的结果的实验布置的示意图。所述布置可分别包含用于消融的光纤131、玻璃片132、水凝胶133和材料134。

[0107] 对于所进行的实验，水凝胶133的厚度为0.5mm，且材料134为猪心脏组织。对于相同的消融参数、相同的组织、相同的距组织的距离以及相同的浴液温度，比较通过玻璃片132和水凝胶133二者进行消融以及仅通过玻璃片132进行消融的结果。消融部位实际上偏移了几毫米。图13(a)说明通过水凝胶133进行消融时的情形。图13(b)说明仅仅通过玻璃片134进行消融时的情形。猪心脏组织放置在相同的玻璃片下。因此，在比较由消融得到的病灶时，可以忽略它们的效应。

[0108] 当通过水凝胶133进行消融时，水凝胶133在高于某一阈值温度时散射消融光并且因而阻挡对该组织的进一步加热，病灶不像仅仅通过玻璃片134进行消融的情形那样变为褐色。因而，可以表明水凝胶133使得能够进行温度保护。可以观察到病灶不像第一情形中那么大，这归因于组织的传导加热，因为病灶中达到的温度是由水凝胶控制。使用3.1W的光功率在967nm波长处进行该消融。

[0109] 图14示出说明根据所述实施例的系统的示意图。例如消融导管系统的该系统可包含单元141，该单元141包含：（多个）能量源141a，例如至少一种激光消融能量源；（多个）照射源141b，用于提供照射光；以及所有所需的电子器件141c，例如用于调节（多个）能量源141a的控制单元。该系统可进一步包含：一种或多种连接线缆142；处理机143；以及一种设备，例如包含远端/处理部分145（例如导管末端）的导管144。

[0110] 由（多个）能量源141a生成的消融能量以及由（多个）照射源141b生成的照射光可以被传输到设备144。在设备144的远端/处理部分145，消融能量可以被供应到例如组织的材料。接着，可以局部加热该材料，且因此可以进行消融过程。另外，照射光可以用于测量目的。处理机143使得能够操纵设备144。

[0111] 设备144可对应于根据第一到第七实施例的设备中的任何一种。如果该设备对应于根据第五至第七实施例的设备之一，则借助包含至少一个照射单元7和至少一个接收单元8a、8b的测量系统，该设备可以获得关于材料的状态的信息。这种情况下，控制单元141c可基于所获得的信息来控制或调节（多个）能量源141a。

[0112] 图15示出说明根据所述实施例的示例性方法的基本步骤的流程图。该方法可包含步骤S151：供应消融能量到材料。另外，它可包含步骤S152：如果由于消融能量的原因材料的温度增大至高于上阈值温度，将刺激响应物质的状态从第一状态改变到第二状态，使得材料的温度不增大至高于温度极限。

[0113] 图16示出所述实施例的基于软件的实施方式的实例。这里，设备160包含处理单元（PU）161，该处理单元可以被提供在单个芯片或一芯片模块上且该处理单元可以是具有控制单元的任何处理器或计算机设备，该控制单元基于存储在存储器（MEM）162中的控制程序的软件程序来进行控制。程序代码指令取自MEM 162并加载到PU 161的控制单元中，从而执行比如结合图15描述的那些处理步骤。处理步骤可以基于输入数据DI被执行且可生成输出数据DO。

[0114] 概言之，本发明涉及一种设备，其包含用于供应消融能量到材料4的供应单元2，以及用于控制淀积到材料4中的消融能量的水平的刺激响应物质3’。该设备允许限制材料4的温度，使得可以消除与在太高温度进行消融关联的风险。该设备可包含用于照射材料4的至少一个照射单元7，以及用于接收反射光从而获得关于材料4的状态的信息的至少一个接收单元8a、8b。所获得的信息可用于调节所供应的消融能量。

[0115] 尽管本发明已经在附图和前述说明书中予以详细说明和描述，这些说明和描述被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。例如，如结合第三和第四实施例所描述的用于积极地控制冷却系统的机制也可以用于控制冲洗系统。也就是说，可以采用配置成改变其几何属性的刺激响应物质来控制这种冲洗系统。对于冲洗系统是封闭的情形，它可以等价于冷却系统。对于它是开放冲洗系统的情形，可以经由位于包含冲洗系统的导管末端的一个或多个开口来供应和/或汲取冲洗流体。该冲洗系统可用于进行冲洗从而防止过热或者用于其它目的。

[0116] 因而，基于一种或多种刺激响应物质的相同的调节系统可以应用于冲洗导管，使得在消融期间使用的冲洗流体的数量不会变得非常庞大。冲洗导管可具有激光能量源以外的可替换能量源，例如射频（RF）或高强度聚焦超声（HIFU）能量源。

[0117] 如果在借助冲洗导管进行例如心房纤维性颤动（AF）处理期间出现冲洗流体超负荷，会引起比如呼吸困难、胸闷、气喘、肺爆裂音或它们的组合的副作用。就此而言，在导管末端处将释放到血流中的冲洗流体的数量可以强烈地依赖于消融部位的温度。通过使用刺激响应物质，可以适当地调节所释放的冲洗流体的数量。因而，在消融期间使用的冲洗流体的数量不会变得非常庞大。因此，可以避免引起副作用的冲洗流体超负荷。

[0118] 尽管已经描述了示例性实施例，本发明并不限于这些实施例。例如，多个实施例的特征可以组合。比如，导管或针可包含如例如结合第一实施例所描述的能够改变其光学属性的第一刺激响应物质，且进一步包含如例如结合第三和第四实施例所描述的冷却系统和能够改变其几何属性的第二刺激响应物质。第一刺激响应物质可用于调节在消融过程期间淀积到材料中的能量水平，且第二刺激响应物质可用于控制冷却系统。以此方式，可以提供用于防止材料的过热以及由这种过热导致的不利效应的高效和冗余机制。

[0119] 上述的设备和过程可以应用于任何可以使用热处理的场合。例如，它们可以被采用用于可适用于各种疾病的心脏组织消融（例如用于处理例如心房纤维性颤动的心内膜和心外膜热疗法），前列腺处理，在肿瘤学中用于肿瘤消融，肾、膀胱以及其它癌组织的处理，等等。

[0120] 通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和达成对所公开实施例的变型。

[0121] 在权利要求中，用词“包含”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中列出的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中列出某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

[0122] 能够控制处理器以执行所要求保护的特征的计算机程序可以存储/分布在合适介质上，比如与其它硬件一起被供应或者作为其它硬件的一部分被供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其它形式分布，比如经由互联网或者其它有线或无线通信系统。它可以结合新系统使用，但是也可以在更新或升级现有系统时被应用从而使得它们能够执行所要求保护的特征。

[0123] 用于计算机的计算机程序产品可包含，当计算机程序产品在计算机上运行时，用于执行比如结合图15所描述的那些处理步骤的软件代码部分。该计算机程序产品可进一步包含软件代码部分存储在其上的计算机可读取介质，例如光学存储介质或固态介质。

[0124] 权利要求中的任何参考符号不应解读为限制其范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
消融导管	2020-05-13	960
消融装置	2020-05-13	352
网格叠加消融和成像设备	2020-05-11	876
消融导管	2020-05-14	954
具有可展开注入管的低温消融装置	2020-05-13	56
用于检测消融期间组织接触的系统	2020-05-13	995
可调节肺静脉消融导管	2020-05-11	55
消融设备	2020-05-15	757
消融导管	2020-05-14	209
消融导管	2020-05-11	538

安全消融

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