CN109953821A - 双极电极探针 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双极电极探针，包括：导电针体、绝缘层、导电套管以及绝缘套管。导电针体具有纵轴方向、及垂直于纵轴方向的横轴方向。绝缘层包围导电针体，绝缘层具有第一开孔。导电套管包围绝缘层，导电套管具有第二开孔。绝缘套管包围导电套管。当双极电极探针电性导通时，沿着纵轴方向，从导电针体的前端到导电套管形成有纵向电场。沿着横轴方向，经由第一开孔与第二开孔，从导电针体到导电套管形成有横向电场。

Description

双极电极探针
技术领域
本发明涉及一种电极探针，且特别是涉及一种双极电极探针。
背景技术
在射频热治疗(Radiofrequency Ablation,RFA)电极探针的临床应用上，目前使用最多的形式是单极电极探针。然而，由于单极电极探针系统的消融范围大，所以，在治疗浅层的病灶时，容易烫伤正常表层皮肤。此外，对于有心脏疾病、装有心律调节器的患者、或是孕妇与胎儿具有危险性。
为解决单极电极探针的上述问题，在射频热治疗电极探针的临床应用上，进一步提出了双极电极探针。目前双极电极探针具有以下的问题。第一，通过接合主动电极、绝缘层与被动电极而形成双极电极探针，然而，在接合处的机械强度不足，容易在操作中断裂，或者，内部的冷却水可能会自接合处漏出。第二，双极电极探针无法调整消融区域(ablation region)的长度。双极电极探针的导电区的长度一般是设计为0.9厘米左右，因此，无法对于0.9厘米以下的目标组织进行消融。第三，双极电极探针的内部需设置电气隔绝的导电线及其焊接点，因此，双极电极探针的结构复杂，制造困难度高且尺寸难以缩小。
基于上述，如何制造出结构简单、具有可调整烧融范围的双极电极探针，为所属技术领域中具有通常知识者所欲解决的问题。
发明内容
本发明提供一种双极电极探针，包括：导电针体、绝缘层、导电套管以及绝缘套管。导电针体具有纵轴方向、及垂直于纵轴方向的横轴方向。绝缘层包围导电针体，绝缘层具有第一开孔。导电套管包围绝缘层，导电套管具有第二开孔。绝缘套管包围导电套管。当双极电极探针电性导通时，沿着纵轴方向，从导电针体的前端到导电套管形成有纵向电场；沿着横轴方向，经由第一开孔与第二开孔，从导电针体到导电套管形成有横向电场。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的实施例的双极电极探针的分解状态的示意图；
图2为本发明的实施例的双极电极探针的结合状态的示意图；
图3A为本发明的实施例的双极电极探针的示意图；
图3B为沿着图3A的平面I而得的剖视图；
图4A与图4B为本发明的另一实施例的绝缘套管沿着纵轴方向往返移动的示意图；
图5为本发明另一实施例的双极电极探针的示意图；
图6A为沿着图5的平面O而得的剖视图；
图6B为沿着图5的平面P而得的剖视图；
图6C为沿着图5的平面Q而得的剖视图；
图7为图5的双极电极探针的局部放大图；
图8为图5的双极电极探针的局部放大图；
图9为本发明的另一实施例的双极电极探针的示意图；
图10为使用图1～图4B的双极电极探针对于目标组织进行消融，与使用现有的单极电极探针对于目标组织进行消融的比较图。
附图标号说明
100、102、104：双极电极探针
110：导电针体
120：绝缘层
122：第一开孔
130：导电套管
132：第二开孔
140：绝缘套管
150：输液元件
152：密封元件
dx：纵轴绝缘间距
dy：横轴绝缘间距
E1：纵向电场
E2、E2’：横向电场
I、O、P、Q：平面
L：液态物质
W1：导电针体在圆周方向上的长度
W2：导电套管在圆周方向上的长度
x：纵轴方向
y：横轴方向
z：垂直于纵轴方向与横轴方向的轴
具体实施方式
图1为本发明的实施例的双极电极探针的分解状态的示意图。图2为本发明的实施例的双极电极探针的结合状态的示意图。请同时参照图1与图2，双极电极探针100从内而外，包括：导电针体110、绝缘层120、导电套管130以及绝缘套管140。以下，继续说明双极电极探针100的实施方式、以及各个元件的实施例。
导电针体110具有纵轴方向x、及垂直于纵轴方向x的横轴方向y。绝缘层120包围导电针体110，绝缘层120具有第一开孔122。导电套管130包围绝缘层120，导电套管130具有第二开孔132。绝缘套管140包围导电套管130。在双极电极探针100电性导通的情形下，沿着纵轴方向x，从导电针体110的前端到导电套管130形成有纵向电场E1。沿着横轴方向y，经由第一开孔122与第二开孔132，从导电针体110到导电套管130形成有横向电场E2。在另一实施例中，绝缘套管140能够沿着纵轴方向x移动，以进一步的调整双极电极探针100的消融范围(容后详述)。
要注意的是，在产生横向电场E2的区域中，仍会有小部分的纵向电场是沿着纵轴方向x经由第一开孔122与第二开孔132，从导电针体110到导电套管130形成，但可忽略其影响且可不予讨论。此外，在一实施例中，是以导电针体110作为主动电极，而导电套管130作为被动电极为例，但并不限于此。在其他实施例中，也可将导电针体110作为被动电极，而导电套管130作为主动电极。
请参照图2，双极电极探针100具有前后两段消融区域；详细而言，位于前方的纵向电场E1能够对于前段目标组织(front section of target tissue)进行消融，而位于后方的横向电场E2可对于后段目标组织(rear section of target tissue)进行消融。以下，将继续说明双极电极探针100的结构的实施例。
图3A为本发明的实施例的双极电极探针的示意图。在图3A中，绘示了纵轴方向x、横轴方向y、以及垂直于纵轴方向x与横轴方向的轴向z。图3B为沿着图3A的平面I而得的剖视图。请同时参照图1与图3A，第一开孔122的面积小于该第二开孔132的面积，由此，可使绝缘层120的一部分被第二开孔132所暴露出来，绝缘层120暴露出来的区域具有纵轴绝缘间距dx与横轴绝缘间距dy。
请同时参照图2、图3A与图3B，在一实施例中，在横向电场E2的区域中，沿着纵轴方向x，在第二开孔132的前端距离第一开孔122的前端具有纵轴绝缘间距dx。沿着横轴方向y，在同一侧的第二开孔132的一端距离第一开孔122的一端具有横轴绝缘间距dy。纵轴绝缘间距dx是为了确保导电针体110与导电套管130之间的纵向隔离距离，避免隔离距离太短而造成大电流流经组织；若是导电针体110与导电套管130之间的隔离距离太短，此时，大电流会流经组织造成升温过快而在短时间内焦化，消融范围会仅止于探针表面0.5mm左右。这样的消融范围过小，将不足以作为临床应用。
另外，如图3B所示，由于设置了横轴绝缘间距dy，确保导电针体110与导电套管130之间的横向隔离距离，所以可具有足够距离的电流路径以产生横向电场E2，且可避免电流路径过短所造成的消融范围缩小。
请参照图3A与图3B，在一实施例中，在横向电场E2的区域中，第一开孔122所暴露出的导电针体110与第二开孔132以外的区域的导电套管130的面积比为1:0.9至1:1.1。
请参照图3A与图3B，在横向电场E2的区域中，导电针体110的面积为L1×W1，其中，L1为导电针体110沿着纵轴方向x的长度，W1为导电针体110在圆周方向上的长度；再者，导电套管130的面积为L2×W2，其中，L2为导电套管130沿着纵轴方向x的长度，W2为导电套管130在圆周方向上的长度。在一实施例中，导电针体110的面积可以等于导电套管130的面积，以产生均匀的横向电场E2。在其他实施例中，当横向电场E2区域中的导电针体110与导电套管130的面积比设定为1:0.9至1:1.1时，可以产生均匀的横向电场E2。
再者，请参照图3A与图3B，在一实施例中，存在纵向电场E1的导电区域的面积与存在横向电场E2的导电区域的面积比为1:2.1至1:2.6。如此，可设定双极电极探针100的前段消融区域(纵向电场E1)与后段的消融区域(横向电场E2)的适当比例。
请再参照图3A与图3B，在横向电场E2的区域中，纵轴绝缘间距dx与横轴绝缘间距dy定义出绝缘面积，第一开孔122暴露出的导电针体110的面积与第二开孔132以外的导电套管130的面积定义出导电面积，则绝缘面积与导电面积的面积比为1:8至1:44。
如图3A与图3B所示，在横向电场E2的区域中，绝缘面积为存在纵轴绝缘间距dx与横轴绝缘间距dy的区域的绝缘层120的面积。在横向电场E2的区域中，导电面积为导电针体110的面积L1×W1与导电套管130的面积L2×W2的总和。将两者进行计算，即可得到绝缘面积与导电面积的面积比为1:8至1:44。通过此设定，可以使得横向电场E2能均匀产生，以进行均匀的消融。
图4A与图4B为本发明的另一实施例的绝缘套管沿着纵轴方向往返移动的示意图。请参照图4A与图4B，相对于彼此的位置为固定的导电针体110、绝缘层120与导电套管130，此绝缘套管140配置成能够沿着纵轴方向x往返移动。如图4A与图4B所示，当绝缘套管140往双极电极探针100的前端移动时，可从范围较大的横向电场E2变为范围较小的横向电场E2’。
也就是说，可使绝缘套管140沿着纵轴方向x往返移动，以调整横向电场E2(消融区域)的范围大小。例如，在对于表皮的浅层组织进行消融时，可移动绝缘套管140来完全关闭横向电场E2，仅使用纵向电场E1来进行烧融，以保护患者的表皮避免烫伤。另外，移动绝缘套管140使绝缘套管140朝向双极电极探针100的前端移动时，可缩小横向电场E2的范围，以达成较小的消融区域；反之，移动绝缘套管140使绝缘套管140朝向双极电极探针100的末端移动时，可扩大横向电场E2的范围，以达成较大的消融区域。
在本发明中，即使绝缘套管140在纵轴方向x往返移动，横向电场E2在横轴方向y的强度仍是均匀的，因此，可在横轴方向y上维持均匀的消融区域。
在图1～图4B的实施例中，第一开孔122的数量可等于第二开孔132的数量。第一开孔122的数量至少为一个，且第二开孔132的数量至少为一个。由此，可形成一电极对(如图3B所示)。然而，在其他实施例中，第一开孔122的数量与第二开孔132的数量也可分别为两个、三个、四个、五个、六个等。
图5为本发明另一实施例的双极电极探针的示意图。图6A为沿着图5的平面O而得的剖视图。图6B为沿着图5的平面P而得的剖视图。图6C为沿着图5的平面Q而得的剖视图。在此双极电极探针102中，与上述图1～图4B中相同的元件标示以相同的符号，且不进行重复的说明。请参照图5与图6B，在此实施例中，第一开孔122的数量为四个，第二开孔132的数量为四个，由此，可形成四对电极对(如图6B所示)。
图7为图5的双极电极探针的局部放大图。请参照图7，同样地，在双极电极探针102中，绝缘层120暴露出来的区域具有纵轴绝缘间距dx与横轴绝缘间距dy。纵轴绝缘间距dx是为了确保纵向的导电针体110与导电套管130之间的纵向隔离距离，避免隔离距离太短而造成大电流流经组织。并且，由于设置了横轴绝缘间距dy，确保导电针体110与导电套管130之间的横向隔离距离，而可具有足够距离的电流路径以产生横向电场E2，且可避免电流路径过短所造成的消融范围缩小。
图8为图5的双极电极探针的局部放大图。与图3B所说明的类似，如图8所示，在横向电场E2的区域中，导电针体110的面积可等于导电套管130的面积，以产生均匀的横向电场E2。在另一实施例中，当导电针体110与导电套管130的面积比设定为1:0.9至1:1.1时，可以产生均匀的横向电场E2。
图9为本发明的另一实施例的双极电极探针的示意图。与上述图1～图8的实施例相同的元件，标示以相同的符号，且不进行重复的说明。请参照图9，此实施例的双极电极探针104还可包括：输液元件150，设置于绝缘层120与该导电套管130的末端，输液元件150设置成使液态物质L通过绝缘层120与导电套管130之间的间隙，而从第一开孔122与第二开孔132输出。
请参照图9，液态物质L由箭头方向进入绝缘层120与导电套管130之间的间隙，并由前方的第一开孔122与第二开孔132处流出，而输入目标组织。在一实施例中，液态物质L的种类有：减缓消融区域疼痛的麻醉药物，或是，增加消融体积的生理食盐水。当将双极电极探针104应用于空气为主的器官(如肺)的消融时，注入生理食盐水以辅助消融作用，而可克服气体无法有效传导电流与热量的消融效果不佳的问题。
另外，输液元件150还可包括密封元件152，设置在：输液元件150与绝缘层120的接合处、以及输液元件150与导电套管130的接合处，以良好地组装输液元件150到双极电极探针104上，且使液态物质L能顺利地从输液元件150的注入口输入，通过绝缘层120与导电套管130之间的间隙后，从第一开孔122与第二开孔132处输出到目标组织。
如图9所示，输液元件150被组装到具有4个第一开孔122与4个第二开孔132的双极电极探针104上；然而，输液元件150也可被组装到图3A的具有一个第一开孔122与一个第二开孔132的双极电极探针100上。
图10为使用图1～图4B的双极电极探针对于目标组织进行消融，与使用现有的单极电极探针对于目标组织进行消融的比较图。请参照图10，当对于目标组织进行消融的目标长度为5mm时，可看出单极电极探针在纵轴方向形成了6mm的消融区域，在横轴方向形成了4mm的消融区域；相对于此，本发明的实施例的双极电极探针100在纵轴方向形成了6mm的消融区域，在横轴方向形成了3.5mm的消融区域，至少可达成与单极电极探针相似的消融效果。
请再参照图10，当对于目标组织进行消融的目标长度为7mm时，可看出单极电极探针在纵轴方向形成了9mm的消融区域，在横轴方向形成了4mm的消融区域；相对于此，本发明的实施例的双极电极探针100在纵轴方向形成了6mm的消融区域，在横轴方向形成了4mm的消融区域，至少可达成与单极电极探针相似的消融效果。由此可看出，单极电极探针在纵轴方向的消融区域的长度为9mm，超过了目标长度7mm，操作精准度下降。然而，本发明的双极电极探针100在纵轴方向的消融区域的长度为6mm，接近目标长度7mm，具有良好的精准度。
请继续参照图10，当对于目标组织进行消融的目标长度为10mm时，可看出单极电极探针在纵轴方向形成了11mm的消融区域，在横轴方向形成了4mm的消融区域；相对于此，本发明的实施例的双极电极探针100在纵轴方向形成了11mm的消融区域，在横轴方向形成了4.5mm的消融区域，至少可达成与单极电极探针相似的消融效果。
综上所述，本发明的双极电极探针，至少具有以下的功效。第一，在同一支针体上形成主动电极与被动电极，不需使用现有的额外的电极板，可避免不必要的电流流经正常器官，而提高患者的安全性。第二，具有均匀的消融区域，可避免热点产生，在消融表皮的浅层组织时，可防止患者的表皮烫伤。第三，套管式的结构设计，简化整体组装，避免弱化机械强度。进一步来说，当装配有可移动的绝缘套管时，通过绝缘套管沿着纵轴方向的往返移动，可容易地调整横向电场(消融区域)的范围大小，以提供患者在单次手术中消融不同大小的目标组织(如癌细胞)。本案的结构设计使横向电场的强度是均匀的，沿着纵轴方向移动绝缘套管而得到不同的导电长度时，均可在横向电场的周围均匀加热目标组织。此外，当使用输液元件时，可使双极电极探针具备注射液体物质(如麻药)的通道，可减缓患者治疗时的疼痛。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种双极电极探针，其特征在于，包括：
导电针体，具有一纵轴方向、及垂直于该纵轴方向的一横轴方向；
绝缘层，包围该导电针体，该绝缘层具有至少一第一开孔；
导电套管，包围该绝缘层，该导电套管具有至少一第二开孔；以及
绝缘套管，包围该导电套管；
其中，当该双极电极探针电性导通时，沿着该纵轴方向，从该导电针体的前端到该导电套管形成有一纵向电场；
沿着该横轴方向，经由该至少一第一开孔与该至少一第二开孔，从该导电针体到该导电套管形成有一横向电场。
2.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，该至少一第一开孔的面积小于该至少一第二开孔的面积。
3.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，在该横向电场的区域中，沿着该纵轴方向，在该至少一第二开孔的前端距离该至少一第一开孔的前端具有一纵轴绝缘间距；
沿着该横轴方向，在同一侧的该至少一第二开孔的一端距离该至少一第一开孔的一端具有一横轴绝缘间距。
4.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，在该横向电场的区域中，该至少一第一开孔所暴露出的该导电针体与该至少一第二开孔以外的区域的该导电套管的面积比为1:0.9至1:1.1。
5.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，存在该纵向电场的导电区域的面积与存在该横向电场的导电区域的面积比为1:2.1至1:2.6。
6.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，在该横向电场的区域中，沿着该纵轴方向，在该至少一第二开孔的前端距离该至少一第一开孔的前端具有一纵轴绝缘间距；
沿着该横轴方向，在同一侧的该至少一第二开孔的一端距离该至少一第一开孔的一端具有一横轴绝缘间距，
其中，在该横向电场的区域中，该纵轴绝缘间距与该横轴绝缘间距定义出一绝缘面积，该至少一第一开孔暴露出的该导电针体的面积与该至少一第二开孔以外的该导电套管的面积定义出一导电面积，
该绝缘面积与该导电面积的面积比为1:8至1:44。
7.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，该绝缘套管能够沿着该纵轴方向往返移动。
8.如权利要求1所述的双极电极探针，其中，该至少一第一开孔的数量等于该至少一第二开孔的数量。
9.如权利要求1所述的双极电极探针，还包括：输液元件，设置于该绝缘层与该导电套管的末端，该输液元件设置成使一液态物质通过该绝缘层与该导电套管之间的间隙，而从该至少一第一开孔与该至少一第二开孔输出。
10.如权利要求9所述的双极电极探针，其中，该输液元件还包括多个密封元件，设置在该输液元件与该绝缘层的接合处、以及该输液元件与该导电套管的接合处。
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