改進(jìn)的濕性尖部天線設(shè)計(jì)的制作方法
【專利說明】改進(jìn)的濕性尖部天線設(shè)計(jì)
[0001] 本分案申請(qǐng)是基于中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210319428. 3、發(fā)明名稱"改進(jìn)的濕性 尖部天線設(shè)計(jì)"、申請(qǐng)日2012年5月31日的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。 【背景技術(shù)】 技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明通常涉及在組織消融手術(shù)中使用的微波輻射器。更特別的，本發(fā)明涉及改 進(jìn)的扼流器式濕性尖部消融天線。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)
[0004]某些疾病的治療需要破壞惡性組織的生長(zhǎng)（例如腫瘤）。已知的是，腫瘤細(xì)胞在 略低于傷害周圍健康細(xì)胞的溫度的高溫情況下發(fā)生變性。因此，已知的治療方法（例如熱 療）將腫瘤細(xì)胞加熱到高于41°C，而維持鄰近的健康細(xì)胞處于較低溫度以避免不可逆的細(xì) 胞損害。這些方法包括施加電磁輻射以加熱組織以及包括組織的消融和凝結(jié)。特別的，使 用微波能量來(lái)凝結(jié)和/或消融組織以變性或殺死腫瘤細(xì)胞。
[0005]微波能量通過微波消融天線來(lái)施加，所述微波消融天線刺入組織以到達(dá)腫瘤。存 在多種類型的微波天線，例如單極和雙極天線。在單極和雙極天線中，微波能量垂直于導(dǎo)體 的軸線輻射。單極天線包括單個(gè)細(xì)長(zhǎng)的微波導(dǎo)體。雙極天線通常具有包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體 的同軸結(jié)構(gòu)，該內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體通過電介質(zhì)部分隔開。更具體而言，雙極微波天線包括長(zhǎng)、 細(xì)的內(nèi)導(dǎo)體，該內(nèi)導(dǎo)體沿著天線的縱向軸線延伸并且被外導(dǎo)體包圍。在某種變型中，外導(dǎo)體 的一部分或若干部分可以選擇性地移除以使得能量更為有效地向外輻射。該類型微波天線 結(jié)構(gòu)通常稱作"漏波導(dǎo)"和"漏同軸"天線。
[0006]典型的組織刺入式（即經(jīng)皮插入）微波能量傳遞設(shè)備包括傳輸部分，該傳輸部分 由沿著設(shè)備的軸線延伸的長(zhǎng)、細(xì)內(nèi)導(dǎo)體形成。該內(nèi)導(dǎo)體由電介質(zhì)材料包圍并且外導(dǎo)體相對(duì) 于電介質(zhì)材料徑向布置并且形成用于傳輸微波信號(hào)的共軸波導(dǎo)。該外導(dǎo)體的傳輸部分的遠(yuǎn) 端連接到微波天線，該微波天線配置為從傳輸部分接收微波信號(hào)并且輻射微波能量信號(hào)至 組織。
[0007]通過采用高強(qiáng)度的護(hù)套來(lái)包繞傳輸部分和/或微波天線的至少一部分來(lái)為微波 能量傳遞設(shè)備提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。該高強(qiáng)度護(hù)套的遠(yuǎn)端可以連接到用于刺入組織的尖銳尖部或 者形成用于刺入組織的尖銳尖部。
[0008]侵入式手術(shù)已經(jīng)得到了發(fā)展，其中微波天線傳遞設(shè)備通過經(jīng)皮插入而被直接地 插入到治療位置處。這種侵入式手術(shù)潛在地為所要治療的組織提供更好的溫度控制。由 于對(duì)惡性細(xì)胞進(jìn)行變性所需的溫度和損害健康細(xì)胞的溫度之間的溫差較小，因此已知的加 熱模式和精確的溫度控制是重要的，以使得加熱限定于待治療的組織。例如，閾值溫度為 約41. 5°C的熱療治療通常對(duì)于大多數(shù)細(xì)胞的惡性成長(zhǎng)具有很小作用。然而，在略微高于約 43°C到45°C的溫度下，常規(guī)觀察到大多數(shù)類型的正常細(xì)胞的熱損害；因此，在健康組織中 必須十分注意防止超過這些溫度。
[0009] 開發(fā)用于針對(duì)周圍組織的控制加熱并防止溫度提升的系統(tǒng)和方法典型地包括冷 卻流體，所述冷卻流體環(huán)繞微波能量傳遞設(shè)備的至少一部分循環(huán)。例如，在一系統(tǒng)中，通過 薄壁管向微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端提供冷卻流體。該薄壁管將冷卻流體靠近微波天線放 置，并且冷卻流體通過微波能量傳遞設(shè)備中的返回路徑而向近端流動(dòng)。
[0010] 為微波能量傳遞設(shè)備提供冷卻存在若干挑戰(zhàn)。首要的挑戰(zhàn)是在微波能量傳遞設(shè)備 中提供合適的供應(yīng)和返回流體路徑而不增加微波能量傳遞設(shè)備的總直徑。另一挑戰(zhàn)在于， 提供合適的供應(yīng)和返回流體路徑而保持貫穿整個(gè)微波能量傳遞設(shè)備的同心構(gòu)造。又一挑戰(zhàn) 在于提供簡(jiǎn)化組裝和生產(chǎn)的合適構(gòu)造。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在下文中所描述的微波能量傳遞設(shè)備包括形成流體冷卻設(shè)備的組件，該流體冷卻 設(shè)備具有沿著設(shè)備長(zhǎng)度方向基本同心的幾何結(jié)構(gòu)卻而不增加微波能量傳遞設(shè)備的總直徑。
[0012] 本文描述了一種制造微波能量傳遞設(shè)備的裝置和方法，其對(duì)于無(wú)輔助地引導(dǎo)插入 組織來(lái)說在結(jié)構(gòu)上是足夠穩(wěn)健的。微波天線通常包括輻射部分，所述輻射部分可以連接到 供給線路（或軸），所述供給線路繼而可以通過纜線連接到功率產(chǎn)生源（諸如發(fā)生器）。該 微波組件可以是單極微波能量傳遞設(shè)備但是優(yōu)選地是雙極組件。輻射部分的遠(yuǎn)端部分優(yōu)選 地具有漸縮端，該漸縮端終止于尖部處以允許以最小的阻力直接插入到組織中。近端部分 定位于遠(yuǎn)端部分的近側(cè)。
[0013] 通過各種不同設(shè)計(jì)部分解決了將天線組件無(wú)輔助地引導(dǎo)插入到組織中（例如經(jīng) 皮的）、同時(shí)保持外部護(hù)套的最小壁厚小于〇. 010英寸所需要的足夠剛度。微波設(shè)計(jì)的實(shí)施 例包括同軸纜線。該同軸纜線包括內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體、以及位于二者中間的電介質(zhì)絕緣體。輻 射段包括與供給線路相聯(lián)接的雙極天線以及在其遠(yuǎn)端處和雙極天線相聯(lián)接的套針。該微波 天線還包括圍繞外導(dǎo)體布置的流入海波管。該流入海波管向輻射部分供應(yīng)流體。該流入海 波管能夠增加強(qiáng)度因而允許了微波天線的外部護(hù)套的更小厚度需求。
[0014] 在一實(shí)施例中，微波天線包括供給線路、輻射段、流入海波管、圓盤、過渡軸環(huán)和套 筒。供給線路包括具有內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體和設(shè)置在二者之間的電介質(zhì)體的共軸纜線。輻射段 包括與供給線路聯(lián)接的雙極天線以及與雙極天線的遠(yuǎn)端聯(lián)接的套針。流入海波管圍繞外導(dǎo) 體布置并且配置為向輻射部分供應(yīng)流體。圓盤包括兩個(gè)或多個(gè)從第一端延伸到第二端的 肋。肋限定了相鄰兩肋之間的流入槽。過渡軸環(huán)聯(lián)接到流入海波管的遠(yuǎn)端和圓盤并且在近 端處包括至少兩個(gè)流出槽。過渡軸環(huán)被構(gòu)造為從流入海波管的遠(yuǎn)端接收流體并且將流體從 流出槽過渡到輻射段的遠(yuǎn)端。套筒覆蓋過渡軸環(huán)的流出槽、圓盤以及輻射段的至少遠(yuǎn)端部 分。套筒靠近流出槽與過渡軸環(huán)形成第一液密式密封，并且限定了用于過渡流體以離開過 渡軸環(huán)的流出槽至輻射段的遠(yuǎn)端的第一間隙。該套筒可以是聚酰亞胺套筒。
[0015] 微波天線還可以包括：圍繞供給線路的近端到遠(yuǎn)端和外海波管的外部護(hù)套。外部 護(hù)套與套針和/或輻射段的遠(yuǎn)端形成液密式密封并且限定了用于從第一間隙接收流體的 第二間隙。外海波管在供給線路的近端處圍繞流入海波管并且限定了相對(duì)于流入海波管定 位的第三間隙。外海波管包括限定于其中的一個(gè)或多個(gè)槽并且靠近一個(gè)或多個(gè)槽與外部護(hù) 套形成液密式密封。該一個(gè)或多個(gè)槽配置為使流體能夠從第二間隙向近側(cè)流到第三間隙中 并通過微波天線。
[0016] 在另一實(shí)施例中，流入海波管和/或流出海波管采用不銹鋼制造或采用非金屬?gòu)?fù) 合物（諸如Ploygon所生產(chǎn)的；PolyMed_)制造。外海波管和內(nèi)海波管的壁厚可以小于 0.010英寸。微波天線還可以包括部分圍繞供給線路的近端部分的扼流器（choke)。
[0017] 在又一實(shí)施例中，圓盤在制造工藝中通過注模成型以形成圍繞外導(dǎo)體的水密式密 封。過渡軸環(huán)可以壓配合在流入海波管上以形成二者之間的液密式密封。
[0018] 在又一實(shí)施例中，微波天線可以包括連接套節(jié)，該連接套節(jié)具有與供給線路聯(lián)接 的纜線連接器、限定于其中的流體流入端口和流體流出端口以及配置為將流體靠近纜線連 接器過渡至流體出口端口的旁通導(dǎo)管。流入導(dǎo)管可以聯(lián)接到流體流入端口以用于向其供應(yīng) 流體，以及流出導(dǎo)管可以聯(lián)接到流體流出端口并且與流入海波管流體連通以用于從其中抽 取流體。
[0019] 本文還公開了一種用于制造微波天線的方法并且該方法可以包括如下步驟：提供 包括共軸纜線的供給線路，該共軸纜線包括內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體和設(shè)置在二者之間的電介質(zhì)體； 將輻射段聯(lián)接到供給線路的遠(yuǎn)端，輻射段包括雙極天線；將套針聯(lián)接到雙極天線的遠(yuǎn)端； 將流入海波管圍繞外導(dǎo)體布置，流入海波管配置為向輻射段供應(yīng)流體；將圓盤圍繞具有遠(yuǎn) 端和近端的輻射段的至少一部分布置，圓盤包括兩個(gè)或多個(gè)用于為微波天線提供機(jī)械強(qiáng)度 的縱向肋，該兩個(gè)或多個(gè)肋從遠(yuǎn)端延伸到近端以在相鄰兩肋之間限定流入槽；將過渡軸環(huán) 布置在流入海波管的遠(yuǎn)端和圓盤的近端之間，過渡軸環(huán)包括至少兩個(gè)流出槽，流出槽被配 置為從流入海波管的遠(yuǎn)端接收流體并且將流體從至少兩個(gè)流出槽過渡到輻射段的遠(yuǎn)端；以 及布置套筒以覆蓋過渡軸環(huán)的至少兩個(gè)流出槽、圓盤以及輻射段的至少遠(yuǎn)端部分，套筒靠 近至少兩個(gè)流出槽與過渡軸環(huán)形成液密式密封并且限定了第一間隙，其用于過渡流體以離 開過渡軸環(huán)的至少兩個(gè)流出槽至輻射段的遠(yuǎn)端。
[0020] 該制造方法還可以包括如下步驟：將外部護(hù)套徑向布置在供給線路的遠(yuǎn)端的外 偵牝該外部護(hù)套與套針和輻射段的遠(yuǎn)端中的一個(gè)形成液密式密封，外部護(hù)套限定了用于從 第一間隙接收流體的第二間隙；以及將外海波管徑向布置在流入海波管的外側(cè)并且限定相 對(duì)于流入海波管定位的第三間隙，外海波管包括限定在其中的至少一個(gè)槽并且靠近該至少 一個(gè)槽與外部護(hù)套形成液密式密封，該至少一個(gè)槽被設(shè)置為使流體能從第二間隙向近側(cè)流 入第三間隙并通過微波天線。
[0021] 附圖簡(jiǎn)述
[0022] 根據(jù)下面詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為明 顯，其中：
[0023] 圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的微波消融系統(tǒng)的示意圖；
[0024] 圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端部分的等距視圖；
[0025] 圖3A是圖2的微波能量傳遞設(shè)備的供給線路部分的縱向截面視圖；
[0026] 圖3B是沿著圖2的線3B-3B的橫向截面視圖；
[0027] 圖4是微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端部分的立體圖，其說明了依照本發(fā)明的共軸流入 和流出通道；
[0028] 圖5是圖4所說明的微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端部分的分解視圖；
[0029] 圖6是微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端尖部的縱向截面視圖；
[0030] 圖7A是依照本發(fā)明實(shí)施例的微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端尖部的橫向截面視圖；
[0031] 圖7B是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端尖部的橫向截面視 圖；以及
[0032] 圖8是微波能量傳遞設(shè)備的遠(yuǎn)端部分的立體圖，其說明了依照本發(fā)明的共軸流出 通道。