專利名稱：手術(shù)天線以及使用該手術(shù)天線的電手術(shù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將微波輻射用在對生物組織的治療中的設(shè)備。例如，本發(fā)明可被應(yīng)用為用于將微波能量輸送到包含在人體或動物體內(nèi)的生物組織結(jié)構(gòu)的手術(shù)天線。
背景技術(shù)：
在某些頻率處，微波能量可以產(chǎn)生對生物組織的受控消融。例如，頻率在14GHz與 15GHz之間的微波能量具有進(jìn)入生物組織中的相對有限的穿透深度，這有益于消融控制。WO 2004/047659和WO 2005/115235公開了使用微波輻射來既可控地消融生物組織又測量關(guān)于組織類型和/或狀態(tài)的信息的設(shè)備和方法。這些文檔公開了執(zhí)行能源與組織之間的動態(tài)阻抗匹配的益處。WO 2008/044000公開了一種適合與上述消融設(shè)備一起使用的輻射手術(shù)刀。該手術(shù)刀包括被布置成沿著手術(shù)刀的刃口(即，刀片)發(fā)射基本均勻的微波輻射場的天線。所發(fā)射的微波輻射能夠在切割期間燒灼生物組織，這利于對高度血管化的器官(諸如肝臟)進(jìn)行的侵入性手術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
總體地，本發(fā)明在手術(shù)抹刀上提供了一個或多個輻射側(cè)邊緣和/或一個或多個輻射面(頂部和/或底部)，具體地，本發(fā)明提供了如下的一種抹刀其尺寸適合于通過內(nèi)窺鏡或直腸鏡、或者包括通道或柔性管的任何其他觀測裝置(scoping device)可侵入式地插入，以使得能夠引入電手術(shù)器械(例如，在腹腔鏡檢查過程中或者穿過自然腔道)。抹刀是與WO 2008/044000中所公開的手術(shù)刀不同類型的手術(shù)工具。抹刀的特征典型地在于從柄延伸開的平槳(flat paddle)。在本發(fā)明中，槳的前邊緣(即，在與柄相對的側(cè)面的邊緣)是圓形的(即，鈍的)，以利于抹刀安全地插入到身體中，例如穿過合適的腔道或者沿著內(nèi)窺鏡的器械通道。輻射側(cè)邊緣可以用于當(dāng)抹刀到達(dá)了其目的地時使組織消融和/或?qū)η懈罱M織并同時密封組織進(jìn)行輔助。根據(jù)第一方面，本發(fā)明可以提供一種手術(shù)抹刀，該手術(shù)抹刀包括平槳和從平槳的第一端延伸開的柄，其中，該柄包括可連接以接收來自微波功率源的能量的同軸饋電部，以及槳包括連接到同軸饋電部的微波傳送結(jié)構(gòu)，該微波傳送結(jié)構(gòu)在槳的與第一端相對的前端處封閉并沿著槳的從第一端延伸開的側(cè)面敞開，以允許從該側(cè)面發(fā)射微波輻射場。因而，本發(fā)明可以提供一種抹刀，該抹刀被布置成沿著基本上在與柄的方向相同的方向上延伸的一側(cè)或兩側(cè)輻射微波能量。抹刀的這些側(cè)包括例如槳的窄側(cè)邊緣和平坦表面(以下為“面”)。 在本發(fā)明中，這些側(cè)或面中的任意一個或多個可以輻射微波能量。微波能量的頻率以及微波傳送結(jié)構(gòu)的配置可以基于要治療(即，消融)的組織的已知性質(zhì)來布置，以使得抹刀以基本統(tǒng)一的聚焦和受控方式輻射微波能量。聚焦行為會導(dǎo)致選擇頻率并配置結(jié)構(gòu)以使微波能量以在Imm與5mm之間的穿透深度輻射到組織中，但基本不輻射到自由空間(空氣)中。以下討論具有這些特征的抹刀的可能用途。
微波傳送結(jié)構(gòu)可以是帶狀線(即三平板(triplate))結(jié)構(gòu)。帶狀線結(jié)構(gòu)可包括微波電路，該微波電路具有位于槳的(或者每個)敞開側(cè)邊緣處的多個輻射元件。每個輻射元件可包括與敞開側(cè)邊緣相鄰的導(dǎo)電材料片(patch)。每個輻射元件均可具有被選擇以阻止輻射到自由空間中但促進(jìn)輻射到生物組織中的預(yù)定阻抗。預(yù)定阻抗可與要治療的生物組織的阻抗基本相同或者是要治療的生物組織的阻抗的復(fù)共軛。微波電路可包括阻抗變換器， 該阻抗變換器被布置成將同軸饋電部的阻抗與預(yù)定阻抗進(jìn)行匹配。該結(jié)構(gòu)可以使進(jìn)入自由空間中的輻射發(fā)射最小化。該特征在兩個側(cè)邊緣都是敞開的抹刀中尤其重要。在任何時間點(diǎn)，僅一個邊緣可與組織接觸；輻射在暴露于自由空間的敞開邊緣處被阻止(這避免了無意的影響)但發(fā)生在與組織接觸的邊緣處。微波輻射場的頻率可以在500MHz與IOOGHz之間。例如，抹刀可發(fā)射在下述頻帶中的任意一個或多個頻帶內(nèi)的微波輻射900MHz至1. 5GHz、2. 2GHz至2. 45GHz、5. 725GHz 至 5. 875GHzU4GHz 至 15GHz、以及 24GHz 至 24. 25GHz?？墒褂妙l率點(diǎn) 2. 45GHz、5. 8GHz、 14. 5GHz或者M(jìn)GHz。與使用點(diǎn)頻率源而不是在頻帶內(nèi)工作的源相關(guān)聯(lián)的第一優(yōu)點(diǎn)是精確地制造阻抗或匹配變換器結(jié)構(gòu)的能力，即，可以僅在一個頻率處精確地實(shí)現(xiàn)為四分之一 (或其奇數(shù)倍)或者一半(或者其倍數(shù))波長的變換器的物理幾何結(jié)構(gòu)。第二優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)可以精確地定義并制造四分之一波長或者一半波長時可以實(shí)現(xiàn)更高的“Q”結(jié)構(gòu)(或者諧振器)O使用更高頻率的微波輻射(例如，24GHz、3IGHz或更高)來實(shí)施輻射抹刀是有益的，這是由于與更高的微波頻率相關(guān)聯(lián)的更短的波長幫助確保了微波場和相關(guān)的組織效應(yīng)是均勻的。這在必須使刀片的尺寸最小化以使該刀片配合在人體內(nèi)的小腔道或者包含在各種腹腔鏡內(nèi)的專用器械通道內(nèi)部的情況下尤其引起關(guān)注。高微波頻率能量還意味著通過輻射的能量的穿透深度小，這使得組織效應(yīng)能夠是可控制的或者使得能量聚焦到關(guān)注的組織中。抹刀的敞開側(cè)邊緣可以是鋒利的，以適于切割。與此相反，前端(與柄相對)可以是平滑的，以不適于切割。該特征可以防止在插入抹刀期間意外切割。可侵入式地使用抹刀。另一方面，本發(fā)明可提供一種包括內(nèi)窺鏡和如上所述的手術(shù)抹刀的手術(shù)器械，其中，內(nèi)窺鏡的器械通道承載同軸電力線纜，而抹刀的柄能夠安裝在器械通道的遠(yuǎn)端處，以將同軸饋電部連接到同軸電力線纜。因而，抹刀可從內(nèi)窺鏡的該端突出，并且因此能夠通過控制內(nèi)窺鏡來操縱抹刀，例如經(jīng)由位于器械的近端處的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。抹刀的寬度可小于4mm，以使得該抹刀能夠用在進(jìn)刀(access)受限制的身體區(qū)域中。的確，需要選擇抹刀的總尺寸以適于侵入式使用。例如，抹刀的尺寸可適合于使得其能夠穿過內(nèi)窺鏡的器械通道。內(nèi)窺鏡的器械通道的內(nèi)徑典型地是3mm。因此，抹刀的最大寬度可小于3mm(例如2. 8mm)，以通過將抹刀的遠(yuǎn)端插入穿過內(nèi)窺鏡的器械通道的近端而允許抹刀引入到內(nèi)窺鏡中。在其他實(shí)施例中，在將內(nèi)窺鏡插入到身體中之前，可將抹刀插入到器械通道的遠(yuǎn)端中。在這樣的實(shí)施例中，槳的寬度可大于器械通道的直徑，例如具有大于3mm 的最大值，諸如6mm或8mm?？梢韵鄬τ趯挾葋磉x擇抹刀的長度和厚度，以提供槳狀配置。例如，在最大寬度是 2. 8mm的情況下，長度可以是IOmm或更小，而厚度可以是1. 5mm或更小。柄可適于緊密配合到器械通道的遠(yuǎn)端中，以使得可以使用位于內(nèi)窺鏡近端處的機(jī)械控制器來使柄轉(zhuǎn)向或操縱柄。柄可包括用于執(zhí)行以下雙重功能的由絕緣材料(例如，塑料)制成的可分離適配器(例如，套)將輻射結(jié)構(gòu)通過器械通道固定到承載來自微波能源的能量的柔性或半柔性微波饋送線纜；以及防止能量(例如，由于接合輻射)在微波饋送線纜與抹刀上的同軸饋電部之間的接界部處從內(nèi)窺鏡泄漏。例如，柄可逐漸變細(xì)以在器械通道的遠(yuǎn)端進(jìn)入端口中形成過盈配合?？商孢x地，適配器可具有形成在其中的鍵槽，該鍵槽用于固定形成在柄上的對應(yīng)鍵以相對于內(nèi)窺鏡鎖定抹刀，以便于在身體內(nèi)使用或操縱。鍵和鎖定機(jī)構(gòu)可以提供下述能力容易地沿器械通道插入器械，然后，器械一到達(dá)遠(yuǎn)端就將輻射部分鎖定或者固定到適當(dāng)?shù)奈恢?。柔性或半柔性微波饋送線纜的長度可以達(dá)到2. 5m。在一個實(shí)施例中，線纜可以包括兩部分具有第一直徑的第一部分，用于將來自微波發(fā)生器的微波能量輸送到與內(nèi)窺鏡接近的區(qū)域；以及具有小于第一直徑的第二直徑的第二部分，用于配合到內(nèi)窺鏡的器械通道中。帶狀線結(jié)構(gòu)可包括導(dǎo)電層(例如，金屬化層)與絕緣層(例如，電介質(zhì)材料層)的夾層結(jié)構(gòu)，該夾層結(jié)構(gòu)被布置成使得微波場能夠從所選邊緣發(fā)出，例如以引起受控的組織破壞。微波輻射場可以是來自位于槳的敞開邊緣處的多個輻射器(例如，多個輻射元件) 的邊緣場的形式。柄可包括與槳分離并且可附接到槳的剛性同軸線纜。可替選地，柄和槳可都由單個帶狀線結(jié)構(gòu)形成。帶狀線結(jié)構(gòu)可以在物理上與抹刀槳類似。帶狀線發(fā)射器(例如，SMA帶狀線發(fā)射器)可以被包括在一端處，以使得同軸線纜能夠連接到槳。帶狀線發(fā)射器可以具有在一端處的母或公SMA微波連接器以及在另一端處的扁平調(diào)整片(tap)，該調(diào)整片被布置成配合在帶狀夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)部以與中心導(dǎo)電層(微波電路)接觸，該調(diào)整片可以是微帶線、帶狀線等。調(diào)整片/帶狀線接界部優(yōu)選地形成良好的阻抗匹配(或者具有接近1 1的電壓駐波比)，以允許由同軸線纜傳送的大部分能量(例如，來自微波發(fā)生器)被發(fā)射到帶狀線結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明不限于使用SMA發(fā)射器，S卩，還可以使用其他通?？傻玫降奈⒉ㄟB接器，例如 MCX,3. 5mm、2. 4mm、SMB、BMA、SMC、SMS、MMBX、MMCX、MMPX 1. 0/2. 3QNA 等。詳細(xì)地，帶狀線結(jié)構(gòu)可包括依次具有以下層的平坦分布(profile)第一導(dǎo)電層、 第一絕緣層(例如，由電介質(zhì)材料形成)、微波電路(例如，在第一絕緣層上的金屬化圖案)、第二絕緣層(具有與第一絕緣層相同或者不同的電介質(zhì)材料)以及第二導(dǎo)電層。微波電路可以從金屬化層蝕刻得到，該金屬化層形成在第一電介質(zhì)材料或者第二電介質(zhì)材料的一側(cè)上、或者形成在兩種材料上，以使得當(dāng)它們夾在一起時金屬化厚度會是兩倍。第一導(dǎo)電層和/或第二導(dǎo)電層可以是形成在第一絕緣層和第二絕緣層的外表面上的金屬化層。第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層沿著槳的側(cè)面以防止從其發(fā)出微波輻射的方式電連接。作為帶狀線結(jié)構(gòu)的替選，微波傳送結(jié)構(gòu)可包括抹刀槳形狀的單片金屬化陶瓷。槳可以被布置成接收來自同軸饋電部的功率，例如通過具有用于連接到同軸饋電部的外導(dǎo)體的金屬化外表面和用于容納同軸饋電部的內(nèi)導(dǎo)體的通道，例如作為E場單極天線或者H場環(huán)。在該布置中，微波能量可被饋送到陶瓷中，以使得電磁場輻射未被金屬化的外表面的區(qū)域。例如，該結(jié)構(gòu)可以被布置成沿著與同軸饋送裝置連接的端垂直的一個邊緣或兩個邊緣進(jìn)行輻射。陶瓷可以是使用銀、銅、金或黃銅而金屬化的。在該布置中，可使陶瓷槳在饋送端成圓柱形，以使得陶瓷槳能夠配合在剛性同軸線纜結(jié)構(gòu)內(nèi)部?？墒褂煤线m的電磁場模擬工具來對陶瓷同軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，以使得當(dāng)輻射邊緣與生物組織(負(fù)載)接觸時輻射陶瓷能夠與同軸饋送線的阻抗實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。類似地， 輻射陶瓷可以被布置成與空氣或其他類型的組織失配。位于同軸結(jié)構(gòu)內(nèi)部的陶瓷部分可形成阻抗匹配變換器，例如四分之一波長(或者其奇數(shù)倍)變換器，以使得使用低介電常數(shù)材料的同軸結(jié)構(gòu)與高介電常數(shù)的生物組織匹配。陶瓷槳可以由藍(lán)寶石制成。其他材料可包括氧化鋁(包含有玻璃的藍(lán)寶石)或在關(guān)注的頻率處展現(xiàn)出低耗散因數(shù)(或者損耗)以及高介電常數(shù)的其他陶瓷材料，諸如氧化,告。為了實(shí)現(xiàn)高效的耦合，陶瓷槳的長度可以是IOmm或更小。微波傳送結(jié)構(gòu)可以為槳的每個敞開側(cè)或面提供可控的能量供應(yīng)部。例如，在抹刀具有多于一個的敞開側(cè)或面的情況下，每個敞開側(cè)或面可具有各自的帶狀線結(jié)構(gòu)，這些帶狀線結(jié)構(gòu)被連接以經(jīng)由功率分配網(wǎng)絡(luò)(例如，在柄或槳中)接收微波能量。微波發(fā)生器可以被布置成檢測來自抹刀的反射信號，以檢測失配條件(空氣中的敞開側(cè))或者匹配條件 (組織中的敞開側(cè))。微波發(fā)生器可以被布置成基于所檢測到的條件而控制每個獨(dú)立可控的微波能量供應(yīng)部的功率水平。例如，微波發(fā)生器可關(guān)斷將能量饋送到失配邊緣或面的微波能量供應(yīng)部?？商孢x地，微波發(fā)生器可將能量供應(yīng)部上的到失配邊緣或面的能量轉(zhuǎn)向到匹配的邊緣或面。該效果還可以通過在帶狀線結(jié)構(gòu)上設(shè)置多個輻射元件的平衡饋送結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。基于無切口手術(shù)以及用于腹腔內(nèi)手術(shù)的經(jīng)胃或者甚至經(jīng)結(jié)腸的方法的概念，抹刀可用于使用經(jīng)自然腔道內(nèi)鏡手術(shù)(N0TEQ技術(shù)來執(zhí)行鎖孔手術(shù)。


以下參照附圖對本發(fā)明的示例進(jìn)行詳細(xì)描述，在附圖中圖1示出了作為本發(fā)明實(shí)施例的輻射抹刀的各幅截面圖；圖2是穿過作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的輻射抹刀的截面圖并且示出了與生物組織接觸的天線；圖3示出了作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的輻射抹刀的各幅圖；圖4是結(jié)合了作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的輻射抹刀的手術(shù)器械的示意圖；圖5示出了由作為本發(fā)明實(shí)施例的輻射抹刀發(fā)射的微波輻射場的示意性平面圖和側(cè)視圖；圖6示出了作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的輻射抹刀的各幅示意圖；以及圖7示出了用于作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的輻射抹刀的微波電路、開關(guān)以及檢測器的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了包括槳的手術(shù)抹刀10，該槳包括被布置成沿著槳的兩個側(cè)邊緣都發(fā)射微波輻射場的帶狀線結(jié)構(gòu)。圖1中的頂畫面是抹刀的示意性截面圖，其示出了帶狀線結(jié)構(gòu)的夾入層。圖1中的剩余畫面A-E是在頂畫面中的箭頭A-E所指示的方向看到的每層的平面圖。圖1中的抹刀10整體上由分層帶狀線結(jié)構(gòu)組成。該帶狀線結(jié)構(gòu)包括以下述順序逐層堆疊的第一導(dǎo)電層12、第一絕緣層14、微波電路層16、第二絕緣層18以及第二導(dǎo)電層 20。導(dǎo)電層和絕緣層12、14、18、20均大致成形為長方形平槳，該長方形平槳具有從一個短邊的中心延伸的細(xì)長柄。微波電路層16被圖案化以執(zhí)行以下詳細(xì)描述的輻射和能量耦合功能。在長方形槳的與柄相對的短邊處，帶狀線結(jié)構(gòu)是閉合的以防止輻射從其發(fā)射。在該實(shí)施例中，該閉合是通過設(shè)置連接第一絕緣層14和第二絕緣層18的絕緣連接部22以及覆蓋并電連接第一導(dǎo)電層12和第二導(dǎo)電層20的導(dǎo)電連接部24 (例如，金屬填充物)來實(shí)現(xiàn)的。槳的形狀并不限于圖1中所示的形狀。例如，槳可以是平的且具有圓形端、平的且具有逐漸變細(xì)的刀片、或者具有槽形分布。會關(guān)注的其他形狀包括Trulla以及 Chattaway (或者任何其他標(biāo)準(zhǔn)的抹刀形狀)。當(dāng)考慮在實(shí)際使用中最適合的帶狀線結(jié)構(gòu)時，必須在以下的因素中進(jìn)行折衷(1)下述徑跡寬度其能夠以確保抹刀的輻射邊緣可以輸送所需水平的微波功率以引起受控的組織消融(例如，以使息肉的莖消融從而利于息肉的去除或者防止進(jìn)一步生長)的方式，容納具有子部件(諸如，阻抗匹配變換器、饋線以及輻射線)的微波電路；(2)保持適合的抹刀尺寸(即，確保裝置在臨床上是有用的)的范圍內(nèi)的電介質(zhì)材料厚度；以及(3)(在工作頻率處)足夠低的電介質(zhì)材料損耗正切(tan δ )或者耗散因數(shù)，以確保大部分微波能量在電介質(zhì)材料之內(nèi)沒有損耗或耗散，即，作為熱而損耗或者被材料吸收。 這種損耗會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)熱，這會對健康的組織結(jié)構(gòu)引起損害，并且因此是最不期望的。電介質(zhì)材料優(yōu)選地具有低介電常數(shù)，這是因?yàn)榫€寬隨著介電常數(shù)增加而減小。適合的材料可以是來自RogersagmRTAluriodMW (例如，RT/duriod 5880)。例如在 IOGHz的工作頻率處，電介質(zhì)材料可具有2. 2或更小的介電常數(shù)以及0. 0009或更小的損耗因數(shù)(tan δ ) 0 RT/duriod 5880在標(biāo)準(zhǔn)電介質(zhì)厚度范圍之內(nèi)，例如從0. 127mm至3. 175mm。 在本實(shí)施例中用于第一絕緣層和第二絕緣層的厚度可以在0. 05mm與0. 5mm之間，優(yōu)選地在 0. 175mm 與 0. 2Mmm 之間。對于微波電路16的設(shè)計而言，優(yōu)選地使用低阻抗線，例如具有小于50 Ω的特性阻抗的線，以確?？墒褂煤穸缺〉碾娊橘|(zhì)材料以及確保寬度使得可以承載當(dāng)微波能量沿著邊緣從抹刀發(fā)出時產(chǎn)生期望組織效果所需的微波功率水平。隨著由給定材料制成的線的特性阻抗減小，線的寬度增加。帶狀線結(jié)構(gòu)是寄生輻射或泄漏輻射可忽略的屏蔽結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，該特征會防止輻射從結(jié)構(gòu)的不期望生成EM場的區(qū)域中泄漏出來，同時在沿著邊緣的需要生成場的某些位置處允許輻射。用于配置帶狀線結(jié)構(gòu)的綜合方程是公知的并且通常被從事微波工作的工程師使用，這些綜合方程能夠針對指定的電介質(zhì)厚度、金屬微波電路的厚度的變化以及電介質(zhì)材料的介電常數(shù)的變化來計算線的寬度。可以如何應(yīng)用以上原則的三個示例如下
(1)以2. 95mm的線寬設(shè)置的、夾在介電常數(shù)為2. 2且電介質(zhì)厚度為0.254mm的RT/ duriod 5880材料層之間的10 Ω帶狀線結(jié)構(gòu)；(2)以6. 18mm的線寬設(shè)置的、夾在介電常數(shù)為2. 2且電介質(zhì)厚度為0.254mm的RT/ duriod 5880材料層之間的5 Ω帶狀線結(jié)構(gòu)；以及(3)以3. 07mm的線寬設(shè)置的、夾在介電常數(shù)為2. 2且電介質(zhì)厚度為0. 127mm的RT/ duriod 5880材料層之間的5 Ω帶狀線結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的手術(shù)抹刀由醫(yī)用級不銹鋼制成。在本發(fā)明中，第一導(dǎo)電層12和第二導(dǎo)電層 20可以均為不銹鋼體的一部分。例如，可以研磨兩個相同的不銹鋼抹刀，直到剩余了稍微小于半個結(jié)構(gòu)為止(稍微小于以允許包括兩層電介質(zhì)材料和微波電路)，或者會制作可以容納兩層電介質(zhì)材料和微波電路的專用的半抹刀(half spatulas) 0由于不銹鋼不是良好導(dǎo)電體的事實(shí)，第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層可以是鍍在不銹鋼體的內(nèi)面上的金屬化層。金屬化層可以是銅、金、銀、鋁或黃銅。如果鍍不銹鋼是不實(shí)際的，那么可以或者更期望(使用一薄(小于10 μ m)層低損耗粘合劑)將金屬化層接合到兩種電介質(zhì)材料的外表面上?？商孢x地，低損耗材料可鍍在不銹鋼體上。承載第一導(dǎo)電層或第二導(dǎo)電層的不銹鋼部分的厚度可以在0.25mm與Imm之間?？商孢x地，可以將鋁用于抹刀槳的外殼以及導(dǎo)電層。在這種情況下，可不需要另外的金屬化層。微波電路16可以是自支撐的單獨(dú)層，或者可以被制造，例如被蝕刻到形成在第一絕緣層或第二絕緣層或者這兩個絕緣層的內(nèi)表面上的金屬化層中。絕緣層可以是微波陶瓷材料、PCB襯底等。金屬化層可具有在1 μ m與100 μ m之間的厚度。為了承載適當(dāng)?shù)墓β仕?例如， 在14. 5GHz處達(dá)到120W的連續(xù)波)，此處提到的金屬化層可以是厚的，例如35 ym(lozft"2) 或更厚、例如70μπΚ2Οζ Τ2)或更厚的電沉積銅箔?？梢詫⑸锵嗳菪圆牧蠈?例如，聚氯代對二甲苯(Parylene C)或者聚四氟乙烯 (PTFE))涂覆于抹刀的輻射邊緣。生物相容性層的厚度可以是10 μ m或更小。絕緣層14、18可由相同的或者不同的電介質(zhì)材料制成。例如，可以使用由Rogers 公司制造的RT/duroid 5870/5880高頻層壓材料、R03000系列或R04000高頻電路材料或者在IOGHz處介電常數(shù)為9. 0且耗散因數(shù)為0. 00045的微波陶瓷材料(諸如，Dynallox)。RT/ duroid 5870/5880材料包括已針對帶狀線和微帶電路應(yīng)用而開發(fā)的玻璃微纖維增強(qiáng)PTFE 復(fù)合材料。這些材料具有低耗散因數(shù)，這使得這些材料在工作在Ku頻帶中及以上的應(yīng)用中是有用的。這些材料可具有形成(例如，電沉積)在每個面上的金屬層(例如，具有從8μπι 至70μπι的厚度)。這些層中的一個層可用作為導(dǎo)電層12、導(dǎo)電層20，而其他層可被蝕刻以提供微波電路16。微波電路16包括阻抗匹配變換器沈、饋線28和饋線30的網(wǎng)絡(luò)、以及多個輻射結(jié)構(gòu)，這些多個輻射結(jié)構(gòu)在本實(shí)施例中是輻射片。在其他實(shí)施例中，微波電路可采用縫隙天線的形式，例如部分地金屬化的陶瓷片或者部分地金屬化的微波襯底材料片。如上所述，微波電路16可形成為自支撐的單獨(dú)部分或?qū)?，即微波電?6可以從一片適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料(例如，銅或鋁)切割或激光蝕刻而得到?？商孢x地，微波電路16是從附于第一絕緣層14、第二絕緣層18或者這兩個絕緣層的金屬化層蝕刻出來(或者挖出)的。 形成微波電路16的一部分的金屬材料所需的最小厚度由微波能量需要量和在關(guān)注頻率處的趨膚深度來確定?？梢允褂眠m合的微波模擬工具(例如，CST Microwave Studio )來對輻射片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，以建立發(fā)射場與代表性生物組織模型之間的交互，例如以確保輻射場沿著抹刀的側(cè)面是基本均勻的并且高效地耦合到所關(guān)注的生物組織中，即從抹刀天線輻射或者發(fā)射的微波能量的至少90%被輸送到組織中。圖1示出的層被附接在一起以形成抹刀?？墒褂眠m合的醫(yī)用級粘合劑將這些層粘合在一起，或者可使用例如螺釘、插針、銷釘或者小鉚釘將這些層機(jī)械地連接。這些固定裝置的中心之間的間隔必須使得在結(jié)構(gòu)內(nèi)建立的微波場不受影響。如上所述的，抹刀的所有非輻射邊緣都被密封，以防止微波輻射從槳或柄的不期望有這種發(fā)射的區(qū)域中發(fā)出。這種密封的示例是導(dǎo)電連接部對。連接部可包括焊料、銀色漆、銅帶或者其他適合的低損耗導(dǎo)電材料。可替選地，可以通過將導(dǎo)電柱或插針以相鄰的插針或柱之間的間隔小于工作頻率的波長的八分之一的方式沿著抹刀的邊緣放置，從而有效地密封非輻射邊緣。圖2示出了穿過作為本發(fā)明的另一個實(shí)施例的手術(shù)抹刀34的截面圖。在該實(shí)施例中，抹刀34僅從槳38的一個側(cè)邊緣36處輻射。如所示的，輻射邊緣36與生物組織40 的一部分接觸。抹刀中的微波電路42被布置成使得抹刀的輻射部分的阻抗是組織的阻抗的復(fù)共軛。例如，如果生物組織的阻抗是I t+jXt，那么就需要使抹刀的輻射部分的阻抗等于 Rt-JXf以便確保從輻射抹刀的邊緣發(fā)出的能量被有效地發(fā)射或耦合到生物組織中，即，以使得會引起被輸送到組織中的能量損耗或降低的任何阻抗失配或反射最小化。圖2示出具有布置在輻射邊緣36處的四個輻射元件44的微波電路42。當(dāng)微波能量供給到元件44時， 微波輻射場以邊緣場的形式發(fā)出(參見圖幻。這些邊緣場用于消融或選擇性地破壞在輻射邊緣36處的生物組織40。在該實(shí)施例中的微波電路42的饋線46可具有5 Ω的特性阻抗。四分之一波長阻抗變換器48位于饋送端處以使例如阻抗為50 Ω的微波能量發(fā)生器(未示出)與該5Ω結(jié)構(gòu)匹配。將傳輸饋線46的5Ω的值選擇作為使得線能夠相對寬并且還提供與組織的低阻抗的直接阻抗匹配的低值的示例，因此，應(yīng)該可以將來自發(fā)生器的大部分能量高效地發(fā)射到組織40中，而無需實(shí)施另外的阻抗變換。由于場線會沿著抹刀的邊緣終止而由這些線產(chǎn)生的邊緣場用于輻射組織以產(chǎn)生期望的組織效果，由此線越寬，就會發(fā)生更多的場覆蓋，因此，使用寬線在確保沿著槳的長度的大電磁場覆蓋方面是有益的。此外，當(dāng)實(shí)現(xiàn)為帶狀線結(jié)構(gòu)時，饋線比在微帶等效物中的饋線更窄。應(yīng)該對沿著槳的側(cè)邊緣布置的輻射元件44之間的間隙50 (例如，用電介質(zhì)材料) 進(jìn)行填充，以確保沿著側(cè)邊緣的均勻場分布。從輻射邊緣36開始，輻射片可以被認(rèn)為是由每個均以U形形成的兩條5 Ω線52 形成的。輻射元件44在U形的各個腿的頂部，位于輻射邊緣36。兩條U形線52的長度不必是工作頻率處的波長的任何特定分?jǐn)?shù)，但是它們的長度應(yīng)該是相同的或者相差會確保在相鄰的輻射器之間沒有相位變化的長度。特性阻抗為5 Ω的第三條線M連接到前兩條線的中點(diǎn)；第三條線也可形成為U形。第三條線被配置成使得每半條(將功率饋送點(diǎn)連接到每條U形線52)的長度是工作頻率的波長的四分之一的奇數(shù)倍。因此，每半條都用作為阻抗變換器。如果組織負(fù)載阻抗實(shí)際是5士」0Ω，那么在前兩條線的中心處看到的阻抗會是5不_/0 0并聯(lián)5不_/0 0，8卩2.5不_/00。第一變換器(特性阻抗為5 Ω的第三條線Μ)的每個臂接著將2. 5 Ω變換成(52/2. 5) Ω = 10 Ω。當(dāng)兩條臂M結(jié)合起來時，在接合點(diǎn)處看到的阻抗是10 Ω并聯(lián)10Ω，即5Ω。第四條5 Ω線56連接在第三條線的中心(或者接合點(diǎn)) 處，并且這條線形成了輻射抹刀邊緣36與結(jié)構(gòu)的下述近端之間的主饋線，其中，適合的微波連接器(未示出)位于該結(jié)構(gòu)的近端處以使得適合的柔性微波線纜組件能夠用于將微波源(或者發(fā)生器)連接到輻射抹刀結(jié)構(gòu)。用于將來自發(fā)生器的微波功率饋送給抹刀的柔性線纜組件通常具有50 Ω的特性阻抗，因此，為了適當(dāng)?shù)囟私拥谒臈l5 Ω饋線56的與輻射抹刀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的近端，需要第三阻抗變換器48以使5 Ω饋線56與(連接在微波發(fā)生器與輻射抹刀結(jié)構(gòu)之間的)50Ω外部線纜匹配。這是使用另外的傳輸線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，該傳輸線結(jié)構(gòu)具有等于工作頻率的波長的四分之一的奇數(shù)倍的長度以及等于源阻抗與負(fù)載阻抗的幾何平均值(或者等于源阻抗與負(fù)載阻抗的乘積的平方根)的阻抗；在該特定的情況下，
實(shí)現(xiàn)變換的線的阻抗是^/5 χ 50Ω = 15.81Ω。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，使用已知的線合成技術(shù)來在帶狀線結(jié)構(gòu)中實(shí)施上述理論是簡單的。例如，如果厚度為0. 254mm的RT/duroid 5880材料層(介電常數(shù)2. 2，耗散因數(shù) 0. 0009)與各自厚度均為0. 034mm的上金屬化層和下金屬化層一起使用，那么在14. 5GHz的工作頻率處可以實(shí)現(xiàn)15. 8 Ω的線阻抗，其中內(nèi)部帶狀線寬度為1. 7676mm。對這種結(jié)構(gòu)的分析表明，這樣的線的總損耗會是6. edBm—1 (即0. OeedBcnT1)。如果將同樣的配置用于在14. 5GHz的工作頻率處實(shí)現(xiàn)5 Ω的線阻抗，那么就需要 6. 1774mm的帶狀線寬，這從實(shí)施15. 8 Ω阻抗變換器所需的線寬增大了約350%。為了在線寬為1. 7676mm的阻抗變換器與線寬為6. 1774mm的5Ω饋線之間產(chǎn)生平滑過渡，優(yōu)選地是使5Ω線逐漸變細(xì)成15. 8 Ω變換器。這可以通過使用45°錐度來實(shí)現(xiàn)。對上述5Ω線的分析表明，這樣的線的總損耗會是6. ISdBm-1 ( BP,0. OeiSdBcnT1)。 如果假設(shè)是使用該特定的線寬來制造完整的結(jié)構(gòu)(即，忽略第一阻抗變換器)，并且假設(shè)在近端饋送點(diǎn)與輻射邊緣之間的帶狀線的總長度是200mm，那么總損耗會是1. 236dB。如果要將47dBm(50W)發(fā)射到結(jié)構(gòu)中，那么最終有45. 764dBm(37. 705W)的總微波功率從結(jié)構(gòu)的邊緣出來。該功率會在沿著槳的邊緣布置的四條線之間被共享，因此，每條線均會在14. 5GHz 處提供約9. 4W的微波功率。如果該結(jié)構(gòu)在使阻抗不連續(xù)性最小化的方面是優(yōu)化的并且是使用低損耗微波襯底來制造的，那么這種功率水平會足以使得能夠?qū)崿F(xiàn)期望的組織效果。通過抹刀輸送的一些功率會在抹刀中耗散，這會引起器械不期望地變熱。這種不需要的發(fā)熱可以通過以脈沖模式操作裝置來減少或者最小化。脈沖模式可以是準(zhǔn)連續(xù)的工作模式，例如，在該模式下，在過程中將微波源在非常短的時間段內(nèi)關(guān)斷。這可使抹刀的不需要的發(fā)熱減少或最小化，而同時在輻射邊緣處產(chǎn)生一致的組織效果。在準(zhǔn)連續(xù)模式的一個實(shí)施例中，對于每IOOms的能量輸送時間，可關(guān)斷能源15ms，而關(guān)斷周期可包括均勻分布在IOOms持續(xù)時間內(nèi)的十個1. 5ms的周期。還可使用其他波形，其是非矩形的或規(guī)則的，即斜坡狀(ramps)、三角形、偽隨機(jī)脈沖序列等。波形形狀和持續(xù)時間(能量輸送分布)可基于對輸送到組織中的反射功率或凈功率的測量。圖3示出了包括兩個部分62、64的輻射抹刀60的實(shí)施例。第一部分是可以連接到輻射抹刀槳62的剛性同軸饋線64，該輻射抹刀槳62使用如上所述的帶狀線構(gòu)造。圖3 中的頂畫面示出了槳62的側(cè)視圖，其中可以看到將包括微波電路72的電介質(zhì)材料70夾在中間的金屬層66、金屬層68。四個輻射元件74暴露在輻射邊緣76。在本實(shí)施例中，微波電路72被布置成以上述方式相似的方式使50 Ω輸入與組織負(fù)載匹配。剛性同軸饋線64包括可具有例如50 Ω (或者70 Ω、35 Ω、25 Ω等)的預(yù)定特性阻抗的線纜78以及連接在近端處的SMA母連接器80、連接在遠(yuǎn)端處的SMA公連接器82。槳 62中的微波電路72在其遠(yuǎn)端處端接在容納在SMA母連接器80中的SMA發(fā)射器84中。剛性同軸饋線64的長度可從50mm至200mm或更大。柔性線纜組件(未示出)可在饋線64的近端處連接到SMA連接器82，以使得能夠?qū)⑽⒉芰繌陌l(fā)生器傳送到輻射抹刀槳62。第一部分64并不限于使用剛性同軸饋線。還可以使用在每一端都具有適合的連接器的第二帶狀線結(jié)構(gòu)或微帶結(jié)構(gòu)、矩形或者圓柱形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(可以是柔性的或者柔性可扭轉(zhuǎn)的)、或者柔性或半剛性的同軸線纜組件。例如，50Ω饋線可以配置有使用厚度為0. 254mm的上述RT/duroid 5880材料的帶狀線結(jié)構(gòu)和在其上形成有各自厚度均為 0. 034mm的上金屬化層和下金屬化層。在14. 5GHz的工作頻率處，可以算出包含在電介質(zhì)材料中的線的寬度為0. 37四讓。可以算出來自這種線的總損耗為7. 93dBm^ (0. 0793dBcm^)， 這意味著如果第一部分的長度是100mm，那么在該部分中的損耗是0. 793dB，因此，對于 47dBm(50ff)的發(fā)射功率，沿著該長度的傳輸線所損失的功率會是約8W。在具體的實(shí)施例中，抹刀可以是IOmm寬且1. 575mm厚，并且具有一個側(cè)壁上最后 9mm敞開的縫隙和在距抹刀末端8mm的中心線上直徑為0. 5mm的匹配插針。抹刀板可以是在除了縫隙之外的所有側(cè)面上用銅涂覆的Rogers RT5880 ( ε , = 2.幻。該設(shè)計假設(shè)輻射進(jìn)入介電常數(shù)為27且tan δ為0. 61的肝臟，并且工作頻率是14. 5GHz。為了使結(jié)構(gòu)更薄，例如為3mm，需要進(jìn)行一些顯著的改變，S卩，如果結(jié)構(gòu)是由具有更大的介電常數(shù)(例如，10)的材料制成的，那么結(jié)構(gòu)的寬度可以約為一半。結(jié)構(gòu)還可以稍微更窄，S卩，如4mm —樣窄。如果使用微帶，那么結(jié)構(gòu)可以更薄，但是如果肝臟與線的頂部接觸，則功率不會保持在線上。三平板結(jié)構(gòu)是可能的，這是因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)會將場從吸收體屏蔽。在8GHz處，起點(diǎn)是約18mm寬，很可能以擠壓的高電介質(zhì)形式減小到7mm。在設(shè)計上述實(shí)施例時的另一考慮可以是確保從輻射邊緣/空氣界面反射的功率導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的與組織匹配的部分(即，輻射邊緣和/或表面的與組織接觸的部分)中。可實(shí)現(xiàn)固定的短截線或?yàn)V波器布置，以確保因失配所反射的能量導(dǎo)向輻射部分而不是沿著饋送線纜返回到發(fā)生器。這種短截線布置還可確保反射能量的分布是對稱的，即，每個輻射邊緣部分應(yīng)該具有耦合到其中的相同量的微波功率。在設(shè)計饋送結(jié)構(gòu)時所使用的線的長度可被布置成將微波能量導(dǎo)向微波電路內(nèi)的期望位置。在設(shè)計中可使用平衡功率分配器或耦合器， 以確保來自失配發(fā)生的部分的反射能量被有效地轉(zhuǎn)儲或轉(zhuǎn)向。在另一個實(shí)施例中，PIN 二極管或變?nèi)荻O管開關(guān)或同軸開關(guān)或波導(dǎo)開關(guān)可以并入結(jié)構(gòu)中，以在兩組輻射元件之間切換公共饋線。本發(fā)明并不限于使用兩組輻射元件，即， 可存在4組或6組。開關(guān)動作可使用連接到器械柄的機(jī)頭(hand-piece)的開關(guān)來執(zhí)行或者通過感測反射功率的水平來自動執(zhí)行，然后，在感測到或檢測到在設(shè)置的閾值以上的反
12射功率水平時將源關(guān)斷或者使微波功率改變方向。這種布置使得僅與組織接觸的輻射邊緣能夠發(fā)射微波能量。在設(shè)計輻射部分時使用具有固定特性阻抗的單條線的情況下，可使用泄漏饋線或者行波天線布置來實(shí)施微波電路的輻射元件。例如，多個縫隙可被制造到50 Ω傳輸線中， 或者可將非50 Ω傳輸線與阻抗匹配變換器一起使用以使非50 Ω傳輸線與50 Ω發(fā)生器匹配。可實(shí)現(xiàn)行波結(jié)構(gòu)以使得結(jié)構(gòu)的一個面或者兩個面(頂面或底面或者頂面和底面)能夠?qū)⒕鶆蚯揖劢沟奈⒉芰枯椛涞浇M織中。使用例如小的微帶或E場探針耦合器以及功率 PIN開關(guān)或小型同軸開關(guān)的感測和開關(guān)布置可在抹刀內(nèi)實(shí)現(xiàn)，以確保僅與組織接觸的面輻射或者發(fā)射微波能量。圖4是本發(fā)明的另一個實(shí)施例的示意圖，其中，輻射抹刀被用作為包括內(nèi)窺鏡的手術(shù)器械90的一部分。圖4示出了半剛性的柔性可控內(nèi)窺鏡的器械通道92。該通道92承載了同軸饋線94，例如具有50 Ω等(例如，25Ω、35Ω或者75 Ω )的特性阻抗，該同軸饋線 94經(jīng)由位于器械通道92的外部在器械90的近端處的50 Ω (或者相似的，即25 Ω、35 Ω或 75 Ω )饋線98和阻抗變換器96接收來自發(fā)生器(未示出)的微波功率。該結(jié)構(gòu)并不限于使用阻抗變換器，即，該結(jié)構(gòu)可以在沒有變換器的情況下與組織良好地匹配，例如，發(fā)生器和輸送線纜可以是35 Ω而組織可以是35 Ω。輻射抹刀100從器械通道的遠(yuǎn)端突出。抹刀具有在其遠(yuǎn)端處的帶有一個、兩個或三個輻射邊緣和/或一個或兩個輻射面的槳102(槳102 的結(jié)構(gòu)如上所述)、以及逐漸變細(xì)的插頭部分104，該插頭部分用于緊密地配合在器械通道 92中以將抹刀物理地固定或鎖定在適當(dāng)位置處，從而使得在在內(nèi)窺鏡近端處的控制器能夠操縱槳或者使槳轉(zhuǎn)向。連接器106設(shè)置在插頭部分104的近端上以在同軸饋線94和抹刀 100中的微波電路之間設(shè)置接界部。例如圓柱形套的非金屬適配器(未示出)可附接在同軸饋線94與插頭部分104之間的接界部附近。適配器還提供了在連接點(diǎn)處的絕緣(以防止不必要的泄漏)。還可以在器械通道92的遠(yuǎn)端處設(shè)置固定或鎖定或定位抹刀100的裝置。為了便于操縱，可設(shè)置槽或者定制的鎖定機(jī)構(gòu)以確保輻射抹刀被鎖定在器械通道之內(nèi)的位置中。圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的抹刀110所輻射的微波場。如箭頭112示意性示出的，微波能量沿著第一方向被接收到抹刀中。該能量沿著微波電路、穿過電介質(zhì)材料傳送到輻射元件114。在輻射邊緣處，建立了邊緣場116，這些邊緣場116在與原始功率饋送方向(即，第一方向)垂直的方向118上從邊緣突出。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的輻射抹刀120的可替選布置，該布置尤其適于用在下述臨床應(yīng)用中需要小刀片幾何結(jié)構(gòu)以使得裝置能夠插入小腔道中，或者需要在人體解剖的限制區(qū)域內(nèi)操縱抹刀刀片。在這些特殊情況下，刀片的寬度可以是5mm或更小，而長度可以小于20mmο在圖6中，抹刀120包括下述陶瓷槳122 該陶瓷槳除了在槳的側(cè)面上的區(qū)域126 處之外都涂覆有導(dǎo)電層124。在該實(shí)施例中，整個抹刀可由在不期望結(jié)構(gòu)輻射微波能量的區(qū)域中硬微波陶瓷材料(諸如，氧化鋁或者氧化鋯)填滿在金屬材料中來制成。適合的電磁場模擬程序包(諸如CST微波工作室或者Ansoft HFSS)可用于對設(shè)計進(jìn)行模擬并且優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)，其可以包括集成的阻抗匹配變換器，即，四分之一有負(fù)載或無負(fù)載波長(或其奇數(shù)倍)變換器。
圖6中的頂畫面示出了陶瓷槳122在涂覆之前的截面頂視圖。底畫面是涂覆之后的側(cè)視圖。在該實(shí)施例中，除了一個側(cè)邊緣1 之外，陶瓷槳122完全以涂敷金屬的形式覆蓋。在其他實(shí)施例中，槳可以被配置成沿著一個側(cè)邊緣或兩個側(cè)邊緣和/或從一個表面或兩個(頂部和底部)表面輻射。陶瓷材料可以是具有高介電常數(shù)(例如，4或更大，即10)且在工作頻率處具有低耗散因數(shù)(例如，小于0. 0005)的純藍(lán)寶石、氧化鋯或者氧化鋁(具有玻璃的藍(lán)寶石)，以使得具有低介電常數(shù)的同軸線纜能夠匹配到具有高介電常數(shù)的生物組織中。槳可以涂覆有生物相容性材料(例如，PTFE或聚氯代對二甲苯)以確保整個結(jié)構(gòu)是生物相容性的?？蓱?yīng)用生物相容性材料的保形涂料。使用生物相容性涂料覆蓋結(jié)構(gòu)(部分或全部)可允許結(jié)構(gòu)包含一個或多個非生物相容性材料。抹刀120還包括如下同軸饋線130 其具有以電介質(zhì)材料136 (例如，低密度PTFE) 而與外導(dǎo)體134隔開的內(nèi)導(dǎo)體132。饋線130的近端與連接器138(例如，SMA公連接器) 端接，該連接器138用于將抹刀120連接到發(fā)生器(未示出)以接收微波功率。陶瓷槳122 被布置成在其近端處容納饋線130。輻射側(cè)邊緣1 在基本上與饋線130相同(S卩，與陶瓷槳在近端處的邊緣垂直)的方向延伸。內(nèi)導(dǎo)體132和外導(dǎo)體134在饋線的遠(yuǎn)端處延伸到電介質(zhì)材料136之外。這使得陶瓷的一部分能夠裝配在某一長度的饋線中。該長度可以是在5mm與25mm之間。陶瓷槳裝配到饋線中的部分可是被研磨或者模制成在中心具有小孔的圓柱形形狀，以使得內(nèi)導(dǎo)體 132能夠插入內(nèi)部。該部分可執(zhí)行兩種功能。第一種功能是使得陶瓷槳122能夠固定于同軸饋送線纜130，而第二種功能是作為靜態(tài)阻抗變換器，以使得饋送線纜或發(fā)生器的特性阻抗(通常為50Ω)為與由陶瓷刀片在其與正在治療的生物組織結(jié)構(gòu)接觸時呈現(xiàn)的阻抗匹配的阻抗。圓柱的物理長度可以是在工作頻率處的電波長的四分之一的奇數(shù)倍，以便在50 Ω 發(fā)生器與由組織呈現(xiàn)的低阻抗負(fù)載之間進(jìn)行阻抗變換。例如，如果在同軸結(jié)構(gòu)中所使用的外導(dǎo)體的內(nèi)徑是1.9mm，而內(nèi)導(dǎo)體的外徑是0.51mm，那么對于介電常數(shù)為10的陶瓷而言，通
過陶瓷圓柱插入同軸線纜中而形成的阻抗由下式給出= 24.93 Ω
VlO 1031J。
如果工作頻率是14. 5GHz，那么為了將該部分作為變換器，實(shí)際的物理長度必須是
3 χ IO8
-—7= = 1.64 mm (即，有負(fù)載λ/4)或者4. 9mm(有負(fù)載3 λ/4)。為了確保
4xI4.5xI09x VlO
第二部分與同軸線纜進(jìn)行良好的物理連接，3 λ /4變換器長度是優(yōu)選的。該變換器會使得結(jié)構(gòu)能夠匹配到04.93)2/50 Ω = 12. 42 Ω的組織阻抗中。期望將螺紋設(shè)置到陶瓷圓柱上并且在同軸線纜的內(nèi)壁刻螺紋以將輻射槳固定到同軸結(jié)構(gòu)。在輻射邊緣1 產(chǎn)生的場分布可取決于在陶瓷槳122內(nèi)部的內(nèi)導(dǎo)體130的長度和配置。例如，如果某一長度的直導(dǎo)體進(jìn)入存在于同軸線纜的端部之后的陶瓷部分，那么會產(chǎn)生“E”場單極天線。在該情況下，從同軸環(huán)境的端部突出并進(jìn)入陶瓷中的導(dǎo)體的長度應(yīng)該是為在關(guān)注頻率處的有負(fù)載波長的四分之一的奇數(shù)倍的長度。例如，如果使用介電常數(shù)為 10的陶瓷，那么應(yīng)該從同軸線纜的端部突出以在14. 5GHz處產(chǎn)生高效的單極輻射體的中心導(dǎo)體的長度會是1. 64mm (λ /4)或者4. 91mm (3 λ /4)。如果在同軸線纜的外部的陶瓷部分內(nèi)的中心導(dǎo)體形成為環(huán)形線并且該環(huán)的長度(或周長)是在關(guān)注頻率處的有負(fù)載波長的一半的倍數(shù)(或其任何倍數(shù))，那么在陶瓷部分內(nèi)部會形成“H”場天線。還期望同軸饋送線纜或線具有非標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗，S卩，不是50 Ω或75 Ω，也與微波發(fā)生器的特性阻抗不相同，以便能夠更有效地傳輸微波能量，或者期望物理幾何結(jié)構(gòu)在易于引入到腔道或者插管中方面是更加優(yōu)選的，即，特性阻抗可以是20 Ω或120 Ω。在這樣的布置中，期望在第一饋送線纜的遠(yuǎn)端(在發(fā)生器與引入身體中的線纜之間)或者進(jìn)入身體中的同軸饋送線纜130的近端與微波發(fā)生器之間包括有匹配變換器。匹配變換器可以是四分之一波長(或其奇數(shù)倍)變換器，其中，外導(dǎo)體的內(nèi)徑與內(nèi)導(dǎo)體的外徑之比以及用于分隔兩個導(dǎo)體的材料的介電常數(shù)確定了變換器的特性阻抗。圖7示出了用于微帶結(jié)構(gòu)的另一微波電路層152的平面示意圖，該微波電路層具有分別用于抹刀的相對側(cè)邊緣的兩個可選擇地操作的陣列154。每個陣列IM均連接到開關(guān)156(例如，PIN 二極管或者變?nèi)荻O管開關(guān))的相應(yīng)輸出端子。開關(guān)的輸入端子連接到饋線158，該饋線158被連接以接收來自連接到抹刀柄的同軸線纜(未示出)的功率。正向功率耦合器和反向(反射)功率耦合器160、162連接在饋線158上以將饋線上的正向信號和反射信號中的一部分耦合到檢測器164。檢測器164可被布置成檢測來自正向功率耦合器和反射功率耦合器的幅度和/或相位信息以決定將微波能量饋送到哪個陣列。該決定可以是自動的(在圖7中由控制信號166指示)或者是人工的，例如由用戶基于來自檢測器 164的顯示信息來實(shí)現(xiàn)。檢測器164可采用二極管檢測器(即，隧道二極管、肖特基二極管或者零偏壓肖特基二極管)、零差檢測器或者外差檢測器的形式。本發(fā)明的原理臨床應(yīng)用在于對存在于身體的任何部分中的息肉的治療。更具體地，本發(fā)明可以用于對存在于腸(特別是結(jié)腸)、子宮頸或者膀胱的粘膜(lining)中的息肉進(jìn)行治療。息肉是從黏膜突出的組織的異常生長。息肉還出現(xiàn)在鼻腔中(導(dǎo)致呼吸困難)并且還出現(xiàn)在與聲帶小結(jié)相關(guān)聯(lián)的聲帶上(發(fā)出刺耳的聲音)。關(guān)注結(jié)腸息肉是因?yàn)樗鼈兪墙Y(jié)腸癌的起因。通常，在結(jié)腸鏡檢查時用息肉切除圈套器或者用活檢鉗常規(guī)地移除息肉。本發(fā)明使得能夠在不出血的情況下移除息肉，并且受控的微波能量可破壞癌細(xì)胞并防止癌細(xì)胞擴(kuò)散。目前，使用不具有減少腫瘤量的能力的、基于更低射頻能量的裝置或系統(tǒng)來對許多結(jié)直腸癌進(jìn)行姑息治療。它們使腫瘤的創(chuàng)面凝結(jié)以停止流血到直腸中。相似地，本發(fā)明可用在對膀胱癌的治療中，例如以在會發(fā)展成癌癥的膀胱的黏膜中移除細(xì)胞。早期診斷使得能夠從膀胱壁移除息肉-而在該裝置與柔性膀胱鏡一起使用的情況下，這種技術(shù)有助于在非手術(shù)室環(huán)境中的“看見和治療”模態(tài)。一旦癌癥擴(kuò)散到膀胱壁中，則需要更大的手術(shù)。這里提出的結(jié)構(gòu)對于有效治療宮頸癌來說也是有用的。在這種特定的情況下，可不借助于內(nèi)窺鏡來引入輻射抹刀結(jié)構(gòu)而是可將輻射抹刀結(jié)構(gòu)直接引入到子宮頸的內(nèi)壁。
權(quán)利要求
1.一種手術(shù)抹刀，包括平槳和從所述平槳的第一端延伸開的柄，其中，所述柄包括可連接以接收來自微波功率源的能量的同軸饋電部，以及所述槳包括連接到所述同軸饋電部的微波傳送結(jié)構(gòu)，所述微波傳送結(jié)構(gòu)在所述槳的與所述第一端相對的前端處封閉并沿著所述槳的從所述第一端延伸開的側(cè)面敞開，以允許從所述側(cè)面發(fā)射微波輻射場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)抹刀，其中，所述微波傳送結(jié)構(gòu)包括連接到所述同軸饋電部的帶狀線結(jié)構(gòu)，所述帶狀線結(jié)構(gòu)包括微波電路，所述微波電路具有位于所述槳的敞開側(cè)邊緣處的多個輻射元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手術(shù)抹刀，其中，所述微波電路包括阻抗變換器，所述阻抗變換器被布置成將所述同軸饋電部的阻抗與被選擇以阻止輻射到自由空間中但促進(jìn)輻射到生物組織中的預(yù)定阻抗進(jìn)行匹配。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的手術(shù)抹刀，其中，所述前端是平滑的以不適于切割。
5.一種手術(shù)器械，包括內(nèi)窺鏡和根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的手術(shù)抹刀，其中，所述內(nèi)窺鏡的器械通道承載同軸電力線纜，而所述抹刀的所述柄能夠安裝在所述器械通道的遠(yuǎn)端處，以將所述同軸饋電部連接到所述同軸電力線纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手術(shù)器械，其中，所述槳的寬度小于4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)抹刀，其中，所述微波傳送結(jié)構(gòu)包括陶瓷片，所述陶瓷片在第一端連接到所述柄，并且具有除了沿著所述槳的與所述第一端垂直的所述敞開側(cè)邊緣的非金屬化區(qū)域之外都被金屬化的外表面，其中，所述陶瓷片的金屬化的外表面連接到所述同軸饋電部的外導(dǎo)體，并且所述陶瓷片包括用于容納同軸饋電部的內(nèi)導(dǎo)體的通道以允許從非金屬化的區(qū)域發(fā)射微波輻射場。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的手術(shù)抹刀，其中，頂面和/或底面和/或一個或兩個側(cè)邊緣中的任意一個或多個是敞開的，以允許從其發(fā)射微波輻射場。
9.一種手術(shù)器械，包括根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的手術(shù)抹刀；內(nèi)窺鏡；以及微波發(fā)生器，被連接以經(jīng)由穿過所述內(nèi)窺鏡的器械通道的微波饋送線纜來將微波能量輸送到所述抹刀，其中，所述手術(shù)抹刀的所述柄被固定在所述器械通道的遠(yuǎn)端，以使得所述槳從所述器械通道的所述遠(yuǎn)端突出，所述柄的所述同軸饋電部連接到所述微波饋送線纜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手術(shù)器械，其中，所述柄逐漸變細(xì)以形成與所述器械通道的過盈配合。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的手術(shù)器械，其中，所述柄包括鍵，所述鍵用于與所述器械通道中的對應(yīng)鍵槽鎖定。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的手術(shù)器械，包括絕緣套，所述絕緣套被安裝成圍繞所述微波饋送線纜與所述柄上的所述同軸饋電部之間的接界部。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的手術(shù)器械，包括檢測器，所述檢測器被布置成檢測代表在所述敞開側(cè)邊緣處的阻抗匹配的反射信號信息，以對輸送到所述抹刀的功率水平進(jìn)行控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的手術(shù)器械，其中，所述抹刀具有多個敞開側(cè)邊緣和/或面， 每個敞開邊緣或面都具有基于所檢測到的反射信號信息能夠選擇性地操作的獨(dú)立微波傳送結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的手術(shù)器械，其中，所述抹刀包括電控開關(guān)，所述電控開關(guān)被布置成選擇獨(dú)立微波傳送結(jié)構(gòu)以接收來自所述微波發(fā)生器的功率。
全文摘要
一種手術(shù)抹刀(10，34)具有平槳(38，62)以及從平槳(38，62)的第一端延伸開的柄。柄具有可連接以接收來自微波功率源的能量的同軸饋電部(64，130)。漿(38，62)包括連接到同軸饋電部(64，130)的微波傳送結(jié)構(gòu)。微波傳送結(jié)構(gòu)在槳(38，62)的與第一端相對的前端處封閉，以使得阻止微波輻射從前端發(fā)射。微波傳送結(jié)構(gòu)沿著槳(38，62)的從第一端延伸開的側(cè)面敞開，以允許從該側(cè)面發(fā)射微波輻射場。
文檔編號H01Q1/42GK102473996SQ201080032496
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者克里斯托弗·保羅·漢科克 申請人:克里奧醫(yī)藥有限公司