[发明专利]微波装置、系统和制造方法

说明书

本申请提供一种微波系统，包括：微波发生器；和微波电缆装置，其包括同轴电缆，其中同轴电缆的内部导体的暴露的远端部分比同轴电缆的外部导体长，并且其中内部导体的暴露的远端部分的至少一部分相对于同轴电缆的纵轴弯曲，从而提供定向辐射元件；其中微波发生器用于以一频率向电缆装置提供微波能量，该频率是自所述辐射元件提供具有期望方向性的微波能量的定向辐射的频率。

技术领域

本申请涉及用于将微波能量辐射到组织中和组织表面上以用于医学应用的微波天线装置或辐射器。本申请还涉及微波天线装置或辐射器的制造方法以及将微波能量辐射到组织中和组织表面上的方法。

背景技术

已知采用微波辐射器来将微波能量辐射到肿瘤的组织中，以达到升高温度的目的，从而消融组织并破坏肿瘤。微波消融也可用于健康组织，例如，当通过热损伤而产生传导阻滞线而不是在传统的用于心房颤动的Cox迷宫手术中产生切口时，其中线性疤痕或损伤会的形成会中断异常电脉冲的传输。

还已知采用微波辐射器来将微波能量辐射到病态的组织(包括癌症前期) 中，以达到提高温度的目的，从而促进组织内的加热和激活生物效应，可导致疾病辐射和组织修复。这样的生物效应可在低于消融阈值(即非消融)的温度下发生。

用于医学治疗的所有微波辐射器的共同点是使用天线将微波能量辐射到组织中。待由微波能量加热的组织体积可称为目标体积。

天线可被选择为适于组织和疾病类型、位置、几何形状和功率需要以实现治疗窗口。典型地，天线通过传输线电连接到微波发生器。选择天线以在限定体积中产生可重复的和足够的电磁强度，以提供可靠的治疗。

当寻求在组织内(例如，在目标体积的组织内)实现密集或集中的能量剂量时，控制电场形状是重要的。在天线的设计中，必须考虑对其他邻近组织的保护，这些其他邻近组织对于治疗组织中产生的热效应敏感。待保护免受微波能量影响的邻近组织可称为受保护体积。待保护的组织可以包括例如动脉、静脉、神经和/或其他重要的生理特征。对神经的电磁效应可能需要考虑减少损伤的风险。当金属以工具或植入物的形式存在时，也可能无意中引发高电磁场，并且应当减轻该高电磁场。因此，引导天线的电场是用于医学应用的微波天线的共同特征。

在肿瘤微波消融领域，一种常见的天线设计利用单极原理，其中同轴传输线的中心导体暴露在同轴传输线的介电层和屏蔽层之外，继续沿着其主轴延伸。通过天线的电磁场的径向发射通常垂直于该主轴，并且可以提供可预测的组织对称加热。为了实现到目标组织中的最佳能量传输，可以将暴露的导体、邻接的介电材料和/或其它特征的尺寸调谐到工作频率。

当寻求屏蔽来自单极天线的发射时，常规做法是利用添加连接到传输线的反射器。与未屏蔽单极布置相比，当沿着天线的主轴观察时，天线和反射器的相互作用以不对称的方式引导电磁场。由天线和反射器提供的预定偏置方向随后用于将场集中在目标体积中和/或减少或防止受保护体积中的电磁场。对于将场集中在目标体积中和/或减少或防止受保护体积中的电磁场的重要性可以取决于用户对操作的要求。

反射器布置可以在不同系统中有所不同。它可以是偏置的，但平行于主轴，或者它可以与主轴成一个角度，这取决于期望的形状(Berube US6,245,062B1)。其它的系统将天线远端处的同轴传输线的中心导体从主轴偏移，减小了从导体到反射器的间隙(BerubeUS6,471,696B1)，并且对于到目标组织的最佳能量传输的要求是共同的，需要考虑与标准单极天线相同的参数。

也可以使用基本上延伸超过单极天线的更大的形状或3D形式(Shiu US 8,672,933B2)。另一种已知技术(Berube US 6,245,062 B1、Gauthier US 7,301,131 B2和Prakash US 8,690,869 B2)是采用电连接的同心管或支架，其以这样的窗口为特征，该窗口允许来自所包含的单极天线的电磁场仅在所选择的部分中发射。

使用单极天线和反射器是常见的。其他天线设计类型，如偶极子、缝隙和螺旋线也可以容纳在设计中。