具有寬帶天線的組織消融裝置的制作方法

本發(fā)明總體上涉及組織消融裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、在治療諸如癌癥的疾病中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些類型的組織在升高的溫度下會變性。這些類型的治療通常稱為熱療，典型地在將健康組織保持在不會發(fā)生不可逆的細胞破壞的較低溫度下的同時利用電磁輻射將癌組織加熱至60℃以上的溫度。微波消融是利用電磁輻射加熱組織的這種療法中的一個。

2、微波組織消融術(shù)比手術(shù)切除術(shù)更不具侵入性，在腫瘤難以通過手術(shù)切除的許多情況下是優(yōu)選的，例如腫瘤相對較小時，靠近相對較小的器官時，或靠近大血管時。該方法已用于可能難以通過手術(shù)切除腫瘤的器官，諸如前列腺、心臟和肝臟。

3、為了有效地計劃和優(yōu)化手術(shù)，期望消融裝置造成可預(yù)測大小和形狀的消融體積。因此，規(guī)則形狀、可預(yù)測的消融體積是優(yōu)選的，并且特別優(yōu)選地產(chǎn)生球形或接近球形的消融體積。具有可預(yù)測大小和形狀的消融體積的消融裝置可簡化手術(shù)程序并減少不良的醫(yī)療并發(fā)癥。

4、與微波組織消融裝置有關(guān)的一個問題涉及能量發(fā)射場的形狀，該能量發(fā)射場通常為淚滴形，具有在裝置遠側(cè)方向的較大頭部形狀以及沿近側(cè)方向的細長尾部或圓錐體。消融裝置通常定位成使頭部形狀施加到目標組織。細長的圓錐體通常是不希望的，因為它會導(dǎo)致對沿著插入軌道的非目標組織的損害。

5、與微波消融裝置有關(guān)的另一個問題是它們必須在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)工作，該頻率范圍既適合于電介質(zhì)加熱，又可按醫(yī)療用途進行調(diào)節(jié)而使用。合適的頻帶存在于915mhz范圍(902至928mhz)、2.45ghz范圍(2.402至2.483ghz)和5.8ghz范圍(5.725至5.875ghz)中，盡管通常優(yōu)選2.45ghz范圍。希望天線與組織阻抗相匹配，以使目標組織吸收能量的最大峰值落在天線工作的頻率處或其附近。然而，隨著手術(shù)的進行，組織會變性并且組織阻抗發(fā)生改變。在某些情況下，這些組織阻抗發(fā)生變化導(dǎo)致吸收峰值偏離期望的頻率。這使得組織消融的效果較差。另外，未吸收的微波能量可能會反射。反射的微波能量會導(dǎo)致裝置本身過早地過熱，從而增加了裝置故障的可能性。

6、本文公開的實施例旨在減少與微波組織消融裝置有關(guān)的上述問題的影響。更具體地，本文公開的實施例提供了能夠在寬頻帶上操作并因此能夠在一個以上允許的頻譜中操作的微波天線和消融裝置。它們產(chǎn)生更接近理想球形的微波發(fā)射場，和/或改善組織阻抗匹配，使得能量吸收峰值在組織消融過程中能夠更緊密地保持在施加的頻率處或其附近。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明特別地提供了組織消融裝置及其使用方法。更具體地，本發(fā)明涉及具有非對稱偶極天線的組織消融裝置。

2、本發(fā)明的第一方面提供了一種包括非對稱偶極天線的組織消融裝置，該非對稱偶極天線包括具有內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體和設(shè)置在其間的電介質(zhì)的饋電線；非對稱偶極天線包括在接合點電連接到饋電線的外導(dǎo)體的螺旋臂和從饋電線的端部向遠側(cè)延伸并電連接到內(nèi)導(dǎo)體的線性臂，該螺旋臂繞饋電線以一串匝的形式向近側(cè)延伸，螺旋臂的近端電浮動；該線性臂包括兩個部分，被電介質(zhì)圍繞的第一部分和在第一部分的遠側(cè)的第二部分，第二部分是露出的，也就是說它缺少所述電介質(zhì)。

3、在一個方面，本文的組織消融裝置包括具有金屬蓋的微波組織消融裝置，該金屬蓋設(shè)置在組織消融裝置的遠端。在一個實施例中，金屬蓋包括中空柱狀突起，其中中空柱狀突起的近側(cè)部分與不對稱偶極天線的遠側(cè)部分軸向重疊。替代地，金屬蓋包括中空柱狀突起，其中在中空柱狀突起的近端和螺旋天線的遠端之間軸向設(shè)置有間隙。替代地，金屬蓋包括實心柱狀突起，其中在實心柱狀突起的近端和螺旋天線的遠端之間軸向設(shè)置有間隙。

4、在一個優(yōu)選布置中，金屬蓋配置為經(jīng)由線性臂電磁耦合到天線。優(yōu)選地，它不是物理連結(jié)到天線的線性臂。天線的線性臂的遠端越靠近金屬蓋，金屬蓋越多地電磁耦合作為天線的一部分。

5、最方便地，組織消融裝置是包括饋電線的微波消融探針，該饋電線通常是同軸地并具有內(nèi)導(dǎo)體、繞內(nèi)導(dǎo)體同軸布置的電介質(zhì)和繞電介質(zhì)同軸布置的外導(dǎo)體。饋電線可包括繞外導(dǎo)體同軸布置的電介質(zhì)或絕緣體層。該裝置包括天線，天線包括在接合點電連接至饋電線的外導(dǎo)體的螺旋臂，該螺旋臂繞饋電線同軸設(shè)置并從接合點向近側(cè)方向延伸。天線還包括電連接到饋電線的內(nèi)導(dǎo)體的線性臂，線性臂從饋電線的遠端向遠側(cè)方向延伸，線性臂還包括被電介質(zhì)圍繞的第一部分，以及沒有電介質(zhì)的第二部分，第二部分在第一部分的遠側(cè)。

6、更優(yōu)選的裝置包括微波消融探針，優(yōu)選針。微波消融探針包括電連接到微波天線的饋電線。微波天線優(yōu)選地配置為發(fā)射頻帶選自915mhz(902至928mhz)、2.45ghz(2.402至2.483ghz)和/或5.8ghz(5.725至5.875ghz)的微波輻射。微波消融探針具有探針軸，該探針軸包括優(yōu)選配置成用于穿透組織的遠側(cè)蓋。針軸圍繞微波天線和饋電線的至少遠側(cè)部分并優(yōu)選地與之同軸。針軸包括金屬部分和非金屬部分，非金屬部分軸向延伸以與天線的至少輻射部分共同延伸。非金屬部分軸向和周向延伸，使得軸優(yōu)選地在非金屬部分的近側(cè)和遠側(cè)范圍之間是非金屬的。該布置對于本文進一步描述的天線是有用的。

7、非金屬部分可向遠側(cè)延伸超過天線的最遠側(cè)部分，并優(yōu)選地向遠側(cè)延伸至蓋。非金屬部分可向近側(cè)延伸至轂和天線最近側(cè)點之間的點，但在該實施例中不延伸至轂。

8、在微波消融裝置具有包括金屬部分和非金屬部分的軸的情況下，該軸可另外地包括在金屬部分和非金屬部分之間的彈性元件，其配置成向結(jié)合部提供彈性。這減小了使用中，例如插入消融針期間在結(jié)合部上的應(yīng)力。優(yōu)選地，組織消融裝置還包括配置為冷卻天線和/或饋電線的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)可配置為通過使冷卻流體流過饋電線和天線的至少最遠側(cè)部分來使天線和饋電線的該部分冷卻。

9、在整個申請中討論了本發(fā)明的其他實施例。關(guān)于本發(fā)明一個方面討論的任何實施例也適用于本發(fā)明的其他方面，反之亦然。本文描述的每個實施例應(yīng)理解為適用于本發(fā)明所有方面的本發(fā)明實施例?？上氲?，可針對本發(fā)明的任何方法或組成來實現(xiàn)本發(fā)明所討論的任何實施例，反之亦然。此外，本發(fā)明的組合物和試劑盒可用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法。以下包括貫穿本說明書使用的各種術(shù)語和短語的定義。

10、術(shù)語“球形”是指通常球狀的三維形狀。

11、術(shù)語“遠側(cè)”是指距使用者最遠的位置或部分，術(shù)語“近側(cè)”是指最靠近使用者的位置或部分。

12、螺旋天線的術(shù)語“螺距”是平行于螺旋軸測得的一個完整螺旋匝的高度。

13、術(shù)語“電連接”、“電耦合”或“電接觸”定義為電流能夠從一個物體傳至另一物體。通常，這兩個物體通過或經(jīng)由導(dǎo)體，例如金屬線物理連接。

14、術(shù)語“電磁耦合”定義為電磁能量能夠在沒有物理接觸的情況下從一個物體傳至另一物體，以影響能量場的形狀和產(chǎn)生的消融體積。這兩個物體不需要通過或經(jīng)由導(dǎo)體物理連接，但電磁能量可從一個物體轉(zhuǎn)移至另一個物體，例如電磁感應(yīng)。

15、術(shù)語“絕緣層”、“電介質(zhì)”和“絕緣體”是指在裝置的可操作使用下不形成任何電接觸的非導(dǎo)電材料層。在本發(fā)明公開的實施例中，絕緣層或介電層用于防止不期望的電接觸。

16、如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的，術(shù)語“約”和“近似”定義為接近，并且在非限制性實施例中，術(shù)語定義為在20％以內(nèi)。

17、當在權(quán)利要求或說明書中與術(shù)語“包括”結(jié)合使用時，詞語“一”的使用可表示“一個”，但也與“一個或多個”、“至少一個”和“一個或一個以上”的含義一致。

18、詞語“包括”(以及包括的任何形式，例如“包括”的復(fù)數(shù)形式和單數(shù)形式)、“具有”(以及具有的任何形式，例如“具有”的復(fù)數(shù)形式和單數(shù)形式)，“包含”(以及包含的任何形式，例如“包含”的復(fù)數(shù)形式和單數(shù)形式)或“含有”(以及含有的任何形式，例如“含有”的復(fù)數(shù)形式和單數(shù)形式)是包含性的或開放性的，并不排除附加的、未敘述的要素或方法步驟。

19、本文公開的組件、裝置或方法可“包括”特定方法步驟、成分、組件、組分等，“基本上由其組成”或“由其組成”。

20、根據(jù)以下附圖、詳細說明和示例，本文公開的其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。然而，應(yīng)理解，雖然附圖、詳細說明和示例表明了本發(fā)明的具體實施例，但它們僅是通過示例方式給出，并不意味著限制。另外，可預(yù)期，根據(jù)該詳細說明，在本發(fā)明實質(zhì)和范圍內(nèi)的改變和改型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。