CN103536357B - 具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线 - Google Patents

Abstract

具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，包括：辐射头、介质管、半刚同轴电缆，以及外导套与水腔套组成的“水热交换腔”和进、出毛细水管组成的天线体内的水路冷却系统，其特征在于：还包括在辐射头内设有T型热电偶的测温装置，其温度测量端凸出于辐射头的顶端，可与微波作用的组织无间隙接触，其方法可靠，结构稳定，且线性度好和灵敏度高。本发明之可靠的行之有效的测温方式，突破并解决了半刚微波消融天线在对腔内、肠道内或血管内，乃至心脏内实施微波热疗或微波消融的同时，进行实时温度测量的关键技术，从而为之获得最佳疗效及其应用拓展，提供了有力保障，同时也为半刚微波热疗或微波消融的智能化，创造了有利条件。

Description

具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线

技术领域

本发明涉及一种具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融治疗之医疗器械，属于医用微波技术应用领域。

背景技术

随着现代高新科技和生物工程的快速发展，进入21世纪以来，医用微波技术更加广泛地用于体表或体外的微波热疗，腔内、肠道内或血管内的微波热疗或微波消融和介入器官组织或骨骼内的肿瘤微波消融等三大分支领域，并且倍受医生和患者的重视和欢迎。

医用微波技术应用之所以拓展迅速，是基于微波作用生物体的热效应和非热效应，是基于微波热效应的机制。人类细胞具有特别的热敏感性。在临床微波治疗中，当微波工作频率确定的条件下，病例的治愈、细胞的存活、肿瘤细胞的凝固坏死等，主要与微波输出功率的高低和作用时间的长短有关，即微波作用于细胞和组织的能量与致使其发热、温升有关。因为细胞和组织的病理变化归根结底取决于其细胞和组织的温度变化。有学者将人子宫颈癌细胞系(Hela细胞)分成不同温度组，又分成不同时间组，进行相应的温度和时间处理后，观察细胞的活性，发现随温度的增高对Hela细胞的杀伤作用逐渐增强：在40℃以下无明显的杀伤作用，在40-45℃之间细胞的死亡形式以凋亡为主，在45℃以上主要为死亡，而在50℃以上Hela细胞的存活率为零。医学研究结果和物理治疗实践表明，在微波治疗中微波作用于组织的温度是至关重要的，它直接影响着微波热疗或微波消融的治疗效果与术后的康复水平。

因此，在临床微波治疗过程中，对微波作用于组织的温度测量无疑地成为了微波热疗或微波消融治疗的关键技术。然而，在现有的腔内、肠道内或血管内实施微波热疗或微波消融的分支领域里，对微波作用于组织的温度及其变化，迄今为止没有任何可靠的或行之有效的测温手段和测量方法。

发明内容

本发明要解决的关键技术是：在微波对腔内、肠道内或血管内实施热疗或消融的治疗过程中，对微波作用于组织的温度及其变化，进行可靠的和行之有效的实时测量，提出一种具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线。

本发明具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，包括：辐射头、介质管、半刚同轴电缆、外导套、外护套管，所述介质管装配于辐射头的尾部圆柱体上，所述半刚同轴电缆的内导体装入并固定在辐射头尾部圆柱体的轴心盲孔中，其特征在于：还包括安装在辐射头内的T型热电偶的测温装置，所述辐射头大圆柱体的台肩端面与尾部小圆柱体的交接处，对准辐射头顶部开设有两个斜孔，两个斜孔在辐射头顶部相交，且辐射头的顶部内凹；所述的两个斜孔内分别装有测温导线，两根测温导线的前端熔焊连接，熔焊处形成球形的熔合点，熔合点的前半球面凸出于辐射头锥体的前端表面，熔合点的后半球面与辐射头的顶部内凹面密封，所述两根测温导线依次穿过介质管内孔与辐射头尾部的外圆柱体之间的间隙、外导套内孔与半刚同轴电缆外导体之间的间隙、外护套管内孔与半刚同轴电缆外导体之间的空隙，延伸到天线的尾部。

本发明还具有如下进一步的改进：

1、两根测温导线尾端通过测温专用转接线端子和同名连接导线与主机设备连接，将温度信息输送给主机设备。

2、所述外导套装配并固定在介质管尾部外圆柱体上，在所述外导套后端装配并焊接固定水腔套，外导套后端与水腔套组成为水热交换的空腔，所述外导套的轴心孔装套在半刚同轴电缆的外导体上，并予以焊接固定，在所述水腔套的尾部端面上至少开设有三个小孔，与小孔数目相等的毛细管的前端分别与小孔焊接，所述毛细管分布在半刚同轴电缆外导体的周围，其中至少有一根毛细管的尾端与消融天线的进水嘴相连，其余毛细管的后端与消融天线的出水嘴相连，以形成单向循环的冷却水流，来冷却消融天线高热的前端和因介质损耗而发热的半刚同轴电缆，并及时转移热量至天线体外，降低了微波辐射和微波传输过程中天线头部和线体的温度。

3、所述测温导线的尾端与测温专用转接线端子焊接连接，所述测温专用转接线端子位于操作手柄内，测温专用转接线端子与同名连接线连接，所述同名连接线与主机设备的温度显示及主控系统等单元接插。

4、所述两根测温导线分别为高绝缘强度漆包纯铜丝和高绝缘强度漆包铜镍合金丝。

本发明采用T型热电偶测温技术，其最突出的特点是温度测量端(测温头)与微波作用的病灶组织或消融组织之无间隙接触，来直接获得精准的温度信息，其方法可靠，结构稳定，并具有线性度好，热电动势较大和灵敏度高的优点。

本发明所述测温导线分别选用高绝缘强度漆包纯铜丝和高绝缘强度漆包铜镍合金丝。所述其温度测量端，采用特种焊接技术，将铜-铜镍丝的前端连接处熔焊成为球形的熔合点，熔合点表面光滑圆润，无毛刺。

本发明具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，以其可靠并行之有效的测温方式，突破并解决了半刚微波消融天线在对腔内、肠道内或血管内，乃至心脏内实施微波热疗或微波消融治疗的同时，进行实时温度测量的关键技术，从而为之临床治疗获得最佳疗效及其应用拓展，提供了有力保障，同时也为半刚微波热疗或消融的智能化，创造了有利条件。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例一天线的前端结构剖视示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是本发明实施例一天线的尾部结构剖视示意图。

图5是图4的D-D剖视图。

图6是本发明实施例二的尾部结构示意图。

图1-图6中的标号与示意名称如下：1-辐射头，2-介质管，3-半刚同轴电缆，4-紧固环，5-外导套，6-水腔套，7-进水管，8-出水管，9-定心卡圈，10-热塑管，11-外护套管，12-T形定位片，13-支架，14-射频插针连接器，15-柄尾，16-出水嘴，17-进水嘴，18-哈夫式柄体，19-柄端，20-纯铜丝测温导线，21-铜镍合金丝测温导线，22-专用转接线端子。

具体实施方式

实施例一

如图1-图4所示，本实施例具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，其组成包括：辐射头1、介质管2、半刚同轴电缆3、紧固环4，外导套5、水腔套6，进水管7，出水管8，定心卡圈9，热塑管10，外护套管11，T形定位片12，圆板形的支架13，射频插针连接器14，柄尾15，出水嘴16，进水嘴17，哈夫式柄体18，柄端19，纯铜丝测温导线20，铜镍合金丝测温导线21和测温专用转接线端子22。

如图1所示，在辐射头1前部锥形与大圆柱形体的两轴向斜孔内，分别装有纯铜丝测温导线20和铜镍合金丝测温导线21，在两测温导线20、21的连接处，采用特种技术焊接成为球形熔合点，作为T型热电偶的温度测量端，熔合点的前半球面凸出于辐射头1的前端表面，熔合点的后半球面落入并吻合于辐射头1的前端半球形凹坑内。两测温导线20、21穿过介质管2内孔与辐射头1尾部外圆柱体之间的间隙，穿过外导套5内孔与半刚同轴电缆3外导体之间的间隙，然后穿行于外护套管11内，一直延伸到消融天线的尾部。所述辐射头1尾部的圆柱体盲孔内装入半刚同轴电缆3的内导体，并以压铆与焊接方式固定。介质管2装套在辐射头1的尾部圆柱体上，并两者接触面涂以适量粘接剂固定，在介质管2的外圆尾部台肩外圆上装套外导套5，并以机械力压铆固定，辅以粘接剂固定，外导套5的轴心孔装配套在半刚同轴电缆3的外导体上，以焊接固定。水腔套6装配并焊接在外导套5后端的台肩外圆上，组成“水热交换空腔”。水腔套6的端面开设的三个小孔，分别焊接三根毛细管，其中一根毛细管为进水管7，两根为出水管8。在细长的半刚同轴电缆3的外导体上，装套定心卡圈9，以保持进水管7和出水管8均布于半刚同轴电缆3的周围，然后装套并热封热塑管10，以保持进水管7和出水管8均布并包裹着半刚同轴电缆3，并使之具有良好的接触状态，而后，依次装配若干定心卡圈9和热塑管10。

图2所示为图1的A-A剖视图。图中反映定心卡圈9、热塑管10、半刚同轴电缆3，以及两根测温导线20、21装配要求与所处的位置关系。

图3所示为图1的B-B剖视图。图中反映进水管7、出水管8、半刚同轴电缆3，以及两根测温导线20、21装配要求与所处的位置关系。

如图4、图5所示，为本发明实施例天线的尾部结构，其手柄外形特征为直式圆形。其内部结构是，将铜质T形定位片12装配在三根毛细管7、8和半刚同轴电缆3的尾部，以焊接固定之，同时利用T形定位片12的前端的台肩孔包容外护套管11，以防止其过量的轴向攒动和径向摆动。将进水管7与进水嘴17焊接连通，将两根出水管8与出水嘴16焊接连通，将半刚同轴电缆3的内、外导体分别与射频插针连接器14内、外导体焊接牢固，内、外导体之间不得短路。进水嘴17、出水嘴16和射频插针连接器14，以及两只测温专用转接线端子22分别对位焊接在圆板形支架13上。最后，通过T形定位片12的大外圆和圆板形支架13的大外圆，装夹在哈夫式柄体18的轴向内槽内，热合或胶合另一半哈夫式柄体18，最后装配合柄尾15和柄端19。

本实施例一具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线的装配，过程如下：

首先，进行组件装配。

采用特种焊接技术，将纯铜丝测温导线20和铜镍合金丝测温导线21的连接端部熔焊为球形熔合点，应光滑圆润，无毛刺，或专业工厂定制。然后，将两根测温导线的尾端从辐射头1的前端分别穿出辐射头1体内的两轴向斜孔，再将球形熔合点的后半球面推入并吻合在辐射头1前端的半球形凹坑内，其接触面涂以适量的粘接剂，执行粘接工艺要求。检验：熔合点的前半球面凸出于辐射头1之前端表面，其线高度为0.2-0.4毫米。

将水腔套6装配并焊接于外导套5的台肩外圆上，组成“水热交换空腔”，再将一根出水毛细管7、两根出水管8分别对位焊接牢固在水腔套6的端面三小孔上，组成“水路组件”。

将射频插针连接器14、进水嘴17、出水嘴16和两只测温专用转接线端子22等分别对位焊接在(圆板形)支架13上，组成“支架组件”。

此后是本实施例的总装配，流程如下：

将半刚同轴电缆3的内导体装入辐射头1尾部圆柱体的盲孔中，采用专用工具施以压铆，再采用高温焊接，熔锡应从辐射头1尾部外圆柱的径向孔注入，以达到焊接牢固的目的。再将介质管2装套在辐射头1的尾部圆柱体上，同时顺势将两测温导线20、21从介质管2与辐射头1的尾部圆柱体之间隙中穿出，在介质管2与辐射头1的各接触面上涂以适量粘接剂。

对“水路组件”的装配，将外导套5内孔沿半刚同轴电缆3的外导体轴向装入，同时顺势将两测温导线20、21从外导套5内孔与半刚同轴电缆3的外导体之间隙中穿出，当外导套5装套在于介质管2的台肩外圆上并推至到位后，使用专用铆点工具在外导套5相对应于的介质管2外圆上的凹槽部位施以机械压力，以约束两者之相对运动，形成固定连接，并于两者接触面涂以适量粘接剂，对外导套5的内孔与半刚同轴电缆3外导体接触部位，必须采用低温焊接，既保证不破坏测温导线的高绝缘漆膜，又使两者焊接牢固。

对细长“线体”部位的装配，首先将半刚同轴电缆3、进水管7、两根出水管8和两根测温导线20、21沿轴向理顺并调直，此后将若干定心卡圈9和若干热塑管10依次装套在半刚同轴电缆3的外导体上，边装套边塑封，最后然后装套外护套管11于外导套5上，再装卡紧固环4等。上述装配过程中应注意：半刚同轴电缆3、进水管7、两出水管8和两根测温导线20、21装配的位置及其状态，如图2、3所示，各工序装配均可按照半刚水冷微波消融天线专利(专利号：ZL201320144928.8)的有关内容及要求进行。

对手柄内的各工序装配均可按照半刚水冷微波消融天线专利(专利号：ZL201320144928.8)的有关内容及要求进行。此外注意：两根测温导线20、21在从外护套管内穿出以后，不得与其他零件缠绕，将其尾端分别焊接于两只测温专用转接线端子22上，如图4、5所示，并应焊接可靠，无虚焊。

在实施手柄装配之前，对半成品应进行全性能和国家有关医药行业标准产品出厂指标的全检。另，在上述装配过程中，凡采用焊接技术，应焊接牢固可靠，无虚焊现象，尤其涉及水路系统部位，应不得漏水，不得渗水。凡采用粘接技术，均选用常温固化的单组份高温粘接剂，并严格执行粘接工艺。

最后是本实施例总装配的热合或胶合塑料手柄工序，此工序仍可按照半刚水冷微波消融天线专利(专利号：ZL201320144928.8)的有关内容及要求进行。之后的成品检验，可执行GB2828抽样检验。

实施例二

本实施例天线与实施例一的区别在于，采用了手感较好的L型枪柄式手柄，其内部结构的不同在于两只测温专用转接线端子22是固定在(L型)支架13上，如图6所示。图6中标号示意可参考实施例一。

本实施例与实施例一相同部分，这里不再累述。

就不同装配流程为：先行焊接进水嘴17、出水嘴16和两只测温专用转接线端子22组成“支架组件”，再将利用L型支架13的筒形子口焊接并固定在L型射频插针连接器14的台肩外圆上，然后依次将进水管7、两出水管8和与测温导线20、21与进水嘴17、出水嘴16上和两只测温专用转接线端子22进行位置焊接固定。注意：半刚同轴电缆3的内、外导体分别与射频插针连接器14的内外导体焊接牢固，内、外导体之间不得短路。

在实施L型手柄装配之前，对半成品应进行全性能和国家有关医药行业标准产品出厂指标的全检。另，在上述装配过程中，凡采用焊接技术，应焊接牢固可靠，无虚焊现象，尤其涉及水路系统部位，应不得漏水，不得渗水。凡采用粘接技术，均选用常温固化的单组份高温粘接剂，并严格执行粘接工艺。

最后是本实施例总装配的热合或胶合塑料手柄工序，此工序仍可按照半刚水冷微波消融天线专利(专利号：ZL201320144928.8)的有关内容及要求进行。之后的成品检验，可执行GB2828抽样检验。

本发明具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，经测试和实验证明，其使用性能与技术指标均达到国家《微波热凝设备》和《微波热疗设备》的行业标准的规定，包括对微波热疗、消融和测温的有关规范与要求。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，包括：辐射头、介质管、半刚同轴电缆、外导套、外护套管，所述介质管装配于辐射头的尾部圆柱体上，所述半刚同轴电缆的内导体装入并固定在辐射头尾部圆柱体的轴心盲孔中，其特征在于：还包括安装在辐射头内的T型热电偶的测温装置，所述辐射头大圆柱体的台肩端面与尾部小圆柱体的交接处，对准辐射头顶部开设有两个斜孔，两个斜孔在辐射头顶部相交，且辐射头的顶部内凹；所述的两个斜孔内分别装有测温导线，两根测温导线的前端熔焊连接，熔焊处形成球形的熔合点，熔合点的前半球面凸出于辐射头锥体的前端表面，熔合点的后半球面于辐射头的顶部内凹面密封，所述两根测温导线依次穿过介质管内孔与辐射头尾部的外圆柱体之间的间隙、外导套内孔与半刚同轴电缆外导体之间的间隙、外护套管内孔与半刚同轴电缆外导体之间的空隙，延伸到天线的尾部。

2.根据权利要求1所述的具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，其特征在于：两根测温导线尾端通过测温专用转接线端子和同名连接导线与主机设备连接，将温度信息输送给主机设备。

3.根据权利要求1所述的具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，其特征在于：所述外导套装配并固定在介质管尾部外圆柱体上，在所述外导套后端装配并焊接固定水腔套，外导套后端与水腔套组成为水热交换的空腔，所述外导套的轴心孔装套在半刚同轴电缆的外导体上，并予以焊接固定，在所述水腔套的尾部端面上至少开设有三个小孔，与小孔数目相等的毛细管的前端分别与小孔焊接，所述毛细管分布在半刚同轴电缆外导体的周围，其中至少有一根毛细管的尾端与消融天线的进水嘴相连，其余毛细管的后端与消融天线的出水嘴相连，以形成单向循环的冷却水流，来冷却消融天线高热的前端和因介质损耗而发热的半刚同轴电缆，并及时转移热量至天线体外，降低了微波辐射和微波传输过程中天线头部和线体的温度。

4.根据权利要求2所述的具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，其特征在于：所述测温导线的尾端与测温专用转接线端子焊接连接，所述测温专用转接线端子位于操作手柄内，测温专用转接线端子与同名连接线连接，所述同名连接线与主机设备的温度显示及主控系统等单元接插。

5.根据权利要求1所述的具有实时测温与消融为一体的半刚水冷微波消融天线，其特征在于：所述两根测温导线分别为高绝缘强度漆包纯铜丝和高绝缘强度漆包铜镍合金丝。