CN114224480A - 一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针以及消融治疗装置 - Google Patents

Abstract

一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针以及消融治疗装置，可控温消融针具有穿刺针头、消融针杆以及同轴电缆，穿刺针头由穿刺部和介质部构成，消融针杆包括外套管和导热芯杆，外套管同轴连接在介质部的尾端，导热芯杆穿设在外杆套内，介质部的尾端端面设置有环形插接槽，导热芯杆的头端对应设置有与环形插接槽相配合的环形插接头。温消融治疗装置具有微波发生器、消融针、制冷部件以及手柄。本发明的可控温消融针及治疗装置利用导热性能好的材质进行热量的传导，能够对靠近微波天线处的肿瘤组织、同轴电缆以及紧贴穿刺通道的消融针外管同时进行降温，与现有的水冷设计相比，大大简化了消融针的结构设计，且更有利用医务人员进行手术操作。

Description

一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针以及消融治疗装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针以及消融治疗装置。

背景技术

目前肿瘤的防控方法与治疗技术已经成为许多国家重点研究领域之一。现有的治疗肿瘤方法有手术、放疗、化疗、血管介入、局部消融、生物靶向等疗法，各疗法均有相应的优势和应用局限性。近年来，随着影像引导技术的发展与应用，基于局部微创术的肿瘤消融技术发展迅速，主要包括射频、微波、激光、超声波及冷冻治疗等，其中，微波消融治疗技术因其具有操作简单、局部热效率高、肿瘤局部灭活彻底、创伤小、并发症少等优势。

微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，微波消融在临床上最常用的频率为915MHz和2450MHz。微波消融治疗技术是肿瘤热消融治疗的一种方法，主要是基于微波的生物热效应工作机理，通常是利用影像引导将消融天线导入肿瘤组织，微波通过消融天线传递至肿瘤组织内，在天线辐射端周围局部的组织内的偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高频率振荡，增加分子运动，吸收微波能量，导致热量产生，通过热凝团使细胞核和染色质凝固，蛋白质凝固及细胞染色体畸变而诱导细胞死亡。高温使癌细胞浆内溶酶体的活性增高，并产生新的溶酶体而使其自溶，达到治疗肿瘤的目的。

微波消融系统一般由微波发生器、同轴电缆和植入式微波天线及测温系统组成。其中。由于利用微波近场辐射，辐射能量集中导致局部升温快，短时间内造成辐射器附近组织炭化，炭化组织形成热阻影响传热和降低微波辐射效率，且炭化组织附着辐射器表面不利于术后退针。目前，水循环内冷却天线或气冷却天线是解决天线温度过高的手段，使得大功率、长时间的消融能够得以实施。例如：申请号为2017103643459的发明专利，公开了一种微波消融针，针管内形成有环形的进水通道和环形的出水通道,且进水通道和出水通道直接联通针头,相对毛细管而言,增加了进水和出水横截面积,大大提高了冷却效果。再例如：申请号为2018101519771的发明专利，公开了一种高效冷却的多功能微波消融针，套筒内腔位于透光部的近手柄端设有密封隔断,石英光纤与电缆穿过密封隔断，冷却管前端设有出水口,出水口位于密封隔断的近手柄端。密封隔断使套筒内腔分离成两个独立空间,位于密封隔断近手柄端的空间形成单向循环水腔,冷却水注入后经冷却管流动，通过热交换方式降低电缆温度,冷却水从出水口流出后经单向循环水腔向手柄方向流动。电缆容纳于冷却管内,冷却管内径适当大于电缆外径,使其中空部形成进水腔,在蠕动泵的压力下,自动将针头的水压推向出水接口, 从而降低杆温。

然而，现有利用循环冷却水对电缆以及杆体进行降温的结构都设计到冷却水管路的设计，一方面，会导致消融针的内部结构复杂化，增加其发生故障的几率，且制造成本较高，另一方面，消融针的尾端预留循环水进水接口和出水接口，然后通过外部管路将消融针与循环水的水源连接，在手术过程中，消融针尾端始终连接着管路，会对医师的操作造成一定影响。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针以及消融治疗装置。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针，其具有：

穿刺针头、消融针杆以及同轴电缆；

穿刺针头设置在消融针杆的头端，同轴电缆穿设在消融针杆内，其特征在于，

穿刺针头由穿刺部和介质部构成；

介质部连接在穿刺部的尾端，介质部呈圆筒状，其材质为绝缘且导热性能好的材料；

同轴电缆的头端穿设在介质部内，其头端具有裸露的内导体部；

消融针杆包括外套管和导热芯杆，外套管同轴连接在介质部的尾端，导热芯杆穿设在外杆套内，介质部的尾端端面设置有环形插接槽，导热芯杆的头端对应设置有与环形插接槽相配合的环形插接头。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针的进一步优化：

穿刺针头由一体成型的穿刺部和介质部构成，穿刺针头的材质为金刚石。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针的进一步优化：

穿刺针头的穿刺部为金属材质，介质部为金刚石材质。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针的进一步优化：

同轴电缆的头端裸露的内导体部与穿刺针头的穿刺部连接在一起。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针的进一步优化：

置于介质部内的同轴电缆非裸露段的长度大于环形插接槽的深度。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针的进一步优化：

介质部的环形插接槽内嵌设有显像环，显像环为在超声或CT成像中可见的材质。

一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融治疗装置，其具有：

微波发生器，其用于产生微波能量；以及

上述消融针，消融针中的同轴电缆与微波发生器连接；以及

制冷部件，连接在导热芯杆的尾端，用于对导热芯杆进行降温；以及

手柄，用于承载制冷部件且设有同轴电缆的外接头。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融治疗装置的进一步优化：

制冷部件包括半导体制冷片、散热元件以及电源，半导体制冷片为圆筒结构，其内侧面为制冷面，散热元件设置在半导体制冷片的外侧面，电源用于向半导体制冷片供电。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融治疗装置的进一步优化：

导热芯杆由一体连接的直杆部和加强部构成，加强部的直径大于直杆部直径，半导体制冷片裹设在导热芯杆的加强部处。

作为本发明一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融治疗装置的进一步优化：其还具有：

还包括超声成像系统和触控显示计算机，超声成像系统在微波消融程序期间的对患者身体成像以可视化同轴电缆的消融头在患者体内的位置其它附件和外围装置，触控显示计算机用于输入和输出控制指令。

本发明的可控温消融针及治疗装置利用导热性能好的材质进行热量的传导，能够对靠近微波天线处的肿瘤组织、同轴电缆以及紧贴穿刺通道的消融针外管同时进行降温，与现有的水冷设计相比，大大简化了消融针的结构设计，且更有利用医务人员进行手术操作。

附图说明

图1为第一实施方式中消融针的内部结构示意图；

图2为第一实施方式中消融针(带显像环)的内部结构示意图；

图3为第一实施方式中消融针的介质部的结构示意图；

图4为第一实施方式中消融针的导热芯杆(接头处)的结构示意图；

图5为第一实施方式中消融针的导热芯杆的外部结构示意图；

图6为第一实施方式中介质部、导热芯杆以及外套管的连接关系示意图；

图7为第一实施方式中介质部、导热芯杆以及外套管(介质部与导热芯杆插合状态)的连接关系示意图；

图8为第二实施方式中消融针的内部结构示意图；

图9为第三实施方式中消融治疗装置的结构示意图；

图10为第三实施方式中消融治疗装置中制冷部件与导热芯杆连接关系示意图；

图中标记：

1 穿刺针头，

101 穿刺部，

102 介质部，

1021 环形插接槽，

2 消融针杆，

201 外套管，

202 导热芯杆，

2021 环形插接头，

2022 直杆部，

2023 加强部，

3 同轴电缆，

301 内导体，

302，绝缘外皮，

4 显像环，

5 微波发生器，

6 制冷部件，

601 半导体制冷片，

602 散热元件，

7 手柄，

8 超声成像系统，

9 触控显示计算机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

<第一实施方式>

参照图：一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针，其具有：穿刺针头1、消融针杆2以及同轴电缆3。上述三个主要部件为现有技术中常见的三大部件，其基本结构大同小异，主要是细节方面有差别。

穿刺针头1主要起到穿刺的作用，具体地，其设置在消融针杆2的头端，穿刺针头1由穿刺部101和介质部102构成，穿刺部101为圆锥形结构，便于进行组织内的穿刺，以减小穿刺的阻力。

介质部102连接在穿刺部101的尾端，介质部102呈圆筒状，其材质为绝缘且导热性能好的材料。介质部102的作用有两方面，一方面是连接穿刺针头 1和消融针杆2，另一方面是为微波天线提供微波消融通道。

同轴电缆3的头端穿设在介质部102内，其头端具有裸露的内导体301 (非裸露段包裹有绝缘外皮302)，该裸露的内导体301即为微波天线段，置于介质部102内的同轴电缆3非裸露段的长度大于环形插接槽1021的深度。同轴电缆3尾端与能够产生微波能量的器件连接，并将微波能力传递至头端的微波天线，再由微波天线传递至肿瘤组织，进行消融治疗。

消融针杆2包括外套管201和导热芯杆202，外套管201同轴连接在介质部102的尾端，导热芯杆202穿设在外套管201内，介质部102的尾端端面设置有环形插接槽1021，导热芯杆202的头端对应设置有与环形插接槽1021相配合的环形插接头2021。

介质部102的尾端端面设置有圆台1022，环形插接槽1021设置在圆台 1022上，圆台1022的设计是为了方便外套管201的插接，在组装时，将外套管 201的头端插入介质部102的圆台1022上，然后进行胶粘或者其他可预见的连接方式将其固定在一起。

环形插接槽1021和环形插接头2021的结构设计使得两者连接处具有较大的接触面积，这样是为了传热效率的考虑，使得介质部102的热量能够高效率地传导至导热芯杆202。

导热芯杆202的材质应选用加工性能好，且热传导性能好的材料，可以预见的材料为铜或铝。

在微波消融治疗过程中，由于利用微波近场辐射，辐射能量集中导致局部升温快，短时间内造成微波天线附近组织炭化，炭化组织形成热阻影响传热和降低微波辐射效率，且炭化组织附着穿刺针头的表面也不利于术后退针。

本实施例中，穿刺针头1由一体成型的穿刺部101和介质部102构成，穿刺针头1的材质为金刚石。金刚石均有优良的导热性能，其热导率能够达到 138.16W/(m·K)，并且具有不导电的特点，由于穿刺针头1整体即为金刚石材质，且穿刺针头1与靠近微波源的肿瘤组织紧密接触。能够将肿瘤组织产生的部分热量及时带走，避免微波天线附近组织炭化。

<显像环>

介质部102的环形插接槽1021内嵌设有显像环4，显像环4为在超声或 CT成像中可见的材质。在进行穿刺过程中，在利用超声或CT成像确定穿刺头是否到达预定穿刺位置时，显像环4有助于标识微波天线在患者体内的位置。

<第二实施方式>

参照图：一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针，其整体结构与<第一实施方式>中消融针相同，不同之处在于：本实施例中穿刺针头1的穿刺部101为金属材质，介质部102为金刚石材质。同轴电缆3的头端裸露的内导体301与穿刺针头1的穿刺部101连接在一起。

<第三实施方式>

参照图：一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融治疗装置，其具有：微波发生器5、消融针、制冷部件6以及手柄7。上述部件为本消融治疗装置的主要功能部件，需要说明的是，还包括其他一些必要的辅助部件，例如还包括超声成像系统8和触控显示计算机9，超声成像系统8在微波消融程序期间的对患者身体成像以可视化同轴电缆3的消融头在患者体内的位置其它附件和外围装置，触控显示计算机9用于输入和输出控制指令。由于上述辅助部件并非本发明的创新所在，因此，不再进行详述。

其中，微波发生器5用于产生微波能量。微波发生器5能够提供从约 915MHz-2.45GHz的操作频率下的微波能量，但是也可预期其它合适的频率。

消融针为<第一实施方式>或<第二实施方式>中记载的消融针，消融针中的同轴电缆3与微波发生器5连接，同轴电缆将微波发生器5产生的微波能量传递至头端的微波天线。

其中，制冷部件6用于对导热芯杆202进行降温，其连接在导热芯杆202 的尾端。具体地，制冷部件6包括半导体制冷片601、散热元件602以及电源，半导体制冷片601为圆筒结构，其内侧面为制冷面，散热元件602设置在半导体制冷片601的外侧面，电源用于向半导体制冷片601供电。

为了增强制冷部件6为导热芯杆202的降温效果，导热芯杆202由一体连接的直杆部2022和加强部2023构成，加强部2023的直径大于直杆部2022 直径，半导体制冷片601裹设在导热芯杆202的加强部2023处。由于加强部2023 的设置，使得半导体制冷片601与导热芯杆202之间具有更大的接触面积。

手柄7用于承载制冷部件6且设有同轴电缆3的外接头。在消融治疗过程中，医务人员操作手柄7以完成穿刺工作，另外，手柄7的主要作用是承载制冷部件6，制冷部件6除了电源外的其他部件均设置在手柄7内。

手柄7上至少要提供两个接口，其中一个接口是为制冷部件6提供电源接口，另外一个接口是为同轴电缆3提供微波能量输入接口。

在进行消融治疗时，穿刺针头处的介质部能够将微波天线附近的组织产生热量转移，导热芯杆能够将同轴线缆产生的热量转移，热量的转移依赖于导热芯杆尾端连接的制冷部件，在制冷部件的作用下，对导热芯杆尾端进行降温，于是，导热芯杆的两端产生了热量差，进而，导热芯杆头部的热量向尾端转移。

为了便于调节制冷部件的功率，可以在消融针内置温度传感组件，以实时监控消融组织及同轴电缆的温度，并根据反馈的温度数据对制冷部件的输出功率进行调节。在消融针中内置温度传感组件是本领域常见的结构形式，例如申请号为201810151977.1的发明专利。

本文中提到的所有现有主题(例如出版物、专利、专利申请和硬件)通过引用以其整体并入本文,除了该主题可能与本发明的主题冲突以外(在这种情况下,以本文呈现的内容为准)。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融针，其具有：

穿刺针头(1)、消融针杆(2)以及同轴电缆(3)；

穿刺针头(1)设置在消融针杆(2)的头端，同轴电缆(3)穿设在消融针杆(2)内，其特征在于，

穿刺针头(1)由穿刺部(101)和介质部(102)构成；

介质部(102)连接在穿刺部(101)的尾端，介质部(102)呈圆筒状，其材质为绝缘且导热性能好的材料；

同轴电缆(3)的头端穿设在介质部(102)内，其头端具有裸露的内导体(301)；消融针杆(2)包括外套管(201)和导热芯杆(202)，外套管(201)同轴连接在介质部(102)的尾端，导热芯杆(202)穿设在外套管(201)内，介质部(102)的尾端端面设置有环形插接槽(1021)，导热芯杆(202)的头端对应设置有与环形插接槽(1021)相配合的环形插接头(2021)。

2.如权利要求1所述可控温消融针，其特征在于，

穿刺针头(1)由一体成型的穿刺部(101)和介质部(102)构成，穿刺针头(1)的材质为金刚石。

3.如权利要求1所述可控温消融针，其特征在于，

穿刺针头(1)的穿刺部(101)为金属材质，介质部(102)为金刚石材质。

4.如权利要求3所述可控温消融针，其特征在于，

同轴电缆(3)的头端裸露的内导体(301)与穿刺针头(1)的穿刺部(101)连接在一起。

5.如权利要求1所述可控温消融针，其特征在于，

置于介质部(102)内的同轴电缆(3)非裸露段的长度大于环形插接槽(1021)的深度。

6.如权利要求1所述可控温消融针，其特征在于，

介质部(102)的环形插接槽(1021)内嵌设有显像环(4)，显像环(4)为在超声或CT成像中可见的材质。

7.一种用于肿瘤消融治疗的可控温消融治疗装置，其特征在于，其具有：

微波发生器(5)，其用于产生微波能量；以及

权利要求1-6中任意权利要求所述消融针，消融针中的同轴电缆(3)与微波发生器(5)连接；以及

制冷部件(6)，连接在导热芯杆(202)的尾端，用于对导热芯杆(202)进行降温；以及

手柄(7)，用于承载制冷部件(6)且设有同轴电缆(3)的外接头。

8.如权利要求7所述可控温消融治疗装置，其特征在于，

制冷部件(6)包括半导体制冷片(601)、散热元件(602)以及电源，半导体制冷片(601)为圆筒结构，其内侧面为制冷面，散热元件(602)设置在半导体制冷片(601)的外侧面，电源用于向半导体制冷片(601)供电。

9.如权利要求8所述可控温消融治疗装置，其特征在于，

导热芯杆(202)由一体连接的直杆部(2022)和加强部(2023)构成，加强部(2023)的直径大于直杆部(2022)直径，半导体制冷片(601)裹设在导热芯杆(202)的加强部(2023)处。

10.如权利要求7所述可控温消融治疗装置，其特征在于，其还具有：

还包括超声成像系统(8)和触控显示计算机(9)，超声成像系统(8)在微波消融程序期间的对患者身体成像以可视化同轴电缆(3)的消融头在患者体内的位置其它附件和外围装置，触控显示计算机(9)用于输入和输出控制指令。

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