專利名稱：多臂螺旋微波熱療天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用熱療同軸電纜微波天線，特別涉及一種多臂螺旋微波天線。
背景技術(shù)：
微波熱療技術(shù)已在很多疾病的臨床治療中的到了應(yīng)用，如腫瘤的熱療、熱凝止血和異常增生組織的凝固等。微波熱療常分為體外熱療及體內(nèi)介入或插入熱療。體外熱療是指微波輻射天線位于身體外部的熱療，主要用于治療位于身體表層及淺表層的病變組織，其天線形狀及大小不受人體結(jié)構(gòu)的限制，可選擇開口波導(dǎo)、微帶天線、偶極子及螺旋天線等各種結(jié)構(gòu)的天線。對位于身體深部的病變組織，常采用介入或插入的方法使天線深入病灶部位對病變組織進(jìn)行加熱治療。介入是指天線通過人體的自然腔體進(jìn)入病灶部位，插入是通過手術(shù)方式使天線進(jìn)入病灶部位。
微波熱療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心是熱療天線的設(shè)計(jì)，目前在微波波段應(yīng)用的天線主要有開口波導(dǎo)，平面螺旋天線、微帶天線及各種用同軸線饋電的偶極子輻射天線。開口波導(dǎo)是體外治療中常用的微波輻射天線，可將波導(dǎo)管直接對準(zhǔn)治療部位進(jìn)行照射，由于波導(dǎo)天線的尺寸和重量均較大，在臨床應(yīng)用中安裝和移動都不便。微帶天線及由微帶天線組成的天線陣具有體積小、重量輕、易與人體保持共形且照射面積大等優(yōu)點(diǎn)，這類可與表面共形的微帶或螺旋天線對深層組織治療存在一定困難，另外在大面積治療中存在的主要問題是組織表面實(shí)時(shí)溫度的測量。環(huán)形相控天線陣是體外深層腫瘤熱療的一種天線，由一組環(huán)繞在人體外的偶極子天線組成，通過控制不同天線的激勵(lì)相位和振幅使得電磁能量在空間分布上符合要求。這種天線存在的主要問題是容易對深部正常組織造成損傷。體外熱療中，為了減少表面組織的熱損傷，治療中需要在天線與組織間放置水袋，可通過調(diào)整水袋中水的溫度和流速，實(shí)現(xiàn)對組織表面溫度的控制。某些腫瘤的位置處于腔體內(nèi)，如腸胃系統(tǒng)的胃、直腸等、婦科的子宮、宮徑等、泌尿系統(tǒng)的前列腺、膀膚等，呼吸系統(tǒng)的氣管和支氣管等。對于這些組織的腫瘤，可以采用無損傷的方式插入(即介入)治療天線，使電磁能量直接加熱病變組織，加熱效率高，加熱范圍容易控制，減少了對正常組織的損傷。對于非腔體部位的深層組織腫瘤，雖然通過體外輻射器可以加熱，但能量在組織間的衰減和對正常組織損傷都很嚴(yán)重，而且內(nèi)部組織的溫度也難以控制，這種情況下常采用有損植入的方法進(jìn)行熱療。介入和有損植入微波熱療常用915和2450MHz兩種工作頻率，根據(jù)體腔及病灶區(qū)的位置及大小的不同設(shè)計(jì)不同形狀的天線，通過醫(yī)用乳膠導(dǎo)管介入或植入到腔體或組織內(nèi)部對腫瘤進(jìn)行加熱，此方法方便有效，且對正常組織損傷小。介入和植入微波熱療中常用的天線為各種偶極子天線，該天線的基本結(jié)構(gòu)自1972年Taylor首次提出后，由于其具有輻射效率高、體積小、介入和植入方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。微波熱療的螺旋天線一般都是單臂螺旋天線或雙臂螺旋天線。目前的這些天線一旦制作完成它的輻射能量的分布也就隨之固定了，很難做到均勻加熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種在不改變天線結(jié)構(gòu)和位置的情況下僅通過調(diào)節(jié)天線各臂饋電的相對相位實(shí)現(xiàn)對不同部位分時(shí)加熱的平面螺旋微波熱療天線。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括微波源以及通過同軸電纜與微波源的輸出端相連接的功分器，其特點(diǎn)是，功分器的輸出端通過同軸電纜與移相器的輸入端相連接，移相器的輸出端的同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體與多臂螺旋天線的饋電端相連接，同軸電纜的外導(dǎo)體與多臂螺旋天線的背腔相連接。
本發(fā)明的多臂螺旋天線為兩臂或兩臂以上對數(shù)的螺旋天線，該螺旋天線由導(dǎo)電金屬或印刷電路制成，饋電端設(shè)置在螺旋中心；背腔的半徑為15mm-100mm，且在背腔上均勻開設(shè)有與多臂螺旋天線的臂數(shù)相等的通孔。
本發(fā)明在饋電端給螺旋臂加不同相位或者不同頻率的激勵(lì)，使天線的能量分布隨著天線激勵(lì)的相位或頻率改變而改變，這樣可以使天線的加熱場有意圖的改變，也可以定時(shí)的控制天線激勵(lì)的各相位和頻率變化，來使目標(biāo)均勻加熱。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明背腔5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明多臂螺旋天線6的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明包括微波源1以及通過同軸電纜2與微波源1的輸出端相連接的功分器3，功分器2的輸出端通過同軸電纜2與移相器4的輸入端相連接，移相器4的輸出端的同軸電纜2的內(nèi)導(dǎo)體與多臂螺旋天線6的饋電端相連接，同軸電纜2的外導(dǎo)體與多臂螺旋天線6的背腔5相連接，本發(fā)明的多臂螺旋天線6可以是兩臂或兩臂以上對數(shù)的螺旋天線組成，螺旋的圈數(shù)和螺旋之間的距離可根據(jù)實(shí)際情況而定，由同軸電纜在螺旋中心饋電。
參見圖2，本發(fā)明的背腔5為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)其半徑為15mm-100mm，且在背腔5上均勻開設(shè)有與多臂螺旋天線6的臂數(shù)相等的通孔7。
參見圖3，本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜饋電方式，螺旋的臂數(shù)可以是兩臂以及兩臂以上(如4，5，6等)，以帶網(wǎng)狀背腔的四臂螺旋天線為例，功分器3將由同軸電纜2從微波源1傳來的的微波分成功率相等、相位相同的四路微波，通過移相器4調(diào)節(jié)每一路微波的相位，每一路微波由同軸電纜2傳輸?shù)铰菪炀€6，四路同軸電纜2的內(nèi)導(dǎo)體分別接螺旋天線6的饋電端，外導(dǎo)體分別接背腔5，通過調(diào)節(jié)四路相位使螺旋天線6上的電流發(fā)生變化，從而引起方向圖的變化。
權(quán)利要求
1.一種多臂螺旋微波熱療天線，包括微波源(1)以及通過同軸電纜(2)與微波源(1)的輸出端相連接的功分器(3)，其特征在于功分器(3)的輸出端通過同軸電纜(2)與移相器(4)的輸入端相連接，移相器(4)的輸出端的同軸電纜(2)的內(nèi)導(dǎo)體與多臂螺旋天線(6)的饋電端相連接，同軸電纜(2)的外導(dǎo)體與多臂螺旋天線(6)的背腔(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多臂螺旋微波熱療天線，其特征在于所說的多臂螺旋天線(6)為兩臂或兩臂以上對數(shù)的螺旋天線，該螺旋天線(6)由導(dǎo)電金屬或印刷電路制成，饋電端設(shè)置在螺旋中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多臂螺旋微波熱療天線，其特征在于所說的背腔(5)半徑為15mm-100mm，且在背腔(5)上均勻開設(shè)有與多臂螺旋天線(6)的臂數(shù)相等的通孔(7)。
全文摘要
一種多臂螺旋微波熱療天線，包括微波源以及通過同軸電纜與微波源的輸出端相連接的功分器，功分器的輸出端通過同軸電纜與移相器的輸入端相連接，移相器的輸出端的同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體與多臂螺旋天線的饋電端相連接，同軸電纜的外導(dǎo)體與多臂螺旋天線的背腔相連接。本發(fā)明在饋電端給螺旋臂加不同相位或者不同頻率的激勵(lì)，使天線的能量分布隨著天線激勵(lì)的相位或頻率改變而改變，這樣可以使天線的加熱場有意圖的改變，也可以定時(shí)的控制天線激勵(lì)的各相位和頻率變化，來使目標(biāo)均勻加熱。
文檔編號H01Q9/04GK1810321SQ20061004187
公開日2006年8月2日 申請日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者席曉莉, 杜永興 申請人:西安理工大學(xué)