《同轴缝隙带扼流环的微波热疗天线.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同轴缝隙带扼流环的微波热疗天线.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 202386782 U (45)授权公告日 2012.08.22 CN 202386782 U *CN202386782U* (21)申请号 201120516778.X (22)申请日 2011.12.13 A61B 18/18(2006.01) (73)专利权人 南京理工大学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200 号 (72)发明人 车文荃 李丽 常玉梅 赵婉梅 陈敏 (74)专利代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 朱显国 (54) 实用新型名称 同轴缝隙带扼流环的微波热疗天线 (57) 摘要 本实用新型涉及一种新型的微波热疗天线，。
2、 特别涉及同轴缝隙扼流环天线 ； 该同轴缝隙扼流 环天线包括医用导管、 同轴线 ； 其特征在于还包 括扼流环和离同轴线顶端一段距离处开设的环形 缝隙 ； /4 袖长的短路线可以避免反射波向天线 末端传输， 把能量集中在扼流环 , 到天线顶端的 区域 ； 医用导管采用箭头式的顶端形状设计， 便 于将天线插入生物组织进行治疗 ； 该同轴缝隙扼 流环天线热场分布均匀、 有效地避免 “拖尾” 现象， 满足微波热疗对于天线的要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图。
3、 1 页 1/1 页 2 1. 一种同轴缝隙扼流环天线， 采用同轴电缆馈电方式， 包括导管 1、 同轴线 8， 同轴 线由内到外依次包括内导体 4、 内外导体间介质 3 和外导体 5 ； 其特征在于 ： 在同轴 线顶端的横截面上镀一层金属， 内导体通过金属面 12 和外导体 5 短路相连 ； 离同轴线 顶端一段距离处开了一个环形缝隙 6， 即把同轴线的外导体 5 剥落， 露出同轴线内外导 体间的介质3 ； 在缝隙的左侧有一个长度为/4袖长的扼流环2， 扼流环是一个金属套 筒， 套筒的开口向右， 套筒的袖长 9 为 /4， 套筒的底部 10 和同轴线外导体 5 相切 ； 带 /4 袖长的扼流环 。
4、2 与同轴外导体 5 之间采用介电常数为 2.1-9.2 的介质 ； 整个结 构置于一个医用导管 1 里。 2.根据权利要求1所述的同轴缝隙扼流环天线,其特征在于 ： 同轴缝隙 6是一个宽 度在 2mm 以内， 半径为 0.55mm-0.7mm 的环形缝隙 6。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的同轴缝隙扼流环天线 , 其特征在于 : 同轴缝隙 6 右端 到天线顶端的距离为 7mm-8.3mm ； 同轴缝隙 6 左侧到 /4 袖长的扼流环 2 右端的距离 是 5mm-7mm。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的同轴缝隙扼流环天线 , 其特征在于 : 内导体 4 半径 为 0.125mm。
5、-0.2mm， 外导体 5 半径为 0.55mm-0.7mm， 套筒的袖长 9 半径为 1.1mm ； 导管 1 的厚度为 0.55mm。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的同轴缝隙环天线 , 其特征在于 : 导管顶端设计成箭头 状。 权 利 要 求 书 CN 202386782 U 2 1/3 页 3 同轴缝隙带扼流环的微波热疗天线 技术领域 0001 本实用新型属于同轴电缆馈电天线领域， 特别是一种同轴缝隙带扼流环天线。 背景技术 0002 微波热疗技术已在很多疾病的临床治疗中得到了应用， 如癌症的检测、 肿瘤的热 疗、 热凝止血等。微波热疗常分为体外热疗及体内介入或植入热疗。体外热疗。
6、是指微波辐 射天线位于身体外部进行的热疗， 主要用于治疗位于身体表层及浅表层的病变组织， 如皮 肤癌、 乳腺癌、 前列腺癌等。可选择微带天线、 螺旋天线等结构的天线。对位于身体深部的 病变组织， 常采用介入或植入的方法使天线深入病变组织进行加热治疗。某些肿瘤的位置 处于腔体内， 如直肠、 子宫、 前列腺、 气管等。对于这些肿瘤， 可以采用无损伤的介入式治疗 天线， 使电磁能量直接到达病变组织， 减少了对正常组织的损伤。 对于非腔体部位的深层组 织肿瘤， 如肝癌等， 可以采用通过手术植入的方式使天线进入病灶部位。 介入和有损植入微 波热疗常用 915 和 2450MHz 两种工作频率。1978 。
7、年， Taylor 研制成针状组织辐射加温天 线并获得金奖后， 各种进入人体腔道和插入组织的辐射天线相继在医疗实践中出现， 如单 极子天线、 挽袖天线等， 单极子天线消融肿瘤组织时产生泪滴状的热场分布， 热场分布沿着 天线插入方向向天线末端托的很长， 存在一定的 “拖尾” 现象， 在临床治疗时容易导致正常 组织和表皮受到损害 ； 对于挽袖天线， 挽袖的增加能使天线上的电流不会流到外导体上， 进 而减少了能量的向后泄露。能量比单极子天线消融时较集中， 反射较小。但是还是不能达 到微波热疗中对天线特性的要求， 针对植入式天线治疗肿瘤， 天线消融时尽量产生均匀、 可 控、 类似球形的区域。为了逼近这。
8、一目标， 我们提出同轴缝隙扼流环天线。 发明内容 0003 本实用新型的目的在于提供一种可以产生均匀的、 无 “拖尾” 现象的热场分布， 而 且可以预测热场在天线纵轴方向的长度的同轴缝隙扼流环天线。 0004 实现本实用新型目的的技术解决方案为 ： 一种同轴缝隙扼流环天线， 采用同轴电 缆馈电方式， 包括导管、 同轴线， 同轴线由内到外依次包括内导体、 内外导体间介质和外导 体 ； 在同轴线右侧 （顶端） 的横截面上踱一层金属， 这样内导体通过这个金属面就和外导体 短路相连 ； 离同轴线顶端一段距离处开了一个环形缝隙， 即把同轴线的外导体剥落， 露出同 轴线内外导体间的介质 ； 在缝隙的左侧有。
9、一个长度为 /4 袖长的扼流环， 扼流环是一个金 属套筒， 套筒的开口向右， 套筒的袖长为 /4， 套筒的底部和同轴线外导体相切 ； 带 /4 袖 长的扼流环与同轴外导体之间采用介电常数为 2.1-9.2 的介质 ； 整个结构置于一个医用导 管里。 0005 本实用新型与现有技术相比， 其显著优点 ： 0006 本实用新型因为采用扼流环和离同轴线顶端一段距离处开了一个环形缝隙， 可以 使天线产生均匀的、 无 “拖尾” 现象的热场分布。 说 明 书 CN 202386782 U 3 2/3 页 4 附图说明 0007 图 1 是本实用新型的侧视图 ； 0008 图 2 是本实用新型的横截面图 ；。
10、 a ： 从左端看过去的横截面图 ； b ： 从右端看过去的 横截面图 ； 0009 图 3 是本实用新型的整体结构示意图。 具体实施方式 0010 下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。 0011 结合图 1、 图 3， 本实用新型为一种同轴缝隙带扼流环天线， 包括导管 1、 同轴线， 同 轴线由内到外依次包括内导体 4、 内外导体间介质 3 和外导体 5。在同轴线右侧 （顶端） 的横 截面上踱一层金属， 金属一般用镀铜， 因为价格便宜， 使用成本低， 其他金属也可以使用 ； 这 样内导体通过这个金属面 12 就和外导体 5 短路相连。离同轴线顶端一段距离处开了一个 环形缝隙 6， 即把。
11、同轴线的外导体 5 剥落， 露出同轴线内外导体间的介质 3。 0012 在缝隙的左侧有一个长度为 /4 袖长的扼流环 2， 这个扼流环实际上就是一个金 属套筒， 金属一般用镀铜， 因为价格便宜， 使用成本低， 其他金属也可以使用， 套筒的开口向 右， 套筒的袖长 9 为 /4， 套筒的底部 10 和同轴线外导体 5 相切 ； 也就是， /4 袖长的扼流 环 2 与外导体 5 短路相连， 那么在 /4 袖长的扼流环 2 的右侧即是开路状态。 0013 套 筒 内 侧， 从 扼 流 环 的 位 置 到 同 轴 线 顶 端 填 充 了 介 电 常 数 为 2.1-9.2 的 介 质 7， 常 用 的。
12、 介 质 有 介 电 常 数 为 2.2 的 聚 四 氟 乙 烯， 介 电 常 数 为 2.6 的 特 氟 龙，介 电 常 数 为 9.2 的 氧 化 铝。 所 以 套 筒 袖 长 9 的 长 度 /4 对 应 为 ， 其中 c 为光速， f 为工作频率。其中 s 和 d 的长度通过计算优化得出。同 轴线缝隙 6 左端距离套筒袖长 9 右侧 5mm-7mm。缝隙右端到同轴线顶端 7mm-8.3mm。把整 个结构放到一个厚度为 0.55mm 的医用导管 1 里， 导管 1 的介电常数为 2.1-2.6。导管顶端 设计成箭头状以便更容易插入到生物组织内。 0014 结合图 2， 本实用新型为一种同。
13、轴缝隙带扼流天线， 同轴内导体 4 半径为 0.125mm-0.2mm， 外导体 5 半径为 0.55mm-0.7mm。套筒袖长 9 半径为 1.1mm， 导管 1 的半径 为 1.65mm。 0015 微波热疗天线的顶端到缝隙6之间的长度为7mm， 缝隙6左侧到套筒袖长9右侧的 距离为 5mm-7mm， 套筒袖长 9 的长度 /4 等于 10mm-21mm。缝隙的作用在于让天线的能量 在缝隙处辐射出来， 并实现缝隙处能量最大化。带 /4 袖长的扼流环结构与同轴外导体短 路相连， 起到扼流的作用， 部分向天线末端反射的能量又重新回到天线前端， 让微波能量尽 量地集中在扼流环 2 到天线顶端的区。
14、域， 实现能量的均匀、 可控。 0016 下面结合实例对本实用新型做进一步详细的说明 ： 0017 用于治疗肝肿瘤的本实用新型同轴缝隙带扼流环天线， 肝肿瘤的介电常数为 43.034， 电导率为 1.68。 0018 天线实例 1 ： 天线总长度 110mm， 横截面总直径为 3.55mm。天线的缝隙 6 宽度为 1.5mm， l=10mm、 s=5mm、 d=7mm， 从扼流环的位置到同轴线顶端填充介质 7 的介电常数为 9.2， 同轴线内导体4半径为0.125mm， 外导体5半径为0.55mm， 同轴内外介质3为介电常数为2.1 说 明 书 CN 202386782 U 4 3/3 页 5。
15、 的聚四氟乙烯， 整个结构放在介电常数为 2.6 的特氟龙导管 1 中。在治疗频率为 2.45GHz 时， 计算所得的回波损耗在 -14dB 左右， 加热 5 分钟后， 肿瘤吸收的 SAR 最大为 400w/kg。 0019 天线实例 2 ： 天线总长度 110mm， 横截面总直径为 4mm。天线的缝隙 6 宽度为 1mm， l=10mm、 s=6.5mm、 d=5mm， 从扼流环的位置到同轴线顶端填充介质 7 的介电常数为 9.2， 同轴 线内导体 4 半径为 0.15mm， 外导体 5 半径为 0.743mm， 同轴内外介质 3 为介电常数为 2.6 的 特氟龙， 整个结构放在介电常数为 。
16、2.2 的聚四氟乙烯导管 1 中。在治疗频率为 2.45GHz 时， 计算所得的回波损耗在 -12dB 左右， 加热 5 分钟后， 肿瘤吸收的 SAR 最大为 320w/kg。这两 种结构的天线消融的形状类似球形， 能量都集中在扼流环到天线顶端的区域， 有效地避免 了 “拖尾” 现象， 消融区域的纵向范围也可以由 /4 袖长的扼流环 2 的底部到天线顶端的 长度来预估。分别计算两种实例情况下， 当天线的插入深度为 35mm、 50mm、 75mm 时， 肿瘤吸 收的 SAR（比吸收率） 几乎不变， 所以用此天线治疗时， 插入深度在一定范围内， 不用担心因 为天线的插入深度对治疗效果的影响。 这种带扼流设计的微波热疗天线达到了我们预期的 目标。 说 明 书 CN 202386782 U 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 202386782 U 6 。