改进的湿性尖部天线设计的制作方法
【专利说明】改进的湿性尖部天线设计
[0001] 本分案申请是基于中国发明专利申请号201210319428. 3、发明名称"改进的湿性 尖部天线设计"、申请日2012年5月31日的专利申请的分案申请。 【背景技术】 技术领域
[0002] 本发明通常涉及在组织消融手术中使用的微波辐射器。更特别的，本发明涉及改 进的扼流器式湿性尖部消融天线。
[0003] 现有技术
[0004]某些疾病的治疗需要破坏恶性组织的生长（例如肿瘤）。已知的是，肿瘤细胞在 略低于伤害周围健康细胞的温度的高温情况下发生变性。因此，已知的治疗方法（例如热 疗）将肿瘤细胞加热到高于41°C，而维持邻近的健康细胞处于较低温度以避免不可逆的细 胞损害。这些方法包括施加电磁辐射以加热组织以及包括组织的消融和凝结。特别的，使 用微波能量来凝结和/或消融组织以变性或杀死肿瘤细胞。
[0005]微波能量通过微波消融天线来施加，所述微波消融天线刺入组织以到达肿瘤。存 在多种类型的微波天线，例如单极和双极天线。在单极和双极天线中，微波能量垂直于导体 的轴线辐射。单极天线包括单个细长的微波导体。双极天线通常具有包括内导体和外导体 的同轴结构，该内导体和外导体通过电介质部分隔开。更具体而言，双极微波天线包括长、 细的内导体，该内导体沿着天线的纵向轴线延伸并且被外导体包围。在某种变型中，外导体 的一部分或若干部分可以选择性地移除以使得能量更为有效地向外辐射。该类型微波天线 结构通常称作"漏波导"和"漏同轴"天线。
[0006]典型的组织刺入式（即经皮插入）微波能量传递设备包括传输部分，该传输部分 由沿着设备的轴线延伸的长、细内导体形成。该内导体由电介质材料包围并且外导体相对 于电介质材料径向布置并且形成用于传输微波信号的共轴波导。该外导体的传输部分的远 端连接到微波天线，该微波天线配置为从传输部分接收微波信号并且辐射微波能量信号至 组织。
[0007]通过采用高强度的护套来包绕传输部分和/或微波天线的至少一部分来为微波 能量传递设备提供结构强度。该高强度护套的远端可以连接到用于刺入组织的尖锐尖部或 者形成用于刺入组织的尖锐尖部。
[0008]侵入式手术已经得到了发展，其中微波天线传递设备通过经皮插入而被直接地 插入到治疗位置处。这种侵入式手术潜在地为所要治疗的组织提供更好的温度控制。由 于对恶性细胞进行变性所需的温度和损害健康细胞的温度之间的温差较小，因此已知的加 热模式和精确的温度控制是重要的，以使得加热限定于待治疗的组织。例如，阈值温度为 约41. 5°C的热疗治疗通常对于大多数细胞的恶性成长具有很小作用。然而，在略微高于约 43°C到45°C的温度下，常规观察到大多数类型的正常细胞的热损害；因此，在健康组织中 必须十分注意防止超过这些温度。
[0009] 开发用于针对周围组织的控制加热并防止温度提升的系统和方法典型地包括冷 却流体，所述冷却流体环绕微波能量传递设备的至少一部分循环。例如，在一系统中，通过 薄壁管向微波能量传递设备的远端提供冷却流体。该薄壁管将冷却流体靠近微波天线放 置，并且冷却流体通过微波能量传递设备中的返回路径而向近端流动。
[0010] 为微波能量传递设备提供冷却存在若干挑战。首要的挑战是在微波能量传递设备 中提供合适的供应和返回流体路径而不增加微波能量传递设备的总直径。另一挑战在于， 提供合适的供应和返回流体路径而保持贯穿整个微波能量传递设备的同心构造。又一挑战 在于提供简化组装和生产的合适构造。
【发明内容】
[0011] 在下文中所描述的微波能量传递设备包括形成流体冷却设备的组件，该流体冷却 设备具有沿着设备长度方向基本同心的几何结构却而不增加微波能量传递设备的总直径。
[0012] 本文描述了一种制造微波能量传递设备的装置和方法，其对于无辅助地引导插入 组织来说在结构上是足够稳健的。微波天线通常包括辐射部分，所述辐射部分可以连接到 供给线路（或轴），所述供给线路继而可以通过缆线连接到功率产生源（诸如发生器）。该 微波组件可以是单极微波能量传递设备但是优选地是双极组件。辐射部分的远端部分优选 地具有渐缩端，该渐缩端终止于尖部处以允许以最小的阻力直接插入到组织中。近端部分 定位于远端部分的近侧。
[0013] 通过各种不同设计部分解决了将天线组件无辅助地引导插入到组织中（例如经 皮的）、同时保持外部护套的最小壁厚小于〇. 010英寸所需要的足够刚度。微波设计的实施 例包括同轴缆线。该同轴缆线包括内导体、外导体、以及位于二者中间的电介质绝缘体。辐 射段包括与供给线路相联接的双极天线以及在其远端处和双极天线相联接的套针。该微波 天线还包括围绕外导体布置的流入海波管。该流入海波管向辐射部分供应流体。该流入海 波管能够增加强度因而允许了微波天线的外部护套的更小厚度需求。
[0014] 在一实施例中，微波天线包括供给线路、辐射段、流入海波管、圆盘、过渡轴环和套 筒。供给线路包括具有内导体、外导体和设置在二者之间的电介质体的共轴缆线。辐射段 包括与供给线路联接的双极天线以及与双极天线的远端联接的套针。流入海波管围绕外导 体布置并且配置为向辐射部分供应流体。圆盘包括两个或多个从第一端延伸到第二端的 肋。肋限定了相邻两肋之间的流入槽。过渡轴环联接到流入海波管的远端和圆盘并且在近 端处包括至少两个流出槽。过渡轴环被构造为从流入海波管的远端接收流体并且将流体从 流出槽过渡到辐射段的远端。套筒覆盖过渡轴环的流出槽、圆盘以及辐射段的至少远端部 分。套筒靠近流出槽与过渡轴环形成第一液密式密封，并且限定了用于过渡流体以离开过 渡轴环的流出槽至辐射段的远端的第一间隙。该套筒可以是聚酰亚胺套筒。
[0015] 微波天线还可以包括：围绕供给线路的近端到远端和外海波管的外部护套。外部 护套与套针和/或辐射段的远端形成液密式密封并且限定了用于从第一间隙接收流体的 第二间隙。外海波管在供给线路的近端处围绕流入海波管并且限定了相对于流入海波管定 位的第三间隙。外海波管包括限定于其中的一个或多个槽并且靠近一个或多个槽与外部护 套形成液密式密封。该一个或多个槽配置为使流体能够从第二间隙向近侧流到第三间隙中 并通过微波天线。
[0016] 在另一实施例中，流入海波管和/或流出海波管采用不锈钢制造或采用非金属复 合物（诸如Ploygon所生产的；PolyMed_)制造。外海波管和内海波管的壁厚可以小于 0.010英寸。微波天线还可以包括部分围绕供给线路的近端部分的扼流器（choke)。
[0017] 在又一实施例中，圆盘在制造工艺中通过注模成型以形成围绕外导体的水密式密 封。过渡轴环可以压配合在流入海波管上以形成二者之间的液密式密封。
[0018] 在又一实施例中，微波天线可以包括连接套节，该连接套节具有与供给线路联接 的缆线连接器、限定于其中的流体流入端口和流体流出端口以及配置为将流体靠近缆线连 接器过渡至流体出口端口的旁通导管。流入导管可以联接到流体流入端口以用于向其供应 流体，以及流出导管可以联接到流体流出端口并且与流入海波管流体连通以用于从其中抽 取流体。
[0019] 本文还公开了一种用于制造微波天线的方法并且该方法可以包括如下步骤：提供 包括共轴缆线的供给线路，该共轴缆线包括内导体、外导体和设置在二者之间的电介质体； 将辐射段联接到供给线路的远端，辐射段包括双极天线；将套针联接到双极天线的远端； 将流入海波管围绕外导体布置，流入海波管配置为向辐射段供应流体；将圆盘围绕具有远 端和近端的辐射段的至少一部分布置，圆盘包括两个或多个用于为微波天线提供机械强度 的纵向肋，该两个或多个肋从远端延伸到近端以在相邻两肋之间限定流入槽；将过渡轴环 布置在流入海波管的远端和圆盘的近端之间，过渡轴环包括至少两个流出槽，流出槽被配 置为从流入海波管的远端接收流体并且将流体从至少两个流出槽过渡到辐射段的远端；以 及布置套筒以覆盖过渡轴环的至少两个流出槽、圆盘以及辐射段的至少远端部分，套筒靠 近至少两个流出槽与过渡轴环形成液密式密封并且限定了第一间隙，其用于过渡流体以离 开过渡轴环的至少两个流出槽至辐射段的远端。
[0020] 该制造方法还可以包括如下步骤：将外部护套径向布置在供给线路的远端的外 侦牝该外部护套与套针和辐射段的远端中的一个形成液密式密封，外部护套限定了用于从 第一间隙接收流体的第二间隙；以及将外海波管径向布置在流入海波管的外侧并且限定相 对于流入海波管定位的第三间隙，外海波管包括限定在其中的至少一个槽并且靠近该至少 一个槽与外部护套形成液密式密封，该至少一个槽被设置为使流体能从第二间隙向近侧流 入第三间隙并通过微波天线。
[0021] 附图简述
[0022] 根据下面详细描述并结合附图，本发明的上述和其他方面、特征和优点将更为明 显，其中：
[0023] 图1是依照本发明实施例的微波消融系统的示意图；
[0024] 图2是依照本发明实施例的微波能量传递设备的远端部分的等距视图；
[0025] 图3A是图2的微波能量传递设备的供给线路部分的纵向截面视图；
[0026] 图3B是沿着图2的线3B-3B的横向截面视图；
[0027] 图4是微波能量传递设备的远端部分的立体图，其说明了依照本发明的共轴流入 和流出通道；
[0028] 图5是图4所说明的微波能量传递设备的远端部分的分解视图；
[0029] 图6是微波能量传递设备的远端尖部的纵向截面视图；
[0030] 图7A是依照本发明实施例的微波能量传递设备的远端尖部的横向截面视图；
[0031] 图7B是依照本发明另一实施例的微波能量传递设备的远端尖部的横向截面视 图；以及
[0032] 图8是微波能量传递设备的远端部分的立体图，其说明了依照本发明的共轴流出 通道。