CN116869644B - 一种定向辐射微波消融天线 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微波消融技术领域,具体涉及一种定向辐射微波消融天线,包括针头、针杆、水箱、射频连接器、同轴电缆、消融天线本体以及定位单元,所述针头上设置有微波辐射窗口,所述针杆与针头的一端固定连接,所述水箱固定安装于所述针杆的一端,所述射频连接器安装于所述水箱的一端,所述同轴电缆设置于所述针杆的内部,用于向所述针头处传输微波能量,所述消融天线本体设置于所述针杆的内部,所述定位单元设置于所述针杆的内部,用于固定所述针头以及所述针杆的位置。该发明能够根据肿瘤大小、所处于特定危险位置定制出来定向辐射天线,消融形态切面近似为小扇形形态,半圆形态或者大扇形形态,有效解决对附近危险脏器、神经组织的损伤。
Description
技术领域
本发明属于微波消融技术领域,具体涉及一种定向辐射微波消融天线。
背景技术
随着现代科技与肿瘤学的进步,近十年来,国内微波肿瘤消融技术取得了突破性的发展。微波肿瘤消融是利用微波能作用组织即可产生热效应,在较短的时间内,其热场中心温度可达100℃以上,肿瘤组织在温度大于或等于60℃的条件下被瞬间凝固、灭活,达到肿瘤消融治疗的目的。微波肿瘤消融术是将微波消融针介入人体组织的病灶,由其前端持续发射微波能,以实施手术,因其效率高,创口小、并发症少,并且对组织的作用深度及范围大小均可控,适用于全身实体肿瘤的消融手术。
现有技术中,微波消融形态近似椭圆或者圆形,对于处于根据肿瘤组织的形态选取不同长度的消融针头进行消融治疗,且对于不呈圆形或不呈近似椭圆的细长形肿瘤和靠近危险脏器、神经组织肿瘤,要用多根微波消融针分时分段进行治疗难以把控,容易产生损伤,基于此,本方案提供了一种能够根据肿瘤大小、所处于特定危险位置定制出来定向辐射天线。
发明内容
本发明的目的是提供一种定向辐射微波消融天线,能够根据肿瘤大小、所处于特定危险位置定制出来定向辐射天线,消融形态切面近似为小扇形形态,半圆形态或者大扇形形态,有效解决对附近危险脏器、神经组织的损伤。
本发明采取的技术方案具体如下:
一种定向辐射微波消融天线,包括:
针头,所述针头上设置有微波辐射窗口;
针杆,所述针杆与针头的一端固定连接,且所述针杆设置为中空状;
水箱,所述水箱安装于所述针杆的一端,用于向所述针杆的内部输送冷却液;
射频连接器,所述射频连接器安装于所述水箱的一端,用于发出微波能量;
同轴电缆,所述同轴电缆设置于所述针杆的内部,并与所述射频连接器电性连接,用于向所述针头处传输微波能量;
消融天线本体,所述消融天线本体设置于所述针杆的内部,并与所述同轴电缆的一端电性连接,用于发射微波能量;
定位单元,所述定位单元设置于所述针杆的内部,用于固定所述针头以及所述针杆的位置;
换向单元,所述换向单元设置于所述水箱的内部,用于切换所述针杆的角度。
在一种优选方案中,所述针杆的内部设置有冷却管道,所述冷却管道与所述水箱相连通,用于向所述针杆的内部输送冷却液。
在一种优选方案中,所述水箱的下方固定安装有进液管和排液管,所述进液管与冷却管道相连通,所述排液管与所述针杆相连通。
在一种优选方案中,所述同轴电缆包括平滑段和弯折段,所述平滑段的外壁包裹有微波屏蔽层,所述弯折段与所述消融天线本体电性连接,且裸露于所述针杆的内部;
其中,所述弯折段靠近所述针头的一端接近微波辐射窗口,且所述弯折段与所述平滑段之间的夹角为α,α的取值范围为0~30°。
在一种优选方案中,所述针杆和针头的内侧和外侧分别包覆有内屏蔽层和外屏蔽层,所述外屏蔽层与内屏蔽层上均开设有位于微波辐射窗口外侧的外辐射缺口和内辐射缺口;
其中,所述外辐射缺口与消融天线本体轴心处的夹角为θ,所述内辐射缺口与消融天线本体轴心处的夹角为β,且θ≤β。
在一种优选方案中,所述换向单元包括换向柱、换向槽、触发杆和推杆,所述换向柱转动连接于所述水箱的内部,所述换向槽开设于所述换向柱的外表面,且所述换向槽为连续性的波浪形,所述触发杆滑动连接于所述换向槽的内部,所述触发杆的外侧滑动套接有导向杆,所述推杆安装于所述触发杆的上方,所述推杆的一端固定连接有复位弹簧,所述复位弹簧的一端与导向杆的内壁固定连接,且所述推杆的顶端贯穿水箱的上表面并固定连接有推板。
在一种优选方案中,所述推杆与所述触发杆的连接处开设有安装槽,所述安装槽的内部设置有回位弹簧,回位弹簧的底端与触发杆的顶端固定连接;
其中,所述换向槽的弯折处设置为凸起状,且在所述触发杆行进至换向槽的弯折处后,会向上顶起回位弹簧,在所述触发杆脱离弯折处之后,所述回位弹簧会挤压所述触发杆复位。
在一种优选方案中,所述定位单元包括弹性片和挤压片,所述弹性片设置于所述针杆的外侧,所述挤压片设置于所述针杆的内部。
在一种优选方案中,所述挤压片设置为双程记忆金属,所述挤压片的相变温度为40℃,且所述挤压片的外侧固定套接有屏蔽金属,所述屏蔽金属用于屏蔽和反射微波能量。
本发明还提供了,一种定向辐射微波消融方法,应用于上述的定向辐射微波消融天线,包括:
步骤1、获取待消融区域,并将所述待消融区域中的中心点标定为基准点;
步骤2、获取多个与所述待消融区域形状一致的离体样本组织,并以基准点为消融点执行模拟消融;
步骤3、在多个所述离体样本组织中,逐一向所述微波辐射窗口的方向偏移所述消融天线本体,得到多个模拟消融区域,其中,所述模拟消融区域包括主消融区域和从属消融区域;
步骤4、获取多个所述模拟消融区域中的附属损伤区域,并将所述附属损伤区域最小的模拟消融标定为标准消融;
步骤5、获取所述标准消融下的消融天线本体的偏移距离,得到定向辐射微波消融天线。
本发明取得的技术效果为:
本发明能够根据肿瘤大小、所处于特定危险位置定制出来定向辐射天线,消融形态小半圆形态、半圆形态或者大半形态,有效解决对附近危险脏器、神经组织的损伤,同时结合换向单元的作用,能够在针杆不拔出的前提下实现换向操作,使得微波辐射窗口的朝向得到改变,从而能够实现多次单向消融作业,最后配合定位单元的设计,能够加强针杆的固定效果,使得消融过程中不会出现针杆松动而导致患者体内正常组织受损的现象。
附图说明
图1是本发明的实施例所提供的整体装置的示意图;
图2是本发明的实施例所提供的针杆内部的剖视图;
图3是本发明的实施例所提供的换向单元的示意图;
图4是本发明的实施例所提供的导向杆和推杆内部的剖视图;
图5是本发明的实施例所提供的外辐射窗口与内辐射缺口的示意图;
图6是本发明的实施例所提供的电场分布图;
图7是本发明的实施例所提供的比吸收率分布图;
图8是本发明的实施例所提供的消融区域分布图;
图9是本发明的实施例所提供的模拟消融结果的曲线图;
图10是本发明的实施例所提供的α角与消融时间的拟合曲线图;
图11是本发明的实施例所提供的模拟消融的示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、针头;
2、微波辐射窗口;
3、针杆;
4、水箱;401、进液管;402、排液管;
5、射频连接器;
6、同轴电缆;601、平滑段;602、弯折段;
7、消融天线本体;
8、定位单元;801、弹性片;802、挤压片;
9、冷却管道;
10、推板;
11、换向单元;1101、换向柱;1102、换向槽;1103、触发杆;1104、推杆;
12、导向杆;
13、复位弹簧;
14、回位弹簧。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个较佳的实施方式中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
请参阅图1和图2所示,本发明提供了一种定向辐射微波消融天线,包括针头1,针头1上设置有微波辐射窗口2;
针杆3,针杆3与针头1的一端固定连接,且针杆3设置为中空状;
水箱4,水箱4安装于针杆3的一端,用于向针杆3的内部输送冷却液;
射频连接器5,射频连接器5安装于水箱4的一端,用于发出微波能量;
同轴电缆6,同轴电缆6设置于针杆3的内部,并与射频连接器5电性连接,用于向针头1处传输微波能量;
消融天线本体7,消融天线本体7设置于针杆3的内部,并与同轴电缆6的一端电性连接,用于发射微波能量;
定位单元8,定位单元8设置于针杆3的内部,用于固定针头1以及针杆3的位置;
换向单元11,换向单元11设置于水箱4的内部,用于切换针杆3的角度。
本发明中,在需要对患者体内的肿瘤进行消融作业时,首先需要将针头1以及针杆3插入至肿瘤内部,之后射频连接器5发射微波能量,并经由同轴电缆6传输至消融天线本体7处,而后消融天线本体7发出微波能量,并经由微波辐射窗口2将微波能量从针头1处辐射出去,受到辐射的组织,其组织的极性分子高速运动,使组织温度升高,达到消融温度,实现对肿瘤的消融作业,在射频连接器5工作时,水箱4能够将冷却液注入至针杆3的内部,冷却液会充盈在针杆3的内部,而且也会包覆于消融天线本体7的外部,实现对消融天线本体7的降温作用,减少微波辐射窗口2处的热量,避免其过热而损坏人体内部的其它组织或者器官,同时,在消融天线本体7发出微波能量时,肿瘤组织温度升高后的热量会传递至针杆3,进而针杆3内部的温度会相应的增加,此时定位单元8则会相应的动作,加强针杆3在肿瘤内部的稳定性,降低医护人员的疲劳度,同时也能够避免消融过程中针杆3发生偏移,保证消融作业执行过程中的安全。
在一个较佳的实施方式中,请参阅图2,针杆3的内部设置有冷却管道9,冷却管道9与水箱4相连通,用于向针杆3的内部输送冷却液。
在该实施方式中,冷却管道9的出液端靠近针头1,使得水箱4内部的冷却液能够第一时间被输送至消融天线本体7外侧,从而使得消融天线本体7能够得到及时性的降温,并在后续冷却液的挤压下,消融天线本体7外侧的冷却液会被挤压至冷却管道9的外侧,最后会经由排液管402被排出,此外,需要说明的是,冷却液需要具有高介电常数,具体需要根据实际应用场景选用,文中对其不加以具体的限制。
其次,如图1和图3所示,水箱4的下方固定安装有进液管401和排液管402,进液管401与冷却管道9相连通,排液管402与针杆3相连通。
需要说明的是,水箱4包括进水箱和排水箱,进水箱与排水箱之间通过固定隔板分隔,进水箱用于连通冷却管道9和进液管401,排水箱与排液管402相连通,且水箱4的外部设置有用于存储冷却液的储液袋,储液袋与进液管401和排液管402相连接,且排液管402与储液袋之间还设置有蠕动泵,用于及时引出针杆3内部的冷却液,排水箱还与针杆3转动连接,且排水箱与针杆3的连接处设置有用于防止冷却液外溢的密封圈,。
该实施方式中,进液管401和排液管402的设置目的是为了保证针杆3内部的冷却液能够得到流动,受肿瘤组织升温后影响的冷却液会经由排液管402排出,而进液管401又能够及时的将水箱4内部的冷却液输送至消融天线本体7处,保证消融作业的安全不会受到影响。
再其次,请再次参阅图2,同轴电缆6包括平滑段601和弯折段602,平滑段601的外壁包裹有微波屏蔽层,弯折段602与消融天线本体7电性连接,且裸露于针杆3的内部;
其中,弯折段602靠近针头1的一端接近微波辐射窗口2,且弯折段602与平滑段601之间的夹角为α,α的取值范围为0~30°。
根据上述结构,为在消融作业中实现定向消融的目的,本实施方式将同轴电缆6设置为平滑段601和弯折段602,平滑段601主要起到传递微波能量的作用,而弯折段602端部的消融天线本体7决定着微波能量辐射点,为保证微波能量传输过程中不会逸散或者经由针杆3排出,在平滑段601的外侧包覆了一层微波屏蔽层,此微波屏蔽层的材料可以为材料金、铜、银、铬、镍等金属,微波能量的散发点靠近微波辐射窗口2,以便于其对肿瘤实现定向消融的目的。
在一个较佳的实施方式中,请参阅图2,针杆3和针头1的内侧和外侧分别包覆有内屏蔽层和外屏蔽层,外屏蔽层与内屏蔽层上均开设有位于微波辐射窗口2外侧的外辐射缺口和内辐射缺口。
在该实施方式中,内屏蔽层和外屏蔽层的材料与微波屏蔽层侧的材料一致,在此就不加以重复的赘述,另外,外辐射缺口和内辐射缺口的设置是为了保证微波能量能够从微波辐射窗口2处散出;
进一步的,如图5所示,外辐射缺口与消融天线本体7轴心处的夹角为θ,内辐射缺口与消融天线本体7轴心处的夹角为β,且θ≤β,其目的在于汇聚微波能量,有利于定向辐射,以此来保证定向消融的效果。
如图3和图4所示,换向单元11包括换向柱1101、换向槽1102、触发杆1103和推杆1104,换向柱1101转动连接于水箱4的内部,换向柱1101还固定套接于针杆3的外表面,针杆3内部固定有固定支架,固定支架固定套接于同轴电缆6的外表面,进而在针杆3伴随换向柱1101转动时,同轴电缆6能伴随针杆3同步转动,此外,为避免同轴电缆6转动时发生线缆绕卷的现象发生,可配套使用电滑环将同轴电缆6与射频连接器5连接在一起,换向槽1102开设于换向柱1101的外表面,且换向槽1102为连续性的波浪形,触发杆1103滑动连接于换向槽1102的内部,触发杆1103的外侧滑动套接有导向杆12,推杆1104安装于触发杆1103的上方,推杆1104的一端固定连接有复位弹簧13,推杆1104的外部还固定套接有密封板,密封板与水箱4内壁的上方相贴合,以此避免水箱4内部的冷却液溢出,复位弹簧13的一端与导向杆12的内壁固定连接,且推杆1104的顶端贯穿水箱4的上表面并固定连接有推板10。
在执行针杆3的换向作业时,首先推动推板10,推板10会带动推杆1104同步移动,推杆1104带动触发杆1103同步移动,触发杆1103沿着换向槽1102的内部行走,从而驱动换向柱1101转动,此时换向柱1101便会带动针杆3和同轴电缆6同步转动,从而微波辐射窗口2的朝向也会相应的得到调整,使得针杆3不拔出的状态下,能够执行二次消融作业。
如图4所示,推杆1104与触发杆1103的连接处开设有安装槽,安装槽的内部设置有回位弹簧14,回位弹簧14的底端与触发杆1103的顶端固定连接;
其中,换向槽1102的弯折处设置为凸起状,且在触发杆1103行进至换向槽1102的弯折处后,会向上顶起回位弹簧14,在触发杆1103脱离弯折处之后,回位弹簧14会挤压触发杆1103复位。
该实施方式中,换向槽1102弯折处凸起的设计是为了保证导向杆12不会在复位弹簧13的弹力作用下返回,以此来实现驱动换向柱1101的转动,从而实现角度调节的目的,且此处单次调节的角度可根据实际需求进行设置,文中对其就不加以明确的限制。
再其次,定位单元8包括弹性片801和挤压片802,弹性片801设置于针杆3的外侧,挤压片802设置于针杆3的内部,挤压片802设置为双程记忆金属,挤压片802的相变温度为40℃。
该实施方式中,在执行消融作业时,一般会将其温度设置为60℃,在选用挤压片802时,就需要明确其相变温度,在消融作业执行过程中,挤压片802受热会逐渐恢复原状,此时其就会对弹性片801施加一个挤压力,从而使得弹性片801向外扩张,实现对针杆3的紧固目的;
进一步的,在消融作业完成之后,针头1处仍然会存在因微波能量导致的高温,此时对其执行换向操作,或者直接从患者体内拔出均可能会损伤患者体内的正常组织或者器官,定位单元8的设置能够避免此现象发生,在挤压片802复位受到冷却液的持续低温作用之后,其会逐渐复位,相应的,此时针头1位置处的因微波能量而造成的高温也会逐渐降低至安全温度,在挤压片802以及弹性片801均完全复位后,再执行针杆3的换向即可。
需要说明的是,挤压片802的外侧固定套接有屏蔽金属,屏蔽金属用于屏蔽和反射微波能量,以此来避免针杆3内部的微波能量经由定位单元8处溢出,有效的避免其损伤患者体内的正常组织。
请参阅附图6至图11,本发明还提供了,一种定向辐射微波消融方法,应用于上述的定向辐射微波消融天线,包括:
步骤1、获取待消融区域,并将待消融区域中的中心点标定为基准点;
步骤2、获取多个与待消融区域形状一致的离体样本组织,并以基准点为消融点执行模拟消融;
步骤3、在多个离体样本组织中,逐一向微波辐射窗口2的方向偏移消融天线本体7,得到多个模拟消融区域,其中,模拟消融区域包括主消融区域和从属消融区域;
步骤4、获取多个模拟消融区域中的附属损伤区域,并将附属损伤区域最小的模拟消融标定为标准消融;
步骤5、获取标准消融下的消融天线本体7的偏移距离,得到定向辐射微波消融天线。
如上述步骤1至步骤5所述,在执行模拟消融作业时,记录消融天线本体7偏移后弯折段602与平滑段601之间的角度,此角度记为α,随后确定模拟消融过程中的需要微波能量,以及模拟消融过程中的目标区域,进而便可得到不同α角下,完成模拟消融所需的时间,具体请参阅附图9,此外,需要说明的是,虽然α角越大,所需的模拟时间越短,但是其微波辐射能量所扩散的区域也就越大,进而便可能造成大面积的附属损伤区域,为确保人体内部其它组织的安全,本实施方式选用对应附属损伤区域最小的模拟消融为标准消融,以此来确定α角的大小,由于不同肿瘤的形状均不类似,故而不同消融作业下的α角也不相同,具体也应以实际情况进行判定,但不同α角下的消融区域可被记录,为后续消融不同形状的肿瘤提供相应的数据支持。
本发明的工作原理为:在需要对患者体内的肿瘤进行消融作业时,首先需要将针头1以及针杆3插入至肿瘤内部,之后射频连接器5发射微波能量,并经由同轴电缆6传输至消融天线本体7处,而后消融天线本体7发出微波能量,并经由微波辐射窗口2射出,实现对肿瘤的消融作业,在射频连接器5工作时,水箱4内部的冷却液在注入至针杆3的内部,冷却液会充盈在针杆3的内部,而且也会包覆于消融天线本体7的外部,实现对消融天线本体7的降温作用,避免其过热而损坏人体内部的其它组织或者器官,同时,在肿瘤组织受微波能量影响下升温时,针杆3内部的温度会相应的增加,此时定位单元8则会相应的动作,加强针杆3在肿瘤内部的稳定性,降低医护人员的疲劳度,同时也能够避免消融过程中针杆3发生偏移,保证消融作业执行过程中的安全,且在单向消融作业完成之后,执行换向单元11,能够调节针杆3的角度,使得微波辐射窗口2的朝向角度也能够发生改变,从而能够在不取出针杆3的前提现实现二次消融作业。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法,如无特别说明和限定,均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (5)
1.一种定向辐射微波消融天线,其特征在于:包括:
针头(1),所述针头(1)上设置有微波辐射窗口(2);
针杆(3),所述针杆(3)与针头(1)的一端固定连接,且所述针杆(3)设置为中空状;
水箱(4),所述水箱(4)安装于所述针杆(3)的一端,用于向所述针杆(3)的内部输送冷却液;
射频连接器(5),所述射频连接器(5)安装于所述水箱(4)的一端,用于发出微波能量;
同轴电缆(6),所述同轴电缆(6)设置于所述针杆(3)的内部,并与所述射频连接器(5)电性连接,用于向所述针头(1)处传输微波能量;
消融天线本体(7),所述消融天线本体(7)设置于所述针杆(3)的内部,并与所述同轴电缆(6)的一端电性连接,用于发射微波能量;
定位单元(8),所述定位单元(8)设置于所述针杆(3)的内部,用于固定所述针头(1)以及所述针杆(3)的位置;
换向单元(11),所述换向单元(11)设置于所述水箱(4)的内部,用于切换所述针杆(3)的角度;
其中,所述针杆(3)和针头(1)的内侧和外侧分别包覆有内屏蔽层和外屏蔽层,所述外屏蔽层与内屏蔽层上均开设有位于微波辐射窗口(2)外侧的外辐射缺口和内辐射缺口;
其中,所述外辐射缺口与消融天线本体轴心处的夹角为θ,所述内辐射缺口与消融天线本体轴心处的夹角为β,且θ≤β;
所述换向单元(11)包括换向柱(1101)、换向槽(1102)、触发杆(1103)和推杆(1104),所述换向柱(1101)转动连接于所述水箱(4)的内部,所述换向槽(1102)开设于所述换向柱(1101)的外表面,且所述换向槽(1102)为连续性的波浪形,所述触发杆(1103)滑动连接于所述换向槽(1102)的内部,所述触发杆(1103)的外侧滑动套接有导向杆(12),所述推杆(1104)安装于所述触发杆(1103)的上方,所述推杆(1104)的一端固定连接有复位弹簧(13),所述复位弹簧(13)的一端与导向杆(12)的内壁固定连接,且所述推杆(1104)的顶端贯穿水箱(4)的上表面并固定连接有推板(10);
所述推杆(1104)与所述触发杆(1103)的连接处开设有安装槽,所述安装槽的内部设置有回位弹簧(14),回位弹簧(14)的底端与触发杆(1103)的顶端固定连接;
其中,所述换向槽(1102)的弯折处设置为凸起状,且在所述触发杆(1103)行进至换向槽(1102)的弯折处后,会向上顶起回位弹簧(14),在所述触发杆(1103)脱离弯折处之后,所述回位弹簧(14)会挤压所述触发杆(1103)复位;
所述定位单元(8)包括弹性片(801)和挤压片(802),所述弹性片(801)设置于所述针杆(3)的外侧,所述挤压片(802)设置于所述针杆(3)的内部;
所述挤压片(802)设置为双程记忆金属,所述挤压片(802)的相变温度为40℃,且所述挤压片(802)的外侧固定套接有屏蔽金属,所述屏蔽金属用于屏蔽和反射微波能量;
在消融作业执行过程中,挤压片(802)受热会逐渐恢复原状,此时其就会对弹性片(801)施加一个挤压力,从而使得弹性片(801)向外扩张,实现对针杆(3)的紧固目的。
2.根据权利要求1所述的一种定向辐射微波消融天线,其特征在于:所述针杆(3)的内部设置有冷却管道(9),所述冷却管道(9)与所述水箱(4)相连通,用于向所述针杆(3)的内部输送冷却液。
3.根据权利要求2所述的一种定向辐射微波消融天线,其特征在于:所述水箱(4)的下方固定安装有进液管(401)和排液管(402),所述进液管(401)与冷却管道(9)相连通,所述排液管(402)与所述针杆(3)相连通。
4.根据权利要求1所述的一种定向辐射微波消融天线,其特征在于:所述同轴电缆(6)包括平滑段(601)和弯折段(602),所述平滑段(601)与所述弯折段(602)一体成型,所述平滑段(601)的外壁包裹有微波屏蔽层,所述弯折段(602)与所述消融天线本体(7)电性连接,且裸露于所述针杆(3)的内部;
其中,所述弯折段(602)靠近所述针头(1)的一端接近微波辐射窗口(2),且所述弯折段(602)与所述平滑段(601)之间的夹角为α,α的取值范围为0~30°。
5.一种定向辐射微波消融方法,应用于权利要求1中4中任意一项所述的定向辐射微波消融天线,其特征在于:包括:
步骤1、获取待消融区域,并将所述待消融区域中的中心点标定为基准点;
步骤2、获取多个与所述待消融区域形状一致的离体样本组织,并以基准点为消融点执行模拟消融;
步骤3、在多个所述离体样本组织中,逐一向所述微波辐射窗口(2)的方向偏移所述消融天线本体(7),得到多个模拟消融区域,其中,所述模拟消融区域包括主消融区域和从属消融区域;
步骤4、获取多个所述模拟消融区域中的附属损伤区域,并将所述附属损伤区域最小的模拟消融标定为标准消融;
步骤5、获取所述标准消融下的消融天线本体(7)的偏移距离,得到定向辐射微波消融天线。
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Citations (2)
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WO2020049283A1 (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | Emblation Limited | Microwave apparatus, system and manufacturing method |
CN113924057A (zh) * | 2019-05-24 | 2022-01-11 | 堪萨斯州立大学研究基金会 | 微创微波消融装置 |
Family Cites Families (2)
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WO2016089887A1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | Kansas State University Research Foundation | High-efficiency, directional microwave ablation antenna |
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CN113924057A (zh) * | 2019-05-24 | 2022-01-11 | 堪萨斯州立大学研究基金会 | 微创微波消融装置 |
Non-Patent Citations (1)
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---|
苗淑杰,刘喜平.机械设计基础.北京大学出版社,2020,(第2版),第48页. * |
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