CN109259855A - 纳米刀探针及微创设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种纳米刀探针及微创设备，所述纳米刀探针包括：液态金属连接阀、IRE发生器连接端口以及可弯折的探针传输管，探针传输管为多根，探针传输管与液态金属连接阀的一端连通，IRE发生器连接端口与液态金属连接阀的另一端电连接，每根探针传输管的自由端均设有探针头，探针传输管和探针头内均填充有液态金属。本发明实施例提供的纳米刀探针及微创设备，通过设置多组由可弯折的探针传输管并填充液态金属形成的探针单元，不仅可以有效解决传统刚性单极探针数目增加时操作困难的缺点，而且利用可弯折液态金属探针的特性，可将其经由人体呼吸道和消化道导入人体内脏的局部进行肿瘤治疗，提高了肿瘤在临床治疗中的灵活度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电消融医疗器械领域，更具体地，涉及一种纳米刀探针及微创设备。
背景技术
肿瘤是目前公认的世界性医疗难题，它对人类的生命安全有着严重的威胁。治疗恶性肿瘤的方法主要有手术治疗、放射治疗、化学治疗和物理消融治疗等方法。但是传统方法对于恶性肿瘤的治疗可能存在一些难以解决的问题，如治疗效果不佳，给患者造成较大痛苦等。
目前，不可逆性电穿孔(Irreversible Electroporation，IRE)治疗肿瘤技术，作为一种新的肿瘤治疗方法，具有现有物理治疗方法无法比拟的优势，表现出良好的临床应用前景。不可逆性电穿孔治疗肿瘤属于肿瘤微创治疗技术，它采用高电压段脉冲使肿瘤细胞膜发生不可恢复的纳米级穿孔，引起细胞内环境破坏，导致细胞凋亡与坏死。不可逆性电穿孔技术与传统消融技术相比，具有界限清晰、组织选择性好、不受血流热/冷吸除作用影响、消融时间短等优点。作为一种物理疗法，不可逆性电穿孔技术适应症较广、副作用小、并发症少且治疗后效果较为明显。在近几年的发展过程当中，不可逆性电穿孔治疗肿瘤的技术显示出了巨大的潜力和应用前景，为癌症的治疗提供了一个新的思路。
在不可逆性电穿孔治疗肿瘤的临床实验中，通常采用两根及两根以上单极探针对肿瘤部位进行治疗。在治疗的过程中，电极探针的放置要求覆盖整个肿瘤部位。不可逆性电穿孔的消融效果受到一系列因素的影响，包括脉冲的形状、长度等以及电极形状、直径、电极之间的间距、电极插入深度等，均可以影响肿瘤的治疗效果。目前所采用的单极探针多为刚性材料，对于深部肿瘤，传统单极刚性探针的效果非常有限。此外，对于尺寸略大的肿瘤，需要多支电极探针，应用多支单极探针进行治疗在操作上不够方便。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明实施例的目的是提供一种纳米刀探针及微创设备，解决了现有的单极刚性探针在肿瘤的临床治疗中的灵活度低以及多根单极探针操作复杂的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供一种纳米刀探针，具体包括：液态金属连接阀、IRE发生器连接端口以及可弯折的探针传输管，所述探针传输管为多根，多根所述探针传输管与所述液态金属连接阀的一端连通，所述IRE发生器连接端口与所述液态金属连接阀的另一端电连接，每根所述探针传输管的自由端均设有探针头，所述探针传输管和探针头内均填充有液态金属。
优选地，所述纳米刀探针还包括：操作手柄，所述液态金属连接阀内置于所述操作手柄内部，所述操作手柄外侧设有与每根所述探针传输管对应的调节按钮，所述调节按钮用于调节所述探针传输管伸出所述操作手柄外的长度。
优选地，所述液态金属连接阀包括：液态金属存储腔、传输电线连接端口以及多个探针传输管连接端口，所述液态金属存储腔内填充有所述液态金属，所述传输电线连接端口以及多个探针传输管连接端口分别与所述液态金属存储腔连通，所述探针传输管分别与所述探针传输管连接端口对接，所述传输电线连接端口通过传输电线与所述IRE发生器连接端口电连接。
优选地，所述探针传输管上标识有刻度线。
优选地，所述探针头为一端开口的中空结构，所述探针头的开口端与所述探针传输管连通。
优选地，所述探针头为不锈钢探针头。
优选地，所述探针传输管为导电塑料管。
优选地，所述液态金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
优选地，在工作的探针头所对应的探针传输管外部套设绝缘保护套，所述绝缘保护套的长度根据所述探针传输管伸出所述操作手柄外的长度设置。
根据本发明实施例的另一方面，提供一种微创装置，包括：IRE发生器以及本发明第一方面所述的纳米刀探针，所述IRE发生器上设有脉冲能量输出连接端口，所述IRE发生器连接端口与所述脉冲能量输出连接端口对接。
(三)有益效果
本发明实施例提供的纳米刀探针及微创设备，通过设置多组由可弯折的探针传输管并填充液态金属形成的探针单元，不仅可以有效解决传统刚性单极探针数目增加时操作困难的缺点，而且利用可弯折液态金属探针的特性，可将其经由人体呼吸道和消化道导入人体内脏的局部进行肿瘤治疗，提高了肿瘤在临床治疗中的灵活度。
此外，通过设置长度可调节的探针传输管，能够实现不同类型靶组织的治疗，适用范围更广，并且结合探针的柔韧性特征，可以适应人体不同部位肿瘤治疗的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中纳米刀探针的结构示意图；
图2为本发明实施例中探针传输管的截面图；
图3为本发明实施例中探针头的截面图；
图4为本发明实施例中探针传输管与探针头的结构示意图；
图5为本发明实施例中液态金属连接阀的结构示意图；
图6为本发明实施例中IRE发生器的结构示意图；
附图标记：
1-探针头；2-探针传输管；3-操作手柄；4-调节按钮；5-液态金属连接阀；6-传输电线；7-IRE发生器接头；8-绝缘保护套；9-液态金属；10-IRE发生器；11-脉冲能量输出连接端口；51-探针传输管连接端口；52-传输电线连接端口；53-液态金属存储腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示，本发明实施例提供一种纳米刀探针，具体包括：液态金属连接阀5、IRE发生器连接端口7以及探针传输管2，探针传输管2为多根，多根探针传输管2与液态金属连接阀5的一端连通，IRE发生器连接端口7与液态金属连接阀5的另一端电连接，每根探针传输管2的自由端均设有探针头1，探针传输管2和探针头1内均填充有液态金属9。
具体地，本发明实施例中主要采用将多根带有探针头1的探针传输管2分别与液态金属连接阀5连通，从而将多根探针头1汇集并通过IRE发生器连接端口7实现与脉冲能量的电连接，从而将脉冲能量传送到纳米刀探针中，多极探针的结构避免了多根单极探针操作复杂的问题。液态金属9由于具有良好的导电性，脉冲能量可以经过液态金属连接阀5输送到探针传输管2及探针头1中，插入局部肿瘤组织的探针头1可以通过脉冲电场的作用对肿瘤组织进行杀伤。液态金属连接阀5为导电金属材料制成，用于将IRE发生器连接端口7与多个探针头1之间实现电连接。
其中，探针头1及探针传输管2中填充有液态金属9，液态金属9可采用低熔点合金，低熔点合金是指熔点低于232℃的易熔合金，通常由Ga、Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成。本实施例可选用镓铟合金Ga88In12或镓铟锡合金Ga62.5In21.5Sn16作为液态金属进行填充。探针头1为一端开口的中空结构，其外壳可采用不锈钢管制作，探针头1的开口端与探针传输管2连通，以使液态金属9能填充在探针传输管2与探针头1中并实现探针头1的电连接。探针传输管2采用可弯折的材料制成，具体可采用导电塑料，导电塑料是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。导电塑料的柔韧性能够保证探针传输管2自由弯折，液态金属9填充在探针头1和探针传输管2内。当然，探针传输管2也可以采用如活性碳纤维布等其它柔性导电材料制作而成，此处不再详细赘述。
在上述实施例中，由于常温条件下镓铟合金或镓铟锡合金为液态，在以液态金属9为填充物，以不锈钢为材料制作的刚性探针头1和以导电塑料为材料制作的纳米刀柔性可弯折探针传输管2组成的探针中，由于探针中填充的液态金属9在常温下为液态。所以，探针的探针传输管2部分有柔性可弯折的特性，从而提高了临床治疗的灵活度。
此外，应用导电塑料制作探针传输管2虽然在一定程度上会降低导电性，但填充的液态金属9可以抑制导电性的降低，探针仍然能够有效对肿瘤组织进行杀伤。探针的刚性探针头1可以在治疗过程中可以比较容易的插入到肿瘤部位，进而可以将柔性的探针传输管2送入到肿瘤内部。
在上述实施例的基础上，为了实现各探针头的自由伸缩，本发明实施例还提供一种纳米刀探针，具体包括：多个探针头1、多根探针传输管2、操作手柄3、探针开关4、液态金属连接阀5、传输电线6、IRE发生器接头7和液态金属9。其中，每根探针传输管2的一端均连接在液态技术连接阀5上，并且每根探针传输管2的另一端连接有一个探针头1，探针头1与探针传输管2组成一个基本的探针单元，每个探针单元内均填充有液态金属9，且通过液态金属阀5与IRE发生器接头7电连接。此外，每个探针单元均可根据实际需要调节长度，方便不同的治疗需求。
具体地，纳米刀探针的操作手柄3可采用聚四氟乙烯等绝缘材料制作，本实施例中在手柄上分别有A、B、C三个调节按钮4，分别控制a、b、c三根探针头1，每个调节按钮4独立控制与其对应的一根探针头1，调节按钮4包括但不限于机械式开关，按下按钮，即可控制探针传输管2的长度，操作人员根据肿瘤治疗的需求，任意控制探针传输管2的拉伸或缩回，再按一次开关，可以固定探针头1的伸出长度，以便于治疗。探针传输管2在操作手柄3内分别与液态金属连接阀5连通，探针传输管2具体在液态金属连接阀5内的部分可参照卷尺的结构进行设计，此处不再详细赘述。
根据肿瘤大小的不同，治疗过程中需要的探针数目也有区别，当操作手柄3中的所有探针头1都工作时，需要在探针传输管2的外部套设绝缘保护套8，绝缘保护套8可以避免各探针传输管2之间的相互干扰。绝缘保护套8可采用橡胶等绝缘材料制作，根据探针传输管2伸出长度的不同，灵活选择不同长度的绝缘保护套8以起到保护作用。
在上述实施例中，探针头1内部由液态金属9填充，传输电线6可以采用普通导线。液态金属连接阀5设置在操作手柄3内部，液态金属连接阀5用于连接各探针传输管2和传输电线6。液态金属连接阀6可以选择不锈钢材料制作，以储备液态金属。如图5所示，液态金属连接阀5包括以下几个结构：探针传输管连接端口51、传输电线连接端口52、液态金属存储腔53。探针传输管连接端口51分别探针传输管2一一对应连通，传输电线连接端口52连接传输电线6，传输电线6的一端与传输电线连接端口52连接，传输电线6的另一端与IRE发生器连接端口7电连接。液态金属存储腔53内填充有液态金属9，一方面可以使整个探针的电路连通，另一方面可以保证探针内有足够的液态金属。
在上述各实施例的基础上，在不可逆性电穿孔治疗肿瘤的过程中，探针间距和探针插入深度均可影响电场的分布，进而影响肿瘤的治疗效果。如图4所示，在探针传输管2的外侧标有刻度线。在采用此液态金属探针对肿瘤部位进行治疗的过程中，操作人员可以根据电脑的模拟治疗方案，随时控制进针深度，这样可以更精确地对肿瘤部位进行治疗。
在上述各实施例的基础上，如图6所示，本发明实施例还提供一种微创设备，具体包括上述各实施例中所述的纳米刀探针以及IRE发生器10，IRE发生器10在具体的治疗过程中一般可以选用脉冲发生器。其具有6个脉冲能量输出连接端口11，脉冲能量输出连接端口11可以连接IRE发生器接头7，并且可以通过传输电线6将脉冲能量传送到液态金属多极探针中。液态金属由于具有良好的导电性，当IRE发生器接头7连接到脉冲能量输出连接端口11后，脉冲能量可以经过传输电线6输送到探针传输管2及探针头1中。
在上述实施例中，在一个探针操作手柄3上设有三根或者更多的探针头1，可以极大的提高肿瘤的治疗效率，这不仅可以降低探针装置的复杂度，而且可以增加手术操作的灵活性。由于一个探针设备上集成有多个用于治疗的探针头1，对于IRE发生器10以及脉冲能量输出连接端口11来说，其利用效率也会大大提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米刀探针，其特征在于，包括：液态金属连接阀、IRE发生器连接端口以及可弯折的探针传输管，所述探针传输管为多根，多根所述探针传输管与所述液态金属连接阀的一端连通，所述IRE发生器连接端口与所述液态金属连接阀的另一端电连接，每根所述探针传输管的自由端均设有探针头，所述探针传输管和探针头内均填充有液态金属。
2.根据权利要求1所述的纳米刀探针，其特征在于，还包括：操作手柄，所述液态金属连接阀内置于所述操作手柄内部，所述操作手柄外侧设有与每根所述探针传输管对应的调节按钮，所述调节按钮用于调节所述探针传输管伸出所述操作手柄外的长度。
3.根据权利要求2所述的纳米刀探针，其特征在于，所述液态金属连接阀包括：液态金属存储腔、传输电线连接端口以及多个探针传输管连接端口，所述液态金属存储腔内填充有所述液态金属，所述传输电线连接端口以及多个探针传输管连接端口分别与所述液态金属存储腔连通，所述探针传输管分别与所述探针传输管连接端口对接，所述传输电线连接端口通过传输电线与所述IRE发生器连接端口电连接。
4.根据权利要求3所述的纳米刀探针，其特征在于，所述探针传输管上标识有刻度线。
5.根据权利要求1-4中任一所述的纳米刀探针，其特征在于，所述探针头为一端开口的中空结构，所述探针头的开口端与所述探针传输管连通。
6.根据权利要求5所述的纳米刀探针，其特征在于，所述探针头为不锈钢探针头。
7.根据权利要求1-4中任一所述的纳米刀探针，其特征在于，所述探针传输管为导电塑料管。
8.根据权利要求1-4中任一所述的纳米刀探针，其特征在于，所述液态金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
9.根据权利要求2-4中任一所述的纳米刀探针，其特征在于，在工作的探针头所对应的探针传输管外部套设绝缘保护套，所述绝缘保护套的长度根据所述探针传输管伸出所述操作手柄外的长度设置。
10.一种包括如权利要求1-9中任一所述纳米刀探针的微创设备，其特征在于，包括：纳米刀探针和IRE发生器，所述IRE发生器上设有脉冲能量输出连接端口，所述IRE发生器连接端口与所述脉冲能量输出连接端口对接。
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