CN106420048A - 一种柔性微波消融天线及采用其的微波消融针 - Google Patents

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Abstract

一种柔性微波消融天线及采用其的微波消融针，该柔性微波消融天线包括：辐射器，用于将用于消融的微波发射出去；同轴线，用于将微波发生器产生的所述用于消融的微波传输给所述辐射器；其特征在于，所述同轴线为可挠曲的。作为优选，在所述同轴线的外围设置有一个环状复合结构，用于抑制沿所述同轴线反向传播的电磁波，其中，所述环状复合结构包括一环状非金属层及位于所述环状非金属层外的一环状金属层，所述环状金属层与所述同轴线电绝缘。本发明的微波消融针具有柔韧性，可通过呼吸道深入肺部进行消融，避免在肺部造成穿孔，从而减少了发生气胸、肺部发炎等术后并发症的风险。

Description

一种柔性微波消融天线及采用其的微波消融针
技术领域
本发明涉及微波治疗设备技术领域，更具体地涉及一种柔性微波消融天线及采用其的微波消融针。
背景技术
近年来，微波消融技术快速发展，其主要是利用微波在极性分子，如水中的热效应，使病变区域瞬间达到很高的温度，组织凝固，脱水坏死，从而达到治疗的目的。早期微波消融技术主要应用于肝癌的治疗，现在微波消融技术已经开始应用到更多的人体器官肿瘤消融，如肾癌、甲状腺癌、肠癌、肺癌等等。其中，对于肺癌的消融，目前主要是通过微创手术，即采用硬质消融针通过皮下穿刺到肿瘤区进行消融。但由于肺器官的特殊性，采用硬针通过皮下穿刺进行微波消融的方式容易导致肺部气体泄漏到胸腔，从而引起气胸、肺炎等术后并发症。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种柔性微波消融天线及采用其的微波消融针，以克服上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种柔性微波消融天线，包括：
辐射器，用于将用于消融的微波信号发射出去；
同轴线，用于将微波发生器产生的所述用于消融的微波信号传输给所述辐射器；
其特征在于，所述柔性微波消融天线能够弯曲，且最小弯曲半径为10-80mm，优选为40-60mm，进一步优选为50mm。
作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种微波消融针，所述微波消融针采用如上所述的柔性微波消融天线；以及
所述微波消融针能够随着待治疗人体身上的天然管道弯曲变形而深入该人体内部。
基于上述技术方案可知，本发明的柔性微波消融天线和微波消融针具有如下有益效果：
(1)可以使得消融针保持比较好的柔韧性，可以通过呼吸道深入肺部进行消融，避免在肺部造成穿孔，从而减少了发生气胸、肺部发炎等术后并发症的风险；
(2)能有效抑制微波沿消融针针杆向后传播，将微波集中在针头部，获得理想消融区域，消融效果好；消融区域的仿真图如图2所示，消融区域为一个球型区域；
(3)可以保证循环水到达消融针头部，充分冷却消融针，避免消融针温度过高而损坏或烫伤人体。
附图说明
图1是本发明的消融针头部的结构示意图；
图2是本发明的消融针头部消融区域的仿真图。
在图1中附图标记含义如下：1、柔性同轴线金属编织层，2、进水管，3、金属箔、薄金属环或金属涂层，4、外套管，5、柔性同轴电缆的介质层，6、柔性同轴电缆的内导体，7、焊接在同轴线内导体上的金属帽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明中的“柔性”是相对于“刚性”而言的，是指该物体可以适度弯曲，优选为可以任意弯曲且能够复原；该弯曲优选限定最小弯曲半径，例如最小弯曲半径为10-80mm，优选为40-60mm，进一步优选为50mm。
具体地，本发明公开了一种柔性微波消融天线及采用其的微波消融针，该柔性微波消融天线包括辐射器和同轴线，其中辐射器，用于将用于消融的微波发射出去；同轴线，用于将微波发生器产生的用于消融的微波传输给辐射器；其中，该柔性微波消融天线整体表现为可挠曲，即该柔性微波消融天线能够弯曲，且最小弯曲半径为10-80mm，优选为40-60mm，进一步优选为50mm，从而可以随着待治疗人体身上的天然管道弯曲变形而深入该人体内部，例如当用于治疗肺部肿瘤时，随着气管和支气管而深入肺部，用于治疗结肠癌或结肠肿瘤时，顺着肛门和肠道进入身体内部。
此外，在同轴线的外围设置有一个环状复合结构，用于抑制沿同轴线反向传播的电磁波，该环状复合结构包括一环状非金属层及位于该环状非金属层外的一环状金属层，该环状金属层与同轴线电绝缘。作为优选，该环状复合结构可以仅包括上述两层，也可以还包括更多层，比如在环状金属层外还有一非金属层。
该环状金属层的材料可以为铜、铁、铝、金、银、钯、铂、锡、镍、锌或其合金，优选为铜；厚度可以在0.001～0.1mm范围之间；长度可以为该柔性微波消融天线发射的微波在组织中的波长的四分之一至四分之三；作为优选，对于频率为2.45GHz的柔性微波消融天线，该环状金属层的长度为5～25mm。
该柔性微波消融天线还包括冷却通道，用于对辐射器进行冷却；其中，优选冷却通道能够将冷却介质输送到辐射器的最前端，从而对整个辐射器进行冷却。冷却通道可以为非金属柔性材质，例如由PEEK(聚醚醚酮)或PTFE(聚四氟乙烯)材料制成。
在一个优选实施例中，该环状金属层通过将加工成薄层的金属箔包裹或粘贴在环绕设置在同轴线外围的冷却通道的外壁，或者通过溅镀工艺、电镀或化学镀工艺在环绕设置在同轴线外围的冷却通道的外壁上形成，从而环状金属层与非金属材质的冷却通道共同构成环状复合结构或环状复合结构的一部分。
在一个优选实施例中，环状金属层形成在冷却通道的进入通道上，其长度可以不完全覆盖该冷却通道，例如冷却通道靠近辐射器的一端至少有0.5mm没有被该环状金属层覆盖。
辐射器可以为金属帽、同轴线内芯的延长段或点上焊锡的同轴线内芯。
该柔性微波消融天线还可以包括外管套，用于保护内部结构，防止短路。该外管套可以为非金属柔性材质，例如优选由PEEK或PTFE材料制成。
本发明还公开了一种微波消融针，采用如上所述的柔性微波消融天线；该微波消融针能够随着待治疗人体身上的天然管道弯曲变形而深入该人体内部。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述说明。
如图1所示，为本发明一个优选实施例的微波消融针头部的剖面图，其中：1是柔性同轴线金属编织层；2是进水管；3是金属箔、薄金属环或金属涂层；4是外套管；5是柔性同轴线介质层；6是柔性同轴线内导体；7是焊接在同轴线内导体上的金属帽。
在该实施例中，进水管2和外套管4采用Peek或PTFE等非金属柔性材质。进水管2末端包裹的薄金属箔3长度约为微波在组织中波长的一半(有效范围±50％)，对于2.45GHz的微波和人体肺部组织，金属箔或薄金属环3长约为15mm左右。金属箔或薄金属环3厚度在0.001mm～0.1mm之间，优选为可获得的最薄厚度，这样可以保证进水管2与外套管4之间的出水通道通畅，且进水管2包裹薄金属箔3后仍然有较好的柔韧性。
柔性同轴线金属编织层1末端与金属箔3的A端相对距离小于微波在组织中波长的1/10；柔性同轴线介质层5末端与金属帽7紧贴，与金属箔3的B端相对距离小于微波在组织中波长的1/5；金属帽7长度为微波在组织中波长的1/10～1/4；对于采用薄金属环3的情况，薄金属环3可以嵌接在进水管上，进水管2末端比柔性同轴线金属编织层1末端、薄金属环3的A端至少长0.5mm。
微波主要由B点辐射出来，同时在A端也有部分微波从柔性同轴线金属编织层1与金属层3的间隙泄漏出来。由B点辐射出来的微波会有部分沿消融针杆传输，到达A点时其相位与A点泄漏出来的微波相位相反而相互抵消，抑制了微波继续沿针杆传播。这样，微波能量会被集中在金属箔3附近区域。
这种柔性微波消融针可以通过呼吸道及肺部支气管深入肺部肿瘤区进行消融。这种消融方式不会引起气胸，且不会留下创口。
该微波消融针的冷却介质可以为循环水，例如医用纯净水或生理盐水等。
此外，该微波消融针也可以不具有金属帽形式的辐射器，而是通过直接在同轴线内芯上点焊锡来代替，或直接将该同轴线内芯的延长段(无金属编织层包裹)作为辐射器；
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性微波消融天线，其特征在于，包括：
辐射器，用于将用于消融的微波发射出去；
同轴线，用于将微波发生器产生的所述用于消融的微波传输给所述辐射器；
其特征在于，所述柔性微波消融天线能够弯曲，且最小弯曲半径为10-80mm，优选为40-60mm，进一步优选为50mm。
2.如权利要求1所述的柔性微波消融天线，其特征在于，在所述同轴线的外围设置有一个环状复合结构，用于抑制沿所述同轴线反向传播的电磁波，其中，所述环状复合结构包括一环状非金属层及位于所述环状非金属层外的一环状金属层，所述环状金属层与所述同轴线电绝缘。
3.如权利要求2所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述环状金属层的材料为铜、铁、铝、金、银、钯、铂、锡、镍、锌或其合金；
作为优选，所述环状金属层的厚度在0.001～0.1mm范围之间；
作为优选，所述环状金属层的长度为所述柔性微波消融天线发射的微波在组织中的波长的四分之一至四分之三；
作为优选，对于频率为2.45GHz的柔性微波消融天线，所述环状金属层的长度为5～25mm。
4.如权利要求1所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述柔性微波消融天线还包括冷却通道，用于对所述辐射器进行冷却；其中，优选所述冷却通道能够将冷却介质输送到所述辐射器最前端，从而对整个所述辐射器进行冷却。
5.如权利要求4所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述冷却通道为非金属柔性材质，优选由PEEK或PTFE材料制成。
6.如权利要求4所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述环状金属层通过将加工成薄层的金属箔包裹或粘贴在环绕设置在所述同轴线外围的所述冷却通道的外壁，或者通过溅镀工艺、电镀或化学镀工艺在环绕设置在所述同轴线外围的所述冷却通道的外壁上形成，从而所述环状金属层与所述非金属材质的冷却通道共同构成所述环状复合结构或所述环状复合结构的一部分。
7.如权利要求6所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述环状金属层形成在所述冷却通道的进入通道上。
8.如权利要求1所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述辐射器为金属帽或同轴线内芯的延长段。
9.如权利要求1所述的柔性微波消融天线，其特征在于，所述柔性微波消融天线还包括外管套，所述外管套为非金属柔性材质，优选由PEEK或PTFE材料制成。
10.一种微波消融针，其特征在于，所述微波消融针采用如权利要求1至9任意一项所述的柔性微波消融天线；以及
所述微波消融针能够随着待治疗人体身上的天然管道弯曲变形而深入该人体内部。
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