CN113558749A - 一种可变辐射方向的电可控射频消融装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于射频医疗技术领域，具体涉及一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，包括相控阵列雷达、阵列的射频消融针头，通过相控阵列雷达对阵列的射频消融针针头进行扫描以进行辐射输出，所述相控阵列雷达包括开关阵列及基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路，辐射输出时通过开关阵列选择巴特勒矩阵电路的输入端口对辐射输出进行方向偏置。本发明的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，采用基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路对输出波束进行相位偏移，使得无需移动器械的情况下，作用方向的改变，增加了覆盖区域，有效的避免了单针使用时的弊端，有效满足各种临床需求，同时通过电致变色器件实现可变电控的基于基片集成波导的巴特勒矩阵。
Description
技术领域
本发明属于射频医疗技术领域，具体涉及一种可变辐射方向的电可控射频消融装置。
背景技术
射频消融(Radiofrequency ablation,RFA)是一种热凝固疗法，它是利用波长460～500kHz的射频交变电流，通过射频电极针使其周围组织中的带电粒子高速振荡摩擦产热，温度可达50～110℃，致电极周围肿瘤细胞发生凝固性坏死，从而灭活肿瘤细胞的一种微创治疗新方法，产热程度与电流强度和持续时间呈正相关，与阻抗呈负相关，并与组织的含水量、组织血流量以及加温的速度密切相关。射频消融具有应用范围广、创伤小、疗效确切、可重复多次治疗、成本低等优势，为无法接受或者不愿意接受手术的患者提供了新的选择途径，广泛应用于治疗肝、肺、肾、***、胰腺、子宫肌瘤等各种肿瘤以及房颤等心律不齐疾病等疾病，射频电极的发展是决定射频消融技术水平的决定因素。
目前射频消融领域，如果用单针进行消融，则消融区域有限，对于大肿瘤区域，极有可能无法覆盖有效区域，并且由于器械本身长度原因，无法在人体内随意转向，导致操作难度大大增加，且对组织的辐射区域限制很大，而过于复杂的操作方式，不利于***的临床使用。
针对以上技术问题，故需对其进行改进。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种可变辐射方向的电可控射频消融装置。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，包括相控阵列雷达、阵列的射频消融针头，通过相控阵列雷达对阵列的射频消融针针头进行扫描以进行辐射输出，所述相控阵列雷达包括开关阵列及基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路，辐射输出时通过开关阵列选择巴特勒矩阵电路的输入端口对辐射输出进行方向偏置。
作为优选方案，所述基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路由介质基片、介质基片上阵列的金属通孔及金属通孔内布置的电致变色器件构成，所述电致变色器件连接有外接电压电路，通过选择接通部分电致变色器件的外接电压，以分别构成巴特勒矩阵各个功能组件结构，组成巴特勒矩阵电路。
作为优选方案，所述电致变色器件由五个叠加层构成，包括第一导电电极层、电致变色层、电解质层、离子存储层、第二导电电极层。
作为优选方案，所述巴勒特矩阵电路基于4*4阶巴特勒矩阵，所述4*4阶巴特勒矩阵具有4个输入端口、4个输出端口及可调移相器，提供4组不同的相位差输出。
作为优选方案，所述4*4阶巴特勒矩阵还包括3db耦合器、交叉耦合器。
作为优选方案，所述阵列的射频消融针头安装于射频消融针中，所述射频消融针包括绝缘针管外壳、绝缘针管外壳前端的金属圈、金属圈前端的射频消融针头安装座，所述射频消融针头由绝缘材料与内嵌金属触头构成，所述金属触头前端用于接触患者组织，后端通过同轴线缆与相控阵列雷达连接。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，采用基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路对输出波束进行相位偏移，使得无需移动器械的情况下，作用方向的改变，增加了覆盖区域，有效的避免了单针使用时的弊端，有效满足各种临床需求，同时通过电致变色器件实现可变电控的基于基片集成波导的巴特勒矩阵。
附图说明
图1是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的射频消融针的结构示意图；
图2是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的射频消融针的底部视图下的结构示意图；
图3是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的一种巴勒特矩阵电路的示意图；
图4是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的基片集成波导的巴特勒矩阵电路的未接入外部电压下的结构示意图；
图5是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的基片集成波导的巴特勒矩阵电路的接入外部电压下的结构示意图；
图6是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的电致变色器件的结构示意图；
图7是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的可变辐射方向的效果示意图；
图8是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的可变辐射方向的效果示意图；
图9是本发明实施例一的可变辐射方向的电可控射频消融装置的可变辐射方向的效果示意图；
其中：1.绝缘针管外壳；2.金属圈；3.金属触头；31.安装座；4.第一导电电极层；5.电致变色层；6.电解质层；7.离子存储层；8.第二导电电极层；9.介质基片；10.金属通孔；11.输入端口结构；12.输出端口结构；13.-45°移相器结构；14.直通结构；15.0°移相器结构。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例一：
如图1-9所示，本实施例的可变辐射方向的电可控射频消融装置，针对单针覆盖区域有限的问题，采用相控阵列雷达的方式，利用巴特勒矩阵实现了电场辐射方向的改变，使得无需移动器械的情况下，作用方向的改变，增加了覆盖区域，有效的避免了单针使用时的弊端。
具体的，变辐射方向的电可控射频消融装置，包括射频能量源、相控阵列雷达、射频消融针，射频消融针如图1所示包括绝缘针管外壳1、绝缘针管外壳1前端的金属圈2、金属圈2前端的射频消融针头安装座31、阵列的射频消融针头。
其中，绝缘针管外壳1底部可设计为操作人员手持部分或输送装置类的夹持对接部分，由绝缘材料聚对苯二甲酸乙二酯纯构成，外形结构或形状不做限制，可根据手术类型进行适应性的设计。金属圈2由导电材料形成，优选的，本实施例选用铝合金材质，耐腐蚀性和性价比较高，为单极模式下为电外科电流提供安全的返回路径，金属触头3前端用于接触患者组织，后端通过同轴线缆与相控阵列雷达连接。
阵列的射频消融针头安装于射频消融针头安装座31，阵列的射频消融针头阵列方式、数量不限，如本实施例一字并列的四个射频消融针头，具体可根据手术需要进行选择，以满足各种临床需求。射频消融针头由绝缘材料与内嵌金属触头3构成，金属触头3前端用于接触患者组织，后端通过同轴线缆与相控阵列雷达连接，采用同轴线缆连接可增强抗干扰能力，保护信号传输。
阵列的射频消融针头，通过相控阵列雷达对阵列的射频消融针针头进行扫描以进行辐射输出；相控阵列雷达包括开关阵列及基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路。以均匀相距为d的线形排列的N单元的射频消融针头为例，对每个射频消融针头等幅度馈电时，其合成的射频消融针头阵列的最大辐射方向的波束指向射频消融针头法向正前方；辐射输出时，若通过开关阵列选择巴特勒矩阵电路的输入端口时，会对相邻的射频消融针头有一定的相位差φ激励，此时射频消融针头阵列的最大辐射方向的波束指向与射频消融针头法向呈θ0角度，两者之间的关系为
其中λ为波长，从而实现对辐射输出进行方向偏置，以满足各种临床需求。
其中，基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路由介质基片9、介质基片9上阵列的金属通孔10及金属通孔10内布置的电致变色器件构成。基片集成波导是一种新的微波传输线形式，其利用金属通孔10在介质基片9上实现波导的场传播模式；介质基片9的材料选用可选择三氧化钨和三氧化钨功能材料。电致变色器件由五个叠加层构成，包括第一导电电极层4、电致变色层5、电解质层6、离子存储层7、第二导电电极层8，形成混合导体，电解质层6是纯离子导体，分离电致变色层5，离子存储层7是纯电子导体，当电子从离子存储层7进入电致变色层5，以及电荷平衡离子从电解质层6进入时，就会产生通路、产生光吸收，因此，电致变色器件设计连接有外接电压电路，通过选择接通部分电致变色器件的外接电压，可以分别构成巴特勒矩阵各个功能组件结构，组成巴特勒矩阵电路，且构成的巴特勒矩阵电路可根据输出需要，接通不同的电致变色器件的外接电压进行变更，形成巴特勒矩阵可调的基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路，使装置的适用性更广，可实现通过软件设计电致变色器件的外接电压接通，比如内置几种接通方式对应不同巴勒特矩阵，即可以代替整体的硬件替换操作，使装置使用便捷性提升。优选的，电致变色器件可选用其他可实现其电致变色功能的结构。
进一步的，本实施例的巴勒特矩阵电路基于4*4阶巴特勒矩阵，4*4阶巴特勒矩阵具有4个输入端口、4个输出端口及可调移相器，提供4组不同的相位差输出。移相器的作用是使从输入端输入的电磁波信号，经过移相器后从输出端口产生一定的相位移动，可通过控制各个单元的输入激励相位，使得相邻单元之间有相位差，例如在每个所述输入端口处分别设置一个45°移相器，优选的，本实施例的4*4阶巴特勒矩阵设计包括45°移相器、0°移相器、两组3db耦合器、两个交叉耦合器，如图3所示，信号从端口1输入，经过两组3db耦合器、两个交叉耦合器、以及45°移相器和0°移相器后，在四个输出端口形成等幅度且相位相差为-45°的四路信号输出；同理，如果切换输入端口，分别从端口2、3、4输入时，输出端口的相位差分别为：135°、-135°和45°，可以提供4组不同的相位差输出，对阵列进行馈电，实现波束切换功能。优选的，4*4阶巴特勒矩阵可选用其他组成形式。
以本实施例一字并列的四个射频消融针头及4*4阶巴特勒矩阵为例，使用时，选择接通如图5所示的部分电致变色器件的外接电压，以分别构成巴特勒矩阵的输入端口结构11、输出端口结构12、-45°移相器结构13、基片集成波导直通结构14、0°移相器结构15等各个功能组件结构，组成巴特勒矩阵电路；进而，由四选一的开关阵列来选择巴特勒矩阵的输入端口，通过相位阵列雷达对针头金属触点进行扫描，实现不同的相位输出，使输出波束发生干涉从而实现多种角度的单极射频模式输出；单极射频在治疗头释放很多的能量，对患处进行射频医疗，一小部分流经组织，最后回流到射频电极导管的金属圈2，具有正负两极没有在同一界面作用、穿透深度可通过改变辐射方向进行间接控制、治疗有效深度为10-15mm、皮下温度能达到68-72℃的特性，能够满足各种临床需求。
本实施例的可变辐射方向的电可控射频消融装置，采用基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路对输出波束进行相位偏移，使得无需移动器械的情况下，作用方向的改变，增加了覆盖区域，有效的避免了单针使用时的弊端，有效满足各种临床需求，同时通过电致变色器件实现可变电控的基于基片集成波导的巴特勒矩阵。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，其特征在于，包括相控阵列雷达、阵列的射频消融针头，通过相控阵列雷达对阵列的射频消融针针头进行扫描以进行辐射输出，所述相控阵列雷达包括开关阵列及基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路，辐射输出时通过开关阵列选择巴特勒矩阵电路的输入端口对辐射输出进行方向偏置。
2.如权利要求1所述的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，其特征在于，所述基于基片集成波导的巴特勒矩阵电路由介质基片、介质基片上阵列的金属通孔及金属通孔内布置的电致变色器件构成，所述电致变色器件连接有外接电压电路，通过选择接通部分电致变色器件的外接电压，以分别构成巴特勒矩阵各个功能组件结构，组成巴特勒矩阵电路。
3.如权利要求2所述的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，其特征在于，所述电致变色器件由五个叠加层构成，包括第一导电电极层、电致变色层、电解质层、离子存储层、第二导电电极层。
4.如权利要求3所述的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，其特征在于，所述巴勒特矩阵电路基于4*4阶巴特勒矩阵，所述4*4阶巴特勒矩阵具有4个输入端口、4个输出端口及可调移相器，提供4组不同的相位差输出。
5.如权利要求4所述的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，其特征在于，所述4*4阶巴特勒矩阵还包括3db耦合器、交叉耦合器。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种可变辐射方向的电可控射频消融装置，其特征在于，所述阵列的射频消融针头安装于射频消融针中，所述射频消融针包括绝缘针管外壳、绝缘针管外壳前端的金属圈、金属圈前端的射频消融针头安装座，所述射频消融针头由绝缘材料与内嵌金属触头构成，所述金属触头前端用于接触患者组织，后端通过同轴线缆与相控阵列雷达连接。
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