精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，刀殼前端封閉，并包含一段長5mm～30mm的靶向區(qū)，刀殼外壁從內(nèi)向外依次分層涂覆第一絕緣層、薄膜加熱器、薄膜加熱器延長導線、第二絕緣層、薄膜熱電偶、第三絕緣層，薄膜加熱器后端的正、負極端口連接兩條薄膜加熱器延長導線，兩條薄膜加熱器延長導線沿刀殼外壁延伸至距刀殼尾端5mm處。本發(fā)明通過在刀殼外壁涂覆薄膜熱電偶及薄膜加熱器，實時測量冷刀靶向區(qū)多處位置的溫度，提供給醫(yī)生精準可靠的冷凍消融溫度；薄膜加熱器介于冷刀外壁與腫瘤組織之間，可實現(xiàn)快速復溫，使冷刀在1min內(nèi)脫離冰球，由患者體內(nèi)順利拔出，不需任何復溫耗材，降低手術費用，適應臨床實際需要，易于市場推廣。
【專利說明】精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種腫瘤冷凍消融用冷刀，尤其是一種實時測量冷刀表面溫度，提供 給醫(yī)生精準可靠的靶向區(qū)溫度，以免過度消融損傷過多正常組織，或消融不足導致復發(fā)；并 在不消耗任何耗材的情況下實現(xiàn)快速復溫，使冷刀在lmin內(nèi)脫離冰球，由患者體內(nèi)順利拔 出，減輕患者痛苦及醫(yī)療風險，提高手術安全性的腫瘤冷凍消融用冷刀。

【背景技術】
[0002] 2010年，惡性腫瘤已經(jīng)成為世界上致死率最高的疾病。如果不采取行動，預計 2030年全世界將有2600萬新增病例，死亡人數(shù)達到1700萬人。因只有大約20%左右的腫 瘤患者能夠接受外科切除手術，冷凍消融、射頻消融、微波、激光熱療等腫瘤微創(chuàng)治療技術 正成為當代臨床醫(yī)學發(fā)展的前沿，冷凍消融是其中一種具有代表意義的技術。其主要通過 低溫器械，有控制地使病灶組織經(jīng)歷降溫、凍結、復溫過程，從而造成腫瘤細胞的不可逆損 傷甚至壞死。冷凍消融對腫瘤細胞的殺傷機制是：細胞脫水和皺縮；細胞內(nèi)冰晶形成的機 械損傷；細胞電解質毒性濃縮和PH值改變；細胞膜蛋白質成分變性；血流淤積和微血栓形 成；以及免疫效應等。冷凍消融不僅手術創(chuàng)傷小，而且具有定位精確、止血鎮(zhèn)痛、術后并發(fā)癥 少、安全性高等優(yōu)點，深受廣大醫(yī)生與患者的好評。
[0003] 目前已經(jīng)問世的冷凍消融系統(tǒng)主要分為兩大類：一類是液氮系統(tǒng)冷刀，利用物質 由液體變成氣體時需要吸收大量的汽化潛熱的原理使組織快速降溫，后通過自然復溫完成 冷凍消融治療過程，可以看做第一代冷刀，其缺點是自然復溫時間長達l〇min，冷刀無法快 速拔出患者體內(nèi)，不能有效地適應臨床實際需要，增大患者痛苦并加重了醫(yī)療風險；另一類 是氣體節(jié)流系統(tǒng)冷刀，是目前臨床應用的主流，利用高壓氣體流經(jīng)小孔絕熱節(jié)流時溫度的 變化，完成冷凍消融的降復溫治療過程，代表產(chǎn)品為氬氦刀，可以看做第二代冷刀，該冷刀 雖將復溫時間縮短為3min，但作為復溫氣源的高壓氦氣屬于稀有氣體，價格高昂，高壓氣 瓶運輸存儲要求高，且國內(nèi)只有少數(shù)幾個氣源站，大部分二三線城市難于購買。此外，上訴 冷刀均存在以下缺點：冷刀靶向區(qū)測溫點單一且測的是刀殼內(nèi)壁溫度，因實際靶向區(qū)不同 位置存在40°C左右的溫差，刀殼內(nèi)外壁也有15°C左右的溫差，上訴冷刀的測溫方式顯然無 法精準測量冷凍消融手術中冷刀靶向區(qū)的溫度，醫(yī)生也就無法準確掌握冷刀的實際治療溫 度，很可能會出現(xiàn)過度消融損傷過多正常組織，或消融不足導致復發(fā)的情況，嚴重影響消融 效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對冷凍消融術中冷刀靶向區(qū)測溫點單一，所測溫度與消融手術中實際治 療溫度有偏差，測溫不準確，冷凍后復溫時間長，復溫氣源氦氣價貴難得，冷刀無法快速拔 出患者體內(nèi)的不足，提供一種精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種精準測溫、快速復溫的腫 瘤冷凍消融用冷刀，包括刀殼、第一至第三絕緣層、薄膜加熱器、薄膜加熱器延長導線、薄膜 熱電偶，其特點是，刀殼前端封閉，并包含一段長5mm?30mm的祀向區(qū)，刀殼外壁從內(nèi)向外 依次分層涂覆第一絕緣層、薄膜加熱器、薄膜加熱器延長導線、第二絕緣層、薄膜熱電偶、第 三絕緣層，薄膜加熱器后端的正、負極端口連接兩條薄膜加熱器延長導線，且兩條薄膜加熱 器延長導線沿刀殼外壁延伸至距刀殼尾端5mm處。
[0006] 刀殼由醫(yī)用不銹鋼或鎳鉻合金材料制成。第一絕緣層外壁涂覆的薄膜加熱器為沿 刀殼長度方向的蛇形盤管狀，或為沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀，或為一層完整的薄 膜。當薄膜加熱器為沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀，或為一層完整的薄膜時，第一絕緣 層在冷刀刀殼的尖端處開有一個小孔。薄膜加熱器為金屬薄膜加熱器。薄膜加熱器前端位 于冷刀尖端，薄膜加熱器后端超出冷刀靶向區(qū)后端l〇mm。第二絕緣層外壁涂覆有1?5組 薄膜熱電偶，且1?5組薄膜熱電偶的接點均位于冷刀靶向區(qū)內(nèi)，并共用一根同種材質熱電 極，對應薄膜熱電偶數(shù)量的另外一種材質熱電極連接于共用熱電極位于靶向區(qū)內(nèi)的不同位 置。薄膜熱電偶是測溫區(qū)間覆蓋_200°C?150°C的K型、N型、E型、J型或T型熱電偶。第 一至第三絕緣層是SiOyAl^O^Parylen或特氟龍涂層。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是： (1)冷凍消融術時，薄膜熱電偶可實時測量冷刀靶向區(qū)多處位置的溫度，提供給醫(yī)生精 準可靠的實際治療溫度，方便醫(yī)生手術操作，提高消融效果。
[0008] (2)冷凍循環(huán)結束后，通過薄膜加熱器加熱冷刀外壁，使冷刀在lmin內(nèi)快速脫離 冰球，由患者體內(nèi)順利拔出，不需任何復溫耗材，降低手術費用，適應臨床實際需要，易于市 場推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的結構剖面示意圖； 圖2-1至圖2-3是本發(fā)明的薄膜加熱器及延長導線的示意圖； 圖3是本發(fā)明的薄膜熱電偶的示意圖。

【具體實施方式】
[0010] 下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例應理解為僅用于說 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領域技術 人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權利要求所限 定的范圍。
[0011] 如圖1所示，本發(fā)明的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，包括刀殼1、第 一絕緣層2、薄膜加熱器3、薄膜加熱器延長導線4、第二絕緣層5、薄膜熱電偶6和第三絕緣 層7。
[0012] 刀殼前端封閉，并包含一段長5mm?30mm的祀向區(qū)，刀殼外壁從內(nèi)向外依次分層 涂覆第一絕緣層、薄膜加熱器、薄膜加熱器延長導線、第二絕緣層、薄膜熱電偶、第三絕緣 層，薄膜加熱器后端的正、負極端口連接兩條薄膜加熱器延長導線，且兩條薄膜加熱器延長 導線沿刀殼外壁延伸至距刀殼尾端5mm處。
[0013] 薄膜加熱器3位于冷刀刀殼1尖端至超出冷刀靶向區(qū)后端10mm處。薄膜熱電偶 3的接點均位于冷刀靶向區(qū)內(nèi)。冷刀刀殼1可以由醫(yī)用不銹鋼或鎳鉻合金材料制備。絕緣 層可以是Si02、Al203、Parylen或特氟龍涂層。薄膜加熱器3的材質可以是康銅、鑰、鉬、鉻、 鎳鉻等金屬薄膜加熱材料。薄膜熱電偶3可以是1?5組測溫區(qū)間覆蓋-200°C?150°C的 K型、N型、E型、J型或T型熱電偶。
[0014] 薄膜加熱器3及其薄膜加熱器延長導線4的制備方法有以下幾種： (1)薄膜加熱器可3以為沿刀殼長度方向的蛇形盤管狀，薄膜加熱器后端正、負極端口 處連接有兩條薄膜加熱器延長導線，一直沿刀殼外壁延伸至距刀殼尾端5mm處。
[0015] (2)薄膜加熱器3可以為沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀，或為一層完整的薄 膜，薄膜加熱器的正極在其后端處與薄膜加熱器延長導線相連接，薄膜加熱器的負極在冷 刀刀殼尖端的絕緣層開口處與刀殼相連接。
[0016] 如圖2-1所示，本發(fā)明的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀的薄膜加熱 器3為沿刀殼長度方向的蛇形盤管狀9,薄膜加熱器后端正、負極端口處連接有兩條薄膜加 熱器延長導線4, 一直沿刀殼外壁延伸至距刀殼尾端10處。
[0017] 如圖2-2所示，本發(fā)明的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀的薄膜加熱 器3為沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀11，薄膜加熱器的正極在其后端處與薄膜加熱器 延長導線4相連接，薄膜加熱器的負極在冷刀刀殼1尖端的絕緣層2開口處與刀殼相連接。
[0018] 如圖2-3所示，本發(fā)明的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀的薄膜加熱 器3為一層完整的薄膜12,薄膜加熱器的正極在其后端處與薄膜加熱器延長導線4相連接， 薄膜加熱器的負極在冷刀刀殼1尖端的絕緣層2開口處與刀殼相連接。
[0019] 如圖3所示，本發(fā)明的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀的1?5組薄膜 熱電偶6為共用一根同種材質的熱電極17,對應數(shù)量的另外一種材質的熱電極18連接于共 用熱電極17位于靶向區(qū)內(nèi)的不同位置。
[0020] 實施例一 冷刀不銹鋼刀殼外壁由內(nèi)而外依次涂覆Si02絕緣層I、康銅薄膜加熱器、加熱器延長 導線、Si02絕緣層II、T型薄膜熱電偶和Si02絕緣層III。其中康銅材質薄膜加熱器制備成 沿刀殼長度方向的蛇形盤管狀，薄膜加熱器后端正、負極端口處連接有兩條薄膜加熱器延 長導線，一直沿刀殼外壁延伸至距刀殼尾端5mm處。5組T型薄膜熱電偶共用一根銅材質的 熱電極，另外5根康銅材質的熱電極連接于共用熱電極位于靶向區(qū)內(nèi)的不同位置。
[0021] 實施例二 冷刀鎳鉻合金刀殼外壁由內(nèi)而外依次涂覆特氟龍絕緣層I、鎳鉻薄膜加熱器、加熱器 延長導線、特氟龍絕緣層II、κ型薄膜熱電偶和特氟龍絕緣層III。其中鎳鉻薄膜加熱器制備 沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀，薄膜加熱器的正極在其后端處與薄膜加熱器延長導線 相連接，薄膜加熱器的負極在冷刀刀殼尖端的絕緣層I開口處與刀殼相連接。3組Κ型薄膜 熱電偶共用一根鎳鉻材質的熱電極，另外3根鎳硅材質的熱電極連接于共用熱電極位于靶 向區(qū)內(nèi)的不同位置。
[0022] 實施例三 冷刀不銹鋼刀殼外壁由內(nèi)而外依次涂覆Α1203絕緣層I、鑰薄膜加熱器、加熱器延長導 線、Α1203絕緣層II、Ν型薄膜熱電偶和Α1203絕緣層III。其中鑰薄膜加熱器制備成一層完整 的薄膜，薄膜加熱器的正極在其后端處與薄膜加熱器延長導線相連接，薄膜加熱器的負極 在冷刀刀殼尖端的絕緣層I開口處與刀殼相連接。4組Ν型薄膜熱電偶共用一根鎳鉻硅材 質的熱電極，另外4根鎳硅材質的熱電極連接于共用熱電極位于靶向區(qū)內(nèi)的不同位置。
[0023] 上述各實施例中冷刀的性能見表1

【權利要求】
1. 一種精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，包括刀殼（1)、第一至第三絕緣層 (2、5、7)、薄膜加熱器（3)、薄膜加熱器延長導線（4)、薄膜熱電偶（6)，其特征在于，刀殼（1) 前端封閉，并包含一段長5mm?30mm的祀向區(qū)（8)，刀殼（1)夕卜壁從內(nèi)向外依次分層涂覆第 一絕緣層（2)、薄膜加熱器（3)、薄膜加熱器延長導線（4)、第二絕緣層（5)、薄膜熱電偶（6)、 第三絕緣層（7)，薄膜加熱器（3)后端的正、負極端口連接兩條薄膜加熱器延長導線（4)，且 兩條薄膜加熱器延長導線（4)沿刀殼（1)外壁延伸至距刀殼（1)尾端（10) 5mm處。
2. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：所 述刀殼（1)由醫(yī)用不銹鋼或鎳鉻合金材料制成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：所 述第一絕緣層（2)外壁涂覆的薄膜加熱器（3)為沿刀殼（1)長度方向的蛇形盤管狀（9)，或 為沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀，或為一層完整的薄膜。
4. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：當 薄膜加熱器（3)為沿刀殼長度方向螺旋前進的彈簧狀，或為一層完整的薄膜時，所述第一絕 緣層（2)在冷刀刀殼（1)的尖端處開有一個小孔。
5. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：所 述薄膜加熱器（3)為金屬薄膜加熱器。
6. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于： 所述薄膜加熱器前端（13)位于冷刀尖端（14)，薄膜加熱器后端（15)超出冷刀靶向區(qū)后端 (16)10mmη
7. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：所 述第二絕緣層（5)外壁涂覆有1?5組薄膜熱電偶（6)，且1?5組薄膜熱電偶（6)的接點 均位于冷刀靶向區(qū)（8)內(nèi)，并共用一根同種材質熱電極（17)，對應薄膜熱電偶（6)數(shù)量的另 外一種材質熱電極（18)連接于共用熱電極（17)位于靶向區(qū)內(nèi)的不同位置。
8. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：所 述薄膜熱電偶（3)是測溫區(qū)間覆蓋-200°C?150°C的Κ型、Ν型、Ε型、J型或Τ型熱電偶。
9. 根據(jù)權利要求1所述的精準測溫、快速復溫的腫瘤冷凍消融用冷刀，其特征在于：所 述第一至第三絕緣層（2、5、7)是SiOpAl^OyParylen或特氟龍涂層。
【文檔編號】A61B18/02GK104146761SQ201410423153
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】趙慶孝, 常兆華, 宋玲 申請人:上海導向醫(yī)療系統(tǒng)有限公司