一种尖端辐射的微波消融天线制作方法及其微波消融天线技术

本发明专利技术公开了一种尖端辐射的微波消融天线制作方法，其制作方法含有建立微波能传输通路,射频线缆贯穿手柄、天线主体管、介质套至辐射头；冷却水循环通路，在天线主体管内有套装的供水管构成冷却水循环通路；天线主体管温度测量信号通路等步骤。以及一种尖端辐射的微波消融天线，包括：辐射头、介质套、射频线缆、天线主体管、手柄、供水管、测温元件等。本发明专利技术基于偶极子天线理论，通过有限元计算得出三棱状辐射头、介质套、电导性填充介质、射频线缆的最佳配合尺寸参数，满足辐射头尖端辐射微波能的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种尖端辐射的微波消融天线制作方法及其微波消融天线


[0001]本专利技术涉及一种微创治疗器械，即一种尖端辐射的微波消融天线制作方法及其微波消融天线。

技术介绍

[0002]微波消融天线是在超声、CT等医学影像引导下插入肿瘤组织，超声引导方式尤为普遍。辐射针头在超声下的显影效果直接决定了消融天线能否准确命中靶组织，也间接决定了消融手术的疗效及成败。目前，常用的显影增强方法一般是通过在消融天线尖端增加粗糙度，进而增加超声波在天线尖端的漫反射，实现显影增强的目的，但是，这种效果的提高非常有限，对于分辨率稍差的超声设备，该方法仍不足以解决显影问题。
[0003]将微波消融天线插入靶组织后，开启微波设备的瞬间，由于微波能量热效率很高，所以处于微波辐射中心位置的组织会瞬间升温至100℃以上，这样的瞬时温度梯度足以使靶组织中的水分瞬间气化，由此产生蒸汽，在超声图像下显现为团雾状图像，如图11中十字线交叉所指部位，基于此现象，如果能将消融天线的热场辐射点设计至天线的尖端，气化位置即为针尖位置，则可以很方便的定位针尖位置，避免因无法确定针尖位置造成的非正常损伤。
[0004]此外，临床还经常曝出微波天线头端的介质套因温度耐受性差引起膨胀问题，引发医疗事故。
[0005]本申请人的专利申请，申请号：CN202110501294.6，公开号：CN113576657A，一种医用消融天线，其公开了一种医用消融天线，包含辐射天线、手柄两部分。包括微波复合辐射头、介质环、辐射天线主体、水腔盒、射频连接器、温度传感器。内嵌电热导体套装于穿刺辐射套中构成微波复合辐射头，介质环设置在微波复合辐射头与辐射天线主体之间。辐射天线主体为结构管，内部含给水管、微波传输电缆。进水接头和出水接头固定于水腔盒，由进水接头、进水腔、给水管与微波传输线缆之间的间隙、给水管与辐射天线主体的结构管之间的间隙、出水腔和出水接头构成水循环通道。射频连接器、微波传输线缆、微波复合辐射头电连接。
[0006]本申请人的专利，申请号：CN202120614401.1，授权公开号：CN215018040U，一种穿刺针头，其公开了包括有包括穿刺部分和安装固定部分。穿刺部分含两个斜面及一条主斜刃，且针尖偏离针头轴心。本技术可直接穿刺，无需破皮的穿刺针头结构，能显著减小穿刺阻力，避免术前破皮，缩短手术时间。
[0007]本申请是在现有技术上对微波消融天线的改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供的技术方案：
[0009]一种尖端辐射的微波消融天线制作方法，包括以下步骤：
[0010]第一步：微波能传输通路：
[0011]射频线缆贯穿手柄、天线主体管5、介质套2至辐射头1；辐射头1的尾端台阶柱内部孔与射频线缆的内导体803连接，介质套2为圆柱状结构，其位于辐射头1和天线主体管5远端之间；天线主体管5近端固定于手柄，射频线缆经手柄引出外接微波功率源。
[0012]第二步：冷却水循环通路：
[0013]天线主体管5内有套装在射频线缆外的供水管7，手柄处的进水管接通射频线缆与供水管7之间间隙的进水腔道，进水腔道在供水管7远端折返到由供水管7与天线主体管5之间间隙形成的出水腔道，再经手柄内的出水管引出，构成冷却水循环通路。
[0014]第三步：天线主体管5温度测量信号通路：
[0015]测温元件6位于供水管7远端，天线主体管5内，测温元件6的信号传输线经天线主体管5由手柄引出外接温度测量处理电路。
[0016]在第一步微波能传输通路中：
[0017]辐射头1为三棱状：尖部为三棱结构，尾端为台阶柱，采用电导性好材料，比如铜亦或不锈钢等。辐射头1外露部分长度L1，尾端台阶柱长度L12满足：L1+L12＝λ/4，其中：λ为微波功率源频率对应的波长。
[0018]介质套2套装在三棱辐射头1的尾端台阶柱和射频线缆外导体801上，介质套2的大圆段外径OD21与辐射头1外径OD1吻合；天线主体管5远端套装在介质套2的小圆段上，天线主体管5的外径OD与介质套2的大圆段外径OD21吻合；介质套2内壁与三棱辐射头1的尾端台阶柱和射频线缆外导体801接触面的配合缝隙不大于0.1mm，采用介电常数εr2不小于3的介质填充，该填充介质4耐受温度大于250℃。
[0019]介质套2的介电常数εr1＞15时，介质套2大圆段长度L2和小圆段长度L22满足：L2+L22＝λ，其中：λ为微波功率源频率对应的波长。
[0020]射频线缆满足：其中：Z0为射频线缆的特性阻抗，OD82为射频线缆的外导体801内径及介质层802外径，OD81为射频线缆的内导体803外径，ε为射频线缆的介质层802的介电常数；
[0021]当天线辐射频率为2450MHz时，三棱辐射头1其外露部分长度为L1＝1
‑
4mm，棱角θ＝30
‑
50
°
，外径OD1＝1.2
‑
2.1mm，其尾端台阶柱长度为L12＝1
‑
4mm，外径OD12＝0.6
‑
1.1mm，尾端台阶柱内部孔径OD13＝0.12
‑
0.34mm。
[0022]介质套2大圆段长度L2＝6
‑
8mm，介质套2小圆段长度L22＝6
‑
8mm，介质套2大圆段外径OD21＝1.2
‑
2.1mm，介质套2小圆段外径OD22＝1.1
‑
1.9mm，介质套2内径OD23基于同轴线缆外导体801外径设计，为0.6
‑
1.1mm。
[0023]当射频线缆的特性阻抗为50Ω，内导体803外径OD81＝0.12
‑
0.34mm，外导体801内径及介质层802外径OD82＝0.4
‑
0.9mm，通常射频线缆的外导体801外径OD83＝0.6
‑
1.1mm。内导体803剥露长度L81、介质层802剥露长度L82影响着辐射效率及辐射热场位置，本专利技术验证为L81＝3
‑
5mm，L82＝0.5
‑
2mm。
[0024]天线主体管5的外径OD＝1.2
‑
2.1mm，天线主体管5与介质套2的小圆段之间缝隙填充导电性介质3，比如焊锡，该导电性介质3层厚0.05
‑
0.1mm，起到介质套2与天线主体管5间隙的密封作用。
[0025]一种尖端辐射的微波消融天线，包括有：辐射头1、介质套2、射频线缆、天线主体管
5、手柄、供水管7、测温元件6。
[0026]射频线缆贯穿手柄、天线主体管5、介质套2至辐射头1；辐射头1的尾端内部孔与射频线缆的内导体803连接，介质套2为圆柱状结构，其位于辐射头1和天线主体管5远端之间；天线主体管5近端固定于手柄，射频线缆经手柄引出外接微波功率源。
[0027]天线主体管5内有套装在射频线缆外的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尖端辐射的微波消融天线制作方法，包括以下步骤：第一步：微波能传输通路：射频线缆贯穿手柄、天线主体管(5)、介质套(2)至辐射头(1)；辐射头(1)的尾端台阶柱内部孔与射频线缆的内导体(803)连接，介质套(2)为圆柱状结构，其位于辐射头(1)和天线主体管(5)远端之间；天线主体管(5)近端固定于手柄，射频线缆经手柄引出外接微波功率源；第二步：冷却水循环通路：天线主体管(5)内有套装在射频线缆外的供水管(7)，手柄处的进水管接通射频线缆与供水管(7)之间间隙的进水腔道，进水腔道在供水管(7)远端折返到由供水管(7)与天线主体管(5)之间间隙形成的出水腔道，再经手柄内的出水管引出，构成冷却水循环通路；第三步：天线主体管(5)温度测量信号通路：测温元件(6)位于供水管(7)远端，天线主体管(5)内，测温元件(6)的信号传输线经天线主体管(5)由手柄引出外接温度测量处理电路；其特征在第一步微波能传输通路中：辐射头(1)为三棱状，尖部为三棱结构，尾端为台阶柱；辐射头(1)外露部分长度L1，尾端台阶柱长度L12满足：L1+L12＝λ/4，其中：λ为微波功率源频率对应的波长；介质套(2)套装在三棱辐射头(1)的尾端台阶柱和射频线缆的外导体(801)上，介质套(2)的大圆段外径OD21与辐射头(1)外径OD1吻合；天线主体管(5)远端套装在介质套(2)的小圆段上，天线主体管(5)的外径OD与介质套(2)的大圆段外径OD21吻合；介质套(2)内壁与三棱辐射头(1)的尾端台阶柱和射频线缆外导体(801)接触面的配合缝隙不大于0.1mm，采用介电常数εr2不小于3的介质填充，该填充介质(4)耐受温度大于250℃；介质套(2)的介电常数εr1＞15时，介质套2大圆段长度L2和小圆段长度L22满足：L2+L22＝λ，其中：λ为微波功率源频率对应的波长；射频线缆满足：其中：Z0为射频线缆的特性阻抗，OD82为射频线缆的外导体(801)内径及介质层(802)外径，OD81为射频线缆的内导体(803)外径，ε为射频线缆介质层(802)的介电常数。2.根据权利要求1所述的一种尖端辐射的微波消融天线制作方法，其特征在于：当天线辐射频率为2450MHz时，三棱辐射头(1)其外露部分长度为L1＝1
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4mm，棱角θ＝30
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50
°
，外径OD1＝1.2
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2.1mm；其尾端台阶柱长度为L12＝1
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4mm，外径OD12＝0.6
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1.1mm，尾端台阶柱内部孔径OD13＝0.12
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0.34mm；介质套(2)大圆段长度L2＝6
‑
8mm，介质套(2)小圆段长度L22＝6
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8mm，介质套(2)大圆段外径OD21＝1.2
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2.1mm，介质套(2)小圆段外径OD22＝1.1
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1.9mm，介质套(2)内径OD23基于射频线缆外导体(801)外径设计，为0.6
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1.1mm；当射频线缆的特性阻抗为50Ω，内导体(803)外径OD81＝0.12
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0.34mm，外导体(801)内径及介质层(802)外径OD82＝0.4
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0.9mm，射频线缆的外导体(801)外径OD83＝0.6
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1.1mm；内导体(803)剥露长度L81＝3
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5mm，介质层(802)剥露长度L82＝0.5
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2mm；天线主体管(5)的外径OD＝1.2
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2.1mm，天线主体管(5)与介质套(2)的小圆段之间缝隙填充导电性介质(3)，比如焊锡，该导电性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永刚，戴密春，陈霞，
申请(专利权)人：南京瑞波医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：