具有宽带天线的组织消融装置的制作方法

本发明总体上涉及组织消融装置及其使用方法。

背景技术：

1、在治疗诸如癌症的疾病中，已经发现某些类型的组织在升高的温度下会变性。这些类型的治疗通常称为热疗，典型地在将健康组织保持在不会发生不可逆的细胞破坏的较低温度下的同时利用电磁辐射将癌组织加热至60℃以上的温度。微波消融是利用电磁辐射加热组织的这种疗法中的一个。

2、微波组织消融术比手术切除术更不具侵入性，在肿瘤难以通过手术切除的许多情况下是优选的，例如肿瘤相对较小时，靠近相对较小的器官时，或靠近大血管时。该方法已用于可能难以通过手术切除肿瘤的器官，诸如前列腺、心脏和肝脏。

3、为了有效地计划和优化手术，期望消融装置造成可预测大小和形状的消融体积。因此，规则形状、可预测的消融体积是优选的，并且特别优选地产生球形或接近球形的消融体积。具有可预测大小和形状的消融体积的消融装置可简化手术程序并减少不良的医疗并发症。

4、与微波组织消融装置有关的一个问题涉及能量发射场的形状，该能量发射场通常为泪滴形，具有在装置远侧方向的较大头部形状以及沿近侧方向的细长尾部或圆锥体。消融装置通常定位成使头部形状施加到目标组织。细长的圆锥体通常是不希望的，因为它会导致对沿着插入轨道的非目标组织的损害。

5、与微波消融装置有关的另一个问题是它们必须在规定的频率范围内工作，该频率范围既适合于电介质加热，又可按医疗用途进行调节而使用。合适的频带存在于915mhz范围(902至928mhz)、2.45ghz范围(2.402至2.483ghz)和5.8ghz范围(5.725至5.875ghz)中，尽管通常优选2.45ghz范围。希望天线与组织阻抗相匹配，以使目标组织吸收能量的最大峰值落在天线工作的频率处或其附近。然而，随着手术的进行，组织会变性并且组织阻抗发生改变。在某些情况下，这些组织阻抗发生变化导致吸收峰值偏离期望的频率。这使得组织消融的效果较差。另外，未吸收的微波能量可能会反射。反射的微波能量会导致装置本身过早地过热，从而增加了装置故障的可能性。

6、本文公开的实施例旨在减少与微波组织消融装置有关的上述问题的影响。更具体地，本文公开的实施例提供了能够在宽频带上操作并因此能够在一个以上允许的频谱中操作的微波天线和消融装置。它们产生更接近理想球形的微波发射场，和/或改善组织阻抗匹配，使得能量吸收峰值在组织消融过程中能够更紧密地保持在施加的频率处或其附近。

技术实现思路

1、本发明特别地提供了组织消融装置及其使用方法。更具体地，本发明涉及具有非对称偶极天线的组织消融装置。

2、本发明的第一方面提供了一种包括非对称偶极天线的组织消融装置，该非对称偶极天线包括具有内导体、外导体和设置在其间的电介质的馈电线；非对称偶极天线包括在接合点电连接到馈电线的外导体的螺旋臂和从馈电线的端部向远侧延伸并电连接到内导体的线性臂，该螺旋臂绕馈电线以一串匝的形式向近侧延伸，螺旋臂的近端电浮动；该线性臂包括两个部分，被电介质围绕的第一部分和在第一部分的远侧的第二部分，第二部分是露出的，也就是说它缺少所述电介质。

3、在一个方面，本文的组织消融装置包括具有金属盖的微波组织消融装置，该金属盖设置在组织消融装置的远端。在一个实施例中，金属盖包括中空柱状突起，其中中空柱状突起的近侧部分与不对称偶极天线的远侧部分轴向重叠。替代地，金属盖包括中空柱状突起，其中在中空柱状突起的近端和螺旋天线的远端之间轴向设置有间隙。替代地，金属盖包括实心柱状突起，其中在实心柱状突起的近端和螺旋天线的远端之间轴向设置有间隙。

4、在一个优选布置中，金属盖配置为经由线性臂电磁耦合到天线。优选地，它不是物理连结到天线的线性臂。天线的线性臂的远端越靠近金属盖，金属盖越多地电磁耦合作为天线的一部分。

5、最方便地，组织消融装置是包括馈电线的微波消融探针，该馈电线通常是同轴地并具有内导体、绕内导体同轴布置的电介质和绕电介质同轴布置的外导体。馈电线可包括绕外导体同轴布置的电介质或绝缘体层。该装置包括天线，天线包括在接合点电连接至馈电线的外导体的螺旋臂，该螺旋臂绕馈电线同轴设置并从接合点向近侧方向延伸。天线还包括电连接到馈电线的内导体的线性臂，线性臂从馈电线的远端向远侧方向延伸，线性臂还包括被电介质围绕的第一部分，以及没有电介质的第二部分，第二部分在第一部分的远侧。

6、更优选的装置包括微波消融探针，优选针。微波消融探针包括电连接到微波天线的馈电线。微波天线优选地配置为发射频带选自915mhz(902至928mhz)、2.45ghz(2.402至2.483ghz)和/或5.8ghz(5.725至5.875ghz)的微波辐射。微波消融探针具有探针轴，该探针轴包括优选配置成用于穿透组织的远侧盖。针轴围绕微波天线和馈电线的至少远侧部分并优选地与之同轴。针轴包括金属部分和非金属部分，非金属部分轴向延伸以与天线的至少辐射部分共同延伸。非金属部分轴向和周向延伸，使得轴优选地在非金属部分的近侧和远侧范围之间是非金属的。该布置对于本文进一步描述的天线是有用的。

7、非金属部分可向远侧延伸超过天线的最远侧部分，并优选地向远侧延伸至盖。非金属部分可向近侧延伸至毂和天线最近侧点之间的点，但在该实施例中不延伸至毂。

8、在微波消融装置具有包括金属部分和非金属部分的轴的情况下，该轴可另外地包括在金属部分和非金属部分之间的弹性元件，其配置成向结合部提供弹性。这减小了使用中，例如插入消融针期间在结合部上的应力。优选地，组织消融装置还包括配置为冷却天线和/或馈电线的冷却系统。冷却系统可配置为通过使冷却流体流过馈电线和天线的至少最远侧部分来使天线和馈电线的该部分冷却。

9、在整个申请中讨论了本发明的其他实施例。关于本发明一个方面讨论的任何实施例也适用于本发明的其他方面，反之亦然。本文描述的每个实施例应理解为适用于本发明所有方面的本发明实施例。可想到，可针对本发明的任何方法或组成来实现本发明所讨论的任何实施例，反之亦然。此外，本发明的组合物和试剂盒可用于实现本发明的方法。以下包括贯穿本说明书使用的各种术语和短语的定义。

10、术语“球形”是指通常球状的三维形状。

11、术语“远侧”是指距使用者最远的位置或部分，术语“近侧”是指最靠近使用者的位置或部分。

12、螺旋天线的术语“螺距”是平行于螺旋轴测得的一个完整螺旋匝的高度。

13、术语“电连接”、“电耦合”或“电接触”定义为电流能够从一个物体传至另一物体。通常，这两个物体通过或经由导体，例如金属线物理连接。

14、术语“电磁耦合”定义为电磁能量能够在没有物理接触的情况下从一个物体传至另一物体，以影响能量场的形状和产生的消融体积。这两个物体不需要通过或经由导体物理连接，但电磁能量可从一个物体转移至另一个物体，例如电磁感应。

15、术语“绝缘层”、“电介质”和“绝缘体”是指在装置的可操作使用下不形成任何电接触的非导电材料层。在本发明公开的实施例中，绝缘层或介电层用于防止不期望的电接触。

16、如本领域普通技术人员理解的，术语“约”和“近似”定义为接近，并且在非限制性实施例中，术语定义为在20％以内。

17、当在权利要求或说明书中与术语“包括”结合使用时，词语“一”的使用可表示“一个”，但也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或一个以上”的含义一致。

18、词语“包括”(以及包括的任何形式，例如“包括”的复数形式和单数形式)、“具有”(以及具有的任何形式，例如“具有”的复数形式和单数形式)，“包含”(以及包含的任何形式，例如“包含”的复数形式和单数形式)或“含有”(以及含有的任何形式，例如“含有”的复数形式和单数形式)是包含性的或开放性的，并不排除附加的、未叙述的要素或方法步骤。

19、本文公开的组件、装置或方法可“包括”特定方法步骤、成分、组件、组分等，“基本上由其组成”或“由其组成”。

20、根据以下附图、详细说明和示例，本文公开的其他目的、特征和优点将变得显而易见。然而，应理解，虽然附图、详细说明和示例表明了本发明的具体实施例，但它们仅是通过示例方式给出，并不意味着限制。另外，可预期，根据该详细说明，在本发明实质和范围内的改变和改型对于本领域技术人员将变得显而易见。