[發(fā)明專利]微波消融系統(tǒng)和測量微波消融系統(tǒng)中溫度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380039190.1
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN104487013B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設計）人: J·D·布蘭南
• 申請（專利權）人: 柯惠有限合伙公司
• 主分類號: A61B18/18
• 分類號: A61B18/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 邊海梅

對相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年6月22日提交的美國臨時專利申請No.61/663,099、于2013年4月8日提交的美國臨時專利申請No.61/809,634以及于2013年6月20日提交的美國臨時專利申請No.61/837,633的權益和優(yōu)先權，這些申請當中每一個的全部內容都通過引用被結合于此，用于所有目的。

技術領域

本公開內容涉及微波消融系統(tǒng)中的微波測溫。

背景技術

電磁輻射可以被用來加熱并破壞腫瘤細胞。治療可以涉及把消融探針插入識別出癌腫瘤的組織。一旦消融探針被適當地定位，消融探針就把電磁輻射發(fā)射到消融探針周圍的組織中。

在諸如癌癥的疾病的治療當中，已經發(fā)現某些類型的腫瘤細胞在比通常對健康細胞造成損害的溫度略低的升高的溫度變性。已知的治療方法，諸如高溫療法，把患病的細胞加熱至高于41℃的溫度，同時維持相鄰的健康細胞低于不可逆細胞破壞發(fā)生的溫度。這些方法涉及施加電磁輻射來加熱或消融組織。

已經開發(fā)出了用于各種用途和應用的利用電磁輻射的電外科設備。通常，用在消融手術中的裝置包括充當能量源的功率發(fā)生源，例如微波或射頻(RF)電外科發(fā)生器，及用于把能量指向目標組織的外科器械(例如，具有天線組件的微波消融探針)。發(fā)生器和外科器械通常由電纜組件操作耦合到一起，其中電纜組件具有多個導體，用于把能量從發(fā)生器發(fā)送到器械，并且用于在器械和發(fā)生器之間傳送控制、 反饋和識別信號。

有幾種類型可以在組織消融應用中使用的微波探針在使用中，例如，單極、雙極和螺旋形。在單極和雙極天線組件中，微波能量一般垂直地遠離導體的軸輻射。單極天線組件通常包括單個細長的導體。典型的雙極天線組件包括兩個細長的導體，這兩個導體線性對齊并且關于彼此端到端定位，其間放置電絕緣體。螺旋形天線組件包括各種維度，例如直徑和長度，的螺旋形導體配置。螺旋形天線組件的主要操作模式是其中由螺旋線輻射出的場在與螺旋線軸垂直的平面內最大的正常模式(寬邊)，以及其中最大輻射沿螺旋線軸的軸向模式(直列式)。

為了實現期望的外科結果，特定類型的組織消融手術可以指示特定的消融體積。消融體積與天線設計、天線性能、天線阻抗、消融時間和瓦數以及組織特性，例如組織阻抗，相關。

因為使惡性細胞變性所需的溫度與通常對健康細胞造成傷害的溫度之間的小溫差，所以需要精確的溫度測量來產生更可預測的溫度分布，以便在最小化對要施加微波能量的組織周圍健康組織的傷害的同時根除腫瘤細胞。可植入的測溫探針，諸如熱電偶或光纖，通常用來測量組織溫度。但是，這些測量局限于測溫探針的測量點周圍小體積的組織。

發(fā)明內容

一方面，本公開內容的特征在于一種微波消融系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微波施加器、經傳輸網絡耦合到微波施加器的微波發(fā)生器、測量傳播通過傳輸網絡的噪聲溫度信號的輻射計，以及耦合到微波發(fā)生器和輻射計的控制器。微波施加器包括輸送微波能量以便消融組織的天線，并且微波發(fā)生器生成微波信號并把微波信號經傳輸網絡發(fā)送到天線。控制器關閉由微波發(fā)生器生成的微波信號持續(xù)預定的時段并且控制輻射計在該預定的時段內測量噪聲溫度。

控制器可以控制微波發(fā)生器生成脈寬調制(PWM)微波信號并 且可以控制輻射計在PWM微波信號的關閉期內測量噪聲溫度。控制器可以控制輻射計在預定的時段內測量噪聲溫度曲線。

微波消融系統(tǒng)可以包括冷卻微波傳輸網絡的流體冷卻系統(tǒng)、與流體冷卻系統(tǒng)中的冷卻流體熱相通以便感測冷卻流體的溫度的第一熱電偶，以及與微波傳輸網絡熱相通以便測量傳輸網絡的溫度的第二熱電偶。當由第一熱電偶感測到的冷卻流體的溫度與由第二熱電偶感測到的傳輸網絡的溫度基本上相同時，輻射計可以測出來自組織的噪聲溫度。

微波消融系統(tǒng)可以包括具有用于接收冷卻微波傳輸網絡的冷卻流體的入口和用于返回來自冷卻微波傳輸網絡的冷卻流體的出口的流體冷卻系統(tǒng)、與流入入口的冷卻流體熱相通的第一熱電偶，以及與流出出口的冷卻流體熱相通的第二熱電偶。當第一熱電偶感測到與由第二熱電偶感測到的溫度基本上相同的溫度時，輻射計可以測出來自組織的噪聲溫度。

控制器可以確定噪聲溫度測量的幅度的斜率并且當該斜率達到指示噪聲溫度測量僅表示組織的溫度的預定斜率時記錄噪聲溫度測量。控制器可以記錄在微波信號關閉時由輻射計測量的第一噪聲溫度、記錄在傳輸網絡溫度達到預定溫度時由輻射計測量的第二噪聲溫度，并且計算第一噪聲溫度與第二噪聲溫度之差，以獲得傳輸網絡的噪聲溫度。控制器可以基于傳輸網絡的噪聲溫度控制由微波發(fā)生器生成的微波信號。