專利名稱：一種單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于同軸電纜微波天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)用熱療天線，特別涉及一種單程形狀記憶平面螺旋微波天線。
背景技術(shù)：
微波熱療技術(shù)已在很多疾病的臨床治療中的到應(yīng)用，如腫瘤的熱療、熱凝止血和異常增生組織的凝固等。微波熱療常分為體外熱療及體內(nèi)介入或插入熱療。體外熱療是指微波輻射天線位于身體外部的熱療，主要用于治療位于身體表層及淺表層的病變組織，其天線形狀及大小不受人體結(jié)構(gòu)的限制，可選擇開口波導(dǎo)、微帶天線、偶極子及螺旋天線等各種結(jié)構(gòu)的天線。對位于身體深部的病變組織，常采用介入或插入的方法使天線深入病灶部位對病變組織進(jìn)行加熱治療。介入是指天線通過人體的自然腔體進(jìn)入病灶部位，插入是通過手術(shù)方式使天線進(jìn)入病灶部位。
介入及插入治療方式限制了天線的結(jié)構(gòu)及尺寸，導(dǎo)致加熱范圍及加熱區(qū)域的形狀受到很大限制。常用的介入及插入天線為體積小、結(jié)構(gòu)簡單的同軸饋電天線，如1978年Taylor首創(chuàng)的縫隙天線，帶1/4波長導(dǎo)體外套偶極子天線(1991年Hurter等)、頂端面積增加的縫隙天線(2001年P(guān)isa)、螺旋的偶極子天線(2000年Alain D)等。這些天線均為柱狀結(jié)構(gòu)，輻射能量以柱上的輻射縫隙為中心呈軸對稱分布，加熱范圍有限，加熱區(qū)域形狀調(diào)節(jié)困難，另外天線輻射中心需位于病灶中心部位，治療中常需要把天線插入病灶組織，增加治療創(chuàng)傷，對腫瘤組織，還可能引起腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明的目的在于提供一種不受身體結(jié)構(gòu)限制的、可不刺傷病灶組織而實(shí)現(xiàn)對體內(nèi)組織表面進(jìn)行加熱治療的、治療范圍及治療區(qū)域形狀可調(diào)節(jié)的單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線。
本發(fā)明一種單程形狀記憶微波熱療天線，采用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜饋電方式，具有介入導(dǎo)管(1)、同軸輸入線(11)、導(dǎo)入頭(9)；同軸輸入線(11)包括內(nèi)導(dǎo)體(6)，內(nèi)外導(dǎo)體間的介質(zhì)(4)，外導(dǎo)體(3)，介質(zhì)外套(2)；其特征在于還具有由單程記憶合金材料制成的平面螺旋天線(8)和導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)，且與同軸輸入線(11)、導(dǎo)入頭(9)共同被設(shè)置在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)；內(nèi)導(dǎo)體(6)與平面螺旋天線(8)焊接連接，連接處設(shè)一套管(7)；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)用金屬環(huán)(10)卡接在外導(dǎo)體(3)之上，內(nèi)導(dǎo)體(6)與平面螺旋天線(8)焊接連接，連接處設(shè)一套管(7)；導(dǎo)入頭(9)與平面螺旋天線(8)固定相接。所述的單程形狀記憶合金材料為具有“超彈性”特點(diǎn)且通過形變強(qiáng)化和熱機(jī)訓(xùn)練使合金記具有憶設(shè)計形狀特性的鎳鈦系或銅系或鐵系合金；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)和平面螺旋天線(8)所用材料可以相同也可以不同；平面螺旋天線(8)的展開形狀為記憶合金線在同一平面按半徑遞增方式形成的螺旋結(jié)構(gòu)，其旋間距為0.1cm～5cm，旋轉(zhuǎn)匝數(shù)為3～25匝，其記憶合金線材的直徑為0.1mm～5mm；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)的網(wǎng)孔直徑小于10mm，其記憶合金線材料直徑為0.05mm～1mm，展開形狀為中間有一套孔的平面園形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，中間套孔外延出一個柱形網(wǎng)套；平面園形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的半徑比平面螺旋天線的半徑大5～10mm，柱形網(wǎng)套的長度為4mm～10mm，柱形網(wǎng)套的直徑比所用同軸輸入線的外導(dǎo)體半徑大1mm～5mm；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)的外延柱狀網(wǎng)套套在同軸輸入線(11)外導(dǎo)體(3)上，并通過金屬卡環(huán)(10)固定；導(dǎo)入頭(9)為含有熒光顯影材料的醫(yī)用乳膠制成的光滑錐面結(jié)構(gòu)，牢固粘接在平面螺旋天線(8)的一端；平面螺旋天線(8)治療區(qū)域的大小可通過對其匝數(shù)、環(huán)間距參數(shù)的選擇進(jìn)行調(diào)節(jié)。
單程形狀記憶合金的反彈力幾乎固定不變，即使用力彎曲，也能柔軟地恢復(fù)為原來的形狀；普通金屬變形程度越大，恢復(fù)原狀的反彈力就越強(qiáng)。在介入和退出組織過程前，同軸輸入線(11)相對介入導(dǎo)管(1)通過外力向外拉動，使平面螺旋天線(8)拉直為線狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)束縛在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)，導(dǎo)入頭(9)封閉介入導(dǎo)管(1)的開口；在進(jìn)入身體內(nèi)部熱療位置后，同軸輸入線(8)相對介入導(dǎo)管(1)通過外力緩慢向內(nèi)推動，利用單程記憶合金的超彈性特點(diǎn)，拉直的平面螺旋天線(8)和被束縛的導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)在人體內(nèi)部的溫度下緩慢展開為平面螺旋形狀和網(wǎng)狀導(dǎo)電面，其中平面螺旋天線(8)的展開形狀為記憶合金線在同一平面按半徑遞增方式形成的螺旋結(jié)構(gòu)，通過形變強(qiáng)化和熱機(jī)訓(xùn)練使合金記憶設(shè)計形狀，同軸輸入線(11)、平面螺旋天線(8)及導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)在介入和退出身體時均束縛在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)，治療時平面螺旋天線(8)及導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)伸出介入導(dǎo)管(1)外并緩慢展開為設(shè)計形狀。
本發(fā)明設(shè)計的天線具有的特征和優(yōu)點(diǎn)(1)不需要刺傷病灶組織而實(shí)現(xiàn)對體內(nèi)組織表面的加熱治療；(2)治療范圍及治療區(qū)域的形狀均可通過調(diào)節(jié)天線的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整(3)采用記憶合金材料使介入或插入天線的形狀及大小不再受身體結(jié)構(gòu)的限制。
本發(fā)明天線適于腫瘤熱療、一次性止血和凝固異常組織增生等?？芍委熚挥谌梭w內(nèi)各種自然腔體表面的病變組織。天線進(jìn)入身體的方法包括通過身體的自然腔體無損傷的介入到治療部位；沿身體中的血管到達(dá)治療部位；通過手術(shù)使天線到達(dá)治療部位；采用有損傷的插入方式使天線到達(dá)治療部位。通過調(diào)整平面螺旋天線的繞制參數(shù)及形狀，得到治療所需的加熱區(qū)域圖形。


圖1是本發(fā)明天線束縛在介入導(dǎo)管中的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明天線進(jìn)入身體后展開的結(jié)構(gòu)示意2a是導(dǎo)電接地網(wǎng)與同軸線外導(dǎo)體通過金屬環(huán)卡接的平面示意2b是導(dǎo)電接地網(wǎng)展開后的平面示意2c是平面螺旋天線展開后的形狀示意圖其中1介入導(dǎo)管 2同軸線介質(zhì)外套 3同軸線外導(dǎo)體 4同軸線內(nèi)外導(dǎo)體間介質(zhì)5導(dǎo)電接地網(wǎng) 6同軸線內(nèi)導(dǎo)體 7焊接點(diǎn)8平面螺旋天線 9導(dǎo)入頭10金屬環(huán) 11同軸輸入線具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述實(shí)例1用于胃癌熱療的單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線的平面螺旋天線(8)和導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)采用鈦含量49％，鎳含量51％的鎳鈦記憶合金線材加工。平面螺旋天線(8)選用的形狀記憶合金材料的直徑為0.8mm，螺旋匝數(shù)為8匝，旋轉(zhuǎn)方向為順時針，旋間距為0.5cm；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)選用形狀記憶合金材料的直徑為0.1mm，網(wǎng)孔直徑5mm，導(dǎo)電接地網(wǎng)面的直徑為10cm，中心套孔直徑5mm，套孔延伸柱狀網(wǎng)套長8mm。介入導(dǎo)管的內(nèi)直徑為6mm。錐形導(dǎo)入頭底面直徑為8mm，高5mm。同軸輸入線采用標(biāo)準(zhǔn)的SFF-50-3-1，其內(nèi)導(dǎo)體直徑為0.93mm，外導(dǎo)體直徑為3.1mm，介質(zhì)外套直徑為4.5mm。
單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線(見圖1和圖2)由同軸輸入線(11)、介入導(dǎo)管(1)、平面螺旋天線(8)、導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)、導(dǎo)入頭(9)構(gòu)成；其中同軸輸入線(11)包括內(nèi)導(dǎo)體(6)，內(nèi)外導(dǎo)體間的介質(zhì)(4)，外導(dǎo)體(3)，介質(zhì)外套(2)。平面螺旋天線(8)一端與同軸輸入線的內(nèi)導(dǎo)體(6)焊接，另一端與導(dǎo)入頭(9)牢固粘接。導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)延伸出的柱狀網(wǎng)套接在同軸線外導(dǎo)體(3)上并用金屬環(huán)(10)固定。同軸輸入線、平面螺旋天線(8)及導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)在介入和退出身體時均束縛在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)(圖1)，治療時平面螺旋天線(8)及導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)伸出介入導(dǎo)管外并緩慢展開為設(shè)計形狀。導(dǎo)入頭(9)由含有熒光顯影材料的醫(yī)用乳膠制成的光滑錐面結(jié)構(gòu)，治療中可通過造影機(jī)跟蹤天線在體內(nèi)的位置。
治療前同軸輸入線相對介入導(dǎo)管向外拉動，使螺旋天線拉直為線狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)束縛在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)，導(dǎo)入頭(9)封閉介入導(dǎo)管的開口(如圖1結(jié)構(gòu))。通過口腔、食管無損傷介入到胃表面的腫瘤位置后，同軸輸入線(11)相對介入導(dǎo)管(1)通過外力緩慢向內(nèi)推動，利用單程記憶合金的超彈性特點(diǎn)，拉直的平面螺旋天線(8)和被束縛的導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)緩慢展開為平面螺旋形狀和網(wǎng)狀導(dǎo)電面(如圖2結(jié)構(gòu))。圖2a導(dǎo)電接地網(wǎng)與內(nèi)導(dǎo)體連接處結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為網(wǎng)狀接地面展開后的正視圖(右)和側(cè)視圖(左)；圖2c為螺旋天線展開后的形狀示意圖。打開微波源進(jìn)行熱療，治療10～40min，治療結(jié)束時關(guān)斷微波源，通過外力把天線拉回到介入導(dǎo)管內(nèi)，恢復(fù)到圖1結(jié)構(gòu)，然后再次通過外力緩慢退出體外。
實(shí)例2用于子宮癌熱療的單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線的平面螺旋天線(8)和導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)采用鈦含量50％，鎳含量50％的鎳鈦記憶合金線材加工。平面螺旋天線(8)選用的螺旋旋轉(zhuǎn)匝數(shù)為5，螺旋形狀記憶合金材料的直徑為0.5mm，旋轉(zhuǎn)方向為順時針，旋間距為0.8cm；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)選用形狀記憶合金材料的直徑為0.5mm，網(wǎng)孔直徑5mm，導(dǎo)電接地網(wǎng)面的直徑為7cm，中心套孔直徑4mm，套孔延伸柱狀網(wǎng)套長5mm。介入導(dǎo)管的內(nèi)直徑為5mm。錐形導(dǎo)入頭底面直徑為7mm，高5mm。同軸輸入線采用標(biāo)準(zhǔn)的SFF-50-2-1，其內(nèi)導(dǎo)體直徑為0.73mm，外導(dǎo)體直徑為2.3mm，介質(zhì)外套直徑為3.3mm。
治療前同軸輸入線相對介入導(dǎo)管向外拉動，使螺旋天線拉直為線狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)束縛在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)，導(dǎo)入頭(9)封閉介入導(dǎo)管的開口(如圖1結(jié)構(gòu))。通過陰道無損傷介入到子宮內(nèi)表面的腫瘤位置后，同軸輸入線相對介入導(dǎo)(1)管通過外力緩慢向內(nèi)推動，利用單程記憶合金的超彈性特點(diǎn)，拉直的平面螺旋天線(8)和被束縛的導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)緩慢展開為平面螺旋形狀和網(wǎng)狀導(dǎo)電面(如圖2結(jié)構(gòu))。圖2a導(dǎo)電接地網(wǎng)與內(nèi)導(dǎo)體連接處結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為網(wǎng)狀接地面展開后的正視圖(右)和側(cè)視圖(左)；圖2c為螺旋天線展開后的形狀示意圖。打開微波源進(jìn)行熱療，治療10～40min，治療結(jié)束時關(guān)斷微波源，通過外力把天線拉回到介入導(dǎo)管(1)內(nèi)，恢復(fù)到圖1結(jié)構(gòu)，然后再次通過外力緩慢退出體外。
權(quán)利要求
1.一種單程形狀記憶微波熱療天線，采用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜饋電方式，具有介入導(dǎo)管(1)、同軸輸入線(11)、導(dǎo)入頭(9)；同軸輸入線(11)包括內(nèi)導(dǎo)體(6)，內(nèi)外導(dǎo)體間的介質(zhì)(4)，外導(dǎo)體(3)，介質(zhì)外套(2)；其特征在于還具有由單程記憶合金材料制成的平面螺旋天線(8)和導(dǎo)體接地網(wǎng)(5)，且與同軸輸入線(11)、導(dǎo)入頭(9)共同被設(shè)置在介入導(dǎo)管(1)內(nèi)；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)用金屬環(huán)(10)卡接在外導(dǎo)體(3)上，內(nèi)導(dǎo)體(6)與平面螺旋天線(8)焊接連接，連接處設(shè)一管(7)；導(dǎo)入頭(9)與平面螺旋天線(8)固定相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于所述的單程形狀記憶合金材料為具有“超彈性”特點(diǎn)且通過形變強(qiáng)化和熱機(jī)訓(xùn)練使合金記具有憶設(shè)計形狀特性的鎳鈦系或銅系或鐵系合金；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)和平面螺旋天線(8)所用材料可以相同也可以不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于平面螺旋天線(8)的展開形狀為記憶合金線在同一平面按半徑遞增方式形成的螺旋結(jié)構(gòu)，其旋間距為0.1cm～5cm，旋轉(zhuǎn)匝數(shù)為3～25匝；其記憶合金線材的直徑為0.1mm～5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)的網(wǎng)孔直徑小于10mm，其記憶合金線材料直徑為0.05mm～1mm；展開形狀為中間有一套孔的平面園形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，中間套孔外延出一個柱形網(wǎng)套；平面園形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的半徑比平面螺旋天線的半徑大5～10mm，柱形網(wǎng)套的長度為4mm～10mm，柱形網(wǎng)套的直徑比所用同軸輸入線的外導(dǎo)體半徑大1mm～5mm；導(dǎo)電接地網(wǎng)(5)的外延柱狀網(wǎng)套套在同軸輸入線(11)外導(dǎo)體(3)上，并通過金屬卡環(huán)(10)固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于導(dǎo)入頭(9)為含有熒光顯影材料的醫(yī)用乳膠制成的光滑錐面結(jié)構(gòu)，牢固粘接在平面螺旋天線(8)的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于平面螺旋天線(8)治療區(qū)域的大小可通過對其匝數(shù)、環(huán)間距參數(shù)的選擇進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用熱療天線，特別涉及一種單程形狀記憶平面螺旋微波天線，具有介入導(dǎo)管、同軸輸入線；其特征是同軸輸入線、平面螺旋天線、導(dǎo)體接地網(wǎng)、導(dǎo)入頭均套在介入導(dǎo)管內(nèi)且可在其內(nèi)前后移動；內(nèi)導(dǎo)體與平面螺旋天線焊接，連接處設(shè)一套管；導(dǎo)電接地網(wǎng)用金屬環(huán)卡接在外導(dǎo)體之上；同軸輸入線、平面螺旋天線及導(dǎo)體接地網(wǎng)在進(jìn)入身體時均套在介入導(dǎo)管內(nèi)，進(jìn)入身體內(nèi)部治療位置后平面螺旋天線及導(dǎo)體接地網(wǎng)在人體內(nèi)部溫度下伸出介入導(dǎo)管外并展開變形為設(shè)計形狀。本發(fā)明設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是不需刺傷病灶組織；治療范圍及治療區(qū)域的形狀均可通過調(diào)節(jié)天線的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；采用記憶合金材料不再受身體結(jié)構(gòu)的限制。
文檔編號H01Q13/08GK1602821SQ20041007320
公開日2005年4月6日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者席曉莉, 柯熙政, 王麗黎 申請人:西安理工大學(xué)