CN105796173B - 多声束超声消融导管系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及介入治疗领域，公开了一种多声束超声消融导管系统，包括：消融导管、操控手柄和消融发生装置，消融导管由近端向远端包括依次连接的导管段和消融段；消融发生装置包括信号处理单元和治疗单元，消融段包括超声换能器组件、第一连接导管、超声成像探头和第二连接导管，超声换能器组件包括换能器基座及由换能器基座夹持的换能器振子，换能器振子包括交替层叠的三层电极层和两层压电片，两层压电片之间的电极层连接一正电极，正电极与治疗单元的正极连接；两层压电片两侧的电极层分别连接一负电极，负电极与治疗单元的负极连接。本发明增加超声换能器的工作效率，减少热量的产生，并提高超声消融治疗的安全性。

Description

多声束超声消融导管系统

技术领域

本发明涉及介入治疗领域，特别是涉及一种多声束超声消融导管系统。

背景技术

超声能量具有良好的方向性和穿透性，与治疗能量相比，超声消融使用的能量更低，能量传递不依赖于组织的传导，在治疗过程中可避免对血管内膜组织造成损伤，因此，超声能量可能是临床消融治疗领域理想的能量来源。

目前超声换能器基本构造包括压电片、电极、背衬和匹配层，超声换能器通过背衬控制超声换能器频率和脉冲响应，同时控制超声换能器能量传播的单向性，由于超声换能器背衬多采用高阻尼、高衰减材料，入射到背衬的超声能量部分转换成热能造成能量损耗，这不但降低了超声换能器的电声转换效率，转化生成的热量在人体组织中还可造成不良的后果，如在血管中，过热的换能器表面可能对治疗区域的血管内膜造成损伤，将导致治疗对象发生远期血管狭窄甚至闭塞。又如在血液中，表面温度升高的超声元件将诱发血液凝固并凝聚于换能器表面，导致声能释放受阻，进一步降低了超声换能器的电声转化效率，甚至导致换能器损坏，同时表面血栓的形成增加了发生血栓栓塞的风险。中国专利公开号CN102596320A公开了一种使用超声换能器为采用背衬、单向发射超声，两专利对于产热的处理采用球囊包裹、盐水灌注冲洗等方法。美国专利公开号US2013123670A1公开了一种采用单片双向发射的方法增加超声发射的方向，但是存在换能器带宽窄、能量低、增加驱动电压时产热增加危及安全等缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种多声束超声消融导管系统，增加超声换能器的工作效率，减少热量的产生，并提高超声消融治疗的安全性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多声束超声消融导管系统，包括：消融导管、操控手柄和消融发生装置，所述消融导管由近端向远端包括依次连接的导管段和消融段；

所述操控手柄与所述导管段的近端连接；

所述消融段包括超声换能器组件、第一连接导管、超声成像探头和第二连接导管，所述超声换能器组件与所述超声成像探头通过第一连接导管过渡连接，所述超声成像探头通过第二连接导管与所述导管段连接；所述超声换能器组件的外侧套设有循环水囊，所述超声成像探头的外侧套设有成像球囊；

所述导管段为具有中空腔的软管结构，所述导管段的中空腔设有内管，所述内管的远端与所述循环水囊及成像球囊连通，其近端与一加压注射器连接；

所述消融发生装置包括信号处理单元和治疗单元，所述信号处理单元与所述超声成像探头连接，用于接收信号并分析显示；所述治疗单元用于向超声换能器组件发送治疗能量；

所述超声换能器组件包括换能器基座及由所述换能器基座夹持的换能器振子，所述换能器振子包括交替层叠的三层电极层和两层压电片，两层所述压电片之间的电极层连接一正电极，所述正电极与所述治疗单元的正极连接；两层所述压电片两侧的电极层分别连接一负电极，所述负电极与所述治疗单元的负极连接。

其中，所述消融导管的外壁设有沿轴向延伸的导丝通道，所述导丝通道穿设一条导丝。

其中，所述超声换能器组件的远端具有导管头端。

其中，所述压电片由压电材料制成，且所述压电片具有相同的声学特性；所述压电材料为压电陶瓷或压电单晶。

其中，两层所述压电片的极化方向可以相同，也可以相反。

其中，所述超声换能器组件为多个，多个所述超声换能器组件依次连接，且任意两个所述超声换能器组件之间具有夹角。

其中，所述电极层通过在所述压电片的表面喷涂或者旋涂形成。

其中，所述正电极和负电极均为键合金属线，所述键合金属线的本体由金、银、铂或铜制成的，且表面喷涂有声匹配层；所述有声匹配层为PET、尼龙或者派瑞林。

其中，所述第一连接导管和第二连接导管均设有造影腔。

其中，所述消融段的远端设有拉环，所述拉环通过拉丝与所述操控手柄相连接。

(三)有益效果

本发明提供的多声束超声消融导管系统，超声换能器组件设有两层压电片，提高了消融手术的效率，在消融手术中可以通过发射一次声束完成多点的消融，以减少手术时间，间接提高了手术的安全性；通过在超声换能器组件的外部设置循环水囊，并在超声换能器组件的前端设置球囊支撑件，从而能够使得所述消融探头远离人体组织表面，进而避免由于探头发热造成的组织表面损伤，提高了手术的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例的整体示意图；

图2为本发明实施例的消融导管的示意图；

图3为本发明实施例的超声换能组件的立体示意图；

图4为本发明实施例的超声换能组件的剖视图；

图5为本发明实施例的消融导管的消融段的断面剖视图。

图中，10：消融导管；20：操控手柄；30：消融发生装置；40：导管段；50：消融段；1：导丝；2：导管头端；3：循环水囊；4：超声换能器组件；5：第一连接导管；6：成像球囊；7：超声成像探头；8：第二连接导管；9：造影腔；10：固结胶；100：导丝通道；410：换能器基座；420：换能器振子；421、421A、421B、421C：电极层；422、422A、422B：压电片；423：正电极；424、424A、424B：负电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参照图1至5所示，本发明的多声束超声消融导管系统，包括：消融导管10、操控手柄20和消融发生装置30，消融导管10由近端向远端包括依次连接的导管段40和消融段50；操控手柄20与导管段40的近端连接。消融段50包括超声换能器组件4、第一连接导管5、超声成像探头7和第二连接导管8，超声换能器组件4与超声成像探头8通过第一连接导管5过渡连接，超声成像探头7通过第二连接导管8与导管段40连接。超声换能器组件4的外侧套设有循环水囊3，超声成像探头7的外侧套设有成像球囊6。导管段40为具有中空腔的软管结构，导管段40的中空腔设有内管(图未示出)，内管的远端与循环水囊3及成像球囊6连通，内管的近端与一加压注射器(图未示出)连接。具体的，内管的近端端部与加压注射器连接，加压注射器装有生理盐水，内管的远端端部与循环水囊3连通，且在远端部分的侧壁开设多个出水口，出水口与成像球囊6连通，当导管系统进行工作时消融球囊3和成像球囊6内部充满生理盐水。消融发生装置30包括信号处理单元31和治疗单元32，信号处理单元31与超声成像探头7连接，用于接收信号并分析显示；治疗单元32用于向超声换能器组件4发送治疗能量；参照图3和图4所示，超声换能器组件4包括换能器基座410及由换能器基座410夹持的换能器振子420，换能器振子420包括交替层叠的三层电极层421(即电极层421A、电极层421B和电极层421C)和两层压电片422(即压电片422A和压电片422B)，两层压电片422A和压电片422B之间的电极层421B连接一正电极423，正电极423与治疗单元32的正极连接；两层压电片422A和压电片422B两侧的电极层421A和电极层421C分别连接一负电极424(即电极层421A连接一负电极424A，电极层421C连接一负电极424B)，负电极424A和负电极424B与治疗单元32的负极连接。其中，负电极424A和负电极424B可以相连接后再与治疗单元32的负电极连接。

本发明的消融导管系统中，两层压电片422A和422B之间的电极层421B作为正电极423，治疗单元32向正电极423发送振动源，两层压电片422A和422B的接触面相互构成背衬层，以接触面为节点振动工作，分别向两侧背向发射等强度超声束，达到减少声能损耗、提高电声转换率、节省安装空间、提高工作效率的效果。

使用时，通过穿刺介入术使导管的消融段到达病患部位，通过导管上的超声成像探头检测病患部位的神经组织及其他病患结构。信号处理单元进行信息的接受和分析处理，并显示出来，在通过信息反馈和治疗单元来指导消融段对病患部位进行治疗。治疗后的病患部位还可以通过超声成像探头检测判断病患部位的消融情况。

进一步的，超声换能器组件4的远端具有导管头端2。参照图3所示，导管头端2、超声换能器组件4、第一连接导管5、超声成像探头7和第二连接导管8使用固结胶10依次连接，形成消融段50，且任意相邻两段之间的轴线依次重合。即本发明中超声换能组件4与导管头端2的轴线重合。循环水囊3通过球囊支撑件安装在导管头端2及第一连接导管5的外侧，完全包裹超声换能器组件4。同样的，成像球囊6通过球囊支撑件安装在第一连接导管5和第二连接导管8的外侧。

进一步的，消融导管的外壁设有沿轴向延伸的导丝通道100，导丝通道100穿设一条导丝1。如图5所示，导丝通道在跨越超声换能器组件部分时，以偏心位置设置，经超声换能器组件侧面向前延伸直至到达导管头端，经导管头端的通孔与外界相通。而且，为了超声换能器组件4和超声成像探头7不受到阻挡，导丝通道100均设置超声换能器组件4和超声成像探头7的非超声发声面上，使导丝避开双声束超声换能器组件的发声面。

进一步的，两片压电片422均由压电材料制成，且两层压电片422具有相同的声学特性，相贴合的表面经精密抛光。两层压电片422的极化方向可以相同，也可以相反。优选的，压电材料为压电陶瓷或压电单晶。

进一步的，本发明的多声束超声消融导管系统中，超声换能器组件4可以如图2所示的一个，也可以为多个，多个超声换能器组件4的轴线与消融段50的轴线相同地依次连接，且多个超声换能器组件4可以同一角度设置，也可以设置为任意两个超声换能器组件4之间具有夹角。

进一步的，电极层421通过在压电片422的表面喷涂或者旋涂形成。电极层采用键合金属材料制成。电极层421由喷涂或者旋涂而成，厚度小。超声换能器组件4两侧发声面的四周的电极层421位置、大小可以相同；也可根据超声换能器组件4组装要求调整压电片422表面电极层的位置、大小。

进一步的，正电极423和负电极424均采用键合金属线，键合金属线的本体由金、银、铂或铜制成的，且表面喷涂有声匹配层；有声匹配层优选采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文：polyethylene terephthalate)、尼龙或者派瑞林。

进一步的，第一连接导管5和第二连接导管8设有造影腔9。

进一步的，消融段50的远端设有拉环(图未示出)，拉环通过拉丝与操控手柄20相连接。使用操控手柄20拉动拉丝，可使导管前端呈单向弯曲。

进一步的，信号处理单元31和治疗单元32相连接，治疗单元32接收信号处理单元31发送的治疗信号，根据治疗信号执行治疗工作。对回声信号的强度、波形进行自动分析及检测，根据系统预设的参数自动判断组织性质，通过人际交互主机提供给操作者，反馈作用于治疗单元，实现治疗区域能量释放个体化、自动化的目的。使用多声束超声消融导管系统，实现治疗→发放/接收检测信号→与预设参数比较→分析/评价组织特征→反馈于治疗单元(继续治疗/终止治疗)的循环流程。

本发明的多声束超声消融导管系统，超声换能器组件设有两层压电片，提高了消融手术的效率，在消融手术中可以通过发射一次声束完成多点的消融，以减少手术时间，间接提高了手术的安全性；通过在超声换能器组件的外部设置循环水囊，并在超声换能器组件的前端设置球囊支撑件，从而能够使得所述消融探头远离人体组织表面，进而避免由于探头发热造成的组织表面损伤，提高了手术的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多声束超声消融导管系统，其特征在于，包括：消融导管、操控手柄和消融发生装置，所述消融导管由近端向远端包括依次连接的导管段和消融段；所述消融段的远端设有拉环，所述拉环通过拉丝与所述操控手柄相连接；

所述操控手柄与所述导管段的近端连接；

所述消融段包括超声换能器组件、第一连接导管、超声成像探头和第二连接导管，所述超声换能器组件与所述超声成像探头通过第一连接导管过渡连接，所述超声成像探头通过第二连接导管与所述导管段连接；所述超声换能器组件的外侧套设有循环水囊，所述超声成像探头的外侧套设有成像球囊；

所述导管段为具有中空腔的软管结构，所述导管段的中空腔设有内管，所述内管的远端与所述循环水囊及成像球囊连通，其近端与一加压注射器连接，所述加压注射器中装有生理盐水；

所述消融发生装置包括信号处理单元和治疗单元，所述信号处理单元与所述超声成像探头连接，用于接收信号并分析显示；所述治疗单元用于向超声换能器组件发送治疗能量；

所述超声换能器组件包括换能器基座及由所述换能器基座夹持的换能器振子，所述换能器振子包括交替层叠的三层电极层和两层压电片，两层所述压电片之间的电极层连接一正电极，所述正电极与所述治疗单元的正极连接；两层所述压电片两侧的电极层分别连接一负电极，所述负电极与所述治疗单元的负极连接。

2.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述消融导管的外壁设有沿轴向延伸的导丝通道，所述导丝通道穿设一条导丝。

3.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述超声换能器组件的远端具有导管头端。

4.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述压电片由压电材料制成，且所述压电片具有相同的声学特性；所述压电材料为压电陶瓷或压电单晶。

5.如权利要求4所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，两层所述压电片的极化方向可以相同，也可以相反。

6.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述超声换能器组件为多个，多个所述超声换能器组件依次连接，且任意两个所述超声换能器组件之间具有夹角。

7.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述电极层通过在所述压电片的表面喷涂或者旋涂形成。

8.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述正电极和负电极均为键合金属线，所述键合金属线的本体由金、银、铂或铜制成的，且表面喷涂有声匹配层；所述有声匹配层为PET、尼龙或者派瑞林。

9.如权利要求1所述的多声束超声消融导管系统，其特征在于，所述第一连接导管和第二连接导管均设有造影腔。