一种单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线.pdf

本发明涉及一种医用热疗天线，特别涉及一种单程形状记忆平面螺旋微波天线，具有介入导管、同轴输入线；其特征是同轴输入线、平面螺旋天线、导体接地网、导入头均套在介入导管内且可在其内前后移动；内导体与平面螺旋天线焊接，连接处设一套管；导电接地网用金属环卡接在外导体之上；同轴输入线、平面螺旋天线及导体接地网在进入身体时均套在介入导管内，进入身体内部治疗位置后平面螺旋天线及导体接地网在人体内部温度下伸出介入导管外并展开变形为设计形状。本发明设计的优点是不需刺伤病灶组织；治疗范围及治疗区域的形状均可通过调节天线的参数进行调整；采用记忆合金材料不再受身体结构的限制。

1、  一种单程形状记忆微波热疗天线，采用标准或非标准同轴电缆馈电方式，具有介入导管(1)、同轴输入线(11)、导入头(9)；同轴输入线(11)包括内导体(6)，内外导体间的介质(4)，外导体(3)，介质外套(2)；其特征在于：还具有由单程记忆合金材料制成的平面螺旋天线(8)和导体接地网(5)，且与同轴输入线(11)、导入头(9)共同被设置在介入导管(1)内；导电接地网(5)用金属环(10)卡接在外导体(3)上，内导体(6)与平面螺旋天线(8)焊接连接，连接处设一管(7)；导入头(9)与平面螺旋天线(8)固定相接。

2、  根据权利要求1所述的单程形状记忆微波热疗天线，其特征在于：所述的单程形状记忆合金材料为具有“超弹性”特点且通过形变强化和热机训练使合金记具有忆设计形状特性的镍钛系或铜系或铁系合金；导电接地网(5)和平面螺旋天线(8)所用材料可以相同也可以不同。

3、  根据权利要求1所述的单程形状记忆微波热疗天线，其特征在于：平面螺旋天线(8)的展开形状为记忆合金线在同一平面按半径递增方式形成的螺旋结构，其旋间距为0.1cm～5cm，旋转匝数为3～25匝；其记忆合金线材的直径为0.1mm～5mm。

4、  根据权利要求1所述的单程形状记忆微波热疗天线，其特征在于：导电接地网(5)的网孔直径小于10mm，其记忆合金线材料直径为0.05mm～1mm；展开形状为中间有一套孔的平面园形网状结构，中间套孔外延出一个柱形网套；平面园形网状结构的半径比平面螺旋天线的半径大5～10mm，柱形网套的长度为4mm～10mm，柱形网套的直径比所用同轴输入线的外导体半径大1mm～5mm；导电接地网(5)的外延柱状网套套在同轴输入线(11)外导体(3)上，并通过金属卡环(10)固定。

5、  根据权利要求1所述的单程形状记忆微波热疗天线，其特征在于：导入头(9)为含有荧光显影材料的医用乳胶制成的光滑锥面结构，牢固粘接在平面螺旋天线(8)的一端。

6、  根据权利要求1所述的单程形状记忆微波热疗天线，其特征在于：平面螺旋天线(8)治疗区域的大小可通过对其匝数、环间距参数的选择进行调节。

一种单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线
技术领域
本发明属于同轴电缆微波天线技术领域，涉及一种医用热疗天线，特别涉及一种单程形状记忆平面螺旋微波天线。
背景技术：
微波热疗技术已在很多疾病的临床治疗中的到应用，如肿瘤的热疗、热凝止血和异常增生组织的凝固等。微波热疗常分为体外热疗及体内介入或插入热疗。体外热疗是指微波辐射天线位于身体外部的热疗，主要用于治疗位于身体表层及浅表层的病变组织，其天线形状及大小不受人体结构的限制，可选择开口波导、微带天线、偶极子及螺旋天线等各种结构的天线。对位于身体深部的病变组织，常采用介入或插入的方法使天线深入病灶部位对病变组织进行加热治疗。介入是指天线通过人体的自然腔体进入病灶部位，插入是通过手术方式使天线进入病灶部位。
介入及插入治疗方式限制了天线的结构及尺寸，导致加热范围及加热区域的形状受到很大限制。常用的介入及插入天线为体积小、结构简单的同轴馈电天线，如1978年Taylor首创的缝隙天线，带1/4波长导体外套偶极子天线(1991年Hurter等)、顶端面积增加的缝隙天线(2001年Pisa)、螺旋的偶极子天线(2000年Alain D)等。这些天线均为柱状结构，辐射能量以柱上的辐射缝隙为中心呈轴对称分布，加热范围有限，加热区域形状调节困难，另外天线辐射中心需位于病灶中心部位，治疗中常需要把天线插入病灶组织，增加治疗创伤，对肿瘤组织，还可能引起肿瘤细胞的转移。
发明内容
针对上述现有技术状况，本发明的目的在于提供一种不受身体结构限制的、可不刺伤病灶组织而实现对体内组织表面进行加热治疗的、治疗范围及治疗区域形状可调节的单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线。
本发明一种单程形状记忆微波热疗天线，采用标准或非标准同轴电缆馈电方式，具有介入导管(1)、同轴输入线(11)、导入头(9)；同轴输入线(11)包括内导体(6)，内外导体间的介质(4)，外导体(3)，介质外套(2)；其特征在于：还具有由单程记忆合金材料制成的平面螺旋天线(8)和导体接地网(5)，且与同轴输入线(11)、导入头(9)共同被设置在介入导管(1)内；内导体(6)与平面螺旋天线(8)焊接连接，连接处设一套管(7)；导电接地网(5)用金属环(10)卡接在外导体(3)之上，内导体(6)与平面螺旋天线(8)焊接连接，连接处设一套管(7)；导入头(9)与平面螺旋天线(8)固定相接。所述的单程形状记忆合金材料为具有“超弹性”特点且通过形变强化和热机训练使合金记具有忆设计形状特性的镍钛系或铜系或铁系合金；导电接地网(5)和平面螺旋天线(8)所用材料可以相同也可以不同；平面螺旋天线(8)的展开形状为记忆合金线在同一平面按半径递增方式形成的螺旋结构，其旋间距为0.1cm～5cm，旋转匝数为3～25匝，其记忆合金线材的直径为0.1mm～5mm；导电接地网(5)的网孔直径小于10mm，其记忆合金线材料直径为0.05mm～1mm，展开形状为中间有一套孔的平面园形网状结构，中间套孔外延出一个柱形网套；平面园形网状结构的半径比平面螺旋天线的半径大5～10mm，柱形网套的长度为4mm～10mm，柱形网套的直径比所用同轴输入线的外导体半径大1mm～5mm；导电接地网(5)的外延柱状网套套在同轴输入线(11)外导体(3)上，并通过金属卡环(10)固定；导入头(9)为含有荧光显影材料的医用乳胶制成的光滑锥面结构，牢固粘接在平面螺旋天线(8)的一端；平面螺旋天线(8)治疗区域的大小可通过对其匝数、环间距参数的选择进行调节。
单程形状记忆合金的反弹力几乎固定不变，即使用力弯曲，也能柔软地恢复为原来的形状；普通金属变形程度越大，恢复原状的反弹力就越强。在介入和退出组织过程前，同轴输入线(11)相对介入导管(1)通过外力向外拉动，使平面螺旋天线(8)拉直为线状结构，导电接地网(5)束缚在介入导管(1)内，导入头(9)封闭介入导管(1)的开口；在进入身体内部热疗位置后，同轴输入线(8)相对介入导管(1)通过外力缓慢向内推动，利用单程记忆合金的超弹性特点，拉直的平面螺旋天线(8)和被束缚的导电接地网(5)在人体内部的温度下缓慢展开为平面螺旋形状和网状导电面，其中平面螺旋天线(8)的展开形状为记忆合金线在同一平面按半径递增方式形成的螺旋结构，通过形变强化和热机训练使合金记忆设计形状，同轴输入线(11)、平面螺旋天线(8)及导体接地网(5)在介入和退出身体时均束缚在介入导管(1)内，治疗时平面螺旋天线(8)及导体接地网(5)伸出介入导管(1)外并缓慢展开为设计形状。
本发明设计的天线具有的特征和优点：
(1)不需要刺伤病灶组织而实现对体内组织表面的加热治疗；(2)治疗范围及治疗区域的形状均可通过调节天线的参数进行调整(3)采用记忆合金材料使介入或插入天线的形状及大小不再受身体结构的限制。
本发明天线适于肿瘤热疗、一次性止血和凝固异常组织增生等。可治疗位于人体内各种自然腔体表面的病变组织。天线进入身体的方法包括：通过身体的自然腔体无损伤的介入到治疗部位；沿身体中的血管到达治疗部位；通过手术使天线到达治疗部位；采用有损伤的插入方式使天线到达治疗部位。通过调整平面螺旋天线的绕制参数及形状，得到治疗所需的加热区域图形。
附图说明
图1是本发明天线束缚在介入导管中的结构示意图
图2是本发明天线进入身体后展开的结构示意图
图2a是导电接地网与同轴线外导体通过金属环卡接地平面示意图
图2b是导电接地网展开后的平面示意图
图2c是平面螺旋天线展开后的形状示意图
其中：
1介入导管     2同轴线介质外套   3同轴线外导体  4同轴线内外导体间介质
5导电接地网   6同轴线内导体     7焊接点        8平面螺旋天线          9导入头
10金属环      11同轴输入线
具体实施方式
现结合附图对本发明单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线具体实施方式作进一步描述：
实例1：用于胃癌热疗的单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线
单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线的平面螺旋天线(8)和导电接地网(5)采用钛含量49％，镍含量51％的镍钛记忆合金线材加工。平面螺旋天线(8)选用的形状记忆合金材料的直径为0.8mm，螺旋匝数为8匝，旋转方向为顺时针，旋间距为0.5cm；导电接地网(5)选用形状记忆合金材料的直径为0.1mm，网孔直径5mm，导电接地网面的直径为10cm，中心套孔直径5mm，套孔延伸柱状网套长8mm。介入导管的内直径为6mm。锥形导入头底面直径为8mm，高5mm。同轴输入线采用标准的SFF-50-3-1，其内导体直径为0.93mm，外导体直径为3.1mm，介质外套直径为4.5mm。
单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线(见图1和图2)由同轴输入线(11)、介入导管(1)、平面螺旋天线(8)、导体接地网(5)、导入头(9)构成；其中同轴输入线(11)包括内导体(6)，内外导体间的介质(4)，外导体(3)，介质外套(2)。平面螺旋天线(8)一端与同轴输入线的内导体(6)焊接，另一端与导入头(9)牢固粘接。导电接地网(5)延伸出的柱状网套接在同轴线外导体(3)上并用金属环(10)固定。同轴输入线、平面螺旋天线(8)及导体接地网(5)在介入和退出身体时均束缚在介入导管(1)内(图1)，治疗时平面螺旋天线(8)及导体接地网(5)伸出介入导管外并缓慢展开为设计形状。导入头(9)由含有荧光显影材料的医用乳胶制成的光滑锥面结构，治疗中可通过造影机跟踪天线在体内的位置。
治疗前同轴输入线相对介入导管向外拉动，使螺旋天线拉直为线状结构，导电接地网(5)束缚在介入导管(1)内，导入头(9)封闭介入导管的开口(如图1结构)。通过口腔、食管无损伤介入到胃表面的肿瘤位置后，同轴输入线(11)相对介入导管(1)通过外力缓慢向内推动，利用单程记忆合金的超弹性特点，拉直的平面螺旋天线(8)和被束缚的导电接地网(5)缓慢展开为平面螺旋形状和网状导电面(如图2结构)。图2a导电接地网与内导体连接处结构示意图；图2b为网状接地面展开后的正视图(右)和侧视图(左)；图2c为螺旋天线展开后的形状示意图。打开微波源进行热疗，治疗10～40min，治疗结束时关断微波源，通过外力把天线拉回到介入导管内，恢复到图1结构，然后再次通过外力缓慢退出体外。
实例2：用于子宫癌热疗的单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线
单程形状记忆平面螺旋微波热疗天线的平面螺旋天线(8)和导电接地网(5)采用钛含量50％，镍含量50％的镍钛记忆合金线材加工。平面螺旋天线(8)选用的螺旋旋转匝数为5，螺旋形状记忆合金材料的直径为0.5mm，旋转方向为顺时针，旋间距为0.8cm；导电接地网(5)选用形状记忆合金材料的直径为0.5mm，网孔直径5mm，导电接地网面的直径为7cm，中心套孔直径4mm，套孔延伸柱状网套长5mm。介入导管的内直径为5mm。锥形导入头底面直径为7mm，高5mm。同轴输入线采用标准的SFF-50-2-1，其内导体直径为0.73mm，外导体直径为2.3mm，介质外套直径为3.3mm。
治疗前同轴输入线相对介入导管向外拉动，使螺旋天线拉直为线状结构，导电接地网(5)束缚在介入导管(1)内，导入头(9)封闭介入导管的开口(如图1结构)。通过阴道无损伤介入到子宫内表面的肿瘤位置后，同轴输入线相对介入导(1)管通过外力缓慢向内推动，利用单程记忆合金的超弹性特点，拉直的平面螺旋天线(8)和被束缚的导电接地网(5)缓慢展开为平面螺旋形状和网状导电面(如图2结构)。图2a导电接地网与内导体连接处结构示意图；图2b为网状接地面展开后的正视图(右)和侧视图(左)；图2c为螺旋天线展开后的形状示意图。打开微波源进行热疗，治疗10～40min，治疗结束时关断微波源，通过外力把天线拉回到介入导管(1)内，恢复到图1结构，然后再次通过外力缓慢退出体外。