用于微波消融系統的微波測溫的制作方法

用于微波消融系統的微波測溫的制作方法
【專利摘要】一種微波消融系統，結合了耦合到微波傳輸網絡的微波測溫計以測量噪聲溫度，其中微波傳輸網絡把微波發生器連接到微波施加器。噪聲溫度被處理，以便分理出噪聲溫度的成分，包括被治療的組織的噪聲溫度和微波傳輸網絡的噪聲溫度。噪聲溫度可以在微波發生器生成微波信號的時候或者在微波信號關閉的時段由輻射計測量。微波消融系統可以配置為具有一個或多個可在微波施加器和微波發生器之間連接的測溫網絡模塊的模塊化系統。或者，模塊化系統包括微波發生器、微波施加器，以及結合微波測溫網絡模塊的微波電纜。
【專利說明】用于微波消融系統的微波測溫
[0001] 對相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2012年6月22日提交的美國臨時專利申請No. 61/663, 099、于2013 年4月8日提交的美國臨時專利申請No. 61/809,634以及于2013年6月20日提交的美國 臨時專利申請No. 61/837, 633的權益和優先權，這些申請當中每一個的全部內容都通過引 用被結合于此，用于所有目的。

【技術領域】
[0003] 本公開內容涉及微波消融系統中的微波測溫。

【背景技術】
[0004] 電磁輻射可以被用來加熱并破壞腫瘤細胞。治療可以涉及把消融探針插入識別出 癌腫瘤的組織。一旦消融探針被適當地定位，消融探針就把電磁輻射發射到消融探針周圍 的組織中。
[0005] 在諸如癌癥的疾病的治療當中，已經發現某些類型的腫瘤細胞在比通常對健康細 胞造成損害的溫度略低的升高的溫度變性。已知的治療方法，諸如高溫療法，把患病的細胞 加熱至高于41°C的溫度，同時維持相鄰的健康細胞低于不可逆細胞破壞發生的溫度。這些 方法涉及施加電磁輻射來加熱或消融組織。
[0006] 已經開發出了用于各種用途和應用的利用電磁輻射的電外科設備。通常，用在消 融手術中的裝置包括充當能量源的功率發生源，例如微波或射頻（RF)電外科發生器，及用 于把能量指向目標組織的外科器械（例如，具有天線組件的微波消融探針）。發生器和外科 器械通常由電纜組件操作耦合到一起，其中電纜組件具有多個導體，用于把能量從發生器 發送到器械，并且用于在器械和發生器之間傳送控制、反饋和識別信號。
[0007] 有幾種類型可以在組織消融應用中使用的微波探針在使用中，例如，單極、雙極和 螺旋形。在單極和雙極天線組件中，微波能量一般垂直地遠離導體的軸輻射。單極天線組 件通常包括單個細長的導體。典型的雙極天線組件包括兩個細長的導體，這兩個導體線性 對齊并且關于彼此端到端定位，其間放置電絕緣體。螺旋形天線組件包括各種維度，例如直 徑和長度，的螺旋形導體配置。螺旋形天線組件的主要操作模式是其中由螺旋線輻射出的 場在與螺旋線軸垂直的平面內最大的正常模式（寬邊），以及其中最大輻射沿螺旋線軸的 軸向模式（直列式）。
[0008] 為了實現期望的外科結果，特定類型的組織消融手術可以指示特定的消融體積。 消融體積與天線設計、天線性能、天線阻抗、消融時間和瓦數以及組織特性，例如組織阻抗， 相關。
[0009] 因為使惡性細胞變性所需的溫度與通常對健康細胞造成傷害的溫度之間的小溫 差，所以需要精確的溫度測量來產生更可預測的溫度分布，以便在最小化對要施加微波能 量的組織周圍健康組織的傷害的同時根除腫瘤細胞。可植入的測溫探針，諸如熱電偶或光 纖，通常用來測量組織溫度。但是，這些測量局限于測溫探針的測量點周圍小體積的組織。


【發明內容】

[0010] 一方面，本公開內容的特征在于一種微波消融系統，該系統包括微波施加器、經傳 輸網絡耦合到微波施加器的微波發生器、測量傳播通過傳輸網絡的噪聲溫度信號的輻射 計，以及耦合到微波發生器和輻射計的控制器。微波施加器包括輸送微波能量以便消融組 織的天線，并且微波發生器生成微波信號并把微波信號經傳輸網絡發送到天線。控制器關 閉由微波發生器生成的微波信號持續預定的時段并且控制輻射計在該預定的時段內測量 噪聲溫度。
[0011] 控制器可以控制微波發生器生成脈寬調制（PWM)微波信號并且可以控制輻射計 在PWM微波信號的關閉期內測量噪聲溫度。控制器可以控制輻射計在預定的時段內測量噪 聲溫度曲線。
[0012] 微波消融系統可以包括冷卻微波傳輸網絡的流體冷卻系統、與流體冷卻系統中的 冷卻流體熱相通以便感測冷卻流體的溫度的第一熱電偶，以及與微波傳輸網絡熱相通以便 測量傳輸網絡的溫度的第二熱電偶。當由第一熱電偶感測到的冷卻流體的溫度與由第二熱 電偶感測到的傳輸網絡的溫度基本上相同時，輻射計可以測出來自組織的噪聲溫度。
[0013] 微波消融系統可以包括具有用于接收冷卻微波傳輸網絡的冷卻流體的入口和用 于返回來自冷卻微波傳輸網絡的冷卻流體的出口的流體冷卻系統、與流入入口的冷卻流體 熱相通的第一熱電偶，以及與流出出口的冷卻流體熱相通的第二熱電偶。當第一熱電偶感 測到與由第二熱電偶感測到的溫度基本上相同的溫度時，輻射計可以測出來自組織的噪聲 溫度。
[0014] 控制器可以確定噪聲溫度測量的幅度的斜率并且當該斜率達到指示噪聲溫度測 量僅表示組織的溫度的預定斜率時記錄噪聲溫度測量。控制器可以記錄在微波信號關閉時 由輻射計測量的第一噪聲溫度、記錄在傳輸網絡溫度達到預定溫度時由輻射計測量的第二 噪聲溫度，并且計算第一噪聲溫度與第二噪聲溫度之差，以獲得傳輸網絡的噪聲溫度。控制 器可以基于傳輸網絡的噪聲溫度控制由微波發生器生成的微波信號。
[0015] 微波信號可以是脈寬調制（PWM)信號，并且控制器可以使輻射計在PWM信號的每 個關閉時間測量噪聲溫度。控制器可以確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪聲溫度 是否大于預定的噪聲溫度值，并且如果確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪聲溫度 大于預定的噪聲溫度值，則可以切斷微波信號或減小PWM微波信號的占空比。
[0016] 另一方面，本公開內容的特征在于一種測量微波消融系統中溫度的方法。該方法 包括經傳輸網絡向天線提供微波信號、關閉微波信號持續預定的時段，并且在該預定的時 段內利用輻射計測量噪聲溫度。
[0017] 微波信號可以是脈寬調制（PWM)微波信號，并且該方法可以包括在PWM微波信號 的關閉時段內測量噪聲溫度。該方法可以包括確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪 聲溫度是否大于預定的噪聲溫度值，并且，如果確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的 噪聲溫度大于預定的噪聲溫度值，則切斷微波信號或減小PWM微波信號的占空比。
[0018] 該方法可以包括感測在用于冷卻傳輸網絡的流體冷卻系統中流動的冷卻流體的 溫度、感測傳輸網絡的溫度，并且在感測到的冷卻流體的溫度與感測到的傳輸網絡的溫度 基本上相同時把由輻射計測出的噪聲溫度識別為組織的噪聲溫度。
[0019] 該方法可以包括通過用于冷卻傳輸網絡的流體冷卻系統的入口接收冷卻流體、通 過該流體冷卻系統的出口返回來自冷卻微波傳輸網絡的冷卻流體、感測流入入口的冷卻流 體的第一溫度、感測流出出口的冷卻流體的第二溫度，并且在感測到的第一溫度與感測到 的第二溫度基本上相同時把由輻射計測出的噪聲溫度識別為組織的噪聲溫度。
[0020] 該方法可以包括確定由輻射計測量的噪聲溫度曲線的斜率，并且在噪聲溫度曲線 的斜率達到預定的斜率時把該噪聲溫度識別為組織的噪聲溫度。
[0021] 該方法可以包括記錄在微波信號關閉時由輻射計測量的第一噪聲溫度、記錄在傳 輸網絡溫度達到預定溫度時由輻射計測量的第二噪聲溫度，并且計算第一噪聲溫度與第二 噪聲溫度之差，以獲得傳輸網絡的噪聲溫度。該方法可以包括基于傳輸網絡的噪聲溫度控 制微波信號。微波信號可以包括PWM微波信號，并且控制微波信號可以包括基于傳輸網絡 的噪聲溫度調整PWM微波信號的占空比。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 當參考附圖閱讀其各種實施例的描述時，本文公開的具有流體冷卻探針組件的能 量輸送設備以及包括該設備的系統的目標和特征將對本領域普通技術人員變得顯然，其 中：
[0023] 圖1是根據本公開內容實施例的微波消融系統的框圖；
[0024] 圖2是根據本公開內容實施例、結合圖1微波消融系統的輻射計的微波發生器和 微波施加器的框圖；
[0025] 圖3A-3C是示出圖1和2的耦合電路的實施例的框圖；
[0026] 圖4A是根據本公開內容實施例的圖1和2的輻射計的電路框圖；
[0027] 圖4B是根據本公開內容另一種實施例的圖1和2的輻射計的電路框圖；
[0028] 圖5是用在圖1微波消融系統中的微波測溫網絡的框圖；
[0029] 圖6是根據本公開內容實施例、根據圖5微波測溫網絡的拆分配置的輻射計模塊 的框圖；
[0030] 圖7是根據本公開內容實施例、根據圖5微波測溫網絡的拆分配置的輻射計控制 器模塊的框圖；
[0031] 圖8是根據本公開內容實施例的圖1微波消融系統的微波施加器的框圖；
[0032] 圖9是根據本公開內容實施例的圖1微波消融系統的電纜模塊的框圖；
[0033] 圖10是根據本公開內容實施例的圖1微波消融系統的微波發生器的框圖；
[0034] 圖11A-11C根據本公開內容實施例說明了其中微波測溫網絡模塊是獨立部件的 微波消融配置系統；
[0035] 圖12A-12D根據本公開內容實施例說明了其中微波測溫網絡模塊集成到微波消 融系統的任意一個部件中的微波消融配置系統；
[0036] 圖13是根據本公開內容實施例、結合輻射計控制器的電纜的透視圖；
[0037] 圖14是根據本公開內容實施例、包括輻射計控制器的微波施加器的透視圖；
[0038] 圖15是根據本公開內容實施例、包括輻射計控制器的微波電纜的透視圖；
[0039] 圖16A-16D根據本公開內容實施例說明了其中輻射計控制器模塊集成到微波消 融系統的微波發生器中的微波消融系統配置；
[0040] 圖17A-17D根據本公開內容實施例說明了其中輻射計控制器模塊配置為可拆卸 地連接到微波消融系統的微波發生器的微波消融系統配置；
[0041] 圖18是根據本公開內容其它實施例的微波消融系統的框圖；
[0042] 圖19是根據本公開內容實施例、結合用于測量溫度的熱電偶的微波施加器的框 圖，其中溫度用來控制輻射計；
[0043] 圖20是根據本公開內容一些實施例說明由輻射計進行的溫度測量的定時的圖；
[0044] 圖21A和21B是根據本公開內容其它實施例說明由輻射計進行的溫度測量的定時 的時序圖；
[0045] 圖22是根據本公開內容還有其它實施例說明由輻射計進行的溫度測量的定時的 時序圖；
[0046] 圖23是根據本公開內容實施例、操作微波消融系統的方法的流程圖；
[0047] 圖24是根據本公開內容實施例、利用輻射計測量控制傳輸網絡的溫度的方法的 流程圖；及
[0048] 圖25是根據本公開內容另一實施例、操作微波消融系統的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0049] 本公開內容一般而言針對微波消融系統，該系統結合用于監視微波施加器周圍的 生理環境和微波傳輸網絡的熱特性的微波測溫網絡。微波輻射測量是一種用于測量被看作 熱輻射的電磁能量的技術，并且可以用來檢測并測量從熱源發射的微波能量。
[0050] 根據本公開內容的微波消融系統組合了發送能量以便（以設定的"消融頻率"）消 融組織的天線，其中天線接收由發熱的組織（以設定的"輻射測量頻率"）發射的熱噪聲功 率，該熱噪聲功率可以被變換成平均溫度。如果輻射測量頻率足夠高（例如，3-9GHZ)，則溫 度將在天線周圍足夠小的體積內（例如，l_3mm)求平均，從而允許天線被用作熱電偶。
[0051] 根據本公開內容的微波消融系統使用微波測溫組合微波消融系統現有的傳輸網 絡來啟用對組織和微波消融系統部件的熱監視，而不增加微波施加器的導管的尺寸或者其 桿（shaft)的橫截面。這些系統提供組織溫度的實時監視與反饋，這通過對消融進展、完成 或者缺乏完成的實時驗證來增強手術結果。系統部件溫度的監視允許微波消融系統保證充 分的冷卻在整個手術期間都發生，由此防止潛在的設備故障或潛在的病人或用戶傷害。
[0052] 微波消融系統和部件的實施例是參考附圖描述的。相同的標號貫穿附圖的描述可 以指類似或完全相同的元件。如附圖中所示并且如在本描述中所使用的，術語"近端"指裝 置或者其部件中更靠近用戶的那部分，而術語"遠端"指裝置或者其部件中離用戶更遠的那 部分。
[0053] 本描述可以使用短語"在一個實施例中"、"在實施例中"、"在一些實施例中"或者 "在其它實施例中"，這些短語每個都可以指根據本公開內容的一個或多個相同或不同實施 例。
[0054] 電磁能量一般按照增加的能量或減小的波長而歸類為無線電波、微波、紅外線、可 見光、紫外線、X射線和伽瑪射線。如在本描述中所使用的，"微波"一般指在300兆赫茲 (3xl0 8周期/秒）至300千兆赫茲（3x10 11周期/秒）頻率范圍內的電磁波。如在本描述 中所使用的，"消融手術"一般指任何消融手術，諸如像微波消融、射頻（RF)消融或者微波或 RF消融輔助的切除。
[0055] 如在本描述中所使用的，"能量施加器"一般指可以用來從功率生成源向組織傳送 能量的任何設備，諸如微波或RF電外科發生器。對于本公開內容的目的而言，術語"能量施 加器"與術語"能量輸送設備"可互換。如在本描述中所使用的，"傳輸線"一般指可以用于 信號從一個點到另一個點的傳播的任何傳輸介質。如在本描述中所使用的，"流體"一般指 液體、氣體或者這二者。
[0056] 如在本描述中所使用的，術語"控制器"指采用數字和/或模擬部件生成數字和/ 或模擬信號以便控制或驅動另一設備的任何電氣設備。術語"控制器"可以指用于執行本 文所述一些方法的數字信號處理器、微控制器，或者具有處理器、存儲器和輸入/輸出端口 的計算機。
[0057] 圖1是根據本公開內容實施例的微波消融系統100的框圖。微波消融系統100包 括微波施加器110、微波電纜120和125、親合電路130、微波發生器140、濾波器135和福射 計160。微波發生器140生成微波信號并且經微波電纜120和125把微波信號輸出到微波 施加器110。微波施加器110包括至少一個天線，當微波信號施加到天線時，天線發射微波 輻射。天線可以部署在腫瘤中，使得從天線發射的微波輻射可以消融腫瘤。
[0058] 親合電路130親合在微波發生器140和微波施加器110之間，以便把噪聲溫度信 號或者傳播通過微波電纜120和125的信號的至少一部分提供給輻射計160。濾波器135 隔離噪聲溫度信號與微波信號的至少一部分。然后，輻射計160采樣噪聲溫度信號并且將 其提供給控制器150。通過利用模數轉換器（ADC)數字采樣微波噪聲溫度信號并且縮放其 結果，控制器150可以把微波噪聲溫度信號轉換成溫度讀數。控制器150還可以與顯示器 對接，以便如以下更具體描述的那樣顯示溫度讀數。
[0059] 由輻射計160測量的噪聲溫度可以被用來啟用溫度反饋控制。反饋控制可以涉及 開環控制，例如基于用戶的控制，或者閉環控制，例如用于自主系統，以實現期望的組織效 果并且改進整體手術結果。輻射計160和控制器150還可以用來監視微波消融系統100的 部件的溫度。例如，輻射計160和控制器150可以用來監視微波電纜120的溫度，以確保充 分冷卻并避免故障。
[0060] 圖2是根據本公開內容一些實施例的微波消融系統200的框圖。微波消融系統 200包括微波發生器220和耦合到微波發生器220的微波施加器210。微波施加器210包 括微波天線230和耦合到微波天線230的手柄240,以允許臨床醫生在微波消融手術期間操 縱微波天線230。
[0061] 微波天線230可以體現為硬性消融導管或者柔性消融導管，以適應具體的外科手 術、具體的管腔結構、具體的目標組織、臨床醫生的偏好等。例如，在一種實施例中，為了通 過病人肺部相對窄的氣道運動，具有非常柔軟的消融導管可能被證明是有利的。在有些情 況下，具有只稍柔軟的消融導管被證明是有利的，例如，在需要消融導管刺穿或刺破組織的 時候。還有，為了實現期望的柔性量，可能期望采用在標題為"Microwave Energy-Delivery Device and System"的美國專利申請No. 13/834,581中所描述的消融導管，該申請的全部 內容通過引用被結合于此。本領域技術人員應當理解，在不背離本公開內容的范圍的情況 下，微波天線230可以采用其它結構細節上或者簡化或者更復雜的消融導管實施例。
[0062] 為了獲得準確的溫度測量，輻射計160部署得盡可能靠近微波天線230的輻射部 分，以限制不想要的噪聲進入輻射計160。例如，如圖2中所示，輻射計160和耦合電路130 部署在微波施加器210的手柄240中。耦合電路130耦合在微波饋送傳輸線和天線元件之 間，以便把在天線元件中傳播的微波信號的至少一部分提供給輻射計160。輻射計160耦合 到耦合電路130并且輸出與天線230周圍，例如要消融的組織，的環境溫度成比例的電壓信 號V tl。這個電壓信號Vtl經通信線215提供給微波發生器220。
[0063] 圖1和2的耦合電路130可以是把能量導入福射計160的任何微波耦合網絡。圖 3A-3C是圖1和2的耦合電路130的示例性實施例的框圖。圖3A是把在微波傳輸線中傳 播的信號的一部分耦合到端口 3的定向耦合器300的框圖。然后，信號的該部分提供給輻 射計，輻射計測量信號的該部分中的噪聲溫度信號。圖3B是在端口 2和3之間切換的開關 350的框圖。在一些實施例中，開關350通常切換到端口 2,使得微波信號提供給微波天線， 并且以規律的間隔周期性地切換到端口 3,使得輻射計可以獲得噪聲溫度測量。在其它實施 例中，開關350可以在微波消融手術期間預定的時間，例如在微波消融手術開始附近和結 束附近，切換到端口 3。開關350可以包括固態開關，諸如二極管開關，或者傳送類型開關， 諸如機械式繼電器。
[0064] 如圖3C中所示，作為選擇，耦合電路130可以包括具有用于把一個或多個噪聲溫 度頻率傳遞到輻射計160的第一 LC共振帶通濾波器380和用于把微波信號傳遞到微波施 加器的第二LC共振帶通濾波器385的T型網絡375。
[0065] 圖4A是輻射計400的電路框圖，它可以在圖1和2的微波消融系統中采用。輻射 計400包括低噪聲放大器402、本地振蕩器404、頻率混合器406、帶通濾波器408、中頻（IF) 放大器410、檢測器412和積分器414。低噪聲放大器402放大噪聲溫度信號，以獲得放大 的噪聲溫度信號。本地振蕩器404產生正弦波并且頻率混合器406混合放大的噪聲溫度信 號與該正弦波，以便把噪聲溫度信號偏移到低于微波信號的頻率的中頻（IF)。中頻可以是 在IOOHz到IOOkHz范圍內的頻率，諸如IOkHz。
[0066] 帶通濾波器408過濾從頻率混合器406輸出的信號，并且IF放大器410放大過濾 后的信號。檢測器412檢測噪聲溫度信號，并且積分器414對檢測到的噪聲溫度信號進行 積分，以提供與微波天線周圍環境溫度成比例的電壓信號。為了克服增益波動并提高溫度 測量的準確度，輻射計400可以使用具有長積分時間，諸如IOms到10s，的積分器，以及具有 窄帶寬B，例如中心在大約3. 5GHz的±35MHz，的帶通濾波器。
[0067] 從輻射計400輸出的電壓信號可以被進一步處理，以過濾傳播通過傳輸網絡的信 號，以獲得噪聲溫度信號。例如，輻射計400可以使用時間域和/或頻率域濾波技術來隔離 噪聲溫度信號，組織的噪聲溫度信號，和傳輸網絡的噪聲溫度信號。
[0068] 圖4B是根據本公開內容另一種實施例的輻射計420的電路框圖。輻射計400包 括在微波信號輸入421與阻性負載424之間切換的開關422 (也稱為"Dicke調制器"），其 中阻性負載424維持在恒定的溫度Tc。阻性負載424可以是部署成與傳輸網絡熱相通的熱 電偶，從而測量代表傳輸網絡溫度的溫度。阻性負載424提供用來抵消傳輸網絡的噪聲溫 度的參考溫度，以便隔離組織的噪聲溫度。開關可以是單刀雙擲開關。參考發生器426生 成經開關驅動器428提供給開關422的控制信號，以控制開關422的切換頻率。
[0069] 來自開關422的輸出饋送到放大器430,該放大器430放大傳遞到微波信號輸入 421中的噪聲溫度信號或者傳遞到負載溫度信號輸入424中的參考溫度信號。放大器430 可以是低噪聲放大器，使得放大器不把噪聲引入噪聲溫度信號。來自放大器430的輸出饋 送到檢測噪聲溫度信號的振幅的包絡檢測器432。噪聲溫度信號的振幅被放大器434放大 并且提供給相位檢測器436。參考發生器426控制相位檢測器436,使得它與開關422的開 關同步地操作。然后，來自相位檢測器436的輸出由積分器438積分，這減小噪聲溫度信號 中波動的振幅。
[0070] 在操作中，參考發生器426以比接收器增益變化發生的頻率更高的頻率（例如，30 至1000Hz)生成方波。開關驅動器428根據生成的方波驅動開關422。通過這么做，接收器 增益變化，例如放大器漂移，對接收到的噪聲溫度的影響被消除了。
[0071] 圖5是用在圖1微波消融系統中的微波測溫網絡模塊500的框圖。微波測溫網絡 模塊500監視微波傳輸網絡，例如天線，以及微波施加器周圍的生理環境，例如組織，的熱 特性。微波測溫網絡模塊500包括輻射計510、濾波器520、傳輸線連接器580a和580b、連 接在傳輸線連接器580a和580b之間的傳輸線575,以及耦合到傳輸線575的耦合網絡530。
[0072] 耦合網絡530把通過傳輸線575傳播的信號的至少一部分耦合到濾波器520。這 些信號包括高功率微波信號582和噪聲溫度信號584。濾波器520過濾由耦合網絡530提 供的信號，以隔離噪聲溫度信號584。例如，濾波器520可以隔離高頻噪聲溫度信號，例如 4GHz的噪聲溫度信號，與低頻高功率微波信號，例如2450MHz的微波信號。濾波器520還可 以過濾噪聲溫度信號，以便獲得來自組織的噪聲溫度信號和來自微波消融系統的部件的噪 聲溫度信號，諸如來自微波傳輸網絡的噪聲溫度信號。時間和/或頻率域信號處理技術可 以用來分離高功率微波信號、來自組織的微波噪聲溫度，以及來自微波消融系統的部件的 微波噪聲溫度。例如，濾波器520可以采用快速傅立葉變換（FFT)來確定噪聲溫度信號的 振幅。
[0073] 濾波器520可以是旨在隔離微波信號與噪聲溫度信號的各種模擬和數字電子部 件。例如，濾波器520可以利用數字電路系統實現，在這種情況下濾波器520將包括用于 把由耦合網絡530提供的微波信號的至少一部分轉換成數字形式的模數轉換器（ADC)。數 字電路系統可以在數字信號處理器或現場可編程門陣列（FPGA)中實現。噪聲溫度信號還 可以分離成來自微波消融系統中的噪聲溫度源（例如，電纜、循環器、耦合器、濾波器、連接 器、放大器等）當中每一個和來自組織的源的噪聲溫度。而且，控制器540可以生成用于控 制微波發生器的控制信號，例如脈沖控制信號，以便調整其輸出來改進或優化輻射計測量， 如例如以下更具體描述的。
[0074] 微波測溫網絡模塊500還包括控制器540、用戶接口（UI) 550、顯示驅動器560、顯 示器570,以及數據總線連接器515a和515b。控制器540從輻射計510接收測出的噪聲溫 度數據并且基于測出的噪聲溫度數據確定溫度信息。在控制器540的控制下，溫度信息可 以經顯示驅動器560和顯示器570直接顯示給系統的用戶，以通知用戶醫療手術的實時狀 態，例如進展或完成。控制器540還可以使用溫度信息作為到反饋算法的輸入，該反饋算法 設計成優化系統的整體治療效果并確保系統的健壯性及病人和用戶的安全。
[0075] 由微波測溫網絡模塊500執行的實時手術監視可以經顯示器570直接向用戶顯示 對應于消融手術狀態的溫度值，例如，消融完成或者未完成。由控制器540執行的系統健壯 性監視可以監視微波傳輸網絡，即，同軸傳輸線和天線，的溫度，并且基于對微波傳輸網絡 設置的預定溫度限制來限定微波輸出功率。
[0076] 用戶接口（n) 550可以在測溫網絡模塊500和微波消融系統的其它部件之間提 供各種水平的接口，從最低限度接口到高度接口。最低限度接口的測溫網絡模塊500可以 向用戶顯示溫度值，在這種情況下，到測溫網絡模塊的接口將包括用于向測溫網絡模塊500 的部件以及連接到電源線連接器525a和525b的微波消融系統的其它部件分配功率的電源 線連接器525a和525b。最低限度接口的測溫網絡模塊500還將包括用于耦合到傳輸線575 的耦合網絡530。
[0077] 高度接口的測溫網絡模塊將是還包括控制器540的測溫網絡模塊，其中控制器 540充當微波消融系統的主控制器，在這種情況下，到測溫網絡模塊500的接口包括數據總 線連接器515a和515b，混合的信號控制和監視數據通過數據總線連接器515a和515b從控 制器540發送到經據總線連接器515a和515b連接到測溫網絡模塊500的微波消融系統的 其它部件。例如，控制器540可以經連接器515b向微波發生器發送命令，以改變微波信號 的特性或者完全停止微波信號的生成。
[0078] 圖5的微波測溫網絡模塊500可以全都駐留在微波消融系統中的同一物理位置， 或者微波測溫網絡模塊500的各個元件可以位于微波消融系統中的不同位置，S卩，拆分配 置。圖6和7說明了圖5微波測溫網絡模塊500的拆分配置。圖6是包括與噪聲溫度信號 的測量關聯的微波測溫網絡模塊500的部件的測量模塊600,其中噪聲溫度信號經耦合網 絡530從微波傳輸線675耦合。
[0079] 耦合網絡530可以由任何已知的微波耦合方案實現，諸如圖3A的定向耦合器300、 圖3B的開關350、圖3C的T型網絡375、帶通濾波器，或者雙工器。濾波器520把進入輻射 計510的耦合的微波能量約束成表示感興趣的熱參數的能量。濾波器520執行頻譜選擇， 并且輻射計510包括用于檢測噪聲溫度信號的檢測器，例如圖4B的檢測器432。
[0080] 測量模塊600還包括用于與微波消融系統的其它部件接口的連接器。測量模塊 600包括數據總線連接器615a和615b，噪聲溫度信號可以通過數據總線連接器615a和 615b發送到經數據總線連接器615a和615b連接到測量模塊600的微波消融系統的其它部 件。測量模塊600還包括用于從連接到輸入電源線連接器625b的微波消融系統的另一部 件接收功率的輸入電源線連接器625b，以及功率通過其提供給連接到電源線連接器625a 的微波消融系統的又一部件的輸出電源連接器625a。
[0081] 測量模塊600還包括連接到測溫網絡模塊的傳輸線575兩端的傳輸線連接器680a 和680b。傳輸線連接器680a和680b用于在微波消融系統的部件之間連接測量模塊600， 使得耦合網絡530可以獲得由微波發生器1000發送到微波施加器800的微波信號的一部 分。例如，如圖17A中所說明的，測量模塊600可以直接連接在微波發生器1000和微波施 加器800之間。或者，測量模塊600可以直接連接到微波施加器800,但是通過連接到微波 電纜900而間接地連接到微波發生器1000,其中微波電纜900又連接到微波發生器1000。
[0082] 圖7說明了圖5微波測溫網絡模塊500的拆分配置的控制模塊700。控制模塊700 包括與微波測溫網絡模塊500的"智能"關聯的元件和用戶接口（UI)電子器件。"智能"包 括經數據總線連接器715從輻射計510接收溫度測量，例如數字形式的噪聲溫度信號，并且 通過控制微波輸出對溫度信號作出反應以便實現期望系統響應的控制器540。控制器540 可以以提高輻射計510性能和準確度的方式經數據總線連接器715與微波發生器1000通 信。例如，控制器540可以控制微波發生器1000脈動產生高功率微波治療能量，使得輻射 計可以在脈沖之間取得噪聲溫度測量，如以下更具體描述的。
[0083] 當例如微波消融系統的任何部件被誤用時，耦合到用戶接口 550的控制器540可 以在達到限制或值，諸如對于安全或者對于設備健壯性的目標組織溫度或微波施加器溫度 限制時，提醒用戶熱狀態，例如，顯示的溫度值，或者停止某些系統功能，例如停止麗功率 輸出。控制器540還包括用于從微波消融系統的另一模塊接收功率的電源線連接器725。 例如，電源線連接器725可以連接到圖10微波發生器1000的電源線連接器1025b，以便從 微波發生器1000的功率分配單元1045接收功率。
[0084] -般而言，圖5-7的微波測溫網絡模塊500、600和700分別可以由調節后的電源 供電，其中調節后的電源是由連接到網絡模塊的微波消融系統的一個部件提供的。例如，微 波測溫網絡模塊500、600和700可以從微波發生器1000的電源1050和功率調節器1040 接收功率。或者，這些微波測溫網絡模塊500、600和700可以由它們自己的電源和功率調 節電路系統，例如電池、太陽能或主電源，供電。
[0085] 圖8是向組織輸送微波治療能量以便治療與組織關聯的疾病或不期望醫療狀況 的微波施加器800的框圖。微波施加器800包括用于輸送微波能量的探針或天線810、施加 器電路820、用戶接口 840、手柄或套筒830、輸入和輸出流體冷卻與緩沖端口 850、數據總線 連接器815、電源線連接器825,以及傳輸線連接器880。天線810經傳輸線連接器880接收 微波信號。
[0086] 施加器電路820可以包括熱電偶緩沖器、微波激活開關、和/或存儲設備識別信息 的存儲器（例如，EEPROM)。熱電偶緩沖器把熱電偶（例如，圖20的熱電偶200U2002和 2004)的電壓轉換成代表熱電偶電壓的緩沖電壓，這種電壓對干擾不太靈敏。設備識別信息 可以由微波發生器，例如圖10的微波發生器1000,用來確保只有正確識別出的微波施加器 800連接到微波發生器。此外，存儲器可以存儲微波施加器800的操作參數（例如，時間、功 率和劑量限制）以及關于微波施加器800的使用情況的信息。使用情況監視可以使得能夠 限制微波施加器800超過設備單次使用或者一定次數激活的重用。
[0087] 微波激活開關連接到用戶接口 840中的用戶可選擇的激活按鈕。當用戶選擇激活 按鈕時，微波激活開關閉合，以允許微波信號傳播到微波施加器800的天線810。施加器電 路820連接到數據總線連接器815,使得它能夠與連接到數據總線連接器815的微波消融系 統的設備通信。例如，施加器電路820可以把設備識別信息提供給連接到數據總線連接器 815的微波發生器。施加器電路820還經電源線連接器880接收功率。
[0088] 輸入和輸出冷卻與緩沖端口 850連接到流體系統（未示出），該流體系統把冷卻流 體提供給天線810,以控制消融體積的尺寸和形狀。冷卻流體可以包括介電材料，以控制功 率向組織的傳送。流體系統可以包括蓄液池、用于把冷卻流體泵送通過輸入和輸出冷卻與 緩沖端口 850的流體泵、用于運送冷卻流體的管道，以及傳感器（未示出）。流體系統的例 子在共同受讓的美國專利申請No. 12/566,299中具體描述，該申請通過引用被結合于此。
[0089] 圖9是用于向微波施加器800運送高功率微波信號的電纜900的框圖。可以是可 重用電纜的電纜900包括電纜電路系統910、連接到電纜電路系統910的用戶接口 920、數 據總線連接器915a和915b、電源線連接器925a和925b，以及傳輸線連接器980a和980b。 連接器915a、915b、925a、925b、980a和980b可以配置為連接到微波消融系統的任何部件， 諸如微波測溫網絡模塊500、微波施加器800、微波發生器1000,的對應連接器。
[0090] 如下所述，微波測溫網絡模塊500可以集成到可重用的電纜中。就像圖8的施加 器電路820,電纜電路系統910可以支持設備識別、熱電偶緩沖，和/或微波激活。電纜電路 系統910還可以經數據總線連接器915a和915b與微波消融系統中的其它部件通信。
[0091] 圖10是根據本公開內容實施例的微波發生器1000的框圖。微波發生器1000包括 微波信號發生器1010、親合到微波信號發生器1010的輸出的微波模塊放大器1020、親合到 微波模塊放大器的輸出的傳輸線連接器1082,以及用于連接到耦合到圖8微波施加器800 的另一電纜的同軸電纜連接器組件。微波信號發生器1010生成微波信號，該微波信號被微 波模塊放大器1020放大，以產生高功率微波信號582。高功率微波信號582經傳輸線連接 器1082從微波發生器1000輸出。如本文所述，傳輸線連接器1082連接到微波消融系統的 另一部件，例如圖9的電纜900,電纜900把高功率微波信號582運送到微波施加器，例如圖 8的微波施加器800。
[0092] 微波發生器1000還包括用于給微波消融系統的各個部件供電的功率系統。該功 率系統包括電源1050、功率調節器1040,以及功率分配電路1045。電源1050把來自主電源 連接器1078的交流電流（AC)轉換成直流電流（DC)，其中主電源連接器1078可以經主電源 線（未示出）連接到標準AC插座。功率調節器1040把來自電源1050的DC輸出轉換成調 節后的各種功率電平的DC。
[0093] 功率調節器1040把低功率DC提供給微波信號發生器1010、系統控制器1060,以 及功率分配電路1045。功率分配電路1045又把功率提供給電源線連接器1025a和1025b， 用于向連接到微波發生器1000的部件提供功率。特別地，功率分配電路1045經電源線連 接器1025b向外部控制與監視電路系統，諸如圖7的控制模塊700,提供低功率DC。功率分 配電路1045還向微波施加器800以及直接或間接連接到電源線連接器1025a和1025b的 微波消融系統的其它部件提供低功率DC。功率調節器1040還向微波模塊放大器1020提供 高功率DC，其中微波模塊放大器1020經傳輸線連接器1082輸出高功率微波信號582。
[0094] 系統控制器1060連接到微波信號發生器1010,以控制從微波模塊放大器1020輸 出的微波信號582的相位、頻率和其它參數。系統控制器1060還連接到數據總線連接器 1015a和1015b，以啟用微波發生器1000和連接到微波發生器1000的微波消融系統的各 個部件，包括本公開內容的微波測溫網絡模塊500,之間的通信。在實施例中，系統控制器 1060可以通過數據總線連接器1015a和1015b接收反饋信號，以控制高功率微波信號582 的參數。例如，圖5的微波測溫網絡模塊500的控制器540可以例如通過脈動產生、停止或 改變高功率微波信號582來控制高功率微波信號582。
[0095] 微波發生器1000還包括輸入和輸出設備，包括顯示器1030和顯示驅動器1035。系 統控制器1060控制顯示驅動器1035在顯示器1030上顯示關于微波消融系統的操作的信 息。微波發生器1000還包括用于連接到腳踏控制器的腳踏連接器1076。系統控制器1060 從腳踏控制器接收用于控制來自微波發生器1000的輸出的命令信號。
[0096] 微波發生器1000還結合用于連接到遠端溫度探針（未示出）的溫度探針連接器 1080。如下所述，遠端溫度探針可以用來測量病人的溫度，以獲得病人的溫度測量，用于校 準微波測溫網絡模塊500的溫度測量。溫度探針連接器1080還可以接受T型熱電偶布置。 微波測溫網絡模塊500的控制器可以把輻射計輸出調節成T型信號。這個特征可以用來經 前面板的7段顯示器向用戶顯示溫度。
[0097] 圖IIA-IIC和12A-12D說明了利用圖5微波測溫網絡模塊500的微波消融系統的 不同示例配置。如圖11A-11C和12A-12D中所示，測溫網絡模塊500沿微波發生器1000和 微波施加器800之間的微波傳輸路徑部署。
[0098] 圖11A-11C說明了其中微波測溫網絡模塊500是微波消融系統中的獨立部件的配 置，其中微波消融系統被分成彼此可連接的三個或四個獨立部件。在圖IlA中，微波測溫網 絡模塊可連接在微波施加器和微波發生器模塊之間。圖IlA的配置可以在便攜式微波消融 系統中使用，其中例如，微波發生器1000和微波測溫網絡模塊500部署在便攜式微波消融 系統的手柄中，微波施加器800可連接到手柄，并且微波測溫網絡模塊500可連接到手柄， 使得微波測溫網絡模塊500連接在微波施加器800和微波發生器1000之間。
[0099] 在圖IlB中，微波測溫網絡模塊可連接到電纜900的遠端并且可連接到微波施加 器800。在圖IlC中，微波測溫網絡模塊500可連接到電纜900的近端并且可連接到微波發 生器1000。
[0100] 圖12A-12D說明了其中微波測溫網絡模塊500集成到微波消融系統的任一部件中 的配置，其中微波消融系統被分成彼此可連接的兩個或三個獨立部件。在圖12A中，測量模 塊600也是可連接在微波施加器800和微波發生器1000之間的獨立部件。在圖12A中，微 波測溫網絡模塊500集成到微波施加器800中。在圖12B中，微波測溫網絡模塊500集成 到微波發生器1000中。在圖12C中，微波測溫網絡模塊500集成到位于電纜900遠端的連 接器組件中。在圖12D中，微波測溫網絡模塊500集成到位于電纜900近端的連接器組件 中。
[0101] 圖13是結合圖5所示微波測溫網絡模塊500的電路系統的獨立微波測溫網絡模 塊1300的透視圖。微波測溫網絡模塊1300包括位于其近端的連接器1320,用于直接連接 到微波發生器1000,如圖IlA和IlC的配置中所示，或者用于連接到微波電纜900,如圖IlB 的配置中所示。
[0102] 第一連接器集成同心的數據總線連接器1324與同軸連接器1322,以啟用測溫網 絡模塊1300和微波發生器之間的通信。測溫網絡模塊1300包括顯示器1350以及具有選 擇器1330和開關1360的用戶接口。顯示器1350顯示由例如控制器540基于熱測量確定 的溫度，其中熱測量由圖5的測溫網絡模塊500的輻射計510獲得。
[0103] 選擇器1330包括旋鈕1335,該旋鈕1335允許用戶選擇微波功率在其被切斷的溫 度限制。當控制器540確定測出的溫度超過選定的溫度限制時，控制器540可以向微波發 生器1000發送切斷的消息。或者，電纜可以包括開關（未示出），當控制器540確定測出 的溫度超過選定的溫度限制時，開關打開，以斷開來自微波施加器的微波功率。開關1360 允許用戶接通或切斷到微波施加器800的功率。在一些實施例中，顯示器1350是觸摸屏顯 示器，并且選擇器1330和/或開關1360實現為觸摸屏顯示器中的"虛擬"選擇器和/或開 關。在其它實施例中，選擇器1330和/或開關1360實現為物理選擇器和/或開關。
[0104] 微波測溫網絡模塊1300包括位于其遠端的另一個連接器1310,用于直接連接到 微波施加器800,如圖IlA和IlB的配置中所示，或者用于連接到微波電纜900,如圖IlC的 配置中所示。類似于連接器1320,連接器1310集成同心的數據總線連接器1314與同軸連 接器1312,以啟用測溫網絡模塊1300和微波施加器800之間的通信。連接器1310可以配 置為扭轉以鎖定或解鎖與微波施加器的連接。
[0105] 圖14是把圖5的微波測溫網絡模塊500結合到微波施加器的連接器組件1405中 的微波施加器1400的透視圖。連接器組件1405連接到具有輻射部分1410的探針1408。 類似于圖13,連接器組件1405包括顯示溫度測量的顯示器和允許用戶改變溫度設置并切 斷提供給探針1408以便使輻射部分1410發射微波輻射的微波信號的用戶接口。
[0106] 連接器組件1405包括類似于圖13的連接器1310和1320的連接器1406,該連接 器1406配置為直接連接到微波發生器1000,如圖12A的配置中所示，或者經微波電纜連接 到微波發生器1000。溫度測量數據可以經連接器1406的數據總線發送到微波發生器1000。
[0107] 圖15是微波電纜組件1500的透視圖，包括同軸電纜1501、附連到同軸電纜1501 的近端的連接器組件1503,及附連到同軸電纜1501的遠端的連接器組件1505。在這種實施 例中，圖5微波測溫網絡模塊500的部件結合到微波電纜組件1500的連接器組件1505中， 如圖12C的配置中所示。類似于圖14的連接器組件1405,連接器組件1505包括顯示溫度 測量的顯示器以及允許用戶改變溫度設置并切斷由微波電纜組件1500運送的微波信號的 用戶接口。
[0108] 或者，微波測溫網絡模塊500可以結合到位于微波電纜組件1500的近端的連接器 組件1503中，如圖12D的配置中所示。連接器組件1503和1505分別包括連接器1504和 1506,類似于圖13的連接器1310和1320。如圖12C的配置中所示，連接器1504配置為直 接連接到微波發生器1000,并且連接器1506配置為直接連接到微波施加器800。在這種配 置中，溫度數據可以經連接器1504的數據總線發送到微波發生器1000。
[0109] 把微波測溫網絡模塊500的部件結合到微波電纜中最小化為結合根據本公開內 容的微波測溫而需要對微波施加器800和/或微波發生器1000所做的改變的數目。在有 些情況下，系統控制器1060的電路系統簡單地重新配置為從微波測溫網絡模塊500的控制 器540接收溫度數據。
[0110] 圖16A-16D和17A-17D說明了利用如圖6和7所說明的微波測溫網絡模塊的拆分 配置的微波消融系統的不同示例配置。如圖16A-16D和17A-17D中所示，測量模塊600沿 微波發生器1000和微波施加器800之間的微波傳輸線部署。控制模塊700可以部署在消 融系統中任何地方。
[0111] 圖16A-16D說明了其中控制模塊700集成到微波發生器1000中并且微波消融系 統被分成彼此可連接的三個獨立部件的配置。在圖12A中，測量模塊600集成到電纜900的 遠端中。在圖12B中，測量模塊600集成到微波施加器800中。在圖12C中，測量模塊600 可連接到電纜900的近端。在圖12D中，測量模塊是連接在微波施加器和微波發生器之間的 獨立部件。圖12D的配置可以在便攜式微波消融系統中使用，其中，例如，微波發生器1000 和控制模塊700部署在便攜式微波消融系統的手柄中，微波施加器800可連接到手柄，并且 測量模塊600可連接到手柄，使得測量模塊600連接在微波施加器800和微波發生器1000 之間。
[0112] 圖17A-17D說明了其中控制模塊700是可連接到微波發生器1000的獨立部件并 且微波消融系統被分成彼此可連接的三個或四個獨立部件的配置。在圖17A中，測量模塊 600也是可連接在微波施加器800和微波發生器1000之間的獨立部件。在圖17B中，測量 模塊600集成到微波施加器800中。在圖17C中，測量模塊600集成到電纜900的遠端中。
[0113] 在圖17D中，微波消融系統被分成三個獨立的部件，其中測量模塊600集成到微波 發生器1000中。就像圖16D的配置，圖17D的配置可以在便攜式微波消融系統中使用，其 中，例如，微波發生器1000和測量模塊600部署在便攜式微波消融系統的手柄中，微波施加 器800可連接到手柄，使得微波施加器800連接到測量模塊600,并且控制模塊700可連接 到手柄，使得控制模塊700連接到微波發生器1000。
[0114] 圖18是根據本公開內容其它實施例的微波消融系統1800的框圖。除微波消融系 統1800包括濾波器1802和1804之外，微波消融系統1800與圖1所示的微波消融系統100 相同，其中濾波器1802和1804受控制器150的控制。第一濾波器1802可以分離噪聲溫度 信號與高功率微波信號。然后，第二濾波器1804可以從輸出自第一濾波器1802的噪聲溫 度提取組織的噪聲溫度和傳輸網絡的噪聲溫度。
[0115] 控制器150可以提供調諧、選通和其它信號，以控制第一濾波器1802和第二濾波 器1804過濾由耦合電路提供的微波能量的方式。第二濾波器1804還可以配置為分離出傳 輸網絡噪聲溫度或組織噪聲溫度的成分。例如，傳輸網絡的不同部件可以產生處于不同頻 率的噪聲溫度信號。通過分析處于不同頻率的噪聲溫度信號，第二濾波器1804可以采用頻 率域技術來確定傳輸網絡的每個部件的噪聲溫度。或者，第二濾波器1804可以采用時間域 和頻率域技術二者來隔離來自有意來源，諸如微波發生器1000,與來自其它噪聲溫度源，諸 如電纜和組織，的噪聲溫度信號。
[0116] 在有些情況下，來自傳輸網絡，例如微波施加器和/或微波電纜，的噪聲溫度會模 糊組織的噪聲溫度。為了克服這個問題，從微波發生器輸出的信號在關閉時段可以被關閉， 并且輻射計可以在這個關閉時段內監視溫度。此外，傳輸網絡可以或者通過環境冷卻或者 通過主動流體冷卻被快速地冷卻，以允許分離傳輸網絡噪聲溫度與組織噪聲溫度。一旦傳 輸網絡被充分冷卻，輻射計就可以測量溫度，以獲得組織的噪聲溫度。
[0117] 如由圖19的圖1900所說明的，當微波能量源在時間t = 0關閉時，噪聲溫度1902 的幅度代表傳輸網絡和組織的噪聲溫度的組合。隨著傳輸網絡或者通過環境冷卻或者通過 主動流體冷卻被冷卻，該噪聲溫度的幅度快速下降，如由噪聲溫度曲線的陡斜率1904所說 明的。一旦傳輸網絡冷卻到使噪聲溫度的幅度代表組織溫度1906的點，例如在時間t =心， 輻射計就可以測量噪聲溫度，以獲得僅組織的噪聲溫度。溫度曲線的緩斜率1908是由于組 織溫度下降。然后，微波信號在時間t = t2返回，以繼續組織治療。
[0118] 傳輸網絡的噪聲溫度可以通過在例如在圖19的圖1900中的時間t = 0發生器關 閉之后首先立即測量溫度獲得。這個溫度表示傳輸網絡和組織的組合溫度。因而，為了獲 得傳輸網絡的溫度，組織噪聲溫度從在發生器關閉之后立即測量的噪聲溫度中減去。
[0119] 冷卻流體的流可以在時間t = t2切斷，而不是開啟微波信號，這將導致噪聲溫度 曲線隨著冷卻流體溫度升高至組織溫度而升高。冷卻流體溫度的這種升高將在冷卻流體溫 度等于組織溫度時跌落（roll-off)。這個跌落點可以進一步用來指示組織溫度。然后，如 果還沒有達到期望的溫度，則微波信號將在時間t = t3開啟。
[0120] 圖20示出了具有熱電偶的微波施加器2000,其中，為了確定何時溫度的幅度代表 組織溫度，熱電偶用于取得傳輸網絡和冷卻流體的溫度測量。微波施加器2000包括位于流 體入口 2011的、用于測量進入流體入口 2011的流體溫度的第一熱電偶2001和位于流體出 口 2012的、用于測量離開流體出口 2012的流體溫度的第二熱電偶2002。微波施加器2000 還包括位于沿傳輸網絡的適當位置的第三熱電偶2004,以便準確地測量傳輸網絡的代表性 溫度。例如，第三熱電偶2004可以位于傳輸網絡的同軸電纜連接器2006的內部導體2008 附近。
[0121] 熱電偶200U2002和2004用來測量冷卻流體和傳輸網絡的溫度，以便確定由輻射 計測量的噪聲溫度何時表示組織溫度。這些組織測量可以經通信接口 2010發送到在微波 施加器2000外面的控制器，例如圖5的測溫網絡模塊500的控制器540,使得控制器可以控 制輻射計測量。具體而言，當控制器確定如由熱電偶2004測量的傳輸網絡的溫度與如由熱 電偶2001和2002測量的冷卻流體的溫度相同時，傳輸網絡不再貢獻噪聲溫度。在這個時 間點，組織可以是噪聲溫度的唯一貢獻者。因而，控制器可以控制輻射計測量這個時間點的 噪聲溫度，以獲得組織噪聲溫度。
[0122] 或者，當流經入口的冷卻流體的溫度（如由熱電偶2001測量的）與流經出口的冷 卻流體的溫度（如由熱電偶2002測量的）相同時，控制器可以控制輻射計測量噪聲溫度， 以獲得組織溫度測量。作為另一種選擇，當溫度曲線的斜率穩定到圖19的組織溫度斜率 1908時，控制器可以控制輻射計測量噪聲溫度，如以下更具體描述的。
[0123] 圖21A和21B是根據本發明其它實施例說明由輻射計進行的溫度測量的定時的時 序圖。如圖21A中所說明的，由微波發生器生成的微波信號可以是處于最大發生器峰值功 率的脈寬調制（PWM)信號2102,以提供可變的平均功率。關閉時間2104和開啟時間2106 之和定義PWM信號2102的周期t，其中1/t是PWM調制頻率，它可以在IKHz和IOOkHz之 間，并且微波頻率在500MHz和15GHz之間。PWM信號2102的平均輸出功率P average由以下 等式給出：

【權利要求】
1. 一種微波消融系統，包括： 微波施加器，包括配置為輸送微波能量以便消融組織的天線； 微波發生器，經傳輸網絡耦合到所述微波施加器并且配置為生成微波信號并把微波信 號發送到所述天線； 輻射計，配置為測量傳播通過所述傳輸網絡的噪聲溫度；及 控制器，配置為關閉由所述微波發生器生成的微波信號持續預定的時間段并且控制所 述輻射計在該預定時段內測量噪聲溫度。
2. 如權利要求1所述的微波消融系統，其中所述控制器配置為控制所述微波發生器生 成脈寬調制（PWM)微波信號并且控制所述輻射計在PWM微波信號的關閉時段內測量噪聲溫 度。
3. 如權利要求1所述的微波消融系統，其中所述控制器配置為控制所述輻射計在所述 預定時間段內測量噪聲溫度曲線。
4. 如權利要求1所述的微波消融系統，還包括： 流體冷卻系統，配置為冷卻所述微波傳輸網絡； 第一熱電偶，與所述流體冷卻系統中的冷卻流體熱相通并且配置為感測所述冷卻流體 的溫度； 第二熱電偶，與所述微波傳輸網絡熱相通并且配置為測量所述傳輸網絡的溫度， 其中，當由所述第一熱電偶感測到的冷卻流體的溫度與由所述第二熱電偶感測到的傳 輸網絡的溫度基本上相同時，所述輻射計測出來自所述組織的噪聲溫度。
5. 如權利要求1所述的微波消融系統，還包括： 流體冷卻系統，包括用于接收冷卻所述微波傳輸網絡的冷卻流體的入口和用于返回來 自冷卻所述微波傳輸網絡的冷卻流體的出口； 第一熱電偶，與流入所述入口的冷卻流體熱相通；及 第二熱電偶，與流出所述出口的冷卻流體熱相通， 其中，當所述第一熱電偶感測到與由所述第二熱電偶感測到的溫度基本上相同的溫度 時，所述輻射計測出來自所述組織的噪聲溫度。
6. 如權利要求1所述的微波消融系統，其中所述控制器還配置為確定噪聲溫度測量的 幅度的斜率并且當該斜率達到指示所述噪聲溫度測量僅表示所述組織的溫度的預定斜率 時記錄所述噪聲溫度測量。
7. 如權利要求1所述的微波消融系統，其中所述控制器還配置為： 記錄在微波信號關閉時由所述輻射計測量的第一噪聲溫度； 記錄在所述傳輸網絡溫度達到預定溫度時由所述輻射計測量的第二噪聲溫度；及 計算所述第一噪聲溫度與第二噪聲溫度之差，以獲得所述傳輸網絡的噪聲溫度。
8. 如權利要求7所述的微波消融系統，其中所述控制器還配置為基于所述傳輸網絡的 噪聲溫度控制由所述微波發生器生成的微波信號。
9. 如權利要求1所述的微波消融系統，其中所述微波信號是脈寬調制（PWM)信號，并且 其中所述控制器還配置為使所述輻射計在每次PWM信號關閉時測量噪聲溫度。
10. 如權利要求9所述的微波消融系統，其中所述控制器還配置為： 確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪聲溫度是否大于預定的噪聲溫度值；及 如果確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪聲溫度大于預定的噪聲溫度值，則切 斷所述微波信號或減小PWM微波信號的占空比。
11. 一種測量微波消融系統中溫度的方法，包括： 經傳輸網絡向天線提供微波信號； 關閉微波信號持續預定的時間段；及 在該預定時間段內利用輻射計測量噪聲溫度。
12. 如權利要求11所述的方法，其中所述微波信號是脈寬調制（PWM)微波信號，該方法 還包括在PWM微波信號的關閉時段內測量噪聲溫度。
13. 如權利要求12所述的方法，還包括： 確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪聲溫度是否大于預定的噪聲溫度值；及 如果確定在PWM微波信號的關閉時段內測出的噪聲溫度大于預定的噪聲溫度值，則切 斷所述微波信號或減小PWM微波信號的占空比。
14. 如權利要求11所述的方法，還包括： 感測在用于冷卻所述傳輸網絡的流體冷卻系統中流動的冷卻流體的溫度； 感測所述傳輸網絡的溫度；及 當感測到的冷卻流體的溫度與感測到的傳輸網絡的溫度基本上相同時，把由所述輻射 計測出的噪聲溫度識別為組織的噪聲溫度。
15. 如權利要求11所述的方法，還包括： 通過用于冷卻所述傳輸網絡的流體冷卻系統的入口接收冷卻流體； 通過該流體冷卻系統的出口返回來自冷卻所述微波傳輸網絡的冷卻流體； 感測流入所述入口的冷卻流體的第一溫度； 感測流出所述出口的冷卻流體的第二溫度；及 當感測到的第一溫度與感測到的第二溫度基本上相同時，把由所述輻射計測出的噪聲 溫度識別為組織的噪聲溫度。
16. 如權利要求11所述的方法，還包括： 確定由所述輻射計測量的噪聲溫度曲線的斜率；及 當所述噪聲溫度曲線的斜率達到預定的斜率時，把該噪聲溫度識別為組織的噪聲溫 度。
17. 如權利要求11所述的方法，還包括： 記錄在微波信號關閉時由所述輻射計測量的第一噪聲溫度； 記錄在所述傳輸網絡溫度達到預定溫度時由所述輻射計測量的第二噪聲溫度；及 計算所述第一噪聲溫度與第二噪聲溫度之差，以獲得所述傳輸網絡的噪聲溫度。
18. 如權利要求17所述的方法，還包括基于所述傳輸網絡的噪聲溫度控制微波信號。
19. 如權利要求18所述的方法，其中所述微波信號包括PWM微波信號，并且 其中控制所述微波信號包括基于所述傳輸網絡的噪聲溫度調整所述PWM微波信號的 占空比。
【文檔編號】A61B18/18GK104487013SQ201380039190
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月21日 優先權日:2012年6月22日
【發明者】J·D·布蘭南 申請人:柯惠有限合伙公司