CN110236671A - 一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，消融穿刺头包含呈圆锥体的前端和呈圆柱体的末端；绝缘介质套连接固定在消融穿刺头末端和不锈钢针杆前端之间；不锈钢针杆内置半刚性同轴电缆和不锈钢毛细进水管，半刚性同轴电缆的一端贯穿绝缘介质套并与消融穿刺头末端连接；保护手柄设于不锈钢针杆的末端，内置有铜质水箱、进水管接口、出水管接口和测温接口；多点薄膜热敏电阻阵列紧贴在不锈钢针杆的表面；半刚性同轴电缆的另一端穿过铜质水箱后与射频连接器连接；不锈钢毛细进水管从不锈钢针杆的侧面引出后穿过铜质水箱至进水管接口。此种结构将多点测温和消融功能集为一体，确保手术消融剂量的最优化。

Description

一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针
技术领域
本发明属于肿瘤微波热疗领域，特别涉及一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针。
背景技术
随着肿瘤微创技术的发展，微波消融技术在临床医疗领域逐步得到认可和广泛应用。相比于传统的手术治疗，微波消融治疗技术具有消融范围大、并发症少的优势，已经成为了恶性肝肿瘤常规的治疗手段。在肿瘤热疗中，需要对人体温度、消融部位温度进行实时监测，以保证肿瘤组织受到准确而均匀的加热，使其正好达到临界的死亡温度并且保持正常组织不受热损害。
微波消融是利用微波的热效应，对肿瘤组织加热使蛋白质变性凝固达到原位消灭肿瘤的目的。细胞和组织的病理变化，归根结底取决于其细胞和组织的温度变化，直接影响微波消融手术的成败和治疗效果。
目前临床上依靠单点插针温度测量为依据，很难在术中实时获取二维或三维空间温度场的各点分布。如何获得微波消融过程中组织的多点实时温度，已经成为微波消融领域的一个关键技术问题。
薄膜电阻器是用类蒸发的方法将若干一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成，薄膜的膜厚小于10μm，大多处于小于1μm，薄膜电阻可以做到0.01％精度和非常低的温度系数，阻值稳定可靠，热感应速度快、灵敏度高，无寄生效应且低噪声。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，其将多点测温和消融功能集为一体，确保手术消融剂量的最优化，
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，包括消融穿刺头、绝缘介质套、不锈钢针杆、多点薄膜热敏电阻阵列、保护手柄和射频连接器；
消融穿刺头采用铜材料制作，包含呈圆锥体的前端和呈圆柱体的末端；
绝缘介质套连接固定在消融穿刺头的末端和不锈钢针杆的前端之间；
所述不锈钢针杆内置半刚性同轴电缆和不锈钢毛细进水管，半刚性同轴电缆的一端贯穿绝缘介质套并与消融穿刺头末端连接，不锈钢毛细进水管呈L型，不锈钢针杆内设置有两根不锈钢毛细进水管，分别设于半刚性同轴电缆两侧；
所述保护手柄包括主体和尾部，且主体与尾部成90°夹角；所述保护手柄设于不锈钢针杆的末端，并将不锈钢针杆的末端包覆起来，保护手柄内置有铜质水箱、进水管接口、出水管接口和测温接口，其中，进水管接口和出水管接口从铜质水箱中穿出至保护手柄的表面；
所述多点薄膜热敏电阻阵列紧贴在不锈钢针杆的表面，包含3个以上热敏电阻，且第一个热敏电阻紧挨绝缘介质套与不锈钢针杆接触的一端，所有热敏电阻共用1根接地线，且和所有正极线共同穿入保护手柄后与测温接口连接；
所述半刚性同轴电缆的另一端在不锈钢杆体内进入铜质水箱，并穿过铜质水箱后由操作手柄的尾部伸出后与射频连接器连接；不锈钢毛细进水管从不锈钢针杆的侧面引出后穿过铜质水箱至进水管接口。
上述绝缘介质套由聚四氟乙烯制成。
上述绝缘介质套与消融穿刺头的连接结构是：消融穿刺头的末端沿轴线延伸设有一圆柱体，该圆柱体的直径小于末端的直径，绝缘介质套的一端套设于圆柱体外，另一端插入不锈钢针杆内部。
上述半刚性同轴电缆由外到内依次为金属外导体、塑料绝缘体和内导体，半刚性同轴电缆一端被剥离出内导体和塑料绝缘体，剥离出的内导体插入消融穿刺头末端的轴心盲孔中并焊接固定。
上述热敏电阻、接地线及正极线的外部整体由塑封薄膜进行封装。
采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明使用多点薄膜热敏电阻阵列封装在针体表面，在完成肿瘤微波治疗的同时，实时监测术中组织及人体内部的温度，从而达到微波消融疗效实时评估的目的；
(2)本发明采用绝缘薄膜封装的测温型热敏电阻阵列，热感应速度快、灵敏度高，通过串联的方式实现分布式温度测量，满足了微波消融针术中消融组织多点同步实时测温的需求；
(3)本发明内置水冷循环微系统，设计简单，操作简便。
本发明与传统的微波消融针相比，集肿瘤微波热消融和术中消融组织实时多点测温功能于一体，在满足临床肿瘤微波消融手术功能的同时，可实时监控术中消融组织的多点温度，确保手术消融剂量的最优化，从而达到微波消融疗效实时评估的目的。
附图说明
图1是本发明的外观结构示意图；
图2是本发明中多点薄膜热敏电阻阵列的结构示意图；
图3是本发明的横剖图；
图4是本发明的纵剖图；
图5是本发明中保护手柄的内部结构示意图；
其中，(a)为透视图，(b)为整体结构示意图；
图6是本发明的应用示例图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1至图5所示，本发明提供一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，主要包括消融穿刺头1、绝缘介质套2、不锈钢针杆3、多点薄膜热敏电阻阵列6、保护手柄4和射频连接器5，整个消融针长度为20cm，针杆直径为2mm；下面对其结构进行详细介绍。
如图3所示，所述消融穿刺头1采用铜材料制作，其包含呈圆锥体的前端1.1和呈圆柱体的末端1.2，其中，前端1.1的长度为5mm，末端1.2的长度为6mm。
绝缘介质套2由聚四氟乙烯制成，连接固定在消融穿刺头1的末端和不锈钢针杆3的前端之间，具体来说，消融穿刺头1的末端1.2沿轴线延伸设有一圆柱体1.3，该圆柱体1.3的直径小于末端1.2的直径；绝缘介质套2为中空的圆柱体，一端窄一端宽，窄端直径和不锈钢针杆内径一致，宽端直径和不锈钢针杆外径一致，宽端套设于圆柱体1.3外，窄端则插入不锈钢针杆3内部。
配合图3和图4所示，不锈钢针杆3采用304医用不锈钢制成，其直径为2mm，不锈钢针杆3内置半刚性同轴电缆8和不锈钢毛细进水管7，其中，半刚性同轴电缆8的直径为1.2mm，由外到内依次为金属外导体8.3、塑料绝缘体8.2和内导体8.1，半刚性同轴电缆8贯穿不锈钢针杆3，其一端被剥离出一定距离的内导体和塑料绝缘体，剥离出的内导体插入末端1.2的轴心盲孔中并焊接固定，半刚性同轴电缆8的另一端由不锈钢针杆3的末端伸出，并与射频连接器5相连接；不锈钢毛细进水管7呈L型，不锈钢针杆3内设置有两根不锈钢毛细进水管7，分别设于半刚性同轴电缆8两侧，从不锈钢针杆3的侧面引出后穿过铜质水箱9至进水管接口11。
配合图2所示，所述多点薄膜热敏电阻阵列6封装好紧贴在不锈钢针杆3的表面，用特氟龙不粘涂料加以涂抹进行固定和防护；多点薄膜热敏电阻阵列6含有3个以上热敏电阻6.1，第一个热敏电阻紧挨绝缘介质套与不锈钢针杆接触的一端，相邻热敏电阻之间间距为1cm，所有电阻共用1根接地线6.2，且和其余正极线6.3穿入保护手柄4；热敏电阻可采用薄膜测温型热敏电阻但不局限于此型号，测温范围为0℃-150℃；热敏电阻6.1、接地线6.2及正极线6.3的外部整体包覆有塑封薄膜，实现保护及防水功能。
如图5所示，保护手柄4包括主体和尾部，且主体与尾部成90°夹角；所述保护手柄4设于不锈钢针杆3的末端，并将不锈钢针杆的末端包覆起来，保护手柄内置有铜质水箱9、进水管接口11、出水管接口10和测温接口12，其中，进水管接口11和出水管接口10从铜质水箱9中穿出至保护手柄的表面，连接外部蠕动泵等水力设备，实现消融过程中针内的水环环冷却；测温接口12连接多点薄膜热敏电阻阵列6穿入操作手柄的导线，连接外部解调电路板，实现消融过程中温度的多点实时监测。
在本实施例中，半刚性同轴电缆8、不锈钢毛细进水管7贯穿针杆，不锈钢毛细进水管延伸进入操作手柄4内，贯穿铜质水箱9，并从操作手柄尾部呈90°伸出，使不锈钢毛细进水管7自然下垂，从而减少对消融针的应力影响；毛细进水管末端与进水管相接通作为进水通道，出水管作为出水通道，形成一个简单的循环水冷装置。半刚性同轴电缆8的一端贯穿绝缘介质套并与消融穿刺头末端连接，半刚性同轴电缆的另一端延伸入保护手柄，并从手柄主体的末端伸出后与射频连接器5连接。多点薄膜热敏电阻阵列6的电极导线沿不锈钢针杆进入操作手柄内部但不贯穿铜质水箱，经铜质水箱外部延伸至测温接口。
所述铜质水箱的进水管接口、出水管接口、测温接口以及射频连接器的接头均被密实封装，使得微波消融针的冷却水不会从铜质水箱组装的缝隙处流出；进水管接口、出水管接口和测温接口延伸至保护手柄下表面，方便与外部设备进行交互。
所述不锈钢毛细进水管的直径为0.2mm，呈L型，不锈钢毛细进水管的一端插入到不锈钢针杆中并距离绝缘介质套中心5-10mm，另一端穿入进水管接口中5-10mm。
如图6所示，是本发明的一种应用示例，固态微波源16通过微波传输线15连接射频连接器5；水循环胶皮管19的一端设于储水杯20中，另一端连接蠕动泵17，蠕动泵17的输出端连接进水管18的一端，进水管18的另一端连接消融针14的进水管接口11，消融针14的出水管接口10通过出水管21连接储水杯20；消融针14的测温接口12通过测温数据线22连接温度解调电路板23，温度解调电路板23的输出端经数据传输线24连接PC 25；使用时，本发明提供的消融针14的插入深度具体根据肿瘤13大小而定。选定好消融功率和消融时间后，固态微波源16、蠕动泵17和温度解调电路板23同时工作，即可在消融的同时在PC端获得不同采集通道所对应热敏电阻位点的实时温度变化情况。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，其特征在于：包括消融穿刺头、绝缘介质套、不锈钢针杆、多点薄膜热敏电阻阵列、保护手柄和射频连接器；
消融穿刺头采用铜材料制作，包含呈圆锥体的前端和呈圆柱体的末端；
绝缘介质套连接固定在消融穿刺头的末端和不锈钢针杆的前端之间；
所述不锈钢针杆内置半刚性同轴电缆和不锈钢毛细进水管，半刚性同轴电缆的一端贯穿绝缘介质套并与消融穿刺头末端连接，不锈钢毛细进水管呈L型，不锈钢针杆内设置有两根不锈钢毛细进水管，分别设于半刚性同轴电缆两侧；
所述保护手柄包括主体和尾部，且主体与尾部成90°夹角；所述保护手柄设于不锈钢针杆的末端，并将不锈钢针杆的末端包覆起来，保护手柄内置有铜质水箱、进水管接口、出水管接口和测温接口，其中，进水管接口和出水管接口从铜质水箱中穿出至保护手柄的表面；
所述多点薄膜热敏电阻阵列紧贴在不锈钢针杆的表面，包含3个以上热敏电阻，且第一个热敏电阻紧挨绝缘介质套与不锈钢针杆接触的一端，所有热敏电阻共用1根接地线，且和所有正极线共同穿入保护手柄后与测温接口连接；
所述半刚性同轴电缆的另一端在不锈钢杆体内进入铜质水箱，并穿过铜质水箱后由操作手柄的尾部伸出后与射频连接器连接；不锈钢毛细进水管从不锈钢针杆的侧面引出后穿过铜质水箱至进水管接口。
2.如权利要求1所述的具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，其特征在于：所述绝缘介质套由聚四氟乙烯制成。
3.如权利要求1所述的具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，其特征在于：所述绝缘介质套与消融穿刺头的连接结构是：消融穿刺头的末端沿轴线延伸设有一圆柱体，该圆柱体的直径小于末端的直径，绝缘介质套的一端套设于圆柱体外，另一端插入不锈钢针杆内部。
4.如权利要求1所述的具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，其特征在于：所述半刚性同轴电缆由外到内依次为金属外导体、塑料绝缘体和内导体，半刚性同轴电缆一端被剥离出内导体和塑料绝缘体，剥离出的内导体插入消融穿刺头末端的轴心盲孔中并焊接固定。
5.如权利要求1所述的具有薄膜电阻多点测温功能的肿瘤微波消融针，其特征在于：所述热敏电阻、接地线及正极线的外部整体由塑封薄膜进行封装。
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