CN112998845A - 一种多电极消融针以及多电极消融针电极间距的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多电极消融针以及多电极消融针电极间距的确定方法。所述多电极消融针包括内针体和外针体，所述外针体包括多个电极，所述多个电极沿所述内针杆的轴向顺序间隔设置在所述内针杆的外侧上，这样的电极设置结构不会侵占消融针的内部空间，可以根据使用需求设置更多的电极。本发明的多电极消融针的电极间距确定方法，基于所施加的电压、电极长度和场强阈值，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距，由此能够满足不规则肿瘤组织的消融，保证最佳消融效果。

Description

一种多电极消融针以及多电极消融针电极间距的确定方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种多电极消融针以及多电极消融针电极间距的确定方法。

背景技术

近年来，随着脉冲生物电学的不断发展，电场脉冲以其非热、微创的生物医学效用收到广泛的关注，并逐渐应用于肿瘤的临床治疗。微创疗法往往需要将电极消融针插入到人体内的病灶区域进行消融治疗。

现有的微创电极消融针多为单电极或双电极，因为电极数量有限，所以能够消融的病灶范围和形状都有限制。现有的单电极消融针多为成对使用，针对规则的肿瘤组织(如圆形、椭圆形)具有较好的消融效果，而针对不规则的肿瘤组织(如细长型)，要么消融不彻底，要么过度消融，达不到最佳消融效果。此外，现有的多电极消融针通常采用内外管嵌套结构的多个电极，在外管尺寸一定的情况下，随着电极数量的增加，最内层电极的直径势必会越来越小，大大限制了采用该结构的多电极消融针的电极数量。

发明内容

为了解决上述多电极消融针的嵌套结构导致的内层电极直径受限、消融效果不佳的技术问题，本发明提出了一种多电极消融针以及多电极消融针电极间距的确定方法。

在本发明实施例的多电极消融针电极间距的确定方法中，所述多电极消融针包括多个电极，所述多个电极沿所述多电极消融针的轴向顺序间隔设置在所述多电极消融针的侧壁上，所述多个电极之间相互绝缘，相邻的两个电极具有相同的长度L₂，所述多电极消融针电极间距的确定方法包括：

在电极的场强阈值为固定值E_f时，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀,L₂)，V₀为在两个相邻的电极之间所施加的电压；

针对N个场强阈值E_fN，N为自然数，得到每个场强阈值E_fN所对应的所述最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ff_max_N}＝g_N(V₀,L₂)，

基于所得到的N个最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}＝g_N(V₀,L₂)，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)。

在一个实施例中，所述拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀,L₂)具体为：

其中，A1、A2、A3、A4、A5和A6为第一拟合系数。

在一个实施例中，针对N个场强阈值E_fN，得到每个场强阈值E_fN所对应的所述最大电极间距的拟合函数表达式：

基于所得到的N个最大电极间距的拟合函数表达式，确定各第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的拟合函数表达式：

A_i＝h_i(E_f)i＝1,2,3,4,5,6 (2)；

将公式(2)代入公式(1)，得到使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)。

在一个实施例中，所述第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的拟合函数表达式为：

其中，a_i、b_i和c_i为第二拟合系数，

所得到的使得电极的阈值电场连续的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)为：

本发明实施例的多电极消融针包括内针体和外针体，所述内针体包括针尖和内针杆，所述针尖设置在所述内针杆的第一端，所述外针体包括多个电极，所述多个电极沿所述内针杆的轴向顺序间隔设置在所述内针杆的外侧上，所述多个电极之间相互绝缘，所述多个电极各自连接有电极线，所述电极线延伸到所述内针杆的第二端。

在一个实施例中，所述电极呈圆环状，套接在所述内针杆的外侧上，相邻的两个电极之间通过绝缘部件间隔。

在一个实施例中，所述绝缘部件为套接在所述内针杆的外侧上的绝缘环。

在一个实施例中，在所述内针杆的侧壁上，沿所述内针杆的轴向开设有走线槽，所述走线槽延伸到所述内针杆的第二端，所述电极线设置在所述走线槽中。

在一个实施例中，在所述电极的内侧壁上，与所述走线槽对应的设置有定位挡块，所述定位挡块卡接在所述走线槽中。

在一个实施例中，在所述定位挡块上开设有用于容纳电极线焊盘的凹槽。

在一个实施例中，所述内针杆具有沿其轴向设置的通孔，在所述通孔中可插拔的设置有活检针。

在一个实施例中，所述多电极消融针的相邻的两个电极具有相同的长度L₂，所述相邻的两个电极的电极间距小于等于采用如上所述的方法所确定的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)。

本发明的有益效果：本发明实施例提出的多电极消融针，外针体的多个电极顺序间隔设置在内针杆的外侧上，电极的设置结构不会侵占消融针的内部空间，与现有技术相比，可以根据使用需求设置更多的电极。根据本发明的多电极消融针的电极间距确定方法，基于所施加的电压、电极长度和场强阈值，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距，由此能够满足不规则肿瘤组织的消融，保证最佳消融效果。

附图说明

图1是本发明实施例提出的多电极消融针的结构示意图；

图2是本发明实施例提出的多电极消融针的零件装配图；

图3是本发明实施例提出的多电极消融针的电极的电连接结构的示意图；

图4是本发明实施例提出的多电极消融针的电极的电连接结构的截面图；

图5是本发明实施例提出的多电极消融针的电极的剖视图；

图6a和图6b为本发明实施例提出的多电极消融针的电极布置及对应电场的示意图；

图7是本发明实施例提出的多电极消融针电极间距的确定方法中，由一个场强阈值所对应的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}所确定的拟合曲面；

图8是本发明实施例提出的多电极消融针电极间距的确定方法中场强阈值E_f与第一拟合系数A₁之间的关系曲线。

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，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”及其类似表述可以被理解为“至少基于”。术语“第一”、“第二”、“第三”等表述仅用于区分不同的特征，并无实质含义。术语“左”、“右”、“中间”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提出了一种多电极消融针，如图1-5所示，所述多电极消融针包括内针体1和外针体2，所述内针体1包括针尖11和内针杆12，所述针尖11设置在所述内针杆12的第一端，所述外针体2包括多个电极21，所述多个电极21沿所述内针杆12的轴向顺序间隔设置在所述内针杆12的外侧上，所述多个电极21之间相互绝缘，所述多个电极21各自连接有电极线3，所述电极线3延伸到所述内针杆12的第二端。

在本发明实施例中，外针体2的多个电极21顺序间隔设置在内针杆12的外侧上，这样的电极设置结构不会侵占消融针的内部空间。并且，还可以根据使用需求设置不同数量的电极。

具体的，如图1、图2所示，所述多电极消融针包括内针体1和外针体2，内针体1与外针体2之间绝缘，例如，在所述内针体1的表面上涂覆绝缘层。

其中，所述内针体1包括针尖11和内针杆12，所述针尖11设置在所述内针杆12的第一端，所述针尖11的直径大于所述内针杆12的直径。

所述外针体2包括多个电极21，所述多个电极21沿所述内针杆12的轴向顺序间隔设置在所述内针杆12的外侧上，所述多个电极21之间相互绝缘。在本实施例中，所述外针体2包括有多个绝缘部件22，所述电极21呈圆环状，套接在所述内针杆12的外侧上，相邻的两个电极21之间通过绝缘部件22间隔，使得多个电极21之间相互绝缘。与圆环状的电极21相适配，所述绝缘部件22为套接在所述内针杆12的外侧上的绝缘环。此外，为了使本发明实施例的多电极消融针外侧部平滑，所述电极21和绝缘部件22的直径与所述针尖11的直径相同，此时，所述针尖11也可以做为电极使用。

如图1-5所示，多个电极21各自连接有电极线3，电极线3位于内针体1与外针体2之间的区域，电极线3的一端连接到电极21上，所述电极线3延伸到所述内针杆12的第二端，并伸出于多电极消融针之外。

在本实施例中，如图2所示，在所述内针杆12的侧壁上，沿所述内针杆12的轴向开设有走线槽13，所述走线槽13延伸到所述内针杆12的第二端，形成电极线3的容纳空间，所述电极线3设置在所述走线槽13中。

如图3-5所示，在所述电极21的内侧壁上，与所述走线槽13对应的设置有定位挡块23，在将电极21套接在内针杆12上时，所述定位挡块23卡接在所述走线槽13中，对电极21进行定位，防止电极21在内针杆12上转动，并避免电极线3因转动而缠绕在內针杆上。

并且，为了在所述电极21上电连接电极线3，在所述定位挡块23上进一步开设有用于容纳电极线焊盘的凹槽24。这样，能够在所述凹槽24中焊接电极线3，而不额外的在电极21的内侧壁上增加凸起部。焊接完成后，可在焊接表面做绝缘涂层，或者在电极21与内针杆2的走线槽13之间的空隙里填充绝缘填充物，进行绝缘。

此外，所述内针杆12具有沿其轴向设置的通孔14，在所述通孔14中可插拔的设置有活检针4，活检针前部设置有取样槽，便于消融之前进行活检穿刺取样。

在上述实施例中，所述多电极消融针包括多个电极21，所述多个电极21沿所述多电极消融针的轴向顺序间隔设置在所述多电极消融针的侧壁上。使用中，对电极21施加电压，如图6a、图6b所示，各电极21产生具有预定场强阈值(相邻电极间隔中点处的场强大于预定场强阈值)的电场E。当相邻电极21之间的电极间距L₁过大时，相邻电极21之间形成的满足预定场强阈值的电场区域E断开而无法联通，如图6b中附图标记P所示，电场区域E断开会导致消融不彻底。

由此，根据本发明的另一个方面，本发明实施例提出了一种多电极消融针电极间距的确定方法，在相邻的两个电极具有相同的长度L₂的情况下，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距L_{1_max}，以使得相邻的电极环产生的满足特定场强阈值的电场区域联通,达到最佳消融效果。

所述多电极消融针电极间距的确定方法包括如下步骤：

首先，在电极的场强阈值为固定值E_f时，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀,L₂)，V₀为在两个相邻的电极之间所施加的电压。

其中，在电极的场强阈值为固定值E_f的情况下，确定拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀,L₂)，拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀,L₂)可以是不同的拟合函数。

其次，针对N个场强阈值E_fN，N为自然数，得到每个场强阈值E_fN所对应的所述最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}＝g_N(V₀,L₂)。

即，在不同的场强阈值E_fN的情况下，基于阈值电场刚好连通时的电压V₀和电极长度L₂，得到N个最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}＝g_N(V₀,L₂)。

最后，基于所得到的N个最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}＝g_N(V₀,L₂)，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)。

根据本发明的多电极消融针的电极间距确定方法，对于设置在所述多电极消融针的侧壁上的多个电极，基于所施加的电压、电极长度和场强阈值，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距，以使得多个电极所产生的满足特定场强阈值的电场区域联通，由此能够满足不规则肿瘤组织的消融，能够保证最佳消融效果。

以下，基于图6a所示的多电极消融针的电极结构，对所述多电极消融针电极间距的确定方法进行具体说明。

首先，在电极的场强阈值为特定值E_f时，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀,L₂)具体为：

其中，A1、A2、A3、A4、A5和A6为第一拟合系数。

其次，针对N个场强阈值E_fN，得到每个场强阈值E_fN所对应的所述最大电极间距的拟合函数表达式：

具体的，使用仿真软件，例如Comsol软件，针对一个特定的场强阈值E_fN，当阈值电场刚好联通时，仿真出至少6组特定的电压V₀和电极长度L₂所对应的L_{1_Ef_max_N}的值，以形成仿真数据。

基于该至少6组仿真数据，利用最小二乘法等方式，计算得到针对该场强阈值E_fN的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}中的系数A_{i_N}，i＝1,2,3,4,5,6。

例如，当场强阈值E_f＝680时，由所述拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}中所确定的拟合曲面如图7所示，其中，X轴表示电压V₀，Y轴表示电极长度L₂，Z轴表示为最大电极间距L_{1_Ef_max_N}。

利用相同的方法，求得N个场强阈值E_fN下拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}中的系数A_{i_N}，如表一所示。

表一

最后，基于前面所得到的N个最大电极间距的拟合函数表达式，确定各第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的拟合函数表达式：

A_i＝h_i(E_f)i＝1,2,3,4,5,6 (2)，

将公式(2)代入公式(1)，得到使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)。

在本实施例中，基于表1中各第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的对应关系，确定拟合函数表达式A_i＝h_i(E_f)。

图8示出了场强阈值E_f与第一拟合系数A₁之间的关系曲线，场强阈值E_f关于其他第一拟合系数A_i的关系曲线与图8类似，在此不再示出。基于上述关系曲线，确定所述第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的拟合函数表达式为：

其中，a_i、b_i和c_i为第二拟合系数。

基于表一中的数据，利用最小二乘法等方式，分别求得

中的第二拟合系数a_i、b_i、c_i，如表二所示：

表二

其中：

a₁＝9.59E-07，b₁＝-0.00203，c₁＝2.062，A₂～A₆的拟合函数表达式也根据表二同样确定。

将公式(3)代入公式(1)，得到使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_max}＝f(V₀,L₂,E_f)为：

在上述实施例中，给出了针对具有相同电极长度的一组电极的间距确定方法，本领域技术人员可以理解，还可以设置多组电极，不同组的电极长度和/或电极间隔可以各不相同，以实现不同的消融区域。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。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 (12)

1.一种多电极消融针电极间距的确定方法，其特征在于，所述多电极消融针包括多个电极，所述多个电极沿所述多电极消融针的轴向顺序间隔设置在所述多电极消融针的侧壁上，所述多个电极之间相互绝缘，相邻的两个电极具有相同的长度L₂，

所述方法包括：

在电极的场强阈值为固定值E_f时，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀，L₂)，V₀为在两个相邻的电极之间所施加的电压；

针对N个场强阈值E_fN，N为自然数，得到每个场强阈值E_fN所对应的所述最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}＝g_N(V₀，L₂)，

基于所得到的N个最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_Ef_max_N}＝g_N(V₀，L₂)，确定使得电极的阈值电场连续的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀，L₂，E_f)。

2.如权利要求1所述的多电极消融针的电极间距确定方法，其特征在于，所述拟合函数L_{1_Ef_max}＝g(V₀，L₂)具体为：

其中，A1、A2、A3、A4、A5和A6为第一拟合系数。

3.如权利要求2所述的多电极消融针的电极间距确定方法，其特征在于，

针对N个场强阈值E_fN，得到每个场强阈值E_fN所对应的所述最大电极间距的拟合函数表达式：

基于所得到的N个最大电极间距的拟合函数表达式，确定各第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的拟合函数表达式：

A_i＝h_i(E_f)i＝1，2，3，4，5，6 (2)；

将公式(2)代入公式(1)，得到使得电极的阈值电场连续的最大电极间距的拟合函数表达式L_{1_max}＝f(V₀，L₂，E_f)。

4.如权利要求3所述的多电极消融针的电极间距确定方法，其特征在于，所述第一拟合系数A_i与场强阈值E_f之间的拟合函数表达式为：

其中，a_i、b_i和c_i为第二拟合系数，

所得到的使得电极的阈值电场连续的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀，L₂，E_f)为：

5.一种多电极消融针，其特征在于，所述多电极消融针包括内针体和外针体，

所述内针体包括针尖和内针杆，所述针尖设置在所述内针杆的第一端，

所述外针体包括多个电极，所述多个电极沿所述内针杆的轴向顺序间隔设置在所述内针杆的外侧上，所述多个电极之间相互绝缘，

所述多个电极各自连接有电极线，所述电极线延伸到所述内针杆的第二端。

6.如权利要求5所述的多电极消融针，其特征在于，所述电极呈圆环状，套接在所述内针杆的外侧上，相邻的两个电极之间通过绝缘部件间隔。

7.如权利要求6所述的多电极消融针，其特征在于，所述绝缘部件为套接在所述内针杆的外侧上的绝缘环。

8.如权利要求5所述的多电极消融针，其特征在于，在所述内针杆的侧壁上，沿所述内针杆的轴向开设有走线槽，所述走线槽延伸到所述内针杆的第二端，所述电极线设置在所述走线槽中。

9.如权利要求8所述的多电极消融针，其特征在于，在所述电极的内侧壁上，与所述走线槽对应的设置有定位挡块，所述定位挡块卡接在所述走线槽中。

10.如权利要求9所述的多电极消融针，其特征在于，在所述定位挡块上开设有用于容纳电极线焊盘的凹槽。

11.如权利要求5所述的多电极消融针，其特征在于，所述内针杆具有沿其轴向设置的通孔，在所述通孔中可插拔的设置有活检针。

12.如权利要求5-11所述的多电极消融针，其特征在于，所述多电极消融针的相邻的两个电极具有相同的长度L₂，所述相邻的两个电极的电极间距小于等于采用如权利要求1-4之一所述的方法所确定的最大电极间距L_{1_max}＝f(V₀，L₂，E_f)。

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