本發(fā)明涉及一種使用433MHz頻率的水冷微波消融針，屬于微波消融針技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著醫(yī)學科技的發(fā)展和對腫瘤發(fā)病原理的深入探究，人們已經(jīng)能夠通過外科手術(shù)、放射線和化學藥物等手段“根治”部分腫瘤。特別是近10年以來，微創(chuàng)介入治療開始活躍于腫瘤醫(yī)學界，它包括射頻消融(RFA)、微波消融(MWA)、冷凍治療(Cryoablation)、高功率超聲聚焦消融(HIFU)以及無水乙醇注射治療(PEI)。其中，微波消融以其微創(chuàng)、安全和人性化的優(yōu)點受到關(guān)注。微波消融就是將一根特制微波針經(jīng)皮穿刺到腫瘤中心區(qū)域，微波針某一點上的“微型微波爐”釋放微波磁場，組織內(nèi)的極性分子在類球形微波場的作用下高速運動，互相摩擦產(chǎn)生熱量，在腫瘤內(nèi)迅速升溫，從而使癌細胞蛋白質(zhì)變性凝固。腫瘤組織在高溫下瞬間被凝固滅活，導致不可逆的壞死，進而抑制腫瘤細胞的擴散達到治療目的。正因其安全性高、創(chuàng)傷小并且對組織的作用范圍大小可控的優(yōu)點，微波消融技術(shù)越來越廣泛地用于肝癌、肺癌、子宮肌瘤、胰腺癌和甲狀腺腫瘤的治療。

目前2450MHz、915MHz和433MHz都是醫(yī)學上常用的微波頻率，國內(nèi)外臨床上普遍使用2450MHz和915MHz頻率的微波進行腫瘤消融，對其消融熱場的理論及基礎(chǔ)研究都較為深入。實踐證明在同軸電纜傳輸微波功率達到80-100W，加熱10~15分鐘的條件下，可以使類球形腫瘤組織凝固范圍直徑達到4-5cm。但對于一些長縱徑、大體積的惡性腫瘤，腫瘤的消融區(qū)域需盡可能地增大，毀損形態(tài)需盡可能地規(guī)則成型。事實上，通過強制增大微波功率和增加消融時間也可以擴大消融區(qū)域，但不可避免地會對穿刺路徑中的血管、神經(jīng)或正常組織造成嚴重傷害，甚至存在由于組織碳化粘連損傷和燒毀同軸電纜的危險性。所以針對直徑大于5cm的原發(fā)性腫瘤，醫(yī)學上都普遍采用多針、多次消融的方式，但無疑都使治療過程變得更加繁瑣，增加了手術(shù)操作的危險性。根據(jù)微波理論，微波頻率越低，對人體的穿透能力越高，熱效率越高，輸出損耗越低，能量衰減也越低，在理論上提示低頻率的433MHz微波熱療比傳統(tǒng)頻率的微波熱療有更大的優(yōu)勢。但是，目前將433MHz頻率使用于水冷微波消融針的研究幾乎沒有。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種使用433MHz頻率的水冷微波消融針，利用433MHz頻率的微波進行腫瘤消融，為臨床上實現(xiàn)長縱徑的類葫蘆形惡性大腫瘤的適形消融提供了技術(shù)支持。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種使用433MHz頻率的水冷微波消融針，包括：消融穿刺頭、絕緣介質(zhì)套、針桿、半剛性同軸電纜、擋水短套、射頻連接器、保護手柄、進水毛細管、進水管、出水管，所述保護手柄包括主體和尾部，且主體與尾部成90°夾角；絕緣介質(zhì)套固定于消融穿刺頭和針桿之間，擋水短套固定于針桿內(nèi)，且擋水短套的前端位于絕緣介質(zhì)套與針桿的交界處，擋水短套的末端與出水管的前端固定；出水管呈L型，L型與擋水短套固定的一邊位于針桿內(nèi)，L型另一邊位于保護手柄的尾部；針桿位于保護手柄的主體內(nèi)，且針桿的前端從主體前端伸出；半剛性同軸電纜貫穿絕緣介質(zhì)套、擋水短套和針桿后，一端與消融穿刺頭的末端固定連接，另一端從針桿末端伸出后與射頻連接器連接；半剛性同軸電纜從里到外分為：中心銅線、塑料絕緣體和金屬外導體，半剛性同軸電纜在絕緣介質(zhì)套內(nèi)的長度為7.8cm，且從消融穿刺頭的末端開始，每隔1cm將金屬外導體層剝?nèi)?.5cm、1.5cm、1.8cm，形成多縫隙結(jié)構(gòu)；進水毛細管呈L型，位于保護手柄主體中的一邊在出水管內(nèi)壁和同軸電纜之間，另一邊從出水管穿出與進水管相連。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述水冷微波消融針還包括針體外部套管，所述針體外部套管的前端封口，并套在從保護手柄前端露出來的針體上，將從消融穿刺頭開始到接觸到保護手柄結(jié)束的針體包裹在內(nèi)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述絕緣介質(zhì)套與針桿固定的一端的外緣設(shè)有凹槽，針桿的對應(yīng)部位通過外部施力按壓入凹槽內(nèi)，實現(xiàn)固定連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述擋水短套與針桿內(nèi)壁之間、擋水短套的末端與出水管的前端之間、消融穿刺頭的末端與絕緣介質(zhì)套之間，均利用耐高溫粘接劑填充。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述耐高溫粘接劑為聚酰亞胺或者單組份環(huán)氧樹脂。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述絕緣介質(zhì)套使用的材料為PTFE或者電子陶瓷類絕緣材料。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述針桿使用的材料為不銹鋼或者鈦合金材料。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述消融穿刺頭前端為圓錐體，末端為圓柱體。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述出水管位于保護手柄主體末端的部位利用變徑軟管接頭轉(zhuǎn)接為L型。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明一種使用433MHz頻率的水冷微波消融針，內(nèi)部設(shè)置了一個簡單的循環(huán)水冷裝置，相比于傳統(tǒng)的2450MHz或915MHz頻率的微波消融針，在不增大消融針的承載微波功率的前提下，不僅可以有效擴大消融體積(尤其體現(xiàn)在縱徑上)，而且能縮短消融區(qū)域最大橫徑形成的時間，為研究新的頻率段的適形微波消融方法提供了重要的參考。

2、本發(fā)明一種使用433MHz頻率的水冷微波消融針，結(jié)構(gòu)巧妙和新穎，方便醫(yī)生操作，非常適用于長縱徑的類葫蘆形惡性腫瘤的適形介入消融治療，且已經(jīng)實現(xiàn)了初步的有效性驗證。

附圖說明

圖1是本發(fā)明使用433MHz頻率的水冷微波消融針的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明使用433MHz頻率的水冷微波消融針保護手柄前端露出部分的結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖3是本發(fā)明使用433MHz頻率的水冷微波消融針內(nèi)部微波同軸天線的幾何模型結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明使用433MHz頻率的水冷微波消融針的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為消融穿刺頭，1.1為圓錐體，1.2為圓柱體，2為絕緣介質(zhì)套，3為針桿，4為半剛性同軸電纜，4.1為中心銅線，4.2為塑料絕緣體，4.3為金屬外導體，5為擋水短套，6為進水毛細管，7為射頻連接器，8為保護手柄，8.1為保護手柄的主體，8.2為保護手柄的尾部，9為進水管，10為出水管，11為針體外部套管，12為L型變徑軟管接頭。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

經(jīng)文獻查閱表明：與915MHz 和2450MHz微波相比較，433MHz微波在組織中有著更好的穿透力，在組織中穿透深度約為23 cm，高于915MHz和2450MHz微波的穿透深度(3.18cm和1.7cm)。通過這些資料數(shù)據(jù)，我們有理由相信：433 MHz微波能有效地擴大消融范圍，達到更好的腫瘤治療效果。

如圖1和圖4所示，本發(fā)明使用433MHz頻率的水冷微波消融針，包括：消融穿刺頭1、絕緣介質(zhì)套2、針桿3、射頻連接器7、保護手柄8、進水管9、出水管10、針體外部套管11。絕緣介質(zhì)套2位于消融穿刺頭1和針桿3之間，可以是PTFE或電子陶瓷類絕緣材料，用于阻抗匹配和電氣絕緣。消融針針桿3末端連接保護手柄主體8.1的末端，表面上涂有一層防粘層材料。保護手柄的主體8.1和尾部8.2成90°夾角，方便手持微波消融針進行手術(shù)治療。冷卻循環(huán)水從進水管9注入，并沿著針桿3經(jīng)過保護手柄8進入到針體工作部位，再通過出水管10流出。針體外部套管11具有透明、不易破損的特點，在存儲時用于保護水冷微波消融針針頭及前端部分，避免其受潮、受熱和摩擦受損。

對比915MHz 和2450MHz微波，利用433MHz微波的高穿透深度、高熱效率、低輸出損耗、低能量衰減和低溫度收斂性，考慮微波在組織中的相對介電常數(shù)εr并根據(jù)天線長度與頻率的關(guān)系，微波同軸天線的幾何模型如圖3所示。同軸電纜4是由內(nèi)外相互絕緣的同軸心導體構(gòu)成，其由里到外分為：中心銅線4.1，塑料絕緣體4.2，金屬外導體4.3，是天線設(shè)計的重要組成部分。創(chuàng)新使用了433MHz微波頻率后，水冷微波消融針的結(jié)構(gòu)有其特殊的一面。根據(jù)天線長度與波長的阻抗匹配關(guān)系，同軸電纜4前端長度為7.8cm，呈圓環(huán)形的多縫隙結(jié)構(gòu)。同軸縫隙天線的外導體和內(nèi)導體只在天線的頂端焊接，內(nèi)部仍然充滿絕緣介質(zhì)。外導體切斷的金屬環(huán)作為三個縫隙，長度不等，分別為1.5cm、1.5cm和1.8cm，使天線產(chǎn)生理想微波輻射場，減少后向加熱現(xiàn)象，實現(xiàn)在增大消融橫徑的基礎(chǔ)上減小縱徑。相比于單縫隙結(jié)構(gòu)，多縫隙結(jié)構(gòu)能得到更低的駐波比和更高的回波損耗，使SAR區(qū)域更大、更均勻?？p隙間距都為1cm，與介質(zhì)中的有效波長匹配，實現(xiàn)肝腫瘤的最優(yōu)消融治療?？p隙露出部分的最外層是塑料絕緣體4.2，最前端的金屬內(nèi)導體4.1比塑料絕緣體4.2多露出約1mm左右，便于與消融穿刺頭1的焊接固定。

如圖1所示的本實施例中，保護手柄8內(nèi)有針桿3，針桿3內(nèi)有半剛性同軸電纜4、擋水短套5和出水管10。進水毛細管6在出水管10內(nèi)壁和同軸電纜4之間，出水管轉(zhuǎn)接處使用L型變徑軟管接頭12。半剛性同軸電纜4的前端貫穿絕緣介質(zhì)2，根據(jù)焊接工藝接在穿刺頭1末端，沿著針桿3延伸入保護手柄8，并從手柄主體8.1的末端伸出后與射頻連接器7連接。保護手柄的主體8.1和尾部8.2成90°夾角，也就是微波消融針所接的水管線與消融針管方向成夾角90°，這樣設(shè)計的手柄既減小了應(yīng)力影響又方便醫(yī)護人員穩(wěn)定操作。工作時，由不銹鋼進水毛細管6注入的的循環(huán)冷卻水濺出后，沿著出水管10冷卻部分微波同軸電纜4，當針桿3內(nèi)的出水管10中充滿水時，冷卻水沿著出水管道從末端流出。特別的，出水管10末端用L型變徑軟管接頭12轉(zhuǎn)接，且通過同軸電纜4的部分必須采用耐高溫粘接劑填充空隙，防止在水冷循環(huán)過程中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

在圖2中，消融穿刺頭1包括兩部分，前端成圓錐體1.1，末端成圓柱體1.2，通過利用圓錐的寬帶特性，展寬了天線的阻抗帶寬，適合于不同形態(tài)腫瘤組織的穿刺。絕緣介質(zhì)套2位于消融穿刺頭1和針桿3之間，末端的外緣設(shè)有凹槽，針桿3通過外部施力按壓在凹槽內(nèi)實現(xiàn)固定連接。433MHz頻率的選用使絕緣介質(zhì)套2長度較長，在保持天線必須的剛度下，且要不影響縫隙處微波能量的輻射。半剛性同軸電纜4的內(nèi)導體與穿刺頭1末端焊接固定，針桿3套在擋水短套5上，出水管10套在擋水短套5末端固定，不銹鋼進水毛細管6在出水管10內(nèi)壁和同軸電纜4之間。其中擋水短套5與針桿3內(nèi)壁間、擋水短套5與出水管10間、絕緣介質(zhì)套2與穿刺頭1末端間都用耐高溫粘接劑填充空隙。制作的天線前端設(shè)計成多縫結(jié)構(gòu)，是根據(jù)天線長度與波長的阻抗匹配關(guān)系，由直徑為1.18mm的同軸電纜組成。相比于單縫結(jié)構(gòu)，此三縫隙結(jié)構(gòu)的天線能有效擴大消融區(qū)域的長短徑，形成更大和更佳的高溫消融區(qū)。

半剛性同軸電纜、進水毛細管和出水管貫穿針桿，出水管和毛細管延伸進入手柄內(nèi)，并從手柄尾部成90°伸出，使水管自然下垂，從而減少對消融針的應(yīng)力影響。進水毛細管末端與進水管相接通作為進水通道，出水管作為出水通道，從而形成一個簡單的循環(huán)水冷裝置。絕緣介質(zhì)套位于消融穿刺頭和針桿之間，針桿末端延伸入保護手柄的主體，針桿套在擋水短套上。半剛性同軸電纜的前端貫穿絕緣介質(zhì)并與穿刺頭末端連接，半剛性同軸電纜的末端延伸入保護手柄，并從手柄主體的末端伸出后與射頻連接器連接，所處方向方便433MHz微波源的連接和傳播。

絕緣介質(zhì)套可以是PTFE或電子陶瓷類絕緣材料，針桿選用不銹鋼或鈦合金材料，擋水短套則選用兼有防漏水和導熱性的銅質(zhì)。絕緣介質(zhì)套的長度要和天線前端的裸露長度匹配，且其外圓設(shè)有凹槽，針桿通過外部施力按壓在凹槽內(nèi)實現(xiàn)與絕緣介質(zhì)套的固定連接，并與擋水短套無縫粘連。出水管套在擋水短套末端，擋水短套與同軸電纜外導體焊接固定，擋水短套與出水管、針桿內(nèi)壁之間用耐高溫粘接劑填充空隙，消融穿刺頭末端與絕緣介質(zhì)套之間用耐高溫粘接劑填充空隙。所用耐高溫粘接劑可選用以聚酰亞胺或單組份環(huán)氧樹脂膠粘劑，要確保各結(jié)構(gòu)部件間的連接強度和防漏水性。

本發(fā)明專利實施例的一種使用433MHz頻率的水冷微波消融針，可根據(jù)不同大小的腫瘤組織，結(jié)合消融功率和消融時間進行適形消融手術(shù)。它適用于中、低微波功率的小實體腫瘤，也適用于較高微波功率的大實體腫瘤，特別適用于長縱徑的類葫蘆形腫瘤，具有較高的價值和現(xiàn)實意義。本發(fā)明實施例已經(jīng)完成了初步的有效性驗證實驗，在功率為50w-90w，時間為10min，0℃水冷的條件下能產(chǎn)生類葫蘆形的消融區(qū)域，且消融體積較大、形態(tài)規(guī)則，基本符合本發(fā)明的預(yù)期效果。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。