CN217907971U - 微波消融系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微波消融系统，包括设有柔性外管、柔性内管、柔性同轴电缆和辐射头的电极针体、手柄、微波发生器及冷却结构，其中，柔性内管和同轴电缆穿设于柔性外管内部，辐射头设于柔性外管的一端，且辐射头与同轴电缆相连接，其中，辐射头的辐射区域长度在2毫米至5毫米之间；手柄固定包覆于柔性外管的另一端；微波发生器用于生成5G频段的用于消融的微波，微波发生器与同轴电缆相连接；冷却机构包括冷却循环管路，冷却循环管路设于柔性内管内，且冷却循环管路与同轴电缆相邻。该微波消融系统可以同时兼顾消融效率及消融的精准性，临床应用环境下，可更好地用于人体结构中操作，同时，可有效对电极针体进行降温，提高安全保障。

Description

微波消融系统

技术领域

本实用新型涉及微波消融技术领域，具体是指一种微波消融系统。

背景技术

消融在临床上的应用已有近20年历史，在众多消融手段中，微波消融因其原理简单，操作方便，目前已有应用邻域主要为实质性器官肿瘤治疗，心脏类，血管类疾病的治疗等。

微波消融系统通常包含微波发生器、冷却系统及一次性电极三个主要部件，其中：

微波发生器：用于提供产品系统需要的功率能量，控制及监控消融系统的工作状态，是整个微波消融系统的核心；

冷却系统：微波消融系统在实际消融手术过程中传递的通常是50-150W的大功率能量，该大功率能量通过较细的同轴电缆传输，传输过程中有大量热损耗，导致传输的线缆温度急剧升高，故需要冷却系统冷却传输线缆的温度。

一次性电极(即电极针)：该部分通常根据实际消融部位设计，不同的应用场景配合有不同的针型设计。

由于现有技术中的微波消融系统中的微波发生器一般仅提供低频段的功率来实现消融，这种采用低频段能量的微波消融系统需要足够大的辐射区域才能实现有效消融，为了满足消融的目的，现有技术中的微波消融系统的一次性电极上的辐射区域需要足够的长度，即现有技术中的微波消融系统存在如下问题：

低频段微波消融系统本身对应的天线辐射区长度过长，其本身的技术原理决定了电极要到达高效的辐射效率，其等效的辐射区长度过长，该技术缺陷导致其在实际使用过程中不是效率不高就是长度过长；效率低，传统的微波消融系统，为了满足客户对辐射区域短的要求，将电极做短，而不改进主机(即微波发生器)，导致主机发生功率能量频段低，电极减短，谐振频率高，从而主机和电极不匹配，系统效率降低，在使用过程中系统不稳定，消融效果不可预测的问题；同时，基于上述问题，导致传统的消融软电极，辐射区较长，无法做到小于10mm的弯曲半径；并且，现有消融电极测温电极没加到靠近辐射区，多数没法做到温度精准可控的安全消融；现有技术中，包括同样尺寸的电极外径的微波消融系统，无法做到在100W下工作。即现有技术中的微波消融系统无法同时兼顾工作效率及消融的精准性。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种效率高、精准性好、操作方便的微波消融系统。

为了实现上述目的，本实用新型的微波消融系统具有如下构成：

该微波消融系统，其主要特征是，

包括：

电极针体，包括柔性外管、柔性内管、柔性同轴电缆和辐射头，所述柔性内管和所述同轴电缆穿设于所述柔性外管内部，所述辐射头设于所述柔性外管的一端，且所述辐射头与所述同轴电缆相连接，其中，所述辐射头的辐射区域长度在2毫米至5毫米之间；

手柄，固定包覆于所述柔性外管的另一端；

微波发生器，用于生成5G频段的用于消融的微波，所述微波发生器与所述同轴电缆相连接；

冷却机构，包括冷却循环管路，所述冷却循环管路与所述同轴电缆相邻，其中，由所述柔性内管将所述冷却循环管路中的流入管路和流出管路分隔。

上述的微波消融系统，其中，所述辐射头包括单极子天线、加载天线或螺旋天线中的任一种天线结构。

上述的微波消融系统，其中，当所述辐射头包括单极子天线时，所述电极针体的端部包括非金属针头；

当所述辐射头包括加载天线时，所述电极针体的端部包括圆形针头；

当所述辐射头包括螺旋天线时，所述电极针体的端部包括导管堵头。

上述的微波消融系统，其中，所述辐射头中不与所述同轴电缆相连接的一端设有硬质电极。

上述的微波消融系统，其中，所述冷却循环管路套设于所述同轴电缆外侧。

上述的微波消融系统，其中，所述冷却循环管路中的相互连通的所述流入管路及所述流出管路同轴设计；或

所述冷却循环管路中的相互连通的所述流入管路及所述流出管路并行设计。

上述的微波消融系统，其中，所述电极针体的长度范围在60厘米至120厘米之间；

所述电极针体的最小弯曲半径为5毫米；

所述电极针体的外径不大于1.9毫米；

所述柔性外管和所述柔性内管均采用耐高温材料制成。

上述的微波消融系统，其中，所述身份识别部件设于所述手柄中，所述身份识别部件与所述微波发生器相连接；

所述电极针体与所述手柄可拆卸地连接，所述电极针体上还设有身份标记部件，所述身份标记部件在所述电极针体与所述手柄连接时与所述身份识别部件相连接。

上述的微波消融系统，其中，所述微波消融系统还包括温控部件，所述温控部件的测温端与所述的辐射头相邻，所述温控部件的控制端与所述微波发生器相连接。

上述的微波消融系统，其中，所述微波消融系统还包括磁导航部件，所述磁导航部件中的电磁传感器设于所述辐射头处。

本实用新型的微波消融系统的有益效果：

通过设置能够生成5G频段的用于消融的微波的微波发生器、柔性的包括辐射区域长度在2毫米至5毫米之间电极针体及冷却机构，使得微波消融系统可以同时兼顾消融效率及消融的精准性，同时，由于电极针体为柔性的，故可更好地适应人体结构，同时，通过冷却机构的设计，可有效对电极针体进行降温，提高安全保障。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

图1为一实施例中本实用新型的微波消融系统中的电极针体与手柄的连接剖面图。

图2a为第一实施例中本实用新型的微波消融系统中的电极针体的局部剖面图。

图2b为第二实施例中本实用新型的微波消融系统中的电极针体的局部剖面图。

图2c为第三实施例中本实用新型的微波消融系统中的电极针体的局部剖面图。

图3a为第一实施例中本实用新型的微波消融系统中的冷却循环管路的剖面示意图。

图3b为图3a中的冷却循环管路的截面示意图。

图4a为第二实施例中本实用新型的微波消融系统中的冷却循环管路的剖面示意图。

图4b为图4a中的冷却循环管路的截面示意图。

图5为一实施例中本实用新型的微波消融系统中的电极针体与外部导向医疗器械的相对位置示意图。

附图标记

1 电极针体

11 柔性外管

12 柔性内管

13 柔性同轴电缆

14 辐射头

141a 单极子天线

141b 加载天线

141c 螺旋天线

142a 非金属针头

142b 圆形针头

142c 导管堵头

15 硬质电极

2 手柄

3 冷却循环管路

31 流入管路

32 流出管路

33 进水口

34 出水口

4 测温端

5 电磁传感器

6 导向医疗器械

具体实施方式

为了使实用新型实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本实用新型。但本实用新型不仅限于以下实施的案例。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

下面结合图1至图5对本技术方案进行进一步地说明。

该实施例中的微波消融系统包括：

电极针体1，包括柔性外管11、柔性内管12、柔性同轴电缆13和辐射头14，所述柔性内管12和所述同轴电缆穿设于所述柔性外管11内部，所述辐射头14设于所述柔性外管11的一端，且所述辐射头14与所述同轴电缆相连接，其中，所述辐射头14的辐射区域长度在2毫米至5毫米之间；

手柄2，固定包覆于所述柔性外管11的另一端，二者连接结构可参阅图1所示，其中，图1中在电极针体1处绘制了截断线，用于标示电极针体1的长度并非局限于图1所示的长度；

微波发生器，用于生成5G频段的用于消融的微波，所述微波发生器与所述同轴电缆相连接；

冷却机构，包括冷却循环管路3，所述冷却循环管路3与所述同轴电缆相邻，其中，由所述柔性内管12将所述冷却循环管路3中的流入管路31和流出管路32分隔；

如图1所述，该实施例中的冷却机构中的出水口34及进水口33均设于所述手柄2上，其中，进水口33可与冷却机构中的流入管路31相连接，出水口34可与冷却机构中的流出管路32相连接。通过冷却机构的设计可实现对电极针体1的局部降温操作。

该实施例中的微波消融系统具有超短的辐射头14(即微波辐射头)，同时配合可生成5G频段的用于消融的微波的微波发生器，可有效兼顾消融精度及消融效率。

该实施例中提到的5G频段指的就是通信领域中提到的5G频段的频段，因5G频段电磁波波长短，从而可使得产品的可操作性高。在一优选的实施例中，可采用5G频段给的5.8GHz的频段进行消融，从而实现更好的消融效果，但实际操作过程中，并不限于该频段。该方案中，通过将系统的工作频段设定于5G通信频段，该频段电极可以利用其波长短的天生优势，保障电极在极短的情况下还满足高效的需求。

该实施例中的微波消融系统可用于肺部消融，由于电极针体1采用了柔性的材料构成，故该电极针体1可经自然腔道(主动脉，支气管)到达目标消融区。即该可工作在5G频段的消融电极(即辐射头14)其辐射区超短的同时保持较高的辐射消融，该特性使得该5G频段软消融电极可通过改进设计用于经自然腔道到达肺部消融病灶。该辐射头14利用了5G频段所具备的高频段、极短波长特性，从原理上优化电极针体1结构，实现兼顾工作效率及工作精度的目的。

同时，图1所示的手柄2被设为与内镜等器材形状与尺寸相匹配的形状，该形状的手柄可方便地与内镜手柄紧密配合(具体手柄的形状可根据与其适配的设备设计)，同时该手柄可设置为单手可以抓握的大小，其即考虑了单独使用时，方便抓握的特性，也考虑了与内镜等器材使用时的匹配度；外壳的外型考虑到需要手握的场景下使用，同时也兼顾了用手指捏持的场景。

由于该实施例中使用了生成5G高频段能量的微波发生器，并使得辐射头14的辐射区域长度在2毫米至5毫米之间，故可使得电极针体1可以做到5mm以内的弯曲半径。

可采用如图2a所示结构的电极针体1构成该实施例中的电极针体1，由于电极针体1的长度较长，同时电极针体1中除靠近端部的结构有所不同外，其他部位结构均相同，故图2a中仅绘制了电极针体1中靠近端部的一端结构，如图2a所示，该实施例中的电极针体1包括单极子天线141a，所述电极针体1的端部包括非金属针头142a。所述非金属针头142a与所述柔性外管11相连，使得辐射头14位于非金属针头142a与所述柔性外管11之间形成的空间内；

如图2a所示，单极子天线141a与柔性外管11之间还设有支撑件，以对单极子天线141a进行固定。

在该实施例中，所述辐射头14中不与所述同轴电缆相连接的一端设有硬质电极15，以便于在使用过程中实施穿刺。

在该实施例中，所述冷却循环管路3套设于所述同轴电缆外侧，以对同轴电缆降温。

如图3a与图3b所示，在该实施例中，所述冷却循环管路3可包括同轴设计的连通的流入管路31及流出管路32，其中流出管路32同轴设于所述流入管路31的外侧，在具体实施时，流入管路31包覆于同轴电缆外侧。

在该实施例中，所述电极针体1的长度范围在60厘米至120厘米之间；

所述电极针体1的弯曲半径为5毫米；

所述电极针体1的外径不大于1.9毫米；

所述柔性外管11和所述柔性内管12均采用耐高温材料制成，如可采用PEEK(聚醚醚酮)、PI(聚酰亚胺)或TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)等具有耐高温性质的材料组成。

在该实施例中，所述微波消融系统还包括身份识别部件，所述身份识别部件设于所述手柄2中，所述身份识别部件与所述微波发生器相连接；

所述电极针体1与所述手柄2可拆卸地连接，所述电极针体1上还设有身份标记部件，所述身份标记部件在所述电极针体1与所述手柄2连接时与所述身份识别部件相连接。

通过该结构设计，使得微波消融系统可识别出与主机相连的电极针体1的针型，以控制微波发生器根据预设于内部的匹配关系，执行对应工作状态。

在该实施例中，所述微波消融系统还包括温控部件，所述温控部件的测温端4与所述的辐射头14相邻，所述温控部件的控制端与所述微波发生器相连接。在该实施例中，测温端4可由热电偶构成。该热电偶为超细电偶，实际操作过程中，可将超细电偶放置于最靠近辐射头14的辐射区的边界，做到在使用中实时动态的监控功率输出过程中冷却循环管路3的温度，避免使用过程中因冷却环路故障照成的不良事故，参考图2a中，测温端4放置在靠近辐射区的位置。

通过设置温控部件可实现温度监控及超温报警功能，进一步有效提高微波消融系统的安全性，有效降低使用过程中的安全风险。在使用过程中，如发生温度探测探头(即测温端4)处的温度超过设定阈值时，系统中与电极相连的主机将发出警报，并采取安全补救措施。

在该实施例中，所述微波消融系统还包括磁导航部件，所述磁导航部件中的电磁传感器5(即磁导航标记)设于所述辐射头14处。

上述实施例中的微波消融系统可与导向医疗器械6(可为撬管、内镜、支气管镜或其他具备导向功能的医疗器械)配合使用，配合使用时，电极针体1与外部导向医疗器械6的相对位置可参阅图5所示，即使用时，可先将导向医疗器械6先置于人体内，然后再将电极针体1沿导向医疗器械6置入人体，伸至消融点。

在实施时，设有磁导航部件的电极针体1可配合导向医疗器械6使用，从而可以更精准地定位消融点，使得辐射头14更快地伸至消融点。

在其他实施例中也可采用图2b或图2c所示结构的电极针体1构成上述实施例中的电极针体1，由于电极针体1的长度较长，同时电极针体1中除靠近端部的结构有所不同外，其他部位结构均相同，故图2b及图2c中仅绘制了电极针体1中靠近端部的一端结构；

如图2b所示，该实施例中的电极针体1包括加载天线141b，所述电极针体1的端部包括圆形针头142b，如图2b所示，所述圆形针头142b与所述柔性外管11相连，使得辐射头14位于圆形针头142b与所述柔性外管11之间形成的空间内，通过圆形针头实现加载效果。

如图2c所示，该实施例中的电极针体1包括螺旋天线141c，所述电极针体1的端部包括导管堵头142c，如图2c所示，所述导管堵头142c与所述柔性外管11相连，使得辐射头14位于导管堵头142c与所述柔性外管11之间形成的空间内。

具体实施时，可根据具体的应用场景选择电极针体1的具体结构，上述提到的包括单极子天线141a、加载天线141b或螺旋天线141c中的任一种天线结构的辐射头14均可使天线的辐射区缩短。

在其他实施例中，所述冷却循环管路3也可包括并行设计的连通的流入管路31及流出管路32，其结构可参阅图4a与图4b所示，从图4a与图4b可以看出，该冷却循环管路3中间设有通道供柔性同轴电缆13穿过。

上述实施例中的微波消融系统在5G频率下工作时，当电极针体缩短在2毫米至5毫米之间时，仍可保障在100W的功率下工作，在缩短辐射电极长度的同时保持极高的效率。

上述实施例中的微波消融系统通过设计超细的柔性同轴电缆13，并将其与包含微波发生器的主机相连接，通过主机控制微波发生器的输出功率、调节功率输出的脉冲模式，实现微波消融系统在高功率下工作(需注意的是本技术方案并不涉及软件方面的改进)。同时，由于超细电缆的外径可在0.8-1.5mm，故其无超温等安全风险，最长1200mm的能量传输线缆，外加冷却导管(即冷却循环管路3)后，电极针体1中软电极外径不大于1.9mm。做到高性能的系统并安全的特性。

即上述提到的实施例中的微波消融系统具有以下结构特征即特点：

该微波消融系统的结构主要由外管、金属辐射头、内管、同轴电缆、手柄2等部分组成；其中，从整体上来看整个电极针体1为软电极，其长度可为60cm到120cm长度不等，软电极针体1的外管可由耐高温的塑料材质构成，其前端粘接金属辐射头，后端连接手柄2。该外管所用材料可耐300℃的高温，外管外层，表面光滑利于传送，并具有软硬适中的特性。而内层导管(即柔性内管12)可选用与外层导管(即柔性外管11)近似的材料，柔性内管12主要是将冷却循环的热水与冷水隔离。冷却水管的设计根据实际应用和加工工艺选择图3a及图3b中的构成方式或者图4a及图4b中的构成方式。电极针体1内部的同轴电缆，一端与手柄2连接，一边与辐射天线连接。手柄2处放智能识别模块(即身份识别部件)，该识别模块在电极针体1连接到主机端时，主机根据识别的电极针体1的针型，调节功率输出的方式，达到圆形和无碳化消融。该实施例中的工作在5G频段的微波消融系统使用时，电极针体1可用于经自然腔道行肺部消融术，该电极外径以及外层导管材料设计使得其可与常规支气管镜，电磁导航等设备使用。该电极充分冷却，仅辐射电极处发热，非辐射区经过水或气体充分冷却，温度保持在40以下，该电极设计为可与兼容磁导航。电极与撬管(或内镜)的固定方式可参阅图5所示。如图5所示，电极针体1的辐射头14(即辐射区)伸出撬管(或内镜)，电极针前端为硬质材料设计，方便在使用过程中穿刺。实施时，辐射区长度小于5mm，可做到最短2mm的短辐射头，保障高效率；超细电极针设计外径不大于1.8mm，长度范围60cm-120cm，可用于肺部的消融；实现更快的消融速度，可预测的无碳化圆形消融形状和大小；该实施例中的电极针体1可做到5mm的超小弯曲半径，以做到真正的自由弯曲。电极辐射区可采用螺旋，感性加载等方式，以减少天线辐射区的物理长度(即使得物理间隔长度在2至5毫米)，增加其等效电长度，做到近似于点辐射的结构。

上述实施例中的微波消融系统具备如下优点：

上述微波消融系统针对临床对于辐射区短的要求，设计了输出5G频段的微波发生器，同时，令辐射头14地辐射区可达2-5mm，该设计实现了灵活，确保高效的辐射效率，该技术结构优势可将天线设计成最小弯曲半径达(5mm)，极小的弯曲半径，使其在经自然腔道的手术可配合支气管镜和导航等使用，即在5G的高频段下，优化电极针设计，使电极针辐射区做到2mm内的长度，实现5mm的弯曲半径；而5mm的弯曲半径，使得软电极在肺部消融时可到达肺深部，扩大了临床的适用范围，做到真正无创治疗；通过改进主机设计，使其工作在5G频段，提高系统的辐射效率，保障高效率消融。

通过设置身份识别部件及身份标记部件，可使得包括微波发生器的主机在识别出对应的电极针体1的针型时，有效调节微波发生器的输出对应的输出功率(其中，匹配关系可由操作人员预先设置于主机内，该部分无需涉及软件方面的改进)。当微波消融系统输出的峰值功率为100W时，主机可调节输出功率脉冲宽度，以满足大功率输出，实现消融范围大，同时无碳化的临床应用需求。其使得最大消融区域可控，如5Min/100W功率设计，离体消融区域不超过3.5cm；并且，该微波消融系统的消融速度较传统2.45GHz及915MHz的系统更快，消融时间可缩短三分之一以上。具体实施时，可采用耐高温材料构成电极针体中的各部件，使其可耐300度高温。在采用图4a与图4b的多腔冷却结构设计时，可以减少电极针的整体外经，该多腔管内(即冷却循环管路3)的冷却物质可为水也可为气体(常温或低温)。上述实施例中的多腔冷却结构的设计，可在将电极针体整体外径尺寸减少的同时，增加软电极本身的韧性，增加电极在实际使用过程中的操控性。

本实用新型的微波消融系统技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此仅涉及具体硬件电路的改进，硬件部分并非仅仅属于执行控制软件或者计算机程序的载体，因此解决相应的技术问题并获得相应的技术效果也并未涉及任何控制软件或者计算机程序的应用，也就是说，本实用新型仅仅利用这些模块和单元所涉及的硬件电路结构方面的改进即可以解决所要解决的技术问题，并获得相应的技术效果，而并不需要辅助以特定的控制软件或者计算机程序即可以实现相应功能。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微波消融系统，其特征在于，包括：

电极针体，包括柔性外管、柔性内管、柔性同轴电缆和辐射头，所述柔性内管和所述同轴电缆穿设于所述柔性外管内部，所述辐射头设于所述柔性外管的一端，且所述辐射头与所述同轴电缆相连接，其中，所述辐射头的辐射区域长度在2毫米至5毫米之间；

手柄，固定包覆于所述柔性外管的另一端；

微波发生器，用于生成5G频段的用于消融的微波，所述微波发生器与所述同轴电缆相连接；

冷却机构，包括冷却循环管路，所述冷却循环管路与所述同轴电缆相邻，其中，由所述柔性内管将所述冷却循环管路中的流入管路和流出管路分隔。

2.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述辐射头包括单极子天线、加载天线或螺旋天线中的任一种天线结构。

3.根据权利要求2所述的微波消融系统，其特征在于，

当所述辐射头包括单极子天线时，所述电极针体的端部包括非金属针头；

当所述辐射头包括加载天线时，所述电极针体的端部包括圆形针头；

当所述辐射头包括螺旋天线时，所述电极针体的端部包括导管堵头。

4.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述辐射头中不与所述同轴电缆相连接的一端设有硬质电极。

5.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述冷却循环管路套设于所述同轴电缆外侧。

6.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述冷却循环管路中的相互连通的所述流入管路及所述流出管路同轴设计；或

所述冷却循环管路中的相互连通的所述流入管路及所述流出管路并行设计。

7.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述电极针体的长度范围在60厘米至120厘米之间；

所述电极针体的最小弯曲半径为5毫米；

所述电极针体的外径不大于1.9毫米；

所述柔性外管和所述柔性内管均采用耐高温材料制成。

8.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，

所述微波消融系统还包括身份识别部件，所述身份识别部件设于所述手柄中，所述身份识别部件与所述微波发生器相连接；

所述电极针体与所述手柄可拆卸地连接，所述电极针体上还设有身份标记部件，所述身份标记部件在所述电极针体与所述手柄连接时与所述身份识别部件相连接。

9.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述微波消融系统还包括温控部件，所述温控部件的测温端与所述的辐射头相邻，所述温控部件的控制端与所述微波发生器相连接。

10.根据权利要求1所述的微波消融系统，其特征在于，所述微波消融系统还包括磁导航部件，所述磁导航部件中的电磁传感器设于所述辐射头处。

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