CN107997818A - 通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，气瓶通过冷冻主机连接柔性冷刀，柔性冷刀由刀头、J‑T槽、电加热丝、导线、翅片管、芯轴、真空夹层、回气管和进气管组成，刀头后部内设有真空夹层，刀头内设有J‑T槽，J‑T槽后端连接翅片管，翅片管内设有芯轴，J‑T槽外侧放置有电加热丝，电加热丝通过导线连接冷冻主机中的开关电源，刀头通过回气管和进气管连接冷冻主机，气体以进针方向进入冷冻消融针，进入过程中由刀头的电加热丝加热后，对其外部的肿瘤组织进行复温或热消融。该复温或热疗方式采用同源的气体，避免使用其他热源介质，且结构简单，加热效率高、速度快，为肿瘤的消融治疗提供了更彻底、更廉价、更有效的灭活方案。

Description

通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针
技术领域
本发明涉及一种冷冻消融的医疗器械，尤其是一种用电加热丝完成复温和热疗功能的冷冻消融针，属于热疗冷冻消融针技术领域。
背景技术
由于人口老龄化、不良生活习惯、环境污染和传统手段治愈率较低等因素，我国已成为癌症发病和死亡大国。据全国肿瘤登记中心统计显示，2015年中国癌症新增429.16万例，死亡281.42万例。由于诊断不及时和缺乏个体化的治疗方案，癌症治疗的无效率高达75％。
微创治疗是目前国内外医学科技发展的前沿之一，相应技术已成为开拓先进医疗设备市场的制高点。低温靶向冷冻消融手术正是肿瘤治疗方面近年来涌现出的一种相当有效的微创性物理疗法，其原理在于通过介入人体微探针的冷冻来促使病灶组织快速降温、冻结及融化(复温)，产生一系列不可逆损伤，从而达到消除病灶的目的。
早期冷冻外科医疗器械仅具备单一的降温冻结功能，临床上难以达到理想的杀灭效果。新型的冷刀结合冷冻并辅以骤然升温，能最大限度地杀灭肿瘤组织，美国Endocare和以色列Galil公司生产的氩氦刀即为典型的例子。该装置主机内含有针对氩、氦的两套管路，利用节流时氩气快速致冷而氦气急速升温的原理，在刀头狭小区域实现急速降温和复温。通过对肿瘤病灶精确定位，多次冷冻、复温，从而大大加强了杀灭效果。然而，氦气复温方式需引入另一种介质产生热量，增加了主机管路的复杂度，并且由于氦气成本高昂且不易获取，限制了该技术的推广。上海导向医疗系统有限公司生产的低温冷冻治疗系统(靶向刀)和经自然腔道的柔性冷刀系统，均采用氮气或氩气作为冷冻介质，其中低温冷冻治疗系统(AT-2008-II)采用射频复温的方式，由于冷冻后刀尖周边包裹一层冰球，射频电流很难通过，进而无法产生很好的发热效果，导致该复温方式的复温时间较长，手术效率低下。因此，临床中急需一种快速、简单而廉价的复温方式。
发明内容
本发明针对现有的冷冻消融设备，提出了一种通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，该复温/热疗功能在冷冻过程结束后开启，借助同种气源，在冷冻消融针内部通过电加热来达到使肿瘤病灶复温和热消融的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，包括气瓶、冷冻主机、柔性冷刀，所述气瓶通过冷冻主机连接柔性冷刀，所述柔性冷刀由刀头、J-T槽、电加热丝、导线、翅片管、芯轴、真空夹层、回气管和进气管组成，所述刀头后部内设有真空夹层，所述刀头内设有J-T槽，J-T槽后端连接翅片管，翅片管内设有芯轴，所述J-T槽外侧放置有电加热丝，电加热丝通过导线连接冷冻主机中的开关电源，所述刀头通过回气管和进气管连接冷冻主机，使气体以进针方向进入冷冻消融针，进入过程中由刀头的电加热丝加热后，对其外部的肿瘤组织进行复温或热消融。
所述的电加热丝的放置在整根J-T槽外侧，电加热丝前端与导线焊接，电加热丝两端均通过导线导通；或者电加热丝前端与J-T槽前端焊接，利用J-T槽的导电性给电加热丝导电。
在刀头段中的电加热丝绕制在J-T槽外，在真空夹层段的电加热丝拉直放置在J-T槽外侧或在真空夹层段中放置两根导线，两根导线与电加热丝两端连接。
所述电加热丝沿着翅片管的间隙螺旋绕制在芯轴外，电加热丝两端分别与两根导线焊接，一根导线由芯轴内部引出，另一根导线由芯轴外部引出；或者所述电加热丝对折后沿着翅片管的间隙螺旋绕制在芯轴外，电加热丝两端均位于芯轴前端并与两根导线焊接，两根导线均由芯轴内部引出。
一根所述电加热丝放置于回气管或进气管内部，两根导线与电加热丝的两端焊接后分别从回气管或进气管两端的引出管引出，并一起套入外套管后进行密封。
所述电加热丝对折放置于回气管或进气管内，电加热丝的两端均位于回气管或进气管后端，与两根导线焊接后，从两根引出管引出一起套入外套管后进行密封。
所述的电加热丝为带绝缘保护的电阻丝，所述的电阻丝为康铜合金、或锰铜合金、或镍铬合金、铁铬铝合金或碳纤维电热丝中的一种；所述导线为带绝缘保护的铜线。
所述的冷冻消融针为经皮穿刺的硬性冷冻消融针，冷冻消融针中的真空夹层段为不可弯曲的刚性材料的冷冻消融针，或为经自然腔道的柔性冷刀，冷冻消融针中的真空夹层段为可弯曲的柔性材料的冷冻消融针。
所述的气体为氮气、氩气、一氧化二氮或二氧化碳中的一种。
所述的进针方向为从进气管通入气体，经过进气管、翅片管、J-T槽，到达有效治疗区，然后经真空夹层、回气管返回气体，或者从回气管通入气体、经过回气管、真空夹层，到达有效治疗区，然后从J-T槽、翅片管、进气管返回气体。
本发明的有益效果是：加热过程快、温度高，因此肿瘤细胞灭活的更彻底；加热过程消耗的功率低，并且加热速率和最高加热温度可通过输出功率进行调节；传输热量的介质采用与冷冻相同的廉价易得的气源，且耗气量小，因此，可大幅降低手术成本；此外，该方案所需的电加热丝和导线成本低廉，且主机端所需调整的结构和布局较少，因此有助于降低生产成本和精简结构。这些优势将有助于肿瘤冷冻消融手术的普及，让使更多的癌症患者享受更有效、更可靠、更廉价的治疗手段。
附图说明
图1是本发明的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针及其主机和气瓶的整体结构示意图；
图2是本发明的整根J-T槽外拉直放置电加热丝(导线导电)的结构示意图；
图3是本发明的整根J-T槽外拉直放置电加热丝(J-T槽导电)的结构示意图；
图4是本发明的整根J-T槽外放置电加热丝并部分绕制于J-T槽前端的结构示意图；
图5是本发明的仅J-T槽前段绕制电加热丝的结构示意图；
图6是本发明的翅片管外侧间隙内绕制单根电加热丝的结构示意图；
图7是本发明的翅片管外侧间隙内电加热丝对折后并排绕制的结构示意图；
图8是本发明的进(回)气管内部放置电加热丝并从前后端引出导线的结构示意图；
图9是本发明的进(回)气管内部放置对折的电加热丝并从后端引出导线的结构示意图。
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，一种通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针及其主机和气瓶。冷冻消融针1内包含刀头4、J-T槽5、翅片管8、芯轴11、电加热丝6、导线7、回气管9和进气管10；主机2内包含开关电源12。气瓶3通过冷冻主机2连接柔性冷刀1。刀头4后部内设有真空夹层14，所述刀头4内设有J-T槽5，J-T槽5后端连接翅片管8，翅片管8内设有芯轴11，所述J-T槽5外侧放置有电加热丝6，电加热丝6通过导线7连接冷冻主机2中的电源，所述刀头4通过回气管9和进气管10连接冷冻主机2，使气体以进针方向进入冷冻消融针，进入过程中由刀头4的电加热丝加热后，对其外部的肿瘤组织进行复温或热消融。
气瓶3中的气体(氮气\氩气\氧化亚氮\二氧化碳)出气瓶后，首先进入冷冻主机2，与其中的冷源充分换热后变为较低温的流体，然后进入柔性冷刀1。
图2、图3为本发明的整根J-T槽外拉直放置电加热丝的结构示意图。其包含了刀头4、J-T槽5、电加热丝6、导线7、焊接点13、真空夹层14。电加热丝6的放置位置为整根J-T槽外侧，即从J-T槽前端一直到芯轴11前端，电加热丝6的后端与另一根导线7焊接，从芯轴11内部引出。图2的电加热丝6前端与导线7焊接，即电加热丝6两端均通过导线导通，图3的电加热丝6前端与J-T槽前端焊接，利用J-T槽的导电性给电加热丝6导电。
图4为本发明的整根J-T槽外放置电加热丝并部分绕制于J-T槽前端的结构示意图，其包括了刀头4、J-T槽5、电加热丝6、导线7、焊接点13、真空夹层14。整根J-T槽外侧都放置有电加热丝6，其中刀头段(有效治疗区)的电加热丝6绕制在J-T槽外，真空夹层段的电加热丝6拉直放置在J-T槽外侧。
图5为本发明的仅J-T槽前段绕制电加热丝的结构示意图，其包含了刀头4、J-T槽5、电加热丝6、导线7、焊接点13、真空夹层14。电加热丝6绕制在刀头段的J-T槽外侧，真空夹层段放置两根导线7，无电加热丝。
图6为本发明的翅片管外侧间隙内绕制单根电加热丝的结构示意图，其包含了电加热丝6、导线7、翅片管8、焊接点13、芯轴11。翅片管8以一定的螺距绕制在芯轴11外，一根电加热丝6沿着翅片管8的间隙螺旋绕制在芯轴11外，电加热丝6两端分别与两根导线7焊接，一根由芯轴11内部引出，另一根由芯轴外部24引出。
图7为本发明的翅片管外侧间隙内电加热丝对折后并排绕制的结构示意图，其包含了电加热丝6、导线7、翅片管8、焊接点13、芯轴11。翅片管8以一定的螺距绕制在芯轴11外，将一根电加热丝6对折后沿着翅片管8的间隙螺旋绕制在芯轴11外，电加热丝6两端均位于芯轴11前端并与两根导线7焊接，两根导线7均由芯轴11内部引出。
图8为本发明的进(回)气管内部放置电加热丝并从前后端引出导线的结构示意图，其包含了电加热丝6、导线7、回气管9(或进气管10)、引出管15、密封点16、焊接点13、外套管17。一根电加热丝6放置于回气管9(或进气管10)内部，两根导线7与电加热丝6的两端焊接后分别从回气管9(或进气管10)两端的引出管15引出，然后将回气管9(或进气管10)和引出管15一起套入外套管17，然后用锡焊等方式密封后形成密封点16。
图9为本发明的进(回)气管内部放置对折的电加热丝并从后端引出导线的结构示意图，其包含了电加热丝6、导线7、回气管9(或进气管10)、引出管15、密封点16、焊接点13、外套管17。将电加热丝6对折放置于回气管9(或进气管10)，电加热丝6的两端均位于回气管9(或进气管10)后端，与两根导线7焊接后，从两根引出管引出，再一起套入外套管17后进行密封。
实施例1:
在整根J-T槽外侧添加电加热丝的示例如下：将电加热丝6两端分别和两根导线7焊接在一起，焊接点13用热缩管或绝缘套管等方法做好绝缘保护，将芯轴11内灌满胶水后，在其中一个焊接点13处将导线对折，并齐后将两根导线7一起穿入芯轴直至到达另一个焊接点13的位置，胶水凝固后，将芯轴7穿入翅片管8，再将电加热丝6的前端焊接点23用胶水固定在J-T槽5最前端位置，将J-T槽插入真空夹层内部，直至到达刀头4内部。最后，将伸出芯轴的两根导线7与开关电源12的正负极连接，便可形成加热电流回路。
实施例2:
在翅片管外侧间隙内将电加热丝对折后并排绕制的示例如下：将电加热丝6两端分别和两根导线7焊接在一起，焊接点13用热缩管或绝缘套管等方法做好绝缘保护，将电加热丝6在中点位置对折，然后套在芯轴11后端，沿着翅片管11的间隙紧密绕制直至到达翅片管11前端，将芯轴11内灌满胶水后，把两根导线7一起穿入芯轴，并从芯轴后端伸出。待胶水凝固后，将J-T槽5和翅片管8插入真空夹层内部。最后，将伸出芯轴的两根导线7与开关电源12的正负极连接。
实施例3:
在进气管内部放置电加热丝并从前后端引出导线的示例如下：将电加热丝6穿入进气管10，电加热丝6两端均伸出进气管10一小段，将这两端分别于两根导线7焊接，焊接点13用热缩管或绝缘套管等方法做好绝缘保护，取两根引出管15，将其内部灌满胶水，然后将导线7各穿入一根引出管15直至到达焊接点13的位置。待胶水凝固后，将伸出的两小段电加热丝6往进气管10的中间方向对折，将进气管10和引出管15一起插入外套管17，用锡焊将外套管17后端与进气管10和引出管15的交接处密封住，形成牢固的密封点16。最后，将伸出引出管15的两根导线7与开关电源12的正负极相连。
实施例4:
通过进气管通入气体的进针方向示例如下：气体从进气管10进入冷冻消融针1，然后经过位于进气管10或翅片管8或J-T槽5处的电加热丝加热后，到达刀头4，对刀头4外部的病灶组织进行加热，从而完成复温。此外，加热丝位于翅片管8和J-T槽5外的方案中，气体到达刀头4后，经过J-T槽5外侧或翅片管10外侧返回的过程中，再一次被加热，从而进一步与J-T槽5或翅片管10内部的气体进行热交换，提高热量利用率。
通过回气管通入气体的进针方向示例如下：气体从回气管9进入冷冻消融针1，然后经过位于回气管9或翅片管8或J-T槽5处的电加热丝加热后，到达刀头4，对刀头4外部的病灶组织进行加热，从而完成复温。然后，气体经过J-T槽5内部、翅片管10内部返回。该方案不存在节流效应，可避免加热过的气体由于被J-T槽5节流而损失掉部分热量。
实施例5:
通过电加热丝实现冷冻后的复温功能的示例如下：将冷冻消融针在一定引导方式(CT下经皮穿刺或软镜引导下经自然腔道到达)下插入肿瘤，开启冷冻功能，工作压力为800～1800psi的氮气或氩气经过主机的预冷和J-T槽的节流后，在刀头处达到-130℃～-170℃的低温，冷冻过程持续至冰球完全覆盖肿瘤。然后开启复温功能，调低氮气或氩气的工作压力至300psi左右，或者保持和冷冻功能相同的工作压力，但每分钟仅供气1秒钟，当刀头温度恢复至0～40℃再开启第二次冷冻过程。第二次冷冻结束后，再次开启复温，当刀头复温至50℃时，通过电加热丝电路的开关控制，将刀头温度保持在40～50℃之间，1～2分钟后可尝试拔针，直至冷冻消融针从肿瘤中拔出。
实施例6:
通过电加热丝实现冷热综合治疗肿瘤的示例如下：将冷冻消融针在一定引导方式(CT下经皮穿刺或经气管结合支气管镜引导)下插入肿瘤，开启冷冻功能，工作压力为800～1800psi的氮气或氩气经过主机的预冷和J-T槽的节流后，在刀头处达到-130℃～-170℃的低温，冷冻过程持续至冰球完全覆盖肿瘤。开启热消融功能，调低氮气或氩气的工作压力至300psi左右，刀头温度将持续加热至60℃以上，通过电加热丝电路的开关控制，将刀头温度保持在60～70℃或70～80℃或80～90℃区间内(肿瘤越大温度越高)，加热约5分钟后，再进行一次冷冻+热消融的流程。

Claims (10)

1.一种通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，包括气瓶（3）、冷冻主机（2）、柔性冷刀（1），所述气瓶（3）通过冷冻主机(2)连接柔性冷刀（1），其特征在于：所述柔性冷刀1由刀头（4）、J-T槽（5）、电加热丝（6）、导线（7）、翅片管（8）、芯轴（11）、真空夹层（14）、回气管（9）和进气管（10）组成，所述刀头（4）后部内设有真空夹层（14），所述刀头（4）内设有J-T槽（5），J-T槽（5）后端连接翅片管（8），翅片管（8）内设有芯轴（11），所述J-T槽（5）外侧放置有电加热丝（6），电加热丝（6）通过导线（7）连接冷冻主机（2）中的开关电源（12），所述刀头（4）通过回气管（9）和进气管（10）连接冷冻主机（2），使气体以进针方向进入冷冻消融针，进入过程中由刀头（4）的电加热丝加热后，对其外部的肿瘤组织进行复温或热消融。
2.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述的电加热丝(6)放置在整根J-T槽（5）外侧，电加热丝(6)前端与导线(7)焊接，电加热丝(6)两端均通过导线导通；或者电加热丝(6)前端与J-T槽（5）前端焊接，利用J-T槽（5）的导电性给电加热丝(6)导电。
3.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：在刀头段中的电加热丝(6)绕制在J-T槽（5）外，在真空夹层段的电加热丝(6)拉直放置在J-T槽（5）外侧或在真空夹层段中放置两根导线(7)，两根导线(7)与电加热丝(6)两端连接。
4.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述电加热丝(6)沿着翅片管(8)的间隙螺旋绕制在芯轴(11)外，电加热丝(6)两端分别与两根导线(7)焊接，一根导线(7)由芯轴(11)内部引出，另一根导线(7)由芯轴外部(24)引出；或者所述电加热丝(6)对折后沿着翅片管(8)的间隙螺旋绕制在芯轴(11)外，电加热丝(6)两端均位于芯轴(11)前端并与两根导线(7)焊接，两根导线(7)均由芯轴(11)内部引出。
5.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：一根所述电加热丝(6)放置于回气管(9)或进气管(10)内部，两根导线(7)与电加热丝(6)的两端焊接后分别从回气管(9)或进气管(10)两端的引出管(15)引出，并一起套入外套管(17)后进行密封。
6.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述电加热丝(6)对折放置于回气管(9)或进气管(10)内，电加热丝(6)的两端均位于回气管(9)或进气管(10)后端，与两根导线(7)焊接后，从两根引出管引出一起套入外套管(17)后进行密封。
7.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述的电加热丝(6)为带绝缘保护的电阻丝，所述的电阻丝为康铜合金、或锰铜合金、或镍铬合金、铁铬铝合金或碳纤维电热丝中的一种；所述导线(7)为带绝缘保护的铜线。
8.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述的冷冻消融针为经皮穿刺的硬性冷冻消融针，冷冻消融针中的真空夹层段为不可弯曲的刚性材料的冷冻消融针，或为经自然腔道的柔性冷刀，冷冻消融针中的真空夹层段为可弯曲的柔性材料的冷冻消融针。
9.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述的气体为氮气、氩气、一氧化二氮或二氧化碳中的一种。
10.根据权利要求1所述的通过电加热丝实现复温和热疗功能的冷冻消融针，其特征在于：所述的进针方向为从进气管通入气体，经过进气管、翅片管、J-T槽，到达有效治疗区，然后经真空夹层、回气管返回气体，或者从回气管通入气体、经过回气管、真空夹层，到达有效治疗区，然后从J-T槽、翅片管、进气管返回气体。
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