CN104799936A - 靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，该冷刀靶向区内部的J-T槽上开有一个或多个小孔。本发明通过在冷刀靶向区内部J-T槽上开小孔的优化设计，多点冷源有效的减小冷刀靶向区轴向温差，提高靶向区和肿瘤组织的换热效果，冰球快速增长，缩短冷冻消融时间，并能满足临床上大冰球的需要；此外，通过小孔数量、孔径及位置的变化，可以控制冷刀靶向区的温度分布，一定程度上控制冰球的形状，临床上适应不同形状的肿瘤，达到最大程度灭活肿瘤组织而尽量少的冻伤正常组织的目的，保证手术有效性的同时减少对患者脏器正常功能的损害，提高手术安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，尤其是一种用来增大靶向区处刀壁的温度均匀性，提高靶向区外壁和肿瘤组织的传热效率，冰球快速增长，缩短单次手术冷冻消融时间，减轻患者痛苦及医疗风险，提高手术安全性的肿瘤冷冻消融用冷刀，同时控制靶向区温度分布，实现冰球形状的变化，极大满足临床需要。
背景技术
2010年，恶性肿瘤已经成为世界上致死率最高的疾病。如果不采取行动，预计2030年全世界将有2600万新增病例，死亡人数达到1700万人。因只有大约20％左右的肿瘤患者能够接受外科切除手术，冷冻消融、射频消融、微波、激光热疗等肿瘤微创治疗技术正成为当代临床医学发展的前沿，冷冻消融是其中一种具有代表意义的技术。其主要通过低温器械，有控制地使病灶组织经历降温、冻结、复温过程，从而造成肿瘤细胞的不可逆损伤甚至坏死。冷冻消融对肿瘤细胞的杀伤机制是：细胞脱水和皱缩；细胞内冰晶形成的机械损伤；细胞电解质毒性浓缩和PH值改变；细胞膜蛋白质成分变性；血流淤积和微血栓形成；以及免疫效应等。冷冻消融不仅手术创伤小，而且具有定位精确、止血镇痛、术后并发症少、安全性高等优点，深受广大医生与患者的好评。
目前已经问世的冷冻消融系统主要分为两大类：一类是液氮系统冷刀，利用物质由液体变成气体时需要吸收大量的汽化潜热的原理使组织快速降温，可以看做第一代冷刀；另一类是气体节流系统冷刀，是目前临床应用的主流，利用高压气体流经小孔绝热节流时温度的变化，完成冷冻消融的降复温治疗过程，代表产品为氩氦刀，可以看做第二代冷刀。上海导向医疗系统有限公司开发的氮气节流冷刀是在前二代冷刀的基础上优化改进的第三代冷刀。但上诉三代冷刀均存在以下缺点：冷刀工作时，高压气体通过单一小孔绝热节流，瞬间液化，冷冻前期，气体在流经靶向区时，通过靶向区的不锈钢管刀壁和肿瘤组织换热，温度逐渐升高，致使靶向区轴向温度相差很大(约80℃)，冰球形状刀尖部位直径大、后端直径小的梨椭圆型；冷冻末期，刀尖处形成致密冰层，该处冷量消耗较小、冷量后移，致使靶向区外壁轴向温差趋于均匀(约10℃)，无形中延长了冷冻消融时间；靶向区轴向温差过大降低有效消融区域，致使部分区域的肿瘤细胞由于温度偏高不能被完全灭活，增大患者痛苦并加重了医疗风险。
发明内容
本发明是要解决冷冻消融术中冷刀靶向区轴向温度差大，靶向区和肿瘤组织换热效果差，冷冻消融时间长的技术问题，而提供一种靶向区温度均匀冷冻消融用冷刀，该冷刀靶向区内 部的J-T槽上开有一个或多个小孔。通过在冷刀靶向区内部J-T槽上开小孔的优化设计，多点冷源有效的减小冷刀靶向区轴向温差，提高靶向区和肿瘤组织的换热效果，冰球快速增长，缩短冷冻消融时间，并能满足临床上大冰球的需要；此外，通过小孔数量、孔径及位置的变化，可以控制冷刀靶向区的温度分布，一定程度上控制冰球的形状，临床上适应不同形状的肿瘤，达到最大程度灭活肿瘤组织而尽量少的冻伤正常组织的目的，保证手术有效性的同时减少对患者脏器正常功能的损害，提高手术安全性。
为了解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案是：一种靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，所述冷刀的靶向区内部设有J-T槽，J-T槽上开有小孔。
所述J-T槽开的小孔数量≥1，所述小孔形状为椭圆形或者圆形或者矩形。所述J-T槽顶部为封闭口或敞开口。多个所述小孔分布在同一直线上或按一定夹角旋转布置，通过对小孔数量、孔径及位置的变化，可以控制靶向区的温度分布，辅以冷冻消融时间的控制实现冰球形状的变化。
本发明的有益效果是：
1.在冷刀刀头内部J-T槽开小孔，减小冷刀靶向区轴向温差，提高靶向区和肿瘤组织的换热效果，缩短冷冻消融时间。
2.通过小孔数量、孔径及位置的变化，可以控制冷刀靶向区的温度分布，一定程度上控制冰球的形状。
本发明通过在冷刀刀头内部J-T槽开小孔优化设计，多点冷源有效的减小冷刀靶向区轴向温差；加大了靶向区和肿瘤组织的传热温差，提高靶向区和肿瘤组织的换热效果；靶向区轴向温差减小，冰球快速增长，缩短冷冻消融时间，满足临床上大冰球的需要；此外，通过小孔数量、孔径及位置的变化，可以控制冷刀靶向区的温度分布，一定程度上控制冰球的形状，临床上适应不同形状的肿瘤，达到最大程度灭活肿瘤组织而尽量少的冻伤正常组织的目的，保证手术有效性的同时减少对患者脏器正常功能的损害，提高手术安全性。
附图说明
图1是本发明的冷刀刀头内部J-T槽开小孔的剖视图；
图2是本发明的冷刀刀头内部J-T槽旋转开小孔且顶部封口的剖视图；
图3是本发明的冷刀刀头内部J-T槽直线开小孔的剖视图；
图4是J-T槽间距14mm在一条直线上开2个直径为0.20mm的孔的示意图；
图5是不同冷冻时间冰球形状；
其中：(5a)冰球形状为葫芦形，(5b)冰球形状为圆柱形，(5c)冰球形状为椭圆形，(5d)冰球形状为圆形。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明改进的靶向区温度均匀冷冻消融用冷刀：在冷刀靶向区1内部J-T槽2上开小孔3；形成多点冷源，有效的减小冷刀靶向区1的轴向温差；加大了靶向区1和肿瘤组织的传热温差，提高靶向区1和肿瘤组织的换热效果；靶向区1轴向温差减小，冰球快速增长，缩短冷冻消融时间。
如图2、3所示，本发明改进的靶向区温度均匀冷冻消融用冷刀：改变冷刀靶向区11内部J-T槽2结构，用激光或者其他方式对J-T槽2进行开小孔3，开孔方式可以在一条直线2-b上，或者旋转一定角度2-a和一定间距，J-T槽2顶部封口或敞口，多点冷源同时冷却靶向区1外壁，解决靶向区1轴向温差过大影响传热效果致使的冰球增长过慢的问题。
本发明的冷刀靶向区1内部J-T槽2所开的小孔3可以是椭圆型或圆形或矩形，小孔数量≥1。
实施例一
在冷刀靶向区(长度为30mm)内部J-T槽上，用激光穿孔机对J-T槽间距3mm、5mm、5mm、3mm且按72°角旋转开5个直径为0.15mm的孔。
实施例二
在冷刀靶向区(长度为30mm)内部J-T槽上，用激光穿孔机对J-T槽间距3mm、5mm、5mm、3mm在一条直线上开5个直径为0.15mm的孔。
实施例一、二中冷刀的性能见表1。
表1
注：表中数据是在相同温度相同容积的明胶溶液中测试，靶向区轴向温差是指靶向区距刀尖5mm和25mm处的温度差值。
实例三
如图4所示，在冷刀靶向区(长度为20mm)内部J-T槽上，用激光穿孔机对J-T槽间距14mm在一条直线上开2个直径为0.20mm的孔。其不同冷冻时间冰球形状如图5所示，冷冻 3min时冰球形状为葫芦形，具体如图5a；冷冻5min时冰球形状为圆柱形，具体如图5b；冷冻10min时冰球形状为椭圆形，具体如图5c所示；冷冻15min时冰球形状为圆形，具体如图5d所示。
由图5可以看出，本发明所述的一种肿瘤冷冻消融用冷刀的改进方法能有效的减小冷刀靶向区轴向温差，提高靶向区和肿瘤组织的换热效果，缩短冷冻消融时间；通过小孔数量、孔径及位置的变化，可以控制冷刀靶向区的温度分布，一定程度上控制冰球的形状，提高设备的治疗效果和适用范围。
Claims (4)
1.一种靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，其特征在于:所述冷刀的靶向区（1）内部设有J-T槽（2），J-T槽（2）上开有小孔（3）。
2.根据权利要求1所述的靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，其特征在于：所述J-T槽（2）开的小孔（3）数量≥1，所述小孔（3）形状为椭圆形或者圆形或者矩形。
3. 根据权利要求1所述的靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，其特征在于：所述J-T槽（2）顶部为封闭口或敞开口。
4.根据权利要求2所述的靶向区温度均匀的冷冻消融用冷刀，其特征在于：多个所述小孔（3）分布在同一直线上或按一定夹角旋转布置，通过对小孔（3）数量、孔径及位置的变化，可以控制靶向区（1）的温度分布，辅以冷冻消融时间的控制实现冰球形状的变化。
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