递送微波能量的电外科探头制造技术

本发明专利技术提供了一种用于在微创手术技术中使用的电外科器械，其提供能够通过适当地选择几何形状和材料用于其辐射远端来精确地消融例如肺部中的组织的小规模局部微波场。所述器械可与支气管镜一起使用，所述支气管镜在其器械索内形成功率递送结构。视觉系统可被结合到所述能量递送结构中。所述器械包括用于将微波能量传送到辐射尖端部分的同轴电缆，所述辐射尖端部分包括电介质尖端和在其中纵向延伸的远侧导电部分。所述电介质尖端的介电常数大于所述同轴电缆内的电介质材料的介电常数。所述设备的远端被设计为促进高效的微波能量递送到肺肿瘤组织中以实现局部体积的消融。

Electrosurgical probe for delivering microwave energy

An electrosurgical instrument for use in minimally invasive surgical techniques is provided that provides precise ablation of small-scale local microwave fields such as tissues in the lungs by properly selecting geometry and materials for their distal radiation. The device can be used together with a bronchoscope, which forms a power delivery structure within its instrument cable. The visual system can be integrated into the energy delivery structure. The apparatus comprises a coaxial cable for transmitting microwave energy to a radiation tip portion comprising a dielectric tip and a distal conductive portion extending longitudinally therein. The dielectric constant of the dielectric tip is larger than the dielectric constant of the dielectric material in the coaxial cable. The distal end of the device is designed to facilitate efficient microwave energy delivery to lung tumor tissue for local volume ablation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】递送微波能量的电外科探头
本专利技术涉及一种用于将微波能量递送到生物组织以便消融靶组织的电外科探头。具体地，探头可在肺部或子宫中使用以例如消融肿瘤、病变或纤维瘤并且治疗哮喘。探头可通过支气管镜的通道或导管插入，或者可在腹腔镜手术或开腹手术中使用。
技术介绍
由于支气管树的尺寸较小，尤其朝向可能形成小结节的外围区域，固有地难以获得进入肺部肿瘤的通路。这导致采用许多治疗选项，诸如化学疗法(靶向药物、抗癌药物(化疗剂))、放射疗法(电离辐射的递送)、手术(侵入性和微创)和RF/微波消融。外科手术涉及肺切除术(移除一个肺)、肺叶切除术(移除肺叶)、袖式肺叶切除术(切除肺叶以及肺叶所附的部分支气管)、楔形切除术(移除肺部的楔形部分)以及肺段切除术(segmentectomy/segmentresection)(切除特定的肺段)。已知使用微波发射探头来治疗肺部和其他身体组织中的各种病情。例如，在肺部中，微波辐射可用于治疗哮喘和消融肿瘤或病变。市场上现有的微波消融设备被设计为经皮插入。然而，此类设备难以经皮定位到移动的肺部中，这可能会导致并发症，诸如气胸和血胸(胸膜腔内分别存在空气和血液)。使用探头将能量递送到靶组织是优选的，因为辐射部分可靠近靶部位定位，因此可将高比例的功率传输到靶部位，并且有较低比例的功率损耗到周围的健康组织。这减少了治疗的副作用以及提高了效率。通过微创手术进行高效的肺癌治疗对于降低肺癌患者的死亡率以及降低术中和术后并发症率是所希望的。探头可经由腹腔镜手术、开腹手术或者经由体内通道(诸如气道)插入组织。最小侵入性方法是在体内使用通道，并且这减少了手术对病人的压力。可使用导管或支气管镜来帮助将器械导向到靶部位，并且US2009/306644中给出了所使用机构的一些实施例。在US2014/046174中，公开了一种微波消融导管，其具有由支气管镜通过患者的气道递送到靶部位的辐射部分。可使用辐射部分的各种设计，诸如如US2014/046174中所述的在远端上具有辐射部分的同轴电缆以及US2013/324995的能量递送设备。
技术实现思路
在最一般的情况下，本专利技术的一个方面提供了一种用于在微创手术技术中使用的电外科器械，其在非常小的范围内提供能够精确地消融肺部中的组织的局部微波场。这通过适当选择几何形状和材料用于其辐射远端来完成。如下面更详细解释的，本专利技术的另一个方面将功率递送结构集成在支气管镜的器械索内。本专利技术的这两个方面可彼此组合使用和/或与转向控制、温度感测以及视觉系统结合使用，以在治疗期间为从业者提供丰富的反馈信息源。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于将微波能量递送到肺部组织中的电外科器械，所述电外科器械包括：用于传送微波能量的同轴电缆，所述同轴电缆具有内部导体、外部导体以及将所述内部导体与所述外部导体分开的第一电介质材料；以及辐射尖端部分，其被设置在所述同轴电缆的远端处以从所述同轴电缆接收微波能量，其中所述辐射尖端部分包括：由与第一电介质材料不同的第二电介质材料形成的电介质尖端，以及所述内部导体的远侧导电部分，所述远侧导电部分纵向地延伸到所述电介质尖端中，并且其中所述第二电介质材料的介电常数大于所述第一电介质材料的介电常数，由此所述辐射尖端部分被布置为辐射用于组织消融的局部微波场。所述器械因此是在其远端处具有介电常数负载的基于同轴的设备。所述设备的远端被设计为促进高效的微波能量递送到肺肿瘤组织中以实现局部体积的消融。所形成的局部热致组织损伤(消融区)由于电介质加热而发生。可使用其他能量递送模式。例如，所述器械可包括被布置在电介质尖端的外表面上的导电材料，以形成用于将微波能量递送到生物组织中的共平面传输线的微带。所述器械还可被配置为递送射频(RF)能量。电介质尖端的作用是减小微波能量的波长，这允许更好的阻抗匹配和基于小的几何约束更好地控制所形成的消融轮廓。例如，同轴电缆和辐射尖端部分的外径可等于或小于1.9mm，优选等于或小于1.5mm。此尺寸使得器械能够适应市售支气管镜器械通道并且被其操纵。如下文所解释，所述器械还可包括其自己的转向机构，所述转向机构可允许所述器械在它从支气管镜器械通道的端部延伸出时被操纵。为了保持设备的柔性，电介质尖端的轴向长度等于或小于3mm，优选地等于或小于2mm。这使得第二电介质材料相对刚性，且不会不利地影响器械(尤其是其远端)的柔性。微波能量可为单个稳定的频率，例如，5.8GHz。可基于微波能量的频率来选择第二电介质材料的介电常数，使得电介质尖端的轴向长度对应于当微波能量在电介质尖端中传播时所述微波能量的波长的不可忽略的部分。在本文中，不可忽略部分可等于或大于0.05，优选地大于0.06。这可确保第二电介质材料提供合适的波长缩短效应。在一个实施方案中，第二电介质材料的介电常数等于或大于80。例如，可使用二氧化钛作为第二电介质材料。PFTE或在微波能量的频率下具有低损耗的任何其他电介质可用于第一电介质材料。辐射尖端部分可被布置为充当四分之一波阻抗变换器以将输入阻抗与组织负载阻抗匹配。换句话说，选择辐射尖端部分的几何形状使得在看向阻抗变换器之前的传输线时阻抗失配的影响是不可见的。辐射尖端部分可进一步包括中间电介质元件，所述中间电介质元件包围远侧导电部分的近侧部分并且将第一电介质材料与电介质尖端分开，所述中间电介质元件由与第二电介质材料不同的第三电介质材料形成。第三电介质材料可与第一电介质材料相同或不同。可例如使用模拟等来选择中间电介质元件的几何形状以促进上面讨论的阻抗匹配功能。器械的实施方案可在同轴电缆近端处包括柄部，例如，以向合适的电外科发生器提供接口，并且包括用于传送同轴电缆和辐射尖端部分的封闭端导管/护套。局部微波场可基本上为球形，例如，围绕辐射尖端部分。电介质尖端中的微波能量的波长的缩短可防止微波场向近侧延伸或伸长，例如，回降同轴电缆的长度。球形场形状的一个优点是它是旋转不变的，因此不需要控制所述器械通道中的器械定向。然而，在一些情况下，可能不需要辐射尖端部分的所有侧上的场都相等。因此，辐射尖端部分可包括场成形元件，其被布置为将微波场引导到辐射尖端部分的一侧。场成形元件可包括扼流圈，其包括电介质层和导电材料。所述场成形元件可为导电指状物，其沿着电介质尖端的外表面的与引导出微波场的侧相对的一侧纵向地延伸，所述导电指状物电连接到同轴电缆的外部导体。因此导电指状物充当场的反射器以确保大部分微波能量从辐射尖端部分的一侧发射。导电指状物优选地在电介质尖端的窄外围部分上方延伸。导电指状物的周向尺寸越窄，阻抗匹配功能就越好。导电指状物优选地延伸超出远侧导电部分。例如，辐射尖端部分可包括远离电介质尖端和远侧导电部分设置的电介质盖，所述导电指状物沿着电介质盖的外表面延伸，由此与远侧导电部分相比，所述导电指状物从同轴电缆延伸得更远。此配置还改进了阻抗匹配功能。电介质盖由与第二电介质材料不同的第四电介质材料形成。第四电介质材料优选地是对微波能量表现出低损耗的材料，并且可与第一电介质材料相同。因此，第一电介质材料(即，同轴电缆中的电介质)可与第三电介质材料(其充当用于同轴电缆的端部处的外部导体的隔离屏障)和第四电介质材料(其可形成设备的远端尖端)相同。例如，所有这些元件都可由PT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将微波能量递送到生物组织中的电外科器械，所述电外科器械包括：用于传送微波能量的同轴电缆，所述同轴电缆具有内部导体、外部导体以及将所述内部导体与所述外部导体分开的第一电介质材料；以及辐射尖端部分，其被设置在所述同轴电缆的远端处以从所述同轴电缆接收所述微波能量，其中所述辐射尖端部分包括：电介质尖端，其由与所述第一电介质材料不同的第二电介质材料形成，以及所述内部导体的远侧导电部分，其纵向地延伸到所述电介质尖端中，并且其中所述第二电介质材料的介电常数大于所述第一电介质材料的介电常数，由此所述辐射尖端部分被布置为辐射用于组织消融的局部微波场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.17 GB 1522312.61.一种用于将微波能量递送到生物组织中的电外科器械，所述电外科器械包括：用于传送微波能量的同轴电缆，所述同轴电缆具有内部导体、外部导体以及将所述内部导体与所述外部导体分开的第一电介质材料；以及辐射尖端部分，其被设置在所述同轴电缆的远端处以从所述同轴电缆接收所述微波能量，其中所述辐射尖端部分包括：电介质尖端，其由与所述第一电介质材料不同的第二电介质材料形成，以及所述内部导体的远侧导电部分，其纵向地延伸到所述电介质尖端中，并且其中所述第二电介质材料的介电常数大于所述第一电介质材料的介电常数，由此所述辐射尖端部分被布置为辐射用于组织消融的局部微波场。2.根据权利要求1所述的电外科器械，其中所述同轴电缆和所述辐射尖端部分的外径等于或小于1.9mm。3.根据权利要求1或2所述的电外科器械，其中所述微波能量具有单个稳定频率，并且基于所述微波能量的所述频率来选择所述第二电介质材料的所述介电常数，使得所述电介质尖端的轴向长度对应于当所述微波能量在所述电介质尖端中传播时所述微波能量的波长的不可忽略的部分。4.根据任一前述权利要求所述的电外科器械，其中所述第二电介质材料的所述介电常数等于或大于80。5.根据任一前述权利要求所述的电外科器械，其中所述辐射尖端部分进一步包括中间电介质元件，所述中间电介质元件包围所述远侧导电部分的近侧部分并且将所述第一电介质材料与所述电介质尖端分开，所述中间电介质元件由与所述第二电介质材料不同的第三电介质材料形成。6.根据任一前述权利要求所述的电外科器械，其中所述辐射尖端部分被布置为充当四分之一波阻抗变换器以将输入阻抗与组织负载阻抗匹配。7.根据任一前述权利要求所述的电外科器械，其包括被布置在所述电介质尖端的外表面上的导电材料，以形成用于将所述微波能量递送到生物组织中的微带或共平面传输线。8.根据权利要求1至6中任一项所述的电外科器械，其中所述辐射尖端部分包括场成形元件，其被布置为将所述微波场引导到所述辐射尖端部分的一侧。9.根据权利要求8所述的电外科器械，其中所述场成形元件是导电指状物，其沿着所述电介质尖端的外表面的与引导出所述微波场的侧相对的一侧纵向地延伸，所述导电指状物电连接到所述同轴电缆的所述外部导体。10.根据权利要求9所述的电外科器械，其中所述辐射尖端部分包括远离所述电介质尖端和远侧导电部分设置的电介质盖，所述导电指状物沿着所述电介质帽的外表面延伸，由此与所述远侧导电部分相比，所述导电指状物从所述同轴电缆延伸得更远。11.根据权利要求9或10所述的电外科器械，其中所述导电指状物是所述同轴电缆的所述外部导体的延伸部。12.根据权利要求9或10所述的电外科器械，其中所述导电指状物是安装并电连接到所述同轴电缆的所述外部导体上的导电套管的远侧部分，其中所述导电套管相对于所述电介质尖端可旋转以调整所述导电指状物的周向位置。13.根据权利要求8所述的电外科器械，其中所述场成形元件是形成在所述电介质尖端上方的导电套管，所述导电套管中在引导出所述微波场的侧上形成辐射缝隙。14.根据权利要求13所述的电外科器械，其中所述导电套管相对于所述电介质尖端可旋转以调整所述辐射缝隙的周向位置。15.根据权利要求13所述的电外科器械，其中所述导电套管在所述电介质尖端的相对侧上具有一对辐射缝隙，并且其中所述辐射顶部包括致动器，所述致动器可操作以选择性地仅暴露所述辐射缝隙对中的一个。16.根据权利要求15所述的电外科器械，其中所述致动器包括可纵向滑动套管，所述可纵向滑动套管中形成有相对切口，其中所述致动器可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，第一切口暴露所述辐射缝隙对中的第一个，在所述第二位置中，第二切口暴露所述辐射缝隙对中的第二个。17.根据任一前述权利要求所述的电外科器械，其包括成像元件，所述成像元件用于传送成像信号以允许所述器械的远端可视化。18.根据权利要求17所述的电外科器械，其中所述成像元件包括光纤镜，所述光纤镜包括光纤束。19.根据权利要求18所述的电外科器械，其中所述内部导体和所述远侧导电部分是中空的以限定用于承载所述光纤束的通道。20.根据权利要求18所述的电外科器械，其中所述光纤束延伸穿过所述第一电介质材料和所述辐射尖端部分，并且在其外表面上方具有一层导电材料以形成所述同轴电缆的所述内部导体以及所述远侧导电部分。21.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·汉考克，M·怀特，帕特里克·伯恩，P·沙阿，P·黑尔斯，
申请(专利权)人：科瑞欧医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB