一种消融区域可重构的微波消融天线及其控制方法技术

本发明专利技术属于微波消融技术领域，公开了一种消融区域可重构的微波消融天线及其控制方法，辐射部分包括两个相同的单极子金属贴片，用于发出辐射能量；基片集成同轴线结构包括六层金属层，各个金属层之间间隔一定的距离由介质基板填充；馈电部分用于进行馈电；保护套包裹在基片集成同轴线结构和馈电部分外侧，用于对内部结构进行保护。本发明专利技术相较其它形式的多天线集成的消融形式，通过将两根频率不同的消融天线集成在一片介质基板上，具有较小的横截面积，横截面积仅为3mm*1.6mm，减小了伸入消融时，对人体的伤害；消融范围可重构，通过馈入不同的频率，可以选择不同的天线工作，控制能量辐射范围，适应了消融场景复杂化的应用需求。适应了消融场景复杂化的应用需求。适应了消融场景复杂化的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种消融区域可重构的微波消融天线及其控制方法


[0001]本专利技术属于微波消融
，尤其涉及一种消融区域可重构的微波消融天线及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，微波消融因其具有创口小、并发症少、患者术后生活质量高的特点，而越来越多的应用于癌症(恶性肿瘤)治疗。目前微波消融天线的设计多集中在单天线的性能提升上，消融区域已经固定，多为对称的类椭圆形。消融手术时多使用单天线经皮介入到肿瘤组织中，消融形状可能和肿瘤形态不吻合，这降低了肿瘤完全坏死率，有极大的复发风险。另外，当肿瘤位于关键器官附近，如心脏、大动脉、肝门等危险区域时，手术操作难度大，对医生水平要求高。对于解决单天线消融形状和肿瘤形态不匹配问题，常用方案是多天线在不同位置同时插入肿瘤组织消融进行消融，这种方法虽然极大的改善不匹配问题，但多天线同时介入人体，不可避免的增大了手术创口，对人体的伤害增加。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0004]单天线消融形状已经固定，改变馈入电磁波功率等级或者消融的持续时间只能等比例的放大或缩小天线的消融形状，难以灵活应对不同肿瘤形状的应用需求。在某些特殊情况下，如当肿瘤形状不对称或位于关键器官附近，天线难以插入肿瘤中心区域，医生治疗难度增大。多天线消融手术创口大，对人体的伤害大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种消融区域可重构的微波消融天线及其控制方法。
[0006]本专利技术是这样实现的，两根频率不同的单极子天线集成在一片基板上，通过控制输入的频率选择对应的天线工作，控制馈入电磁波的功率和持续时间，控制工作天线的辐射范围。一种消融区域可重构的微波消融天线包括：
[0007]辐射部分，包括两个相同的单极子金属贴片，用于辐射能量；
[0008]基片集成同轴线结构，包括六层金属层，各个金属层之间间隔一定的距离由介质基板填充，用于阻抗匹配；
[0009]馈电部分，用于对天线进行馈电；
[0010]保护套，包裹在基片集成同轴线结构和馈电部分外侧，用于对内部结构进行保护；
[0011]所述辐射部分、基片集成同轴线结构以及馈电部分依次相连。
[0012]进一步，所述基片集成同轴线结构包括两层反射板、顶层金属层、底层金属层，以及上层匹配层、下层匹配层。
[0013]进一步，所述介质基板两侧开设有两排金属化通孔，金属化通孔贯穿顶层金属层和底层金属层。
[0014]进一步，所述上层匹配层和下层匹配层由长度和宽度不同的金属贴片构成，其中
上层匹配层末端有一段弯折的蛇形结构。
[0015]进一步，所述辐射部分的两个单极子金属贴片分别与上层匹配层和下层匹配层相连接。
[0016]进一步，所述馈电部分包括微带线、金属地和馈电介质基板，所述微带线与金属地之间有缝隙隔开。
[0017]进一步，所述保护套为空心的长方体结构。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种消融区域可重构的微波消融天线的控制方法，所述消融区域可重构的微波消融天线的控制方法包括：
[0019]步骤一，通过馈电部分馈入不同的辐射频率，选择对应的天线工作；
[0020]步骤二，控制工作天线的电磁波输入功率和持续时间，控制能量辐射范围；
[0021]步骤三，消融期间通过控制电磁波信号中两个频率的时间占比和功率等级，即可自由控制天线的消融区域。
[0022]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0023]第一、本专利技术相较于单天线消融形式，通过消融区域可重构，不同的频率对应不同的消融区域，即将天线插入组织后，2.4GHz对应上半部分组织区域消融，2.5GHz对应下半部分组织消融，通过馈入不同的频率，可以选择不同的天线工作，控制两个频率的时间占比和功率等级，控制能量辐射范围，适应了消融场景复杂化的应用需求，大大改善了消融形状和肿瘤形状不匹配问题，以及降低了肿瘤位于关键器官附近带来的风险。
[0024]本专利技术相较其它形式的多天线集成的消融形式，通过将两根频率不同的消融天线集成在一片介质基板上，具有较小的横截面积，横截面积仅为3mm*1.6mm，减小了伸入消融时，对人体的伤害。
[0025]第二，本专利技术将两根不同频率的消融天线集成在一片六层介质基板上，在消融区域可重构的同时，大大减小了天线的横截面积，降低了对人体的侵入性，适应了消融场景复杂化的应用需求，能极大提高手术的效率，降低潜在的风险。
[0026]第三，本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：
[0027]本专利技术技术方案转化后，该消融区域可重构天线可逐渐取代单天线形式的消融，消融天线形式可逐渐趋于统一，可实现量产，天线成本价格减少；医生操作难度减小，更多医院支持或有能力做消融手术；手术效果提高，复发率降低，患者术后生活质量提高。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例提供的消融区域可重构的微波消融天线的结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例提供的保护套的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例提供的消融区域可重构的微波消融天线的爆炸图；
[0031]图4是本专利技术实施例提供的微波消融天线的反射系数仿真图；
[0032]图5是本专利技术实施例提供的微波消融天线的2.4GHz时的60℃温度分布图；
[0033]图6是本专利技术实施例提供的微波消融天线的2.5GHz时的60℃温度分布图；
[0034]图中：1、辐射部分；11、第一单极子金属贴片；12、第二单极子金属贴片；2、基片集成同轴线结构；21、顶层金属层；22、第一反射板；23、第二反射板；24、底层金属层；25、金属
化通孔；26、介质基板；27、上层匹配层；28、下层匹配层；3、馈电部分；31、微带线；32、金属地；33、馈电介质基板；4、保护套。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]如图1所示，本专利技术实施例提供的消融区域可重构的微波消融天线包括辐射部分1、基片集成同轴线结构2、馈电部分3、保护套4。
[0037]所述辐射部分1、基片集成同轴线结构2以及馈电部分3依次相连；基片集成同轴线和馈电部分3集成在保护套4之中。
[0038]如图2所示，本专利技术实施例中的保护套4为空心的长方体结构，用于保护内部结构，厚度为0.35mm。
[0039]如图3所示，本专利技术实施例共有六层金属结构，包括两层反射板22、23，顶层金属层21、底层金属层24，以及上层匹配层27、下层匹配层28；各个金属层之间间隔一定的距离由介质基板26填充；介质基板26两侧有两排金属化通孔25，金属化通孔25直径为0.3mm，其贯穿顶层金属层21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消融区域可重构的微波消融天线，其特征在于，所述消融区域可重构的微波消融天线包括：辐射部分，包括两个相同的单极子金属贴片，用于辐射能量；基片集成同轴线结构，包括六层金属层，各个金属层之间间隔一定的距离由介质基板填充，用于阻抗匹配；馈电部分，用于对天线进行馈电；保护套，包裹在基片集成同轴线结构和馈电部分外侧，用于对内部结构进行保护；所述辐射部分、基片集成同轴线结构以及馈电部分依次相连。2.如权利要求1所述的消融区域可重构的微波消融天线，其特征在于，所述基片集成同轴线结构包括两层反射板、顶层金属层、底层金属层，以及上层匹配层、下层匹配层。3.如权利要求2所述的消融区域可重构的微波消融天线，其特征在于，所述介质基板两侧开设有两排金属化通孔，金属化通孔贯穿顶层金属层和底层金属层。4.如权利要求2所述的消融区域可重构的微波消融天线，其特征在于，所述上层匹配层和下层匹配层由长度和宽度不同的金属贴片构成，其中上层匹配层末端有一段弯折的蛇形结构。5.如权利要求2所述的消融区域可重构的微波消融天线，其特征在于，所述辐射部分的两个单极子金属贴片...

【专利技术属性】
技术研发人员：林先其，何治丽，李晨楠，陈哲，於阳，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：