CN105611888B - 用于组织消融的微波设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于组织消融的微波设备的天线(1)包括金属套管(2)，以及连接至天线(1)的穿刺尖端(9)；金属套管内侧布置有天线(1)的外部导体(3)和内部导体(4)，外部导体(3)和内部导体(4)之间插入电绝缘材料层(5)，天线(1)还包括加强元件(7)，加强元件连接至所述套管(2)的远端，所述穿刺尖端(9)连接至所述加强元件(7)的远端(10)。

Description

用于组织消融的微波设备
本发明涉及一种用于组织消融的微波设备，特别是用于生物组织热疗的微波间质应用器，特别用于所述组织的热消融。
热消融包括通过引起细胞的温度增加高于不可逆的损伤阈值来破坏目标组织。该阈值与设置温度处的暴露时间相关联；在包括50℃和60℃之间的温度的情形中，时间是几分钟，而从60℃往上，细胞死亡几乎是瞬时的。通过或多或少的介入应用器分配能量进入目标组织来获得温度增高。通常用于热消融的能量形式包括机械波、射频电流、红外辐射、微波。
当前用于热消融的最有发展潜力的能量形式中的一种是微波能量，其提供了能量传输效率和生物组织的穿透深度之间的好的折衷。通过经皮地、采用内镜地、经腹地、或采用腹腔镜地插入间质应用器来将微波能量输送到预定进行热消融的组织，间质应用器包括同轴天线，同轴天线包括内部导体、覆盖内部导体整个长度的介电层、同轴地覆盖介电层和除远端部以外的内部导体的外部导体，内部导体的远端部构成天线的辐射端。用于热消融的天线的设计需要考虑某些结构需求，其关于制作用途，特别是：生物兼容性、大机械阻力、球体凝固性坏死、尽可能小的天线直径。
为了确保球体凝固性坏死，天线需要进而为球体的辐射图和用于驱散由天线的馈电线生成的热的冷却系统两者。在微波热消融系统的工作频率处，通过同轴电缆的能量传输的特征在于与同轴电缆的加热相匹配的大的衰减。所生成的热量能够引起在天线整个长度上与天线的外杆接触的组织的坏死。馈电线的冷却电路的存在使得能够移除热量并因此使得坏疽的偏心距减小。
对于用于微波热消融的许多天线设计来说常见的问题是沿天线的馈电线的辐射图的延伸，这引起低的圆球度。该延伸能够通过对天线投射的不同改进来避免。维持辐射图的良好控制的最常用方式中的一种是使用称作为电磁扼流圈(或更简洁来说扼流圈)的设备，其使得四分之一波阻抗变换器以短路终结。扼流圈在物理上是由圆柱形导体组成的同轴线路，圆柱形导体同轴地围绕天线的外部导体，并在它的近端处以短路于其上闭合，而在它的远端打开。术语“远”和“近”指代设备、或其部件或组件的末端，分别朝向天线尖端的方向或相反方向。
在天线的圆柱形导体和外部导体之间，插入由介电材料制成的一个或多个套筒，来填充扼流圈的整个长度。扼流圈的长度等于由天线发射的微波在所述介电质中的波长的四分之奇数(通常一)。不同于四分之一波长的长度引起扼流圈上小于最优性能，但仍然有助于获得近端控制以及因此的天线辐射图的显著圆球度的目的。通常通过在绕天线外部导体的介电质周围插入金属圆柱体而得到扼流圈，金属圆柱体的内径等于介电质的外径且长度使得电长度等于刚刚已经公开的内容。距离天线的辐射端最远的金属圆柱体的端部在天线的外部导体上短路，完成了扼流圈的结构。
先前所提到的类型的用于组织消融的微波设备在本申请人名下的用于工业发明的意大利专利0001361771中公开。
本领域公知的用于组织消融的微波设备还设置有与天线的内部导体电气连接的穿刺尖端，其功能是促进天线引入患者组织中。穿刺尖端需要连接至天线主体，是具有大机械阻力的连接，确保尖端不会由于在天线穿过患者组织的穿刺和拔出期间作用在天线上的机械应力而使得从天线主体分离。
通常，穿刺尖端通过焊接连接至天线主体。然而，这种连接类型不能确保尖端的大阻力，尖端在承受大应力时，会从天线的主体分离并保留在患者体内，伴随这会导致的所有问题。
本发明的目的是提供一种用于组织消融的微波设备，其中天线的远侧部，包括穿刺尖端，具有大机械阻力，从而确保穿刺尖端即使在大机械应力的情形中也不能从天线主体分离。
本发明的目的通过根据权利要求1的用于组织消融的微波设备来实现。
归因于本发明，天线的穿刺尖端的机械阻力得到相当的增加，而不会消极地影响或折衷天线的操作。
实施本发明的一种方式在下文通过非限定性示例的方式并参照附图进行公开，其中：
图1是根据本发明的用于组织消融的微波设备的第一实施例的纵剖面，包括设置有穿刺尖端的天线；
图2是根据本发明的用于组织消融的微波设备的第二实施例的纵剖面，包括设置有穿刺尖端的天线；
图3、4和5示出了根据本发明的微波设备的天线的组装示例；
图6、7、8和9示出了根据本发明的天线的细节。
在图1中，示出了根据本发明的用于消融设备的天线的第一实施例。
天线1包括金属套管2，其中布置了内部导体4，内部导体4由绝缘材料层5围绕，绝缘材料层5转而由与内部导体4同轴的外部导体3围绕。内部导体4的远端部4a从外部导体3的远端凸出，构成天线1的辐射端。
在天线1的金属套管2和外部导体3之间布置了导电材料的轴套6，其是四分之一波长阻抗变换器的部件，其目的是阻挡所反射的微波以避免天线1周围的组织、以及距直接受凝结治疗影响的组织部分的一定距离处的组织的无差别加热。
天线1由穿刺尖端9完成，穿刺尖端9促进了天线穿过患者组织的插入直至到达需要经受通过微波的消融治疗的患者的身体区域。
穿刺尖端9通过加强元件7连接至金属套管2，其目的是使得在穿刺尖端9和天线1之间做出具有大机械阻力的连接。加强元件能够例如由氧化锆或由陶瓷材料制成。加强元件7设置有近端7a，能够引入至金属套管2的远端12内。所述近端7a设置有耦合工具13，其具有促进金属套管2的远端12和加强元件7之间的耦合的目的。耦合工具可包括一个或多个环形槽，如图1、2、5和7中所示意，或包括轴向切口、或包括螺旋切口、或者还包括脊。
金属套管2的远端12和加强元件7的近端7a之间的耦合可以通过在存在耦合工具13处的近端7a区域中(即槽、切口或脊中)的机械卷边、或胶合。金属套管2和加强元件7的近端7a之间的耦合还能够通过焊接来实现。然而，在该情形中，加强元件7的近端7a需要镀金属以使得能够进行焊接。在所有情形中，套管2和加强元件7之间的连接确保抵抗加强元件7从套管2分离的大机械阻力。
加强元件7设置有轴向孔14，轴向孔14在加强元件7的整个长度上从近端7a至远端10延伸。轴向孔14的远端15设置有内螺纹16。
穿刺尖端9设置有杆11，杆11设置有外螺纹17。穿刺尖端9的杆11能够螺纹连接到轴向孔14的远端15中，因此产生具有大阻力的连接以进行牵引，这极大地减小了穿刺尖端9可以由于在引入患者身体内或从患者身体抽出期间承受的机械应力而引起的从天线1分离的风险。
天线1还设置有金属轴套8、8a，金属轴套连接至天线1的远端(图4)并在加强元件7与套管2耦合时插入到加强元件7的轴向孔14内(图5)。
在第一实施例中，轴套8具有使得与穿刺尖端9的螺纹杆11接触的长度(图1)，因此实现天线1和穿刺尖端9之间的电气连续。
在第二实施例中，轴套8a不与穿刺尖端9的螺纹杆11接触(图2)，这使得穿刺尖端9的工作温度降低。
在实际的实施例中，材料、尺寸和构造细节能够不同于那些所指示的但技术上与此等效，因此不落在本发明的范围外。

Claims (29)

1.一种用于组织消融的微波设备，包括天线(1)、金属套管(2)，连接至天线(1)的穿刺尖端(9)，连接至所述套管(2)的远端(12)的加强元件(7)，金属套管内布置有天线(1)的外部导体(3)和内部导体(4)，外部导体(3)和内部导体(4)之间插入电绝缘材料层(5)，所述穿刺尖端(9)连接至所述加强元件(7)的远端(10)，所述加强元件(7)设置有轴向孔(14)，轴向孔的远端(15)设置有内螺纹(16)，其特征在于，它还包括连接至所述天线(1)的远端的轴套(8)，所述轴套(8)插入到所述轴向孔(14)内并与穿刺尖端(9)的杆(11)接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述加强元件(7)的近端(7a)能够插入到所述套管(2)内并设置有连接工具(13)以将所述加强元件(7)连接至所述套管(2)。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述连接工具包括一个或多个环形槽(13)、或一个或多个轴向切口、或一个或多个螺旋切口、或脊。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述加强元件(7)通过卷边或胶粘连接至所述套管(2)。
5.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述加强元件(7)通过焊接连接至所述套管(2)，所述近端(7a)是镀金属的。
6.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述轴向孔(14)从所述加强元件(7)的所述近端(7a)延伸至远端(10)。
7.根据权利要求4所述的设备，其中所述轴向孔(14)从所述加强元件(7)的所述近端(7a)延伸至远端(10)。
8.根据权利要求5所述的设备，其中所述轴向孔(14)从所述加强元件(7)的所述近端(7a)延伸至远端(10)。
9.根据权利要求6所述的设备，其中所述穿刺尖端(9)设置有杆(11)，杆设置有外螺纹(17)。
10.根据权利要求7所述的设备，其中所述穿刺尖端(9)设置有杆(11)，杆设置有外螺纹(17)。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述穿刺尖端(9)设置有杆(11)，杆设置有外螺纹(17)。
12.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
13.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
14.根据权利要求4所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
15.根据权利要求4所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
16.根据权利要求5所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
17.根据权利要求5所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
18.根据权利要求6所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
19.根据权利要求6所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
20.根据权利要求7所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
21.根据权利要求7所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
22.根据权利要求8所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
23.根据权利要求8所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
24.根据权利要求9所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
25.根据权利要求9所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
26.根据权利要求10所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
27.根据权利要求10所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
28.根据权利要求11所述的设备，其中所述加强元件(7)由陶瓷材料制成。
29.根据权利要求11所述的设备，其中所述加强元件(7)由氧化锆制成。
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