用于从非共振不平衡有损耗的传输线结构传递微波能量的电外科钳制造技术

本发明专利技术公开电外科钳，所述电外科钳用于将微波能量从定位在钳子的钳夹内或由钳子的钳夹形成的非共振不平衡有损耗的传输线结构传递到生物组织中。所述传输线结构可以通过相对导电元件跨位于钳夹元件之间的间隙而形成，所述相对导电元件分别电连接到同轴电缆的内导体和外导体。可替代地，每个钳夹元件可以包括其自身有损耗的传输线，由此功率分配器用来分配来自所述同轴电缆的微波能量。所述钳子可以通过内窥镜用在胃肠道中或通过腹腔镜用在开放性手术中。

Electrosurgical clamp for transmitting microwave energy from non-resonant unbalanced lossy transmission line structure

The invention discloses an electrosurgical forceps for transmitting microwave energy from a non-resonant unbalanced lossy transmission line structure positioned in the forceps or formed by the forceps to biological tissues. The transmission line structure can be formed by spanning the gap between the clamping elements with the relative conductive elements electrically connected to the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable, respectively. Alternatively, each clamp element may include its own lossy transmission line, whereby the power divider is used to distribute microwave energy from the coaxial cable. The forceps can be used in the gastrointestinal tract by endoscopy or in open surgery by laparoscopy.

【技术实现步骤摘要】
用于从非共振不平衡有损耗的传输线结构传递微波能量的电外科钳本申请为国际申请号为PCT/GB2014/053015，国际申请日为2014年10月7日，专利技术名称为“用于从非共振不平衡有损耗的传输线结构传递微波能量的电外科钳”的PCT申请于2016年4月6日进入中国国家阶段后申请号为2014800550531的中国国家阶段专利申请的分案申请。专利
本专利技术涉及用于抓握生物组织并且用于将微波频率能量传递到所抓握的组织中以凝固或灼烧或密封所述组织的电外科钳。具体地说，钳子可以用来密封血管。钳子可以向下插入内窥镜或胃镜的仪器通道，或者可以用在腹腔镜手术或开放性手术中。专利技术背景能够将热能传递到所抓握的生物组织中的钳子是已知的。热能可以灼烧所抓握的组织并且便于凝固或血管密封。US6,585,735描述一种内窥镜双极钳，在所述内窥镜双极钳中设置钳子的钳夹来引导双极能量通过夹持在其间的组织。EP2233098描述用于密封组织的微波钳，在所述微波钳中钳夹的密封表面包括用于将微波频率能量辐射到抓握在所述钳子的钳夹之间的组织中的一个或多个微波天线。专利技术概述总体而言，本专利技术提供电外科钳，在所述电外科钳中微波能量从定位在钳子的钳夹内或由钳子的钳夹形成的非共振不平衡有损耗的传输线结构传递到生物组织中。所述钳子可以通过内窥镜用在胃肠道中或通过腹腔镜用在开放性手术中。根据本专利技术的第一方面，提供一种电外科钳，所述电外科钳包括：一对钳夹元件，其可相对于彼此枢转以打开或闭合其间的间隙；第一导电元件，其邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的一个中；第二导电元件，其与所述第一导电元件相对邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的另一个中；用于输送微波能量的同轴电缆；以及所述同轴电缆的远端处的信号转换部分，所述信号转换部分被布置来将第一导电元件连接到同轴电缆的外导体并且将第二导电元件连接到同轴电缆的内导体，其中所述第一导电元件和所述第二导电元件形成不均匀不平衡有损耗的传输线以便承载微波能量作为行波，并且其中所述第一导电元件和所述第二导电元件对于沿着所述行波的微波能量来说是非共振的。本文中术语“非共振”可以指传输线(沿着微波能量行波)的电长度被设定来抑制所述行波的多次反射，即防止或抑制辐射驻波的产生。在实践中，这可以指传输线的电长度基本上不同于微波能量的四分之一波长的倍数(取决于传输线的远端是否是开路或短路，需要避免奇数或偶数倍)。当间隙中存在生物组织，即生物组织与钳夹元件相接触时，尤其期望传输线是非共振的。因此，当以此种方式由生物组织加载传输线时，传输线的电长度可以设定来避免微波能量的四分之一波长的倍数。优选地，传输线的远端是开路，因为这可以允许装置利用射频(RF)能量以及微波能量操作。形成非共振的传输线可以防止装置辐射。微波能量因此通过从传输线结构泄漏而传递到组织中。通过利用损耗水平的知识在微波能量的频率下设定传输线进入生物组织中的长度，本专利技术的电外科钳可以被布置来以沿着传输线的行波的单一运输传递在传输线的近端处接收到的基本上全部功率。换言之，例如，基于模拟等选择传输线的几何形状，以使得它表现出在微波能量的频率下在生物组织中的高损耗。类似地，传输线的几何形状可以确保当间隙中不存在组织，但作为代替存在空气时，损耗更少的功率。例如，与当间隙中存在组织时的20％相比较，装置可以表现出约1dB的回波损耗，即，80％的功率反射回发生器。因此，当间隙中存在组织时，可以传递四倍多的功率。生物组织有损耗，即，所述生物组织是微波能量的良好吸收器。由本专利技术的钳子产生的电场的强度可以明显小于由常规双极RF钳产生的电场的强度。在本专利技术中使用的微波频率电场以与RF能量根本不同的方式损害组织，即通过使组织变性而不是细胞破裂。意外的限局性极端损害的可能性因此比利用RF装置小得多，所述RF装置可以生成等离子或电弧和烧伤。此外，利用微波能量产生有效电介质加热所需要的峰值电压可以小于50V，这低于双极RF装置所需要的峰值电压10倍并且低于单极RF装置所需要的峰值电压100倍。在后者中，用于RF电流流过的路径是经由放置在患者的皮肤表面上的返回板通过身体。对患者来说，这在高电压需求和由于电流总是想要采用电阻最小的路径而缺乏控制方面存在风险。还可能由于聚集的气体而在身体内发生爆炸，所述聚集的气体由火花、电弧、微束等离子或因为与单极RF能量相关联的高电压电平(例如，4,500V峰值)或与双极RF能量相关联的高电压电平(例如，500V峰值或更大)而发生的击穿点燃。与双极或单极RF仪器相关联的高电压存在爆炸的风险。相比之下，与微波凝固相关联的电压可以介于5V与70V峰值之间。对于患者来说，当在患者体内发现的环境中使用时，所述装置因此更加安全。电场的强度可以通过控制，例如，基于间隙的大小传递到钳子的功率来控制。此控制可以允许电场的强度独立于血管的大小或定位在间隙中的组织的厚度。这可以存在优于常规双极RF钳的优势。在本文中，“微波频率”可以广泛用来指示400MHz至100GHz的频率范围，但是优选地为1GHz至60GHz的范围，更优选地为2.45GHz至30GHz或5GHz至30GHz的范围。已经被考虑的指定频率是：915MHz、2.45GHz、3.3GHz、5.8GHz、10GHz、14.5GHz和24GHz。本专利技术的电外科钳可以被构造用于向下插入内窥镜的仪器通道，或者可以被布置成在腹腔镜手术或NOTES手术过程或一般开放性手术过程中使用。在本文中，术语“不均匀”传输线用来表示一种布置，其中位于钳夹的相对表面上的导电元件沿着所述钳夹元件对的长度彼此之间不处于均匀的空间关系。例如，导电元件可以包括安装在所述钳夹元件对的一个中的第一导电板和安装在所述钳夹元件对的另一个中的第二导电板，其中信号转换部分被布置来将第一导电板连接到同轴电缆的外导体并且将第二导电板连接到同轴电缆的内导体。导电板可以各自包括平坦表面，所述平坦表面位于钳夹元件中的一个的面向间隙的表面处或与钳夹元件中的一个的面向间隙的表面对准。此构型可以确保所述板之间的间隙中的最佳功率密度，以便确保能量传递到存在于间隙中的生物组织中。当导电板的相对表面是平行的时，传输线可以形成平行的传输线或平行的板传输线。然而，这并不是必要的。在钳夹之间的宽角度范围内，例如±20°或更多，功率将在所述钳夹之间向上移动。钳夹可能出于各种原因不是平行的，诸如因为它们在一个末端是枢转的或者因为抓握在它们之间的组织不具有均匀的厚度。每个导电板可以具有扁平细长的结构，例如，具有1mm至6mm的宽度和3mm至12mm的长度。对于内窥镜使用来说，每个板可以具有1mm至3mm的宽度和3mm至6mm的长度。优选地，每个板具有相同的尺寸。优选的尺寸可以取决于微波频率。在使用5.8GHz能量的情况下，所述板可以具有2mm的宽度和4mm的长度。导电板可以具有弯曲的远端。去除尖锐的拐角可以降低在GI道中操作时肠壁穿孔的风险，并且可以防止微波能量的不需要的浓度。导电板在例如连接到信号转换部分的点处可以具有弯曲的近端。所述板的厚度可以是0.5mm或更小。信号转换部分可以包括从同轴电缆的远端延伸的链接构件，所述链接构件包括同轴电缆的由介电盖围绕的内导体的延伸部分，其中同轴电缆的内导体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电外科钳，其包括：一对钳夹元件，其可相对于彼此枢转以打开和闭合其间的间隙；第一导电元件，其邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的一个中；第二导电元件，其与所述第一导电元件相对邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的另一个中；同轴电缆，其用于输送具有特定频率的微波能量；以及位于所述同轴电缆的远端处的信号转换部分，所述信号转换部分被布置来将所述第一导电元件连接到所述同轴电缆的外导体并且将所述第二导电元件连接到所述同轴电缆的内导体，其中所述第一导电元件和所述第二导电元件以及所述钳夹元件对之间的所述间隙构成传输线以便承载所述微波能量作为行波，其中位于所述钳夹元件对的相对表面上的所述导电元件沿着所述钳夹元件对的长度彼此不处于均匀空间关系，其中通过所述第一导电元件和所述第二导电元件形成的所述传输线被设计来将电能联接到位于所述钳夹元件对之间的所述间隙中的生物组织以防止所述行波的多次反射，由此在存在生物组织时所述传输线对于沿着所述行波的所述微波能量来说是非共振的，并且其中所述传输线具有一种几何形状，所述几何形状被选择来在所述间隙中存在所述生物组织时表现出在所述微波能量的特定频率下的高回波损耗，由此在所述传输线的近端处接收的功率在所述行波沿着所述传输线的单一传输过程中有效地传递到所述间隙中的所述生物组织。...

【技术特征摘要】
2013.10.07 GB 1317713.41.电外科钳，其包括：一对钳夹元件，其可相对于彼此枢转以打开和闭合其间的间隙；第一导电元件，其邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的一个中；第二导电元件，其与所述第一导电元件相对邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的另一个中；同轴电缆，其用于输送具有特定频率的微波能量；以及位于所述同轴电缆的远端处的信号转换部分，所述信号转换部分被布置来将所述第一导电元件连接到所述同轴电缆的外导体并且将所述第二导电元件连接到所述同轴电缆的内导体，其中所述第一导电元件和所述第二导电元件以及所述钳夹元件对之间的所述间隙构成传输线以便承载所述微波能量作为行波，其中位于所述钳夹元件对的相对表面上的所述导电元件沿着所述钳夹元件对的长度彼此不处于均匀空间关系，其中通过所述第一导电元件和所述第二导电元件形成的所述传输线被设计来将电能联接到位于所述钳夹元件对之间的所述间隙中的生物组织以防止所述行波的多次反射，由此在存在生物组织时所述传输线对于沿着所述行波的所述微波能量来说是非共振的，并且其中所述传输线具有一种几何形状，所述几何形状被选择来在所述间隙中存在所述生物组织时表现出在所述微波能量的特定频率下的高回波损耗，由此在所述传输线的近端处接收的功率在所述行波沿着所述传输线的单一传输过程中有效地传递到所述间隙中的所述生物组织。2.根据权利要求1所述的电外科钳，其中当所述间隙中存在生物组织时，所述传输线的所述近端处接收的80％的功率在所述行波沿着所述传输线的单一传输过程中传递到所述生物组织。3.根据权利要求1或2所述的电外科钳，其中所述传输线的所述几何形状被选择来在所述间隙中存在空气时表现出在所述微波能量的特定频率下的1dB或更低的回波损耗。4.根据权利要求1或2所述的电外科钳，其中所述特定频率是915MHz、2.45GHz、3.3GHz、5.8GHz、10GHz、14.5GHz和24GHz中的任一个。5.根据权利要求1或2所述的电外科钳，其中所述第一导电元件和所述第二导电元件中的每一个包括扁平导电板。6.根据权利要求5所述的电外科钳，其中每个扁平导电板具有弯曲的远端。7.根据权利要求5所述的电外科钳，其中每个扁平导电板具有弯曲的近端。8.根据权利要求1或2所述的电外科钳，其中所述信号转换部分包括从所述同轴电缆的远端延伸的链接构件，所述链接构件包括所述同轴电缆的由介电盖围绕的所述内导体的延伸部分，其中所述同轴电缆的所述内导体的所述延伸部分的远端连接到所述第二导电元件。9.根据权利要求1或2所述的电外科钳，其中所述信号转换部分包括外部连接器，所述外部连接器从所述同轴电缆的所述外导体延伸并且将所述同轴电缆的所述外导体电连接到所述第一导电元件。10.电外科钳，其包括：一对钳夹元件，其可相对于彼此枢转以打开和闭合其间的间隙；第一传输线结构，其邻近于所述间隙安装在所述钳夹元件对的一个中；第二传输线结构，其与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·汉考克，M·怀特，
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