微波天线装置包括：辐射元件，所述辐射元件被配置为执行治疗，所述治疗包括使用从所述辐射元件发射的微波辐射加热一体积的组织；冷却结构，所述冷却结构被布置为在所述治疗期间使冷却剂流动通过所述冷却结构的至少一个腔；以及控制器，所述控制器被配置为控制冷却剂的流动，以便在所述治疗的第一周期提供通过所述至少一个腔的冷却剂的第一流率，并且在所述治疗的后面的第二周期提供通过所述至少一个腔的冷却剂的不同的第二流率。的冷却剂的不同的第二流率。的冷却剂的不同的第二流率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微波装置
[0001]本公开涉及用于将微波能量辐射到组织(例如病变组织)中的微波天线装置或照射器、微波组件、流体控制系统和微波系统。本公开还涉及控制微波天线装置或照射器的消融区域的方法。
技术介绍
[0002]微波消融(microwave ablation，MWA)技术是用于加热组织以治疗病变组织的商业可得且流行的方式。在微波频率(例如，915MHz到20GHz)下，利用振荡电磁(EM)场在水分子中产生摩擦，从而导致组织内的热形成。这样的组织可以包括例如肿瘤。可使用热疗(低于50℃)或消融(高于50℃)方法治疗。肿瘤中的热反应可以作为如化疗和放疗等其他治疗方法的辅助手段。
[0003]或者，当消除或切除具有临床复杂性或对候选者具有高风险时，MWA可用于原位杀死组织。肿瘤可存在于例如肝、肾、肺、骨或任何其它组织内的组织中。由MWA产生的坏死区域通常用于包裹肿瘤及其周围的组织边缘，以确保肿瘤不会再生长或扩散到其他组织。
[0004]MWA特别适用于进行热消融的微创手术。可以使用一个或多个针状天线来应用用于热消融的微创手术。为了以最小量的由插入引起的损伤到达目标组织，针状天线的轴具有细长的纵横比。该轴包含同轴传输线(同轴电缆)，其能够传送足够的功率以加热目标体积。可以优化轴的直径以平衡具有足够大以容纳同轴传输线的轴和具有紧凑天线的轴。在某些情况下，较大的轴可能有插入损伤或出血和气胸的风险。
[0005]天线形式可以是例如缝隙、单极、偶极或三轴。每个天线形式的效率可以被调谐到特定的微波频率和组织特性类型。
[0006]可能想要具有由天线发射的辐射的可预测图案，并因此具有随后加热的可预测图案。在计划手术时可能被认为对临床医生最有用的图案或形状可以是球形图案。
[0007]在不同的组织类型和尺寸中模拟辐射图案是常见的做法。作为开发过程的一部分，可以在诸如肝脏的离体组织中验证辐射图案的模拟。
[0008]已经发现，在小直径轴中使用的微波天线的常规设计通常可以产生辐射和加热的泪液状(泪滴形)图案。泪液状形状包括沿着电缆向后延伸的能量尾部。由于该尾部特征可将热传递到目标区外的组织，从而导致健康组织的消融，因此可认为这是不想要的。
[0009]创建更趋球形的辐射图案的常见方法是使用平衡
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不平衡变换器或扼流圈特征，其平衡沿轴线递送的能量与垂直递送的能量。在天线元件中流动的交流电流导致电磁波被产生并辐射到周围组织中。在连接或耦合到传输线外部导体的天线元件中流动的电流必须返回到发生器，并且通过在同轴传输线的外部导体上流动来实现。通过在外部导体上流动而返回的电流可以被称为共模电流。这些共模电流从同轴传输线的外部导体引发辐射，这会使天线辐射图案变形。
[0010]然而，添加平衡
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不平衡变换器或扼流圈特征可导致总体天线效率的损失、增加总体轴直径和/或增加制造过程的复杂性。
[0011]实现最佳消融体积容量的挑战可能是从微波发生器到天线的功率传输。同轴电缆由于其机械柔性和横向电磁波传播而最常用。同轴电缆的功率容量与它们的尺寸和材料选择直接相关。同轴电缆内的衰减损耗以单位长度的损耗来测量(例如dB/m)。衰减损耗表现为热。通常，较高的工作频率和较小的直径会增加损耗。
[0012]表1示出了两种不同同轴电缆的损耗值。SUCOFORM_47_CU的外径为1.194mm。SUCOFORM_86的外径为2.19mm。下面的表1和表2中的损耗值取自Microwave cable assemblies，第161页，版本2019/0,1HUBER+SUHNER AG。表1中的损耗值是针对两种不同同轴电缆在恒定温度和压力下的不同频率提供的。
[0013][0014]表1
[0015]电缆在没有过热或故障的情况下安全地传输功率的功率处理能力可能与相同的损耗因子有关，例如所施加的微波功率的频率和电缆直径。
[0016]表2示出了两种不同同轴电缆在恒定温度和压力下对于不同频率的功率容量。
[0017][0018]表2
[0019]增加功率以治疗更大区域和改善治疗时间的需求可导致选择冷却同轴电缆以防止对邻近探针轴的组织的热损伤。冷却同轴电缆可用于保持电缆完整性以防止因材料损坏而出故障。
[0020]同轴电缆的冷却可以通过多种方式实现。目前，用于冷却的介质主要是气体和流体方法。诸如空气或其它低温物质的气体可以包含在天线的轴的长度的腔内。气体的流动和返回可以用一系列腔进行，以便在天线工作的持续时间内保持热传递。类似地，在一些情况下，诸如盐水的液体通过一个或多个腔在轴中沿电缆的长度行进。
[0021]冷却介质的流动通常可以通过使用泵来实现。温度传感器可以沿着轴的长度放置以提供数据，以确保系统在指定的安全温度范围内工作。泵通常在单一的恒定设置下工作以提供一流率，该流率防止在系统工作规范的限制下，在最大持续时间、最大功率的极端情况下，周围环境温度超过上限。
技术实现思路
[0022]本领域技术人员应当理解，本文描述的装置、组件、系统或方法中的任何一个的任意特征可以单独应用或者与本文描述的任何另一个相关的装置、组件、系统或方法组合应用。
[0023]本文描述了一种微波天线装置和冷却系统，用于将微波能量辐射到组织中以加热。提出了一种实现想要的消融体积几何形状以实现最佳临床结果的方法。通过控制冷却介质的流动，可以影响天线的近端区域中的加热。冷却介质的流率可以通过控制泵(例如蠕动泵)的泵速来调节。流率可以是，但不限于，0.1
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100ml/min、10
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110ml/min、15
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200ml/min、20
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400ml/min、30
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500ml/min。
[0024]在天线的情况下(其中沿着轴靠近目标加热区域发射辐射)，可以使用一定流率的冷却介质来抵消加热效果，并因此实现更对称和更趋球形的加热区。当流率低时，发现在想要的消融球外部可能存在热影响区域。当流率足够高时，在想要的消融球内可能去除热量，从而留下未治疗的病变组织。研究发现，存在一个流量组合，其中冷却不足(undercooling)或过冷(overcooling)的负面影响都没有发生，即混合热流是平衡的。在治疗期间可以优选地调制该流率。
[0025]调制的一个实施例是对于不同的治疗周期具有不同的流率，使得治疗开始时被认为是低流率，然后以高流率工作。相反，替代的实施例将以高流率开始，然后以低流率工作直到治疗结束。另一实施例将具有随时间变化的流率分布，使得在不同的时间周期内保持一系列流率。适当地调制流率以控制消融球或其它想要的体积外的加热，可允许更紧凑、更简单的天线设计和/或允许更高的功率输送。
[0026]提出了不对称地偏置冷却剂流(the flow of coolant)的实施例。冷却剂的流动和返回的腔不同轴，多个腔围绕同轴电缆的中心腔。冷却可以偏向整个系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微波天线装置，包括：辐射元件，所述辐射元件被配置为执行治疗，所述治疗包括使用从所述辐射元件发射的微波辐射加热一体积的组织；冷却结构，所述冷却结构布置成在所述治疗期间使冷却剂流动通过所述冷却结构的至少一个腔；以及控制器，所述控制器被配置为控制所述冷却剂的流动，以便在所述治疗的第一周期提供通过所述至少一个腔的冷却剂的第一流率，并且在所述治疗的后面的第二周期提供通过所述至少一个腔的冷却剂的不同的第二流率。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置成控制所述冷却剂的流动，从而使在所述治疗期间被所述辐射元件加热的所述体积的组织成形。3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述控制器被配置成控制所述冷却剂的流动，以便在所述组织中形成a)至d)中的至少一个：a)球形治疗区；b)混合球形泪液状治疗区；c)部分泪液状治疗区；d)部分球形治疗区。4.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述控制器被配置为控制所述冷却剂的流动，使得所述第一周期的所述第一流率高于所述第二周期的所述第二流率。5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述控制器被配置为控制所述冷却剂的流动，使得所述第一周期的所述第一流率低于所述第二周期的所述第二流率。6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述第一周期长于所述第二周期。7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第二周期长于所述第一周期。8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述控制器被配置为在所述治疗期间随时间连续地改变所述流率。9.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述控制器还被配置为在所述治疗期间改变从所述辐射元件发射的所述辐射的功率。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述控制器被配置成控制所述辐射的所述功率，从而使在所述治疗期间被所述辐射元件加热的所述体积的组织成形。11.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述冷却结构包括位于所述辐射元件径向近侧的至少一个内腔和位于所述辐射元件径向远侧的至少一个外腔。12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为控制所述冷却剂的流动，使得所述冷却剂流入所述至少一个内腔并通过所述至少一个外腔返回。13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为控制所述冷却剂的流动，使得所述冷却剂流入所述至少一个外腔并通过所述至少一个内腔返回。14.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述冷却结构包括围绕所述辐射元件周向布置的多个腔。15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其中，所述控制器被配置成选择所述冷却剂流入和流出所通过的多个腔，从而使在所述治疗期间被所述辐射元件加热的所述体积的组织成形。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其中，选择至少一个腔的至少一个直径，从而使在所述治疗期间被所述辐射元件加热的所述体积的组织成形。17.根据权利要求2至16中任一项所述的装置，其中，控制被加热的所述体积的组织的形状以减少或消除解剖结构的加热，可选地，其中所述解剖结构包括至少一个天然腔。18.根据权利要求2至17中任一项所述的装置，其中，控制被加热的所述体积的组织的形状以减少所述辐射元件附近的组织收缩。19.根据任一前述权利要求所述的装置，还包括至少一个温度传感器，所述至少一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：恩布莱申有限公司，
类型：发明
国别省市：
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