具有纵向轴线的微波施加器和天线组件制造技术

公开了微波施加器，所述微波施加器包括第一传输线路区段、第二传输线路区段和第三传输线路区段。第一传输线路区段包括第一内导体、布置在第一内导体上的第一电介质和布置在第一电介质上的第一外导体。第二传输线路区段包括第二内导体、布置在第二内导体上的第二电介质和布置在第二电介质上的第二外导体。第三传输线路区段包括布置在第三内导体上的第三内导体、布置在第三电介质的近端部上的第三外导体。通过调整第三传输线路区段的长度，可以调整从第一传输线路区段窥视第二传输线路区段的阻抗。以及一种天线组件。

【技术实现步骤摘要】
具有纵向轴线的微波施加器和天线组件本申请是2015年9月30日申请的、国际申请号为PCT/US2015/053134、中国申请号为201580053360.0、专利技术名称为“微型化的微波消融组件”的申请的分案申请。
本公开总体涉及微波消融组件，更特别地，涉及微型化的微波消融组件以及最大化它们的功率传递。
技术介绍
电磁场可以用于加热和消灭肿瘤细胞。治疗可以包括将消融探头插入到已经确认有癌症肿瘤的组织中。一旦消融探头被合适地定位，那么消融探头将在围绕消融探头的组织内感应产生电磁场。在比如癌症的疾病的治疗中，已经发现某些类型的肿瘤细胞在提高温度(稍微低于一般对健康细胞有伤害的温度)下会变性。已知的治疗方法，比如高温疗法，将患病的细胞加热到高于41℃的温度，同时保持毗邻的健康细胞低于会发生不可逆细胞破坏的温度。所述这些方法包括施加电磁场以加热或消融组织。已经开发了利用电磁场的装置以用于各种用途和实施。典型地，用于在消融手术中使用的设备包括起到能量源的作用的能量产生源(例如，微波发生器)和用于将能量引导至目标组织的外科器具(例如，具有天线组件的微波消融探头)。通常，发生器和外科器具被具有多个导体的线缆组件可操作地联接，用于将来自发生器的能量传递至器具，并且用于通信控制、反馈和识别器具和发生器之间的信号。使用若干类型的微波探头，例如单极、偶极和螺旋的类型，所述微波探头可以用于组织消融的实施中。在单极天线组件和偶极天线组件中，微波能量从导体的轴线大体垂直地辐射出去。单极天线组件典型地包括单一细长导体。典型的偶极天线组件包括两个细长导体，所述两个细长导体是直线对齐的并且相对于彼此端部对端部定位，同时两者之间放置有电绝缘体。螺旋天线组件包括各种尺寸(例如，直径和长度)的螺旋形的导体构造。螺旋天线组件的操控的主要模式是正常模式(边射)和轴线模式(端射)，在所述正常模式中螺旋所辐射的场在螺旋轴线的垂直面中是最大的，在所述轴线模式中最大辐射沿螺旋轴线。通过各种方法实施用于热消融的组织加热，所述方法包括从实施表面或实施元件传导热、通过从电极到接地垫的电流动进行离子激发(基于电流的技术)、光学波长吸收，或者，在微波消融的情况下，通过天线电磁场内的水分子的介电弛豫(基于场的技术)。消融区域可以划分为两个部分：主动消融区域和被动消融区域。主动消融区域最接近消融装置并且包围受到高密度能量吸收的组织体积。对主动区域能量吸收的显著贡献是来自能量产生器产生的能量。热传导对主动区域能量吸收是非显著贡献。在基于电流和基于场的消融技术中，该主动加热来自欧姆损失(基于电流的)和介电弛豫(基于场的)。在将足够量的能量从消融能量发生器输送到主动区域的情况下，在给定的施加时间处、在除流体流动非常快速的区域(比如围绕大血管或气道以及在大血管或气道中)之外的所有区域中确保热组织破坏。主动消融区域的尺寸和形状可以通过消融装置设计来确定。因此主动消融区域可以用于在给定的形状和体积的组织上产生可预测的消融效果。被动消融区域围绕主动区域并且包围经受更低密度能量吸收的组织体积。对被动区域能量吸收的显著贡献是来自更热的主动区域的热传导。由于能量发生器产生的能量的直接加热对被动区域能量吸收是非显著贡献。在被动消融区域内的组织可能在给定的实施时间处经受或不经受组织破坏。生理机能的冷却可以抵消来自更低等级能量吸收的加热，并且因此不允许在被动区域内发生足够的加热以杀死组织。被动区域内患病的或者灌注差的组织可能比其他组织更容易加热，并且也可能更容易受到来自消融区域内更热区域的热传导的影响。因为在目标生理机能内跨越空间的这些不同的场景，所以依赖被动区域以实施热消融是具有不可预测的结果的挑战。因为通过微波探头可以在一定距离感应产生电磁场，所以微波消融具有产生大的主动区域的潜力，所述主动区域的形状和尺寸可以由设计来确定并保持恒定。此外，可以通过设计来确定所述主动区域的形状和尺寸以适合特定的医疗实施。通过利用预设的主动区域来产生可预测的消融区域，并且不依赖于不确定的被动消融区域，微波消融可以提供其他消融技术不可能实现的等级的可预测性和手术相关性。围绕天线的主动区域的尺寸和形状是由操控频率、天线的几何形状、天线的材料和围绕天线的周围媒介来确定。在电特性动态变化的媒介中操控天线(比如加热组织)会导致尺寸和形状变化的电磁场，并且因此导致尺寸和形状变化的主动区域。为了在给定手术类型的可接受范围内保持围绕微波天线的主动区域的尺寸和形状，降低对周围媒介的电磁场的电特性的影响程度。围绕天线的主动区域内的能量密度是由从微波发生器能够输送到天线的能量的量来确定。在主动区域包络面(envelope)内需要足够的能量密度以便在该区域内产生可预测的凝固。另外，随着更多的能量输送到天线，可以在更短的手术时间中获得主动区域消融。为了将通过波导从微波发生器到微波天线的能量传递最大化，需要每个系统部件具有相同的阻抗或者每个系统部件能够被阻抗匹配。尽管发生器和波导的阻抗通常是固定的，但微波天线的阻抗是由操控频率、天线的几何形状、天线的材料和围绕天线的周围媒介来确定。在电特性动态变化的媒介中操控天线(比如加热组织中)会导致变化的天线阻抗以及输送到天线的变化的能量，并且结果是，会导致在主动区域内的变化的能量密度。为了保持围绕微波天线的主动区域内的能量密度，必须降低对周围媒介的天线阻抗的电特性的影响程度。在基于场的热消融中，主动区域尺寸和形状改变的主要原因是电磁波的伸长。因为组织脱水，波长的伸长发生在加热组织时。脱水降低了介电常数，伸长了微波场的波长。因为组织类型之间的不同的介电常数，当使用微波装置跨越各种组织类型时，也会遇到波长的伸长。例如，在肺组织中的电磁波显著地长于肝组织中的电磁波。波长的伸长损害了微波能量在目标组织上的集中。对于大体积消融，大体球形的主动区域优选地在大体球形的组织目标上集中能量。波长的伸长造成电磁场沿装置的长度朝发生器拉伸，导致大体彗星形状或“热狗”形状的主动区域。通过利用具有不变的介电常数的材料来介电缓冲天线的几何形状，可以显著地减低在医疗微波天线中的波长的伸长，如美国申请号13/835,283和13/836,519中描述的那样，每个所述专利的公开在此通过引用合并。介电常数不变的材料围绕天线，降低组织电特性在天线波长上的影响。通过介电缓冲来控制波长的伸长，可以将天线阻抗的匹配和场的形状保持在期望的范围内，使得大的主动消融区域具有预设的、稳固的形状。通过提供具有循环流体(比如具有盐水或水)的介电缓冲，这些材料的高介电常数可以在天线几何形状设计中被充分利用(leveraged)，此外，循环的流体可以用于同时冷却微波部件，所述微波部件包括同轴的馈线和天线。微波部件的冷却液也使得对部件的更高功率的处理成为可能，这可以用于将更多能量输送到天线主动区域。如上所述，部分地通过天线的几何形状来确定围绕天线的主动区域的尺寸和形状。一般的消融天线不会利用天线的几何形状与波长缓冲的组合来有效地控制微波场的形状和尺寸。这些天线不会产生球形的主动区域形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有纵向轴线的微波施加器，包括：/n第一传输线路区段，所述第一传输线路区段包括第一内导体和外接第一内导体的第一外导体，所述第一外导体具有第一外径；/n第二传输线路区段，所述第二传输线路区段包括第二内导体和外接第二内导体的第二外导体，所述第二外导体具有小于所述第一外径的第二外径；/n第三传输线路区段，所述第三传输线路区段包括第三内导体和外接第三内导体的第三外导体，所述第三外导体具有小于所述第二外径的第三外径，/n其中第二传输线路区段的阻抗基于沿微波施加器的纵向轴线的第三传输线路区段的长度。/n

【技术特征摘要】
20141001 US 14/503,9261.一种具有纵向轴线的微波施加器，包括：
第一传输线路区段，所述第一传输线路区段包括第一内导体和外接第一内导体的第一外导体，所述第一外导体具有第一外径；
第二传输线路区段，所述第二传输线路区段包括第二内导体和外接第二内导体的第二外导体，所述第二外导体具有小于所述第一外径的第二外径；
第三传输线路区段，所述第三传输线路区段包括第三内导体和外接第三内导体的第三外导体，所述第三外导体具有小于所述第二外径的第三外径，
其中第二传输线路区段的阻抗基于沿微波施加器的纵向轴线的第三传输线路区段的长度。


2.根据权利要求1所述的微波施加器，其中第一传输线路区段、第二传输线路区段、第三传输线路区段中的一个或多个是刚性的、半刚性的或柔性的。


3.根据权利要求1所述的微波施加器，其中第二内导体和第三内导体的直径等于第一内导体的直径。


4.根据权利要求1所述的微波施加器，其中第二内导体和第三内导体是第一内导体的延伸。


5.根据权利要求1所述的微波施加器，包括外接第三外导体的巴伦外导体。
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·布兰南，
申请(专利权)人：柯惠有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国;US