BRPI0620875A2

BRPI0620875A2 - aplicador de microondas dipolar

Info

Publication number: BRPI0620875A2
Application number: BRPI0620875-4A
Authority: BR
Inventors: Nigel Cronin
Original assignee: Uk Investments Associates Llc
Priority date: 2006-01-03
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2011-11-29
Also published as: IL192469A0; EP1968469B8; AU2006332213A1; EP1968469A2; GB2434314B; TW200740407A; EP1968469B1; US20070203551A1; WO2007076924A2; CA2635316A1; US20080294155A1; US20160262832A1; GB0600018D0; JP2009521967A; WO2007076924A3; US9907613B2; KR20080092402A; AU2006332213B2; CN101631506A; CN101631506B

Abstract

APLICADOR DE MICROONDAS DIPOLAR. Um aplicador de microondas dipolar emite radiação de microondas para dentro de tecido a ser tratado. O aplicador é formado a partir de um cabo coaxial fino tendo um condutor interno circundado por um isolador, que é circundado por um condutor externo. Uma virola na extremidade do condutor externo tem um degrau e uma luva que circundam uma porção do condutor externo estendido. Uma arruela de sintonização é anexada à extremidade do condutor interno estendido. Uma ponta dielétrica engloba a arruela de sintonização, o condutor interno estendido, e a luva da virola. A luva da virola e o condutor interno estendido operam como dois braços da antena de microondas dipolar. A arruela de sintonização se volta para o degrau na virola, e é dimensionada e formada para cooperar com o degrau no equilíbrio e sintonização do aplicador.

Description

"APLICADOR DE MICROONDAS DIPOLAR" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO CORRELATO

O presente pedido está relacionado ao pedido de patente internacional WO 2006/002943 comumente possuído, que diz respeito a um Aplicador de Radiação e Método de Irradiar Tecido, incorporado aqui pela referência em sua inteireza.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se geralmente à tecnologia médica e, mais especificamente, a aplicadores de radiação de microondas e métodos de tratamento ablativo termal de tecido usando microondas irradiadas.

Informação de Fundamentos

Terapias ablativas termais podem ser definidas como técnicas que diminuem intencionalmente a temperatura de tecido corporal (hipotermia) ou aumentam intencionalmente a temperatura de tecido corporal (hipertermia) para temperaturas exigidas para efeito citotóxico, ou para outras temperaturas terapêuticas dependendo de tratamento particular. A ablação termal por microondas é baseada no fato de que as microondas formam parte do espectro eletromagnético causando calor devido à interação entre as moléculas de água e a radiação de microondas. O calor sendo usado como mecanismo citotóxico. O tratamento tipicamente envolve a introdução de um aplicador dentro de tecido, como tumores. As microondas são liberadas a partir do aplicador, formando um campo ao redor de sua ponta. O aquecimento das moléculas de água ocorre no campo das microondas irradiadas produzido ao redor do aplicador, ao invés de por meio da condução a partir da própria sonda. O aquecimento não é baseado , portanto, na condução através de tecidos, e os níveis de temperatura citotóxica são alcançados rapidamente.

As técnicas ablativas termais de microondas são úteis no tratamento de tumores de fígado, cérebro, pulmão, ossos etc. A patente US 4.494.539 revela um método de operação cirúrgica usando microondas, caracterizado pelo fato de que as microondas são irradiadas para o tecido a partir de um eletrodo de tipo mono-polar anexado à ponta de um cabo coaxial para transmitir as microondas. A coagulação, a hemóstase ou a transação é, então, realizada sobre o tecido através do uso da energia termal gerada a partir da reação das microondas sobre o tecido. Desse modo, o tecido pode ser operado de uma maneira fácil, segura e sem sangue. Portanto, o método pode ser utilizado para uma operação sobre um órgão parenquimatoso tendo um grande conteúdo de sangue ou para a coagulação ou transação sobre um tumor parenquimatoso. De acordo com o método, pode ser realizada uma operação sobre o câncer de fígado, que tenha sido considerada muito difícil. Um aplicador de radiação de microondas também é revelado.

A patente US 6.325.796 revela uma montagem e método de ablação por microondas, incluindo uma sonda relativamente fina, alongada, tendo uma extremidade de acesso proximal e uma extremidade de penetração distai oposta adaptada para penetrar no tecido. A sonda define uma passagem de inserção se estendendo através da mesma a partir da extremidade de acesso para a extremidade de penetração da mesma. Um cateter de ablação inclui uma linha de transmissão coaxial com um dispositivo de antena acoplado a uma extremidade distai da linha de transmissão para gerar um campo elétrico suficientemente forte para fazer a ablação de tecido. A linha de transmissão coaxial inclui um condutor interno e um condutor externo separados por um material dielétrico. Uma extremidade proximal da linha de transmissão é acoplada a uma fonte de energia de microondas. O dispositivo de antena e a linha de transmissão têm, cada um, uma dimensão em seção transversal transversa adaptada para recebimento deslizante através da passagem de inserção, enquanto a sonda alongada é posicionada no tecido. Esse avanço deslizante continua até que o dispositivo de antena seja movido para uma posição além da extremidade de penetração e adicionalmente para contato direto com o tecido.

Entretanto, um inconveniente com as técnicas existentes inclui o fato de que elas não são configuradas de modo ótimo mecanicamente para a inserção na, e perfuração da pele humana, para o despacho para uma zona de tecido mole a ser tratada. Tipicamente, sistemas aplicadores de radiação conhecidos não têm a rigidez física elevada que é desejável quando empregando essas técnicas.

Em adição, alguns aplicadores de radiação disponíveis até agora não têm elementos emissores de radiação para criar um padrão de campo de microondas otimizado para o tratamento de tumores de tecido mole.

Além disso, dados os níveis de potência empregados em alguns aplicadores e tratamentos, pode haver problemas de queima indesejável de tecido não-alvo, saudável, devido às temperaturas muito altas alcançadas pelo aplicador ou pelos componentes anexados ao mesmo.

Além disso, embora aplicadores de diâmetro pequeno sejam conhecidos, e técnicas de resfriamento líquido tenham sido usadas, tem havido dificuldade em projetar um dispositivo de diâmetro pequeno com resfriamento suficiente em aplicações empregando os níveis de potência exigidos para tratar com tumores de tecido mole.

Conseqüentemente, há uma necessidade de métodos de tratamento de tumores de tecido mole, e de aplicadores de radiação que superem qualquer um dos, ou todos os problemas das técnicas anteriores mencionados acima, e provejam eficácia aperfeiçoada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um aplicador de microondas dipolar para emitir radiação de microondas para dentro de tecido, a montagem compreendendo: um condutor externo tendo uma extremidade; um condutor interno disposto dentro do condutor externo e incluindo uma seção que se estende externamente além da extremidade do condutor externo; uma virola disposta na extremidade do condutor externo e tendo uma porção de luva que circunda uma porção da seção que se estende externamente do condutor interno; e uma ponta dielétrica circundando a porção de luva da virola e a seção que se estende externamente do condutor interno, por meio do que a porção de luva da virola e pelo menos uma porção da seção que se estende externamente do condutor interno operam como braços correspondentes do aplicador de microondas dipolar.

Modos de realização particulares são apresentados nas reivindicações anexas.

Resumidamente, a presente invenção é direcionada para um aplicador de microondas para ablação de tecido. O aplicador é uma antena de microondas dipolar que transmite radiação de microondas para dentro do tecido que é tratado. O aplicador é formado a partir de um cabo coaxial fino tendo um condutor interno circundado por um isolador, que é circundado por um condutor externo ou escudo. A extremidade do cabo coaxial é aparada de modo que uma porção do isolador e condutor interno se estenda além do condutor externo, e uma porção do condutor interno se estenda além do isolador. O aplicador adicionalmente inclui uma virola tubular definindo um orifício através da mesma. Uma extremidade da virola é anexada ao condutor externo, enquanto a outra extremidade, que forma uma luva se estende para ora além da extremidade do isolador e ao redor de uma porção do condutor interno estendido. Um degrau é formado, de preferência, sobre a superfície externa da virola entre suas duas extremidades. Um espaçador sólido tendo um furo central para receber o condutor interno confina com uma extremidade da virola e circunda o condutor interno estendido. Um elemento de sintonização é anexado à extremidade do condutor interno estendido, e confina com uma extremidade do espaçador oposta à virola. O elemento de sintonização se volta para o degrau na virola, e o degrau e o elemento de sintonização são ambos dimensionados e formados para cooperar no equilíbrio e sintonização do aplicador. Uma ponta oca, formada a partir de um material dielétrico, tem uma extremidade aberta e uma extremidade fechada. A ponta engloba o elemento de sintonização, o espaçador, e o condutor interno estendido. A ponta também engloba a luva da virola, definindo, desse modo, a superfície externa da virola que é circundada pela ponta dielétrica. A extremidade aberta da ponta, de preferência, confina com o degrau na virola.

Uma luva rígida circunda o cabo coaxial e se estende para longe a partir da virola oposta à ponta. A luva, que confina com o degrau da virola oposta à ponta, tem um diâmetro interno que é maior do que o cabo coaxial, definindo, desse modo, um espaço anular entre o lado de fora do cabo coaxial e a superfície interna da luva. A luva inclui adicionalmente um ou mais furos, que permitem a comunicação fluídica entre o espaço anular ao redor do cabo coaxial e o lado de fora do aplicador.

Na operação, a energia de microondas a partir de uma fonte é aplicada ao cabo coaxial, e é transportada para a ponta. A porção do condutor interno que se estende além da extremidade da virola forma um braço do dipolo e emite radiação de microondas. Em adição, a energia de microondas que flui ao longo do condutor interno do cabo coaxial e no orifício da virola induz uma corrente a fluir ao longo da superfície externa da luva da virola que é circundada pela ponta. Essa, por sua vez, faz a radiação de microondas ser emitida a partir da luva da virola, que opera como segundo braço do dipolo. Desse modo, a energia de microondas é emitida ao longo de um comprimento substancial do aplicador, ao invés de ser focada somente a partir da ponta.

Distribuindo-se a emissão de radiação de microondas ao longo de um comprimento do aplicador, níveis de energia mais altos podem ser empregados.

Para impedir o cabo coaxial e o aplicador de aquecerem, um fluido de resfriamento é introduzido a partir de uma fonte para dentro do espaço anular definido pelo lado de fora do cabo coaxial e o lado de dentro da luva. O fluido de resfriamento flui ao longo desse espaço anular e absorve calor a partir do cabo coaxial. O fluido de resfriamento, depois de ter absorvido calor a partir do cabo coaxial, então, sai do espaço anular através de um ou mais furos de drenagem na luva, e passa através do tecido adjacente.

A extremidade fechada da ponta é formada, de preferência, em uma lâmina ou ponta, de modo que o aplicador de microondas possa ser inserido diretamente no tecido que é tratado. A ponta, a virola, e a luva rígida, além disso, provêem força e dureza ao aplicador, facilitando, desse modo, sua inserção no tecido.

A presente invenção provê adicionalmente um método de tratar o tecido alvo, como um tumor, o tumor sendo formado de, e/ou estando embutido dentro de tecido mole. O método inclui inserir o aplicador de microondas no tumor, e suprir energia eletromagnética ao aplicador, irradiando energia eletromagnética, desse modo, para dentro do tumor.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Serão descritos agora modos de realização da invenção, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

a Figura 1 é uma vista em seção transversal parcial esquemática de um aplicador de radiação de acordo com um modo de realização da invenção;

a Figura 2A mostra uma seção transversal axial e a Figura 2B mostra uma elevação de extremidade da ponta irradiadora do aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 3 mostra uma seção transversal transversa parcial do tubo do aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 4A mostra uma seção transversal transversa, e a Figura 4B mostra uma seção transversal axial da arruela de sintonização do aplicador de radiação da Figura 1; a Figura 5A mostra uma seção transversal axial, e a Figura 5B mostra uma elevação de extremidade da virola do aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 6A mostra uma seção transversal axial, e a Figura 6A mostra uma seção transversal transversa de uma seção de cabo que pode ser anexada ao aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 7 ilustra a porção do cabo coaxial que passa através do tubo do aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 8 é um diagrama de Sn contra freqüência para o aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 9A ilustra a distribuição de campo E, e a Figura 9B ilustra os valores de SAR ao redor do aplicador de radiação da Figura 1, em uso;

as Figuras IOA-E mostram uma montagem seqüencial preferida do aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 11 ilustra esquematicamente um sistema de tratamento empregando o aplicador de radiação da Figura 1;

a Figura 12 é uma vista em perspectiva explodida de um outro modo de realização da presente invenção;

as Figuras 13-18 mostram uma montagem seqüencial preferida do aplicador de radiação da Figura 12; e

a Figura 19 é uma vista em seção transversal parcial esquemática do aplicador de radiação da Figura 12.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UM MODO DE REALIZAÇÃO ILUSTRATIVO

Na descrição a seguir, referências semelhantes são usadas para assinalar elementos semelhantes e, onde são dadas dimensões, elas são em milímetros (mm). Além disso, será apreciado por aqueles experientes na técnica que o sistema eletrônico empregado, de acordo com a presente invenção, para gerar, despachar e controlar a aplicação de radiação a partes do corpo humano pode ser como descrito na técnica até agora. Em particular, esses sistemas descritos nos pedidos de patente internacionais publicados possuídos comumente WO 095/04385, WO 99/56642 e WO 00/49957 podem ser empregados (exceto com as modificações descritas aqui). Detalhes completos desses sistemas foram omitidos do que segue em nome da concisão.

A Figura 1 é uma vista em seção transversal parcial esquemática de um aplicador de radiação de acordo com um modo de realização da invenção. O aplicador de radiação, geralmente assinalado 102, inclui uma porção de extremidade distai de um cabo coaxial 104 que é usada para acoplar uma fonte (não mostrada) de microondas, uma virola de cobre 106, uma arruela de sintonização 108 anexada sobre a extremidade 110 da parte de isolador do cabo coaxial 104, e uma ponta 112. De preferência, o aplicador 102 inclui adicionalmente um tubo de metal 114. O tubo 114 é anexado de modo rígido à virola 106. Um espaço anular 116 é definido entre o condutor externo 118 do cabo 104 e a superfície interna do tubo 114, capacitando o fluido de resfriamento a entrar (na direção das setas A), contatar as partes aquecidas do aplicador 102 e sair na direção das setas B através dos furos radiais 120 no tubo 114, extraindo, desse modo, a energia de calor do aplicador de radiação 102.

Na montagem do aplicador 102, a arruela 108 é soldada a um pequeno comprimento 122 do condutor central 124 do cabo 104 que se estende além da extremidade 110 do isolador 126 do cabo 104. A virola 106 é soldada a uma pequena seção cilíndrica 128 do condutor externo 118 do cabo 104. Então, o tubo 114, que, de preferência, é de aço inoxidável, mas pode ser feito de outros materiais adequados, como titânio ou qualquer outro material de qualidade médica, é colado à virola 106 por meio de um adesivo, como composto de retenção Loclite 638, nas superfícies de contato da mesma, indicadas em 130 e 132. A ponta 112 também é colada, de preferência, usando o mesmo adesivo, sobre as superfícies internas da mesma, às superfícies externas correspondentes da virola 106 e do isolamento 126.

Quando montado, o aplicador 102 forma um dispositivo unitário que é rígido e estável ao longo de seu comprimento, que pode ser da ordem de 250 milímetros mais ou menos, incluindo o tubo 114, desse modo, tornando o aplicador 102 adequado para a inserção em vários tipos de tecidos moles. O espaço 116 e os furos 120 capacitam o fluido de resfriamento a extrair calor a partir do aplicador 102 através do contato com a virola 106, o condutor externo 118 do cabo 104 e a extremidade do tubo 114. A virola 106 assiste, entre outras coisas, em assegurar a rigidez do aplicador. A seção de extremidade exposta 134 do cabo 104, a partir da qual o condutor externo 118 foi removido, em conjunto com a ponta dielétrica 112 são alimentados por uma fonte de radiação de freqüência predeterminada. A seção de extremidade exposta 134 e a ponta dielétrica 112 operam como uma antena de irradiação para irradiar microondas para dentro do tecido para tratamento terapêutico. O aplicador 102 opera como uma antena dipolar, ao invés de como um dispositivo mono-polar, resultando em um padrão de radiação emitida que é altamente benéfico para o tratamento de determinados tecidos, como tecidos malignos ou de tumor, devido a sua área diretamente aquecida distribuída, esférica.

A Figura 2A mostra uma seção transversal axial, e a Figura 2B mostra uma elevação de extremidade da ponta 112 do aplicador de radiação 102 da Figura 1. Como pode ser visto, a ponta 112 tem paredes cilíndricas internas 202, 204, e paredes confmantes 206, 208, para receber e confinar com a arruela 108 e a virola 106, respectivamente, durante a montagem. Adequadamente, a ponta 112 é feita de liga cerâmica de zircônio. Mais de preferência, é um zircônio parcialmente estabilizado (PSZ) tendo ítrio como o agente oxidante de estabilização. Ainda mais de preferência, a ponta 112 é feita de Technox 2000, que é um PSZ disponível comercialmente a partir da Dynamic Ceramic Ltd., de Staffordshire, Inglaterra, tendo um grão uniforme muito fino comparado a outros PSZs, e uma constante dielétrica (k) de 25. Como entendido por aqueles experientes na técnica, a escolha do material dielétrico representa um papel na determinação das propriedades da energia de microondas irradiada.

Será notado que as dimensões transversas do aplicador 102 são relativamente pequenas. Em particular, o diâmetro do aplicador 102 é, de preferência, menor do que, ou igual a cerca de 2,4mm. A ponta 112, além disso, é projetada para ter dimensões e ser formada de material específico, de modo a realizar a ablação eficaz de tecido na operação da freqüência de microondas, que, neste caso, é, de preferência, 2,45 Gigahertz (GHz). O aplicador 102 da presente invenção é, desse modo, bem adaptado para a inserção no, ou tratamento do tecido canceroso e/ou não-canceroso do fígado, cérebro, pulmão, veias, osso etc.

A extremidade 210 da ponta 112 é formada por meio de técnicas de esmerilhamento convencionais realizadas na fabricação da ponta 112. A extremidade 210 pode ser formada como uma ponta fina, como uma agulha ou um alfinete, ou pode ser formada com uma lâmina de extremidade, como um cinzel, ou seja, tendo uma dimensão transversa de alongamento. A última configuração tem o beneficio de ser bem adequada para forçar a ponta 112 para dentro ou através do tecido, ou seja, para perfurar ou furar a superfície do tecido, como a pele.

No uso, a ponta 112 é, de preferência, revestida com uma camada não-adesiva como silicone ou paraleno, para facilitar o movimento da ponta 112 em relação ao tecido.

A Figura 3 mostra uma seção transversal transversa parcial do tubo 114. Como mencionado acima, o tubo 114 é feito, de preferência, de aço inoxidável. Especificamente, o tubo 114 é feito, de preferência, de parede fina 304 de calibre 13 de aço inoxidável estirado a frio soldado (WHD). O tubo 114 também tem aproximadamente 215mm de comprimento. Como pode ser visto, dois conjuntos de furos radiais 120, 120' são providos a 12mm e 13mm, respectivamente, a partir da extremidade 302 do tubo 114. Esses furos radiais 120, 120', como mencionado, permitem a saída do fluido de resfriamento. Embora dois conjuntos de furos sejam mostrados, um, três, quatro ou mais conjuntos de furos podem ser providos, em variantes do modo de realização ilustrado. Em adição, embora dois furos por conjunto sejam mostrados, três, quatro, cinco ou mais furos por conjunto podem ser providos, desde que a rigidez estrutural do tubo 114 não seja comprometida. Neste modo de realização, os furos 120, 120' são de 0,5mm de diâmetro, mas será apreciado que esse diâmetro pode ser bem diferente, por exemplo, qualquer coisa na faixa de aproximadamente 0,1 a 0,6mm, dependendo do número de conjuntos de furos e/ou do número de furos por conjunto, a fim de prover uma taxa de fluxo eficaz. Embora a distância ilustrada a partir da extremidade 302 seja de 12 ou 13 mm, em modos de realização alternativos, essa distância pode variar de 3 mm a 5 Omm a partir da extremidade 302, a fim de controlar o comprimento da trajetória que exige cauterização.

Além disso, em um modo de realização usado de uma maneira diferente, o tubo 114 pode ser omitido. Nesse caso, o tratamento pode compreender despachar o aplicador para a localização de tratamento, por exemplo, para o tecido tumoroso, por meio de técnicas cirúrgicas adequadas ou outras. Por exemplo, no caso de um tumor no cérebro, o aplicador pode ser deixado no lugar dentro do tumor, o ferimento de acesso fechado, e um conector estéril deixado na superfície do crânio para subseqüente conexão à fonte de microondas para continuar o tratamento em uma data posterior.

A Figura 4A mostra uma seção transversal transversa, e a Figura 4B mostra uma seção transversal axial da arruela de sintonização 108. A arruela 108 é feita, de preferência, de cobre, embora outros metais possam ser usados. A arruela 108 tem uma superfície cilíndrica interna 402 capacitando-a a ser soldada ao condutor central 124 do cabo 104 (Figura 1). Embora a arruela seja pequena, suas dimensões são críticas. A arruela 108 sintoniza o aplicador 102, que opera como um irradiador dipolar, ou seja, irradiando energia a partir de duas localizações, de modo que seja efetuado tratamento mais eficaz do tecido, ou seja, a ablação.

A Figura 5A mostra uma seção transversal axial, e a Figura 5B mostra uma elevação de extremidade da virola 106. A virola 106 é feita, de preferência, de cobre, e é, de preferência, revestida de ouro para se proteger contra quaisquer efeitos corrosivos do fluido de resfriamento. A virola 106 pode ser produzida por técnicas de trabalho à máquina convencionais, como o trabalho à máquina de CNC.

A Figura 6A mostra uma seção transversal axial, e a Figura 6B mostra uma seção transversal transversa na linha B-B de uma seção de cabo 602 que pode ser anexada ao tubo 114 do aplicador de radiação 102. A seção de cabo é feita, de preferência, a partir do mesmo material que o tubo 114, ou seja, aço inoxidável. A seção de cabo 602 inclui um canal avançado 604 capacitando a inserção do tubo 114, e um canal posterior 606 capacitando a inserção do cabo coaxial 104 durante a montagem. Uma porta transversa 608 tendo uma rosca interna 610 capacita a conexão, através do conector, a uma fonte de fluido de resfriamento, examinada anteriormente. O conector pode ser formado a partir de plástico. Uma vez montado, o arranjo da seção de cabo 602 capacita o fluido de resfriamento a passar na direção da seta C para dentro do tubo 114 (não mostrado).

A Figura 7 ilustra a porção de cabo coaxial 104 que passa através do tubo 114. O cabo 104 compreende adequadamente um cabo coaxial de baixa perda, como o cabo SJS070LL-253-Strip. Um conector 702, de preferência um conector tipo fêmea SMA, permite a conexão do cabo 104 a uma fonte de microondas (não mostrada), ou a uma seção intermediária do cabo coaxial (não mostrado) que, por sua vez, se conecta à fonte de microondas.

A Figura 8 é um diagrama de Sll contra freqüência para o aplicador de radiação 102 da Figura 1. Este ilustra a razão da potência de microondas reflexiva a partir da interface do aplicador 102 e do tecido tratado para a potência de entrada total para o aplicador 102. Como pode ser visto, o projeto do aplicador 102 faz a potência refletida ser um mínimo e, portanto, a potência transmitida para dentro do tecido ser um máximo, a uma freqüência de 2,45 GHz das microondas despachadas.

A Figura 9 mostra a distribuição de campo E ao redor do aplicador de radiação 102 da Figura 1, no uso. Cores mais escuras adjacentes ao aplicador 102 indicam pontos de campo elétrico mais alto. Na Figura 9A, a posição da arruela 108 é indicada em 902, e a posição da junção ponta-virola é indicada em 904. Duas zonas limitadas, substancialmente cilíndricas 906, 908, de campo elétrico mais alto, são formadas ao redor do aplicador 102 nas posições 902 e 904, respectivamente.

A Figura 9B mostra a distribuição de valor de taxa de absorção específica (SAR) ao redor do aplicador de radiação 102 da Figura 1, no uso. Cores mais escuras adjacentes ao aplicador 102 indicam pontos da SAR. Na Figura 9B, a posição da arruela 108 é indicada em 902, a posição da junção ponta-virola é indicada em 904, e a posição da junção virola-tubo é indicada em 905. Duas zonas limitadas, substancialmente cilíndricas 910, 912, de SAR mais alta são formadas ao redor do aplicador 102 nas posições 902 e entre 905 e 905, respectivamente.

As Figuras 10A-E mostram uma montagem seqüencial preferida dos componentes formando o aplicador de radiação 102 da Figura 1. Na Figura 10A, o cabo coaxial 104 é mostrado com o condutor externo 118 e o isolador interno 126 aparado de volta, como ilustrado anteriormente na Figura 7. Como mostrado na Figura 10B, o tubo 114 é, então, deslizado sobre o cabo 104. A seguir, a virola 106 é deslizada sobre o cabo 104 (Figura 10C), e anexada de modo fixo ao tubo 114 e ao cabo 104, como descrito anteriormente. Então, a arruela 108 é anexada ao condutor interno 124 por soldagem, como mostrado na Figura 10D. Finalmente, a ponta 112 é deslizada sobre o cabo 104 e parte da virola 106, e fixada aos mesmos, como descrito anteriormente. O aplicador completado é mostrado na Figura 10E. Isso resulta em uma construção de grande rigidez e estabilidade mecânica.

A Figura 11 ilustra esquematicamente um sistema de tratamento 1102 empregando o aplicador de radiação 102 da Figura 1. A fonte de microondas 1104 é acoplada ao conector de entrada 1106 sobre o cabo 602 por meio do cabo coaxial 1108. Neste modo de realização, a potência de microondas é suprida a até 80 watts. Entretanto, esta pode ser maior para aplicadores de tamanho maior, por exemplo, até 200 watts para aplicadores de radiação de 5mm de diâmetro.

A bomba de seringa 1110 opera uma seringa 1112 para suprir o fluido de resfriamento 1114 via conduto 1116 e conector 1118 anexados ao cabo 602, para o interior da seção de cabo 602. O fluido não está a grande pressão, mas é bombeado de modo a prover uma taxa de fluxo de cerca de 1,5 a 2,0 mililitros (ml)/minuto através do tubo 114 no modo de realização ilustrado. Entretanto, em outros modos de realização, onde o aplicador de radiação 102 é operado a potências mais altas, taxas de fluxo mais altas podem ser empregadas, de modo a prover o resfriamento apropriado. O fluido de resfriamento é, de preferência, solução salina, embora outros líquidos ou gases possam ser usados, como etanol. Em determinados modos de realização, um líquido de resfriamento tendo um efeito secundário, por exemplo, citotóxico, poderia ser usado, realçando o tratamento de tumor. No modo de realização ilustrativo, o fluido de resfriamento 1114 sai do tubo 114, como mostrado pelas setas B na Figura 1, a uma temperatura na ordem de 10°C mais alta do que aquela na qual ele entra no tubo 114, como mostrado pelas setas A na Figura 1. Desse modo, energia termal substancial é extraída a partir do cabo coaxial. O fluido de resfriamento 1114 pode, por exemplo, entrar no tubo 114 a temperatura ambiente. Alternativamente, o fluido de resfriamento 1114 pode ser pré-resfriado a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente por meio de qualquer técnica adequada.

Como mostrado, o sistema de resfriamento é um sistema de resfriamento aberto de perfusão que resfria o cabo coaxial conectado ao aplicador de radiação 102. Isto é, depois de absorver calor a partir do cabo coaxial, o fluido de resfriamento passa através do tecido próximo ao aplicador de radiação 102.

A metodologia para o uso do aplicador de radiação 102 da presente invenção pode ser como a convencionalmente empregada no tratamento de vários tumores de tecido mole. Em particular, o aplicador 102 é inserido no corpo, laparoscopicamente, percutaneamente ou cirurgicamente. Ele é, então, movido para a posição correta pelo usuário, assistido onde necessário por sensores de posicionamento e/ou ferramentas de imagem, como um ultra-som, de modo que a ponta 112 seja embutida no tecido a ser tratado. A potência de microondas é ligada, e o tecido, desse modo, sofre ablação por um período predeterminado de tempo sob o controle do usuário. Em muitos casos, o aplicador 102 fica estacionário durante o tratamento. Entretanto, em alguns exemplos, por exemplo, no tratamento de veias, o aplicador 102 pode ser movido, como um movimento deslizante gentil em relação ao tecido alvo, enquanto a radiação de microondas está sendo aplicada.

Como descrito acima, e como mostrado nas Figuras 9A e 9B, o aplicador de radiação 102, é uma antena dipolar. A porção do condutor interno 124 que se estende além da virola 106 opera como um braço da antena dipolar. Em adição, a transmissão da energia de microondas ao longo do condutor interno 124 e no orifício da virola induz uma corrente a fluir sobre aquela porção da superfície externa da virola 106 que fica localizada embaixo da ponta 112. Essa corrente induzida faz essa superfície externa englobada da virola 106 emitir radiação de microondas, formando, desse modo, um segundo braço da antena dipolar. A configuração bipolar do aplicador espalha de modo eficaz a radiação de microondas que está sendo transmitida pelo aplicador 102 ao longo de um maior comprimento transverso, ou seja, axial, da antena 102, ao invés de focar a transmissão de radiação somente a partir da ponta 112 do aplicador 102. Como resultado, o aplicador 102 da presente invenção pode ser operado a níveis de potência muito mais altos, por exemplo, até aproximadamente 80 watts, do que projetos da técnica anterior.

Um modo de realização alternativo da presente invenção é mostrado nas Figuras 12-19. A Figura 12 é uma vista em perspectiva explodida de um aplicador de radiação 1202 alternativo. Como mostrado, o aplicador 1202 inclui um cabo coaxial 1204 tendo um condutor externo 1206 que circunda um isolador 1208 que, por sua vez, circunda um condutor interno ou central 1210. O aplicador 1202 inclui adicionalmente uma virola 1212. A virola 1212 é geralmente de forma tubular de modo a definir um orifício através da mesma, e tem primeira e segunda extremidades 1212a, 1212b. A virola 1212 também tem três partes ou seções. Uma primeira seção 1214 da virola 1212 tem um diâmetro interno dimensionado para encaixar sobre o condutor externo 1206 do cabo coaxial 1204. A segunda seção 1216, desse modo, define uma superfície anular ou flange (não mostrado) ao redor do lado de dentro da virola 1212. O diâmetro externo da segunda seção 1216 é, de preferência, maior do que o diâmetro externo da primeira seção 1214, definindo, desse modo, um degrau ou flange ao redor do lado de fora da virola 1212. Uma terceira seção 1218 da virola 1212 tem um diâmetro interno também dimensionado para encaixar ao redor do isolador 1208 do cabo coaxial 1204. A terceira seção 1218 tem um diâmetro externo que é menor do que o diâmetro externo da segunda seção 1216. A terceira seção 1218, desse modo, define uma superfície cilíndrica ou luva externa.

O aplicador 1202 inclui adicionalmente um espaçador 1220. O espaçador 1220 é, de preferência, cilíndrico na forma, com um furo central 1222 dimensionado para receber o condutor interno 1210 do cabo coaxial 1204. O diâmetro externo do espaçador 1220, de preferência, casa com o diâmetro externo da terceira seção 1218 da virola 1212. O aplicador 1202 inclui um elemento de sintonização 1224 e uma ponta 1226. O elemento de sintonização 1224, que pode ser em forma de disco, tem um furo central 1228 dimensionado para encaixar ao redor do condutor interno 1210 do cabo coaxial 1204. A ponta 1226 é um membro alongado oco, tendo uma extremidade aberta 1230, e uma extremidade fechada 1232. A extremidade fechada 1232 pode ser formada em um elemento de corte, como um ponto de trocarte ou uma lâmina, para cortar ou furar o tecido. O aplicador 1202 também inclui uma luva rígida 1234. A luva 1234 tem um diâmetro interno que é ligeiramente maior do que o diâmetro externo do cabo coaxial 1204. Como descrito abaixo, um espaço anular é, desse modo, definido entre a superfície externa do cabo coaxial 1204 e a superfície interna da luva 1234. A luva 1234 inclui adicionalmente um ou mais furos de drenagem 1236 que se estendem através da luva.

As Figuras 13-18 ilustram uma seqüência de montagem preferida do aplicador 1202. Como mostrado na Figura 13, o cabo coaxial 1204 é aparado de modo que haja um comprimento "m" do isolador 1208 que se estenda além de uma extremidade 1206a do condutor externo 1206, e um comprimento "1" do condutor interno 1210 que se estenda além de uma extremidade 1208a do isolador 1208. A virola 1212 desliza sobre o condutor interno 1210 exposto e sobre o isolador 1208 exposto, de modo que a primeira seção 1214 circunde o condutor externo 1206, e a segunda e a terceira seções 1216, 1218 circundem a porção exposta do isolador 1208. A superfície interna ou flange formado sobre a segunda seção 1216 da virola 1212 confina com a extremidade 1206a do condutor externo 1206, impedindo, desse modo, que a virola 1212 deslize adicionalmente até o cabo coaxial 1204. A virola 1212 é, de preferência, anexada de modo fixo ao cabo coaxial 1204, soldando-se a virola 1212 ao condutor externo 1206 do cabo coaxial 1204. No modo de realização preferido, a terceira seção 1218 da virola 1212 se estende passada a extremidade 1208a do isolador 1208 exposto, como mostrado pela linha tracejada na Figura 14.

A seguir, o espaçador 1220 é deslizado sobre a porção exposta do condutor interno 1210, e é colocado em contato com a segunda extremidade 1212b da virola 1212. No modo de realização preferido, o espaçador 1220 não é anexado de modo fixo à virola 1212 ou ao condutor interno 1210. O espaçador 1220 é dimensionado de modo que uma pequena porção 1210a (Figura 15) do condutor interno 1210 permaneça exposta. O elemento de sintonização 1224 é, então, deslizado sobre essa porção exposta restante 1210a do condutor interno 1210. O elemento de sintonização 1224 é, de preferência, anexado de modo fixo ao condutor interno 1210, por exemplo, por meio de soldagem. O elemento de sintonização 1224, em cooperação com a virola 1212, prende, desse modo, o espaçador 1220 no lugar.

Com o elemento de sintonização 1224 no lugar, a etapa seguinte é instalar a ponta 1226, como mostrado na Figura 16. A extremidade aberta 1230 da ponta 1226 é deslizada sobre o elemento de sintonização 1224, o espaçador 1224 e a terceira seção 1218 da virola 1212. A extremidade aberta 1230 da ponta 1226 confina com a segunda seção ou degrau 1216 da virola 1212. A ponta 1226, de preferência, é anexada de modo fixo à virola 1212, por exemplo, por meio de colagem. Com a ponta 1226 no lugar, a etapa a seguir é instalar a luva 1234 (Figura 17). A luva 1234 é deslizada sobre o cabo coaxial 1234, e até sobre a primeira seção 1214 da virola 1212. A luva 1234 confina com o degrau 1216 na virola 1212 oposto à ponta 1226. Aqueles experientes na técnica entenderão que o aplicador 1202 pode ser montado de diferentes maneiras ou em diferentes ordens.

Como ilustrado na Figura 18, quando da montagem, a ponta 1226, a segunda seção 1216 da virola 1212, e a luva 1234 têm todas, de preferência, o mesmo diâmetro externo, dando, desse modo, ao aplicador 1202 uma superfície externa lisa.

De preferência, a luva 1234 é formada a partir de aço inoxidável, e a virola 1212 é formada a partir de cobre revestido de ouro. A ponta 1226 e o espaçador 1220 são formados a partir de materiais dielétricos. No modo de realização ilustrativo, a ponta 1226 e o espaçador 1220 são formados a partir de um zircônio estabilizado por ítrio, como a marca Technox de material cerâmico disponível comercialmente a partir da Dynamic Ceramic Ltd. de Stoke-on-Trente, Staffordshire, Inglaterra, que tem uma constante dielétrica de 25. A ponta 1226 pode ser provida adicionalmente com um revestimento compósito, como uma camada sub-revestida de poliimida, para adesão, e uma camada sobre-coberta paralênica, por suas propriedades não-adesivas. Alternativamente, silicone ou algum outro material adequado poderia ser usado no lugar da paralênica. O revestimento compósito também pode ser aplicado à virola e pelo menos em parte à luva de aço inoxidável, em adição a ser aplicado à ponta.

Aqueles experientes na técnica entenderão que materiais alternativos podem ser usados na construção do aplicador de radiação 1202.

A Figura 19 é uma vista em seção transversal parcial esquemática do aplicador de radiação 1202. Como mostrado, pelo menos parte da primeira seção 1214 da virola 1212 se sobrepõe e é anexada ao condutor externo 1206. O isolador 1208 se estende parcialmente através do lado de dentro da virola 1212. Em particular, a extremidade 1208a do isolador 1208 é disposta a uma distância predeterminada para trás a partir da segunda extremidade 1212b da virola 1212. O condutor interno 1210 se estende completamente através e além da virola 1212. A luva 1234 desliza sobre e é colada à primeira seção 1214 da virola 1212. Como mostrado, o diâmetro interno da luva 1234 é maior do que o diâmetro externo do cabo coaxial 1204, definindo, desse modo, um espaço anular 1238 entre o lado de fora do cabo coaxial 1204 e o lado de dentro da luva 1234. O fluido de resfriamento, como uma solução salina, é bombeado através desse espaço anular 1238, como mostrado pelas setas A. O fluido de resfriamento absorve o calor a partir do cabo coaxial que alimenta radiação para o aplicador 1202. O fluido de resfriamento é, então, descarregado através dos furos 1236 na luva 1234, como mostrado pelas setas B.

No modo de realização preferido, os furos 1236 são colocados longe o suficiente atrás da extremidade fechada 1232 da ponta 1226, de modo que o fluido de resfriamento descarregado não entre naquela porção do tecido que está sendo aquecida pelo aplicador de radiação 1202. Ao invés disso, o fluido de resfriamento descarregado, de preferência, passa através do tecido do lado de fora dessa região aquecida. Dependendo do tecido a ser tratado, uma distância adequada entre a extremidade fechada 1232 da ponta 1226 e os furos 1236 pode ser de aproximadamente 30mm.

Uma primeira extremidade 1220a do espaçador 1220 confina com a segunda extremidade 1212b da virola 1212, enquanto uma segunda extremidade 1220b do espaçador 1220 confina com o elemento de sintonização 1224. Conseqüentemente, um espaço, assinalado geralmente 1240, é definido dentro da virola 1212 entre a extremidade 1208a do isolador e a segunda extremidade 1212b da virola. No modo de realização ilustrativo, esse espaço 1240 é cheio com ar. Aqueles experientes na técnica entenderão que o espaço pode ser cheio com outros materiais, como um dielétrico sólido, ou pode ser evacuado para formar um vácuo. A superfície interna da ponta 1226, de preferência, se conforma à forma do elemento de sintonização 1224, do espaçador 1220, e da terceira seção 1218 da virola 1212, de modo que não haja vãos formados ao longo da superfície interna da ponta 1226.

Como indicado acima, a operação do aplicador de radiação 1202 faz uma corrente ser induzida sobre a superfície externa da terceira seção 1218 da virola 1212, que é englobada dentro do material dielétrico da ponta 1226. Essa corrente induzida resulta na energia de microondas sendo irradiada a partir dessa superfície da virola 1212, formando, desse modo, um braço do dipolo. A seção do condutor interno 1210 que se estende além da virola 1212 é o outro braço do dipolo. Tanto o comprimento do condutor interno 1210 que se estende além da virola 1212, quanto o comprimento da terceira seção 1218 da virola 1212, que juntos correspondem aos dois braços do dipolo, são escolhidos para serem de aproximadamente 1A do comprimento de onda na ponta dielétrica 1226, que, no modo de realização ilustrativo, é de aproximadamente 6mm. Apesar disso, aqueles experientes na técnica entenderão que outros fatores, como a permissividade de tecido, a ação do elemento de sintonização etc, afetarão os comprimentos finais dos braços dipolares. Por exemplo, no modo de realização ilustrativo, os dois braços são de aproximadamente 5mm de comprimento.

O elemento de sintonização 1224, além disso, coopera com a segunda seção ou degrau 1216 da virola para equilibrar a radiação que é emitida pelos dois braços do dipolo. Em particular, o tamanho e a forma do elemento de sintonização 1224 e do degrau 1216 são selecionados de modo que a soma coerente da potência de microondas refletida de volta em direção ao cabo no orifício da virola seja minimizada. Técnicas para realizar essas otimizações de projeto são bem conhecidas por aqueles experientes na técnica relevante.

No uso, o aplicador de radiação 1202 é anexado a uma fonte de radiação de microondas de uma maneira semelhante àquela descrita acima em conexão com o aplicador 102 da Figura 1. O cabo coaxial também é anexado a uma fonte de fluido de resfriamento de uma maneira semelhante àquela descrita acima. Com a presente invenção, são a ponta dielétrica, a virola e a luva de aço inoxidável que cooperam para prover a rigidez e força mecânica necessárias para o aplicador ser usado nos procedimentos de tratamento. O aplicador não se baseia no cabo coaxial para qualquer dessas forças. Na verdade, um cabo coaxial flexível, tendo pouca ou nenhuma rigidez, poderia ser usado com o aplicador de radiação da presente invenção.

O texto anterior foi uma descrição detalhada dos modos de realização ilustrativos da invenção. Várias modificações e adições podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo das mesmas. Por exemplo, os materiais descritos aqui não são exaustivos, e qualquer material aceitável pode ser empregado por qualquer componente do sistema e método descritos. Em adição, podem ser feitas modificações à forma dos vários componentes. Conseqüentemente, esta descrição é pensada para ser tomada somente a título de exemplo, e não para limitar de outro modo o escopo da invenção.

Claims

1. Aplicador de microondas dipolar para emitir radiação de microondas para dentro de tecido, caracterizado pelo fato da montagem compreender: um condutor externo tendo uma extremidade; um condutor interno disposto dentro do condutor externo e incluindo uma seção que se estende externamente além da extremidade do condutor externo; uma virola disposta na extremidade do condutor externo e tendo uma porção de luva que circunda uma porção da seção que se estende externamente do condutor interno; e uma ponta dielétrica circundando a porção de luva da virola e a seção que se estende externamente do condutor interno, por meio do que a porção de luva da virola e pelo menos uma porção da seção que se estende externamente do condutor interno operam como braços correspondentes do aplicador de microondas dipolar.

2. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um espaçador dielétrico disposto dentro da ponta dielétrica, o espaçador dielétrico circundando pelo menos uma porção do condutor interno que se estende além da porção de luva da virola.

3. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a virola tem uma primeira extremidade que é anexada à extremidade do condutor externo.

4. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um elemento de sintonização disposto dentro da ponta dielétrica e anexado a uma extremidade do condutor interno.

5. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a virola inclui adicionalmente um degrau adjacente à porção de luva, e o elemento de sintonização e o degrau cooperam para equilibrar os braços correspondentes do aplicador de microondas dipolar.

6. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o elemento de sintonização é substancialmente em forma de disco.

7. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma luva rígida adjacente à virola e circundando e espaçada a partir de pelo menos uma porção do condutor externo, de modo a definir um espaço entre o condutor externo e uma luva rígida.

8. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um ou mais furos se estendem através da luva rígida, os um ou mais furos provendo um trajeto de comunicação de fluido a partir do espaço dentro da luva rígida para uma área fora da luva rígida.

9. Aplicador de microondas dipolar de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a virola é formada de cobre, e a ponta é formada de zircônia estabilizada por ítrio.

10. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a luva é formada de aço inoxidável, a virola é formada de cobre, e a ponta é formada de zircônia estabilizada por ítrio.

11. Aplicador de microondas dipolar de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que energia de microondas a uma freqüência de aproximadamente 2,45 Gigahertz (GHz) e a um nível de potência de até 80 watts é aplicada ao aplicador.

12. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 2, ou qualquer reivindicação dependente da mesma, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um isolador disposto entre o condutor externo e o condutor interno, onde o espaçador confina com uma extremidade da luva da virola e o isolador termina dentro da luva, de modo a definir um vão dentro da luva da virola ao redor do condutor interno.

13. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 10, ou qualquer reivindicação dependente da mesma, caracterizado pelo fato de que o vão é preenchido com ar.

14. Aplicador de microondas dipolar de acordo com a reivindicação 5, ou qualquer reivindicação dependente da mesma, caracterizado pelo fato de que a ponta dielétrica tem uma extremidade aberta que confina com o degrau da virola e uma extremidade fechada oposta à extremidade aberta, e a extremidade fechada é configurada para um tecido de corte ou perfuração.

15. Aplicador de microondas dipolar de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma ponta dielétrica e a virola são revestidas com uma camada interna de poliimida e uma camada externa de paralina.