[发明专利]电外科消融设备及消融生物组织的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在生物组织治疗中使用微波辐射的设备和方法。

背景技术

具有14GHz到15GHz之间频率的微波能量能够产生生物组织的可控消融。在这些频率上，辐射的穿透深度是有限的，这可能是有益的。

WO 2004/047659和WO 2005/115235公开了使用微波辐射消融组织并测量关于组织类型和/或状态的信息的设备和方法。这些文件公开了在能量源和组织之间进行动态阻抗匹配的好处。

这些文件指出使用RF和低频微波治疗系统的缺点，在使用这些系统时主导的能量传输机制为热传导并且穿透的深度(在此处定义为当能量源降低到最大值的37％时能量所传播的距离)使得大量的组织在靶组织的温度能够被升高到所需要的值之前被加热。

发明内容

本发明期望以WO 2004/047659和WO 2005/115235中公开的系统为基础。一般地说，本发明提供一种便携式设备，用于传送在微波频率上产生的能量以由辐射产生具有期望穿透深度的可控消融，以使得能够有效地治疗与例如线脉、疣、皮赘和痣的小组织结构相关的症状。该设备可以适合于使用在难以接近治疗位置(Treatment site)的情况下或者在不便的(不适宜的)治疗条件下。例如，可能的应用包括车祸伤者治疗、战场受伤治疗、防止普通手术中失血过多的封闭(Sealing)以及兽医防止动物失血过多的使用。

对于在战争创伤或事故伤害所造成的失血可能威胁生命的现场工作的护理人员或军医来说，使用不需要市电电压源的系统停止伤口出血的能力可能尤其具有吸引力。将便携性与产生高频微波能量的能力结合在一起的系统特别具有优势，因为高频微波能量会立即将组织加热到可以发生有效的烧灼或凝结或消融的温度。高频微波能量的使用使得能量可以由非电离辐射传送而不是由热传导传送，因此效果几乎是瞬时的。

本发明的便携性的另一优点可以是避免了WO 2004/047659和WO2005/115235中所公开的连接微波发生器和治疗天线的长微波电缆组件。通过避免此组件，本发明可以允许在接近所治疗的组织处进行测量，由此消除相位和幅度随电缆弯曲而变化的不良影响。另外，由于没有在传输电缆中被损失，使用手持设备传递进入组织的一部分由微波源产生的能量可以被优化。例如，如果传送电缆具有3dB的插入损失，那么只有一半在源处产生的功率到达组织负载。

因此，本发明的第一方面可以提供用于使用微波能量治疗生物组织的设备，该设备包括具有微波发生器和天线的手持单元，其中微波发生器设置为将微波能量传送给天线并且将其从天线辐射从而可控地消融生物组织。手持单元可以具有类似于笔的几何外形。类似于笔的大小使得该单元能够容易地被使用者操纵，同时保持了微波发生器位于接近天线处的优点。在这种情况下，使用者可以是任意以下人员：顾问医生或外科医生、全科医师、会诊医生、护理人员、军医或兽医。

该设备可以包括两个单元。第一个单元可以是上述手持单元。可以为特定的应用设计手持单元，特定应用例如是低功率线脉治疗或韧带紧缩，或高功率疼痛治疗(神经丛的消融)或伤口处理。第二个单元可以是控制单元，包括电源(例如，诸如电池组或开关式电源的直流电源)、控制电路(例如晶体管导通/关断顺序电路，以及当遇到高反射功率时关闭微波源的关闭系统)和用户接口(例如包括条形显示器的状态显示器、微动开关、LED等)。可以使用低频电缆组件将这两个单元连接在一起，该电缆组件包括用于将电送到手持单元(例如漏电源、栅-源电源等)的直流电源线，以及用于在手持单元和控制单元(例如用于正向和反射功率检测器、放大增益控制、功率水平控制等的信号)之间传送控制信号的低频控制信号线。

本发明部分地产生于对小型微波工程部件可以在对医疗有用的频率上使用的认识。另外，例如氮化镓(GaN)的新兴的器件技术，使得在实践中能够实现更高的微波功率对直流功率的效率。本发明公开了如何可以将这种部件设置为产生适合的电外科设备。