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
技術領域：
本發明屬于同軸電纜微波天線技術領域，涉及一種醫用熱療天線，特別涉及一種單程形狀記憶平面螺旋微波天線。
背景技術：
微波熱療技術已在很多疾病的臨床治療中的到應用，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構的限制，可選擇開口波導、微帶天線、偶極子及螺旋天線等各種結構的天線。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行加熱治療。介入是指天線通過人體的自然腔體進入病灶部位，插入是通過手術方式使天線進入病灶部位。
介入及插入治療方式限制了天線的結構及尺寸，導致加熱范圍及加熱區域的形狀受到很大限制。常用的介入及插入天線為體積小、結構簡單的同軸饋電天線，如1978年Taylor首創的縫隙天線，帶1/4波長導體外套偶極子天線(1991年Hurter等)、頂端面積增加的縫隙天線(2001年Pisa)、螺旋的偶極子天線(2000年Alain D)等。這些天線均為柱狀結構，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，加熱區域形狀調節困難，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，增加治療創傷，對腫瘤組織，還可能引起腫瘤細胞的轉移。
發明內容
針對上述現有技術狀況，本發明的目的在于提供一種不受身體結構限制的、可不刺傷病灶組織而實現對體內組織表面進行加熱治療的、治療范圍及治療區域形狀可調節的單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線。
本發明一種單程形狀記憶微波熱療天線，采用標準或非標準同軸電纜饋電方式，具有介入導管(1)、同軸輸入線(11)、導入頭(9)；同軸輸入線(11)包括內導體(6)，內外導體間的介質(4)，外導體(3)，介質外套(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)和導體接地網(5)，且與同軸輸入線(11)、導入頭(9)共同被設置在介入導管(1)內；內導體(6)與平面螺旋天線(8)焊接連接，連接處設一套管(7)；導電接地網(5)用金屬環(10)卡接在外導體(3)之上，內導體(6)與平面螺旋天線(8)焊接連接，連接處設一套管(7)；導入頭(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”特點且通過形變強化和熱機訓練使合金記具有憶設計形狀特性的鎳鈦系或銅系或鐵系合金；導電接地網(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構，其旋間距為0.1cm～5cm，旋轉匝數為3～25匝，其記憶合金線材的直徑為0.1mm～5mm；導電接地網(5)的網孔直徑小于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狀結構，中間套孔外延出一個柱形網套；平面園形網狀結構的半徑比平面螺旋天線的半徑大5～10mm，柱形網套的長度為4mm～10mm，柱形網套的直徑比所用同軸輸入線的外導體半徑大1mm～5mm；導電接地網(5)的外延柱狀網套套在同軸輸入線(11)外導體(3)上，并通過金屬卡環(10)固定；導入頭(9)為含有熒光顯影材料的醫用乳膠制成的光滑錐面結構，牢固粘接在平面螺旋天線(8)的一端；平面螺旋天線(8)治療區域的大小可通過對其匝數、環間距參數的選擇進行調節。
單程形狀記憶合金的反彈力幾乎固定不變，即使用力彎曲，也能柔軟地恢復為原來的形狀；普通金屬變形程度越大，恢復原狀的反彈力就越強。在介入和退出組織過程前，同軸輸入線(11)相對介入導管(1)通過外力向外拉動，使平面螺旋天線(8)拉直為線狀結構，導電接地網(5)束縛在介入導管(1)內，導入頭(9)封閉介入導管(1)的開口；在進入身體內部熱療位置后，同軸輸入線(8)相對介入導管(1)通過外力緩慢向內推動，利用單程記憶合金的超彈性特點，拉直的平面螺旋天線(8)和被束縛的導電接地網(5)在人體內部的溫度下緩慢展開為平面螺旋形狀和網狀導電面，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構，通過形變強化和熱機訓練使合金記憶設計形狀，同軸輸入線(11)、平面螺旋天線(8)及導體接地網(5)在介入和退出身體時均束縛在介入導管(1)內，治療時平面螺旋天線(8)及導體接地網(5)伸出介入導管(1)外并緩慢展開為設計形狀。
本發明設計的天線具有的特征和優點(1)不需要刺傷病灶組織而實現對體內組織表面的加熱治療；(2)治療范圍及治療區域的形狀均可通過調節天線的參數進行調整(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構的限制。
本發明天線適于腫瘤熱療、一次性止血和凝固異常組織增生等。可治療位于人體內各種自然腔體表面的病變組織。天線進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治療部位；通過手術使天線到達治療部位；采用有損傷的插入方式使天線到達治療部位。通過調整平面螺旋天線的繞制參數及形狀，得到治療所需的加熱區域圖形。
圖1是本發明天線束縛在介入導管中的結構示意2是本發明天線進入身體后展開的結構示意2a是導電接地網與同軸線外導體通過金屬環卡接的平面示意2b是導電接地網展開后的平面示意2c是平面螺旋天線展開后的形狀示意圖其中1介入導管 2同軸線介質外套 3同軸線外導體 4同軸線內外導體間介質5導電接地網 6同軸線內導體 7焊接點8平面螺旋天線 9導入頭10金屬環 11同軸輸入線具體實施方式
現結合附圖對本發明單程形狀記憶平面螺旋微波熱療天線具體實施方式
作進一步描述實例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)和導電接地網(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，螺旋匝數為8匝，旋轉方向為順時針，旋間距為0.5cm；導電接地網(5)選用形狀記憶合金材料的直徑為0.1mm，網孔直徑5mm，導電接地網面的直徑為10cm，中心套孔直徑5mm，套孔延伸柱狀網套長8mm。介入導管的內直徑為6mm。錐形導入頭底面直徑為8mm，高5mm。同軸輸入線采用標準的SFF-50-3-1，其內導體直徑為0.93mm，外導體直徑為3.1mm，介質外套直徑為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)、介入導管(1)、平面螺旋天線(8)、導體接地網(5)、導入頭(9)構成；其中同軸輸入線(11)包括內導體(6)，內外導體間的介質(4)，外導體(3)，介質外套(2)。平面螺旋天線(8)一端與同軸輸入線的內導體(6)焊接，另一端與導入頭(9)牢固粘接。導電接地網(5)延伸出的柱狀網套接在同軸線外導體(3)上并用金屬環(10)固定。同軸輸入線、平面螺旋天線(8)及導體接地網(5)在介入和退出身體時均束縛在介入導管(1)內(圖1)，治療時平面螺旋天線(8)及導體接地網(5)伸出介入導管外并緩慢展開為設計形狀。導入頭(9)由含有熒光顯影材料的醫用乳膠制成的光滑錐面結構，治療中可通過造影機跟蹤天線在體內的位置。
治療前同軸輸入線相對介入導管向外拉動，使螺旋天線拉直為線狀結構，導電接地網(5)束縛在介入導管(1)內，導入頭(9)封閉介入導管的開口(如圖1結構)。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)相對介入導管(1)通過外力緩慢向內推動，利用單程記憶合金的超彈性特點，拉直的平面螺旋天線(8)和被束縛的導電接地網(5)緩慢展開為平面螺旋形狀和網狀導電面(如圖2結構)。圖2a導電接地網與內導體連接處結構示意圖；圖2b為網狀接地面展開后的正視圖(右)和側視圖(左)；圖2c為螺旋天線展開后的形狀示意圖。打開微波源進行熱療，治療10～40min，治療結束時關斷微波源，通過外力把天線拉回到介入導管內，恢復到圖1結構，然后再次通過外力緩慢退出體外。
實例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)和導電接地網(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)選用的螺旋旋轉匝數為5，螺旋形狀記憶合金材料的直徑為0.5mm，旋轉方向為順時針，旋間距為0.8cm；導電接地網(5)選用形狀記憶合金材料的直徑為0.5mm，網孔直徑5mm，導電接地網面的直徑為7cm，中心套孔直徑4mm，套孔延伸柱狀網套長5mm。介入導管的內直徑為5mm。錐形導入頭底面直徑為7mm，高5mm。同軸輸入線采用標準的SFF-50-2-1，其內導體直徑為0.73mm，外導體直徑為2.3mm，介質外套直徑為3.3mm。
治療前同軸輸入線相對介入導管向外拉動，使螺旋天線拉直為線狀結構，導電接地網(5)束縛在介入導管(1)內，導入頭(9)封閉介入導管的開口(如圖1結構)。通過陰道無損傷介入到子宮內表面的腫瘤位置后，同軸輸入線相對介入導(1)管通過外力緩慢向內推動，利用單程記憶合金的超彈性特點，拉直的平面螺旋天線(8)和被束縛的導電接地網(5)緩慢展開為平面螺旋形狀和網狀導電面(如圖2結構)。圖2a導電接地網與內導體連接處結構示意圖；圖2b為網狀接地面展開后的正視圖(右)和側視圖(左)；圖2c為螺旋天線展開后的形狀示意圖。打開微波源進行熱療，治療10～40min，治療結束時關斷微波源，通過外力把天線拉回到介入導管(1)內，恢復到圖1結構，然后再次通過外力緩慢退出體外。
權利要求
1.一種單程形狀記憶微波熱療天線，采用標準或非標準同軸電纜饋電方式，具有介入導管(1)、同軸輸入線(11)、導入頭(9)；同軸輸入線(11)包括內導體(6)，內外導體間的介質(4)，外導體(3)，介質外套(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)和導體接地網(5)，且與同軸輸入線(11)、導入頭(9)共同被設置在介入導管(1)內；導電接地網(5)用金屬環(10)卡接在外導體(3)上，內導體(6)與平面螺旋天線(8)焊接連接，連接處設一管(7)；導入頭(9)與平面螺旋天線(8)固定相接。
2.根據權利要求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”特點且通過形變強化和熱機訓練使合金記具有憶設計形狀特性的鎳鈦系或銅系或鐵系合金；導電接地網(5)和平面螺旋天線(8)所用材料可以相同也可以不同。
3.根據權利要求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構，其旋間距為0.1cm～5cm，旋轉匝數為3～25匝；其記憶合金線材的直徑為0.1mm～5mm。
4.根據權利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于導電接地網(5)的網孔直徑小于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狀結構，中間套孔外延出一個柱形網套；平面園形網狀結構的半徑比平面螺旋天線的半徑大5～10mm，柱形網套的長度為4mm～10mm，柱形網套的直徑比所用同軸輸入線的外導體半徑大1mm～5mm；導電接地網(5)的外延柱狀網套套在同軸輸入線(11)外導體(3)上，并通過金屬卡環(10)固定。
5.根據權利要求1所述的單程形狀記憶微波熱療天線，其特征在于導入頭(9)為含有熒光顯影材料的醫用乳膠制成的光滑錐面結構，牢固粘接在平面螺旋天線(8)的一端。
6.根據權利要求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)治療區域的大小可通過對其匝數、環間距參數的選擇進行調節。
全文摘要
本發明涉及一種醫用熱療天線，特別涉及一種單程形狀記憶平面螺旋微波天線，具有介入導管、同軸輸入線；其特征是同軸輸入線、平面螺旋天線、導體接地網、導入頭均套在介入導管內且可在其內前后移動；內導體與平面螺旋天線焊接，連接處設一套管；導電接地網用金屬環卡接在外導體之上；同軸輸入線、平面螺旋天線及導體接地網在進入身體時均套在介入導管內，進入身體內部治療位置后平面螺旋天線及導體接地網在人體內部溫度下伸出介入導管外并展開變形為設計形狀。本發明設計的優點是不需刺傷病灶組織；治療范圍及治療區域的形狀均可通過調節天線的參數進行調整；采用記憶合金材料不再受身體結構的限制。
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 優先權日2004年10月28日
發明者席曉莉, 柯熙政, 王麗黎 申請人:西安理工大學