电外科装置和电外科仪器制造方法及图纸

一种能够支持在多个频率下的微波能量共振的电外科仪器。所述仪器包括同轴电缆和辐射远侧尖端部分，所述辐射远侧尖端部分被设置成从所述同轴电缆接收微波能量。所述辐射尖端部分由介电材料组成，所述介电材料具有结合其在三个或更多个微波能量频率下的介电特性所选择的电长度，以支持在每个频率下共振。通过提供可以按三个或更多个频率将微波能量有效地耦合到生物组织中的单个设备，可以准确地快速执行组织消融。所述仪器可以用在包括发生器的装置中，所述发生器被设置成供应三个或更多个不同频率的微波能量。

Electrical surgical devices and instruments

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电外科装置和电外科仪器
本申请涉及一种用于以多个频率将电磁(EM)能量递送到生物组织中的电外科装置。特别地，本申请涉及一种用于无创插入或经皮插入到治疗部位的电外科仪器，所述电外科仪器被配置用于以多个微波频率向组织有效地递送EM能量。
技术介绍
用于向身体组织供应EM能量的电外科设备和装置是已知的。典型地，用于向身体组织递送EM能量的装置包括：包括EM能量源的发生器，以及与所述发生器连接以向组织递送能量的电外科仪器。已经发现EM能量(并且特别是微波和射频(RF)能量)在电外科手术中是有用的，因为它们能够切割、凝固、和消融身体组织。此外，使用微波发射探针来治疗肺部的各种病症是已知的。例如，微波辐射可用于治疗哮喘和消融肺部的肿瘤或病变。
技术实现思路
最一般地，本专利技术提供了一种电外科仪器，所述电外科仪器能够支持在多个频率(例如三个或更多个大于1GHz的频率)下的微波电磁(EM)能量共振。通过提供可以按三个或更多个频率将微波能量有效地耦合到生物组织中的单个设备，可以准确地快速执行组织消融。根据本专利技术，可以提供一种用于向生物组织中递送微波电磁(EM)能量的电外科仪器，所述仪器包括：用于传送微波EM能量的同轴电缆，所述同轴电缆具有内导体、外导体和第一介电材料，所述第一介电材料将所述内导体与所述外导体分离；以及辐射尖端部分，所述辐射尖端部分被布置在所述同轴电缆的远端，以接收来自所述同轴电缆的微波EM能量，所述辐射尖端部分包括不同于所述第一介电材料的第二介电材料，其中所述辐射尖端部分具有结合其在三个或更多个微波EM能量频率下的介电特性所选择的电长度，以支持在所述三个或更多个微波EM能量频率下共振。本专利技术使用下述原理来操作：不同频率的微波EM能量穿透到生物组织中不同深度，并且特别地，较高频率的EM能量致使身体组织的更快和更局部化的加热。常规的组织消融技术倾向于使用加热较大体积的身体组织但需要较长的时间来产生希望的温度增加的频率。因此，在消融的尺寸和治疗的速度之间出现必要的权衡。以微波频率(即大于1GHz)向生物组织中传递能量的常规机制是电介质加热，其中微波EM能量驱动组织中的分子振荡。典型地，邻近电介质加热区的生物组织也经历温度升高。其机制是传导，即热能从电介质加热区消散。专利技术人已经观察到，这两种加热机制在多个频率下组合可以使微波EM能量能够产生比典型地与微波能量频率相关联的情况更大的治疗区的温度升高。而且，可以在比使用较低(非微波)EM能量时可能的情况更短的时间范围内实现该区中的加热。本专利技术的治疗技术使用多个频率，部分是为了适应由加热引起的生物组织的物理特性和介电特性的变化。特别地，介电特性的变化会影响所述辐射尖端部分、所述同轴电缆、和所述组织之间的相对阻抗匹配。通过首先以较高频率加热组织，可以改进在较低频率下向生物组织递送能量的效率。在此，提及微波EM能量指的是频率大于1GHz(例如，在1GHz和300GHz之间的范围内)的电磁能量。优选的频率是2.45GHz、5.8GHz和14.5GHz，因为已知它们对消融肿瘤(尤其是肺肿瘤)产生了特别令人满意的加热效果。这三个频率组合起来可以提供对治疗痔疮和/或瘘管有效的加热效果，并因此设想本专利技术可以进一步用于治疗痔疮和瘘管。辐射尖端部分支持共振的频率可以不限于上面讨论的三个频率。例如，辐射尖端部分可以支持在四个频率下共振。优选地，辐射尖端部分可以支持在五个频率下共振。更优选地，辐射尖端部分可以支持在六个频率下共振。有利地，辐射尖端部分可以进一步支持其他频率的能量递送，例如，433MHz和/或915MHz。还已知这些频率对于消融肺肿瘤以及对于治疗痔疮和/或瘘管特别有效。使用射频(RF)EM能量通过电阻加热来加热组织从而产生希望的治疗效果是已知的。因此，在一些实施方式中，电外科仪器可以进一步被设置成递送例如具有3kHz和300MHz之间频率的RFEM能量。为了有助于向组织递送RF能量，内导体的最远点可以延伸超过第二介电材料的最远点，例如，使得辐射尖端部分的最远点包括内导体的暴露部分。有利地，辐射尖端部分可以进一步支持以400kHz的频率递送能量。还已知此频率对于消融肺肿瘤以及对于治疗痔疮和/或瘘管特别有效。应注意，出于本申请的目的，同轴电缆的远端被定义为远离向同轴电缆供应EM能量的假想发生器，即远离同轴电缆的被配置为从发生器接收EM能量的那端。出于本申请的目的，共振被定义为在辐射尖端部分处反射的功率(即，在同轴电缆的近端处测量的反射功率S1,1)的大小为-10dB或更好的情况。优选地，在辐射尖端部分处反射的功率是-12dB或更好。更优选地，在辐射尖端部分处反射的功率为-15dB或更好。通过提供能够支持在多个频率下共振的远侧辐射尖端部分，将能量有效地递送到组织中。当其中有波振荡的腔的长度近似等于所述波的波长的半整数倍时发生共振，从而使能够存在驻波，在所述腔的每一端处存在位移节点。因此，通过在辐射尖端部分具有与同轴电缆的第一介电材料不同的第二介电材料，第一电介质和第二电介质之间的界面提供了明确定义的边界，在所述边界处可存在位移节点，使得第二介电材料可以被视为其中可以支持共振的腔。因此，通过选择基本上满足以下的第二介电材料的物理长度L，可以选取辐射尖端部分共振的频率其中n是正整数，并且λ是在这三个或更多个微波EM能量频率中的一个下在所述第二介电材料中传播的微波EM能量的波长。选择适当长度的第二介电材料(即，使其在这三个或更多个频率中的每一个下满足所述表达式)可能并不繁琐。这是因为辐射尖端部分中EM能量的波长(λ)本身取决于许多因素，包括：能量的频率、辐射尖端部分的频率依赖性磁导率、辐射尖端部分的频率依赖性电介质电容率(dielectricpermittivity)、辐射尖端部分的几何形状、以及尖端插入其中的材料。第二介电材料的长度可为在2.45GHz下与第二介电材料中的半波长(即n＝1)近似相等、在5.8GHz下与第二介电材料中的一倍波长(即n＝2)近似相等、以及在14.5GHz下与第二介电材料中的2.5倍波长(即n＝5)近似相等。实际上，第二介电材料的长度可以为与上述方程中定义的长度相差高达10％的长度。优选地，所述长度与上文定义的长度仅相差高达5％。第二介电材料可以包括远离同轴电缆向远侧延伸的细长探针，所述细长探针具有直径等于或小于所述同轴电缆的直径的圆柱形状。在这三个或更多个微波EM能量频率中的每一个下，第二介电材料可以具有比第一介电材料更低的阻抗。而且，第二介电材料可以具有介于电缆的阻抗(典型地为50Ω)和尖端所插入的组织的阻抗(身体组织典型地远低于50Ω)之间的阻抗。然后，辐射尖端部分可以具有如下几何形状，其被选择为使得其充当阻抗变换器，以及支持共振，以便促进向组织中的能量递送。特别地，辐射尖端部分可以在径向方向上(即，远离内导体径向延伸的方向)形成阻抗变换器。第二介电材料可以是例如在这三个或更多个微波频率下展现出低损耗的陶瓷介电材料。优选地，它可以由陶瓷制成。通过提供(刚性)陶瓷材料，所述仪器可特别适合于经皮插入体内(即通过切口插入人体)。陶瓷特别理想，因为它具有低阻抗；并且是无孔的和化学惰性的(使其具有生物相容性)。相比之下，第一介电材料可以是PTFE。当第一和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向生物组织中递送微波电磁(EM)能量的电外科仪器，所述仪器包括：用于传送微波EM能量的同轴电缆，所述同轴电缆具有内导体、外导体和第一介电材料，所述第一介电材料将所述内导体与所述外导体分离；以及辐射尖端部分，所述辐射尖端部分被布置在所述同轴电缆的远端，以接收来自所述同轴电缆的微波EM能量，所述辐射尖端部分包括不同于所述第一介电材料的第二介电材料，其中所述辐射尖端部分具有结合其在三个或更多个微波EM能量频率下的介电特性所选择的电长度，以支持在所述三个或更多个微波EM能量频率下共振。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.10 GB 1702252.61.一种用于向生物组织中递送微波电磁(EM)能量的电外科仪器，所述仪器包括：用于传送微波EM能量的同轴电缆，所述同轴电缆具有内导体、外导体和第一介电材料，所述第一介电材料将所述内导体与所述外导体分离；以及辐射尖端部分，所述辐射尖端部分被布置在所述同轴电缆的远端，以接收来自所述同轴电缆的微波EM能量，所述辐射尖端部分包括不同于所述第一介电材料的第二介电材料，其中所述辐射尖端部分具有结合其在三个或更多个微波EM能量频率下的介电特性所选择的电长度，以支持在所述三个或更多个微波EM能量频率下共振。2.根据权利要求1所述的电外科仪器，其中所述三个或更多个微波EM能量频率包括2.45GHz、5.8GHz、和14.5GHz中的一个或多个。3.根据权利要求1或2所述的电外科仪器，其中所述第二介电材料的物理长度L基本上满足其中n是正整数，并且λ是在所述三个或更多个微波EM能量频率中的一个下所述第二介电材料中的微波EM能量的波长。4.根据任一前述权利要求所述的电外科仪器，其中所述第二介电材料包括远离所述同轴电缆向远侧延伸的细长探针，所述细长探针具有直径等于或小于所述同轴电缆的直径的圆柱形状。5.根据任一前述权利要求所述的电外科仪器，其中所述外导体延伸超出所述第一介电材料的远端以包围所述第二介电材料的近侧部分。6.根据任一前述权利要求所述的电外科仪器，其中所述内导体延伸进入所述第二介电材料中，超出所述外导体的远端。7.根据任一前述权利要求所述的电外科仪器，其中所述第二介电材料在所述三个或更多个微波EM能量频率中的每一个下具有比所述第一介电材料更低的阻抗。8.根据任一前述权利要求所述的电外科仪器，其中所述辐射尖端部分的所述远端渐变细至一个点。9.一种用于向生物组织中递送微波电磁(EM)能量的电外科装置，所述装置包括：发生器，所述发生器被设置成产生三个或更多个不同频率的微波EM能量；以及根据任一前述权利要求所述的电外科仪器，其中所述同轴电缆具有连接到所述发生器的近端，以从其接收微波EM能量。10.根据权利要求9所述的电外科装置，其中所述发生器包括三个或更多个单独的微波源，以用于产生所述三个或更多个不同频率中对应一个频率的所述微波EM能量。11.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·P·汉考克，帕特里克·伯恩，M·怀特，L·特纳，
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