[發明專利]一種基于斷開式外導體結構的微波消融天線

有效

• 申請號: 202210228352.7
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114305676B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 樂愷;崔有水;袁暢;張欣欣
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: A61B18/18
• 分類號: A61B18/18
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;于春曉

本發明提供一種基于斷開式外導體結構的微波消融天線，屬于微波消融技術領域。該消融天線包括消融針桿和同軸電纜，消融針桿尖端為錐狀，消融針桿內包括金屬套筒、內導體、介質層一、介質層二、外導體和絕緣介質層；同軸電纜分為前中后三段，前段內導體與同軸電纜頭部焊接，中段外側套有金屬套筒，后段內部為由金屬圓柱構成的內導體，內導體的外側依次覆蓋介質層二、外導體、絕緣介質層和金屬套筒，金屬套筒前端留有空氣層，金屬套筒和內導體之間設置介質層一。該消融天線無需水冷，直徑更小，對人體的損傷更低；結構簡單，在保持低S11參數的情況下，加工難度低，此外，后向輻射較小，消融區域形狀能夠方便的在球形與橢球形之間進行調節。

技術領域

本發明涉及微波消融技術領域，特別是指一種基于斷開式外導體結構的微波消融天線。

背景技術

近年來，微波消融治療已成為治療肝癌、腎癌、甲狀腺等軟組織的重要治療手段之一。微波消融是利用天線輻射微波，微波使組織中的離子、極性水分子旋轉振動、相互摩擦而產生熱效應，使治療區域快速達到很高的溫度，組織凝固、脫水而壞死，從而達到治療目的。

由于各項技術的日臻完善，腫瘤微波消融具有簡便、安全的特點。相對射頻來講，熱效率高，手術時間短，一般從幾秒到30分鐘就可消融直徑0.5到5cm的腫瘤，減少術中風險及病人痛苦，而且凝固體積大小可控。

且根據腫瘤形狀大小的不同，臨床上對消融形狀的需求呈現多樣化，為保證消融完整，同時盡量減少對健康組織的損傷，“適形消融”是未來趨勢，在保留安全消融邊界的前提下，消融形狀與病人腫瘤病灶的形狀大小越接近越好。

目前，市面上主流微波消融天線都采用同軸電纜將微波傳輸到天線輻射端，天線輻射過程中，會導致同軸電纜的外導體形成感應電流，從而導致消融區域不可控制，形成水滴形消融形狀。目前主流解決方法是采用扼流環或使用縫隙天線，或者，利用水等作為冷卻介質對微波發射區域的后端進行冷卻，防止針桿灼傷正常組織。

對于這兩者手段，扼流環設計上需滿足1/4波長（波長一般為2cm左右）情況下才能起到對波形成高阻抗，達到抑制同軸電纜外導體的感應電流，目前的產品里，扼流環有固定在同軸電纜或引水管上兩種方式。而腫瘤組織的介電特性隨溫度升高而變化，導致扼流環抑制表面電流性能下降。通過在同軸線的外導體上開槽，使得微波能量在病灶中輻射。但是，為得到所需的消融形狀，目前開的槽長度長，間距大，使得消融針的能量輻射部分過長，縫隙輻射產生的消融區域呈橢球型，圓度小，且天線的尖端能量較少，容易產生燒尾效應。若針桿內設有水冷通道，消融針的針體會變粗，對人體損傷也就大；同時消融針的結構和工藝也變得復雜，因此可靠性和安全性降低；由于有水冷，需要連接進出水管，進出水管的負重影響醫生手術時操作精準性和穩定性，尤其在治療甲狀腺等腫瘤時須有專人托住線管。

因此，目前亟需設計一種無需水冷或扼流環等結構和附加零件，能夠生成球形或橢球形消融區域，臨床使用便捷，且構造簡單，便于加工的微波消融針。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于斷開式外導體結構的微波消融天線。

該消融天線包括消融針桿和同軸電纜，消融針桿尖端為錐狀，提供穿刺作用，消融針桿包括金屬套筒、內導體、介質層一、介質層二、外導體和絕緣介質層；

同軸電纜由內導體、外導體和介質層構成，同軸電纜分為前中后三段，前段內導體與同軸電纜頭部外導體焊接，中段外側套有金屬套筒，中段斷開外導體，后段內部為由金屬圓柱構成的內導體，內導體的外側依次覆蓋介質層二、外導體、絕緣介質層和金屬套筒，金屬套筒前端留有空氣層，金屬套筒和內導體之間設置介質層一。

其中，同軸電纜頭部基于阻抗匹配的需要被加工成所要求形狀。

外導體和金屬套筒為金屬圓環柱。