抗微波干扰测温与消融一体式高性能水冷微波消融天线的制作方法

本发明涉及一种水冷式具有抗微波电磁场干扰，在进行实时测量微波消融肿瘤组织温度的同时，实施微波消融治疗为一体的医疗器械，适用于诸如胸部、腹部及盆腔、骨科等多种良、恶性肿瘤的临床手术，属于医用微波技术应用领域。

背景技术：

随着现代高新科技与生物工程的迅速发展，进入21世纪以来，医用微波技术得以广泛应用，特别是微波消融肿瘤已迅速发展成为临床肿瘤治疗中的一种主要手段，以其肿瘤升温速度快、瘤内温度高、消融范围大，受碳化和血流影响小等突出优点，在实体肿瘤特别是对较大实体肿瘤的治疗中发挥着越来越重要的作用，因之微波消融治疗已比较广泛应用于诸如胸部、腹部及盆腔、骨科等多种良、恶性肿瘤的临床手术。

众所周知，微波能量作用于肿瘤细胞和组织，使其发热、温升，而被迅速杀伤，直至凝固坏死，其中细胞的存活、病灶的治愈、肿瘤细胞的凝固坏死和可能杀伤肿瘤边沿的正常细胞等，其细胞和组织的病理变化，归根结底取决于其细胞和组织的温度变化，以致直接影响微波消融手术的成败和治疗效果。所以，如何获得微波消融过程中细胞组织的实时温度，已经成为微波消融手术医生及其器械研制者最为关切的关键技术。

然而，现有用于微创介入体内实施微波治疗的“具有测温与微波消融的一体天线”，存在着不可克服的技术缺陷和问题：

这是因为，微波消融肿瘤是利用微波天线介入到肿瘤组织内部，通过微波能量作用其组织，来实现消融肿瘤的治疗效果。由此，微波天线体本身就必然 是处于微波电磁场之中，所以“测温与微波消融一体天线”的温度测量端也就不可避免地受到微波能量和微波高频电磁场强的作用和严重干扰，致使其温度测量端根本无法正常地测量到微波消融肿瘤细胞组织的真实的温度数据。用现有水冷式测温与消融的一体天线进行微波消融离体猪肝实验，其主机显示的温度数据异常。其实验结论为：(1)温升速率比真实温升速率要快得多。(2)主机温度读数比真实温度值要高得多。(3)显示数据与真实数值之间存在很大误差，并且无规律性。

技术实现要素：

本发明解决的关键技术是：针对采用微创介入，实施微波消融治疗，诸如胸部、腹部及盆腔、骨科等多种良、恶性肿瘤的同时，能够可靠无误地测量其肿瘤细胞组织的实时温度，提出一种具有抗微波电磁场干扰测温与消融为一体的高性能水冷微波消融天线。

本发明提供的抗微波干扰测温与消融一体式高性能水冷微波消融天线，包括：辐射头、介质管、半刚同轴电缆、针杆和热电偶，其特征在于：所述针杆外部设置有金属屏蔽套管，所述热电偶的温度测量端固定于所述金属屏蔽套管的内表面。

本发明还具有如下进一步的改进：

1、还具有套装在介质管尾部圆柱体上的外导套，所述外导套外套装有匹配杆，匹配杆与针杆密封对接，所述热电偶的温度测量端设置于匹配杆与针杆的对接处，金属屏蔽套管分别与匹配杆和针杆密封固定。

2、在所述匹配杆与针杆对接处套装有衬管，用于对匹配杆和针杆提供支撑，所述热电偶的温度测量端固定在衬管外表面，外凸于匹配杆和针杆，所述热电偶的温度测量端与匹配杆和针杆之间密封。

3、所述金属屏蔽套管的罩壁有一处外凸，所述热电偶的温度测量端嵌入该处外凸的内壁并与之贴合。

4、金属屏蔽套管内壁与温度测量端之间涂覆并填充有导热胶。

5、所述金属屏蔽套管的前端与匹配杆表面处采用密封式全焊缝焊接牢固，金属屏蔽套管的后端与针杆表面处采用密封式全焊缝焊接牢固。

6、所述热电偶具有两根测温导线，所述两根测温导线的头部焊接成球形，作为热电偶的温度测量端，所述衬管开设有容纳所述测温导线的凹槽，两根测温导线沿针杆内壁延伸到天线尾部。

7、所述介质管装配于辐射头的尾部圆柱体上，所述半刚同轴电缆的内导体装入并固定在辐射头尾部圆柱体的轴心盲孔中。

8、所述外导套与半刚同轴电缆的外导体为欧姆接触。

9、所述半刚同轴电缆内导体装入辐射头尾部圆柱体盲孔内并固定，所述介质管装配于辐射头的尾部圆柱体上，所述半刚同轴电缆的内导体与辐射头连接。

本发明具有抗微波干扰测温与消融为一体的高性能水冷微波消融天线，采用了精密的天线结构，能够可靠地屏蔽微波能量和微波超高频电磁波场强对温度测量端的作用和严重干扰，很好地解决了在微波消融治疗过程中，对肿瘤细胞组织的温度进行实时测量的关键技术，从而可以能动地掌控在微波消融治疗手术的进程中肿瘤细胞组织的温度变化，以期达到微波消融肿瘤的完美治疗效果和目的，既有利于癌症的治愈，减少对正常细胞的不必要损伤，又降低患者疼痛，有利于术后康复。同时，本发明为肿瘤微波消融智能化创造了条件，提供了硬件基础。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例一的前端结构示意图。

图2是图1的A放大示意图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是本发明实施例一的尾部结构示意图。

图5是图4的B-B剖视图。

图6是本发明实施例二的尾部结构示意图。

图中的标号示意如下：1-辐射头，2-介质管，3-半刚同轴电缆，4-外导套，5-匹配杆，6-针杆，7-内水管，8-衬管，9-纯铜丝测温导线，10-铜镍合金丝测温导线，11-金属屏蔽套管，12-针杆定位套，13-测温线转接端子，14-射频插针连接器，15-进水嘴，16-出水嘴，17-过渡套，18-哈夫式柄体，19-柄尾，20-柄端，21-端子座，9’-第二纯铜丝测温导线，10’-第二铜镍合金丝测温导线，13’-第二测温线转接端子。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2、图3、图4、图5所示本实施例抗微波干扰测温与消融一体式高性能水冷微波消融天线，其组成包括：1-辐射头，2-介质管，3-半刚同轴电缆，4-外导套，5-匹配杆，6-针杆，7-内水管，8-衬管，9-纯铜丝测温导线，10-铜镍合金丝测温导线，11-金属屏蔽套管，12-针杆定位套，13-测温线转接端子，14-射频插针连接器，15-进水嘴，16-出水嘴，17-过渡套，18-哈夫式柄体，19-柄尾，20-柄端，21-端子座。

如图1所示为本实施例的前端结构：半刚同轴电缆3的内导体装入辐射头1的尾部圆柱体的盲孔中，采用焊接并辅以打点铆压予以固定。介质管2装配在辐射头1的尾部圆柱体上，以粘接剂固定。外导套4装套在介质管2的台肩外 圆上，以多点机械力压铆并辅以粘接剂固定，同时外导套4的轴心孔装套在半刚同轴电缆3的外导体上，以焊接固定。匹配杆5的前端内孔装套在外导套4台肩外圆上，采用焊接固定。衬管8前端外圆对位装入匹配杆5尾部内孔中，要求衬管8的外表面球形凹坑对位于匹配杆5尾端的弧形小缺口，然后以焊接固定。将T型热电偶温度测量端的熔合点安装在衬管8外圆表面的球形凹坑内，顺势将两根测温导线9、10分别安放在衬管8的两轴向凹槽内，其尾端延伸至天线尾部，要求两根测温导线9、10外圆表面低于衬管8的外圆表面。针杆6从半刚同轴电缆3和两根测温导线9、10的尾端套入，对位装配在衬管8外圆上，针杆6前端的半圆形小缺口与匹配杆5尾端的半圆形小缺口相吻合对接，以形成围合来约束T型热电偶温度测量端的熔合点松动，并集合衬管8，以使熔合点的球形顶面凸出于匹配杆和针杆的外表面0.15-0.20毫米，如图2所示。匹配杆5与针杆6的轴向对位连接缝隙处，采用全焊缝焊接或激光焊接牢固，应具有可靠的气密性。采取物理的方式，将金属屏蔽套管11紧配合装套于匹配杆5和针杆6的对接处，此举使温度测量端包含之其中。然后对金属屏蔽套管11的前端口与匹配杆5的表面结合处，采用密封式全焊缝焊接固定，再对金属屏蔽套管11的尾端口与针杆6的表面结合处，采用密封式全焊缝焊接固定。温度测量端与金属屏蔽套管11之内表面处于贴合的状态，并在二者之间涂覆并填充有导热胶。两根进水管7在针杆6内，从其尾端一直伸至外导套4的尾端约为3毫米处。

图2为图1局部剖面放大图，重点描述了温度测量端的熔合点外侧球顶面应凸出于匹配杆5和针杆6的外表面为0.15-0.20毫米的技术要求，金属屏蔽套管11在紧配合装套于匹配杆5、针杆6对接处的位置关系，金属屏蔽套管11内壁与温度测量端的贴合状态，以及对金属屏蔽套管11前端口与匹配杆5表面 和金属屏蔽套管11尾端口与针杆6表面的密封式全焊缝焊接的情形。

图3所示重点为：处于针杆6管内的半刚同轴电缆3、两根进水管7、衬管8、纯铜丝测温导线9和铜镍合金丝测温导线10等零件之位置关系。

图4所示为本实施例的尾部结构。其中，在端子座21上焊接固定着射频插针连接器14、进水嘴15、出水嘴16和两只测温线转接端子13等零件，以及与之相对应分别焊接固定着半刚同轴电缆3、两根进水管7和纯铜丝测温导线9、铜镍合金丝测温导线10等零件。过渡套17内孔装套在端子座21的台肩外圆上，以焊接固定，针杆定位套12尾端台肩外圆装入过渡套17的端面内孔，以焊接固定，其内孔与针杆6外圆以焊接固定。由此，针杆定位套12、过渡套17和端子座21形成本消融天线的回水腔，冷却水可以从焊接在端子座21上的出水嘴16流出天线体外。

在天线体尾部及回水腔的外围是由柄端20、哈夫式柄体18和柄尾19组成的直柄式操作手柄。在结构上，通过哈夫式柄体18的内圆及内圆台肩来约束天线体的自由度，辅以涂胶固定，然后柄端20和柄尾19分别装套在哈夫式柄体18台肩外圆的两端，以粘接固定。

图5所示为本实施例尾部的剖视图，表达了手柄内部，端子座21零件上焊接着的射频插针连接器14、进水嘴15、出水嘴16和两只测温线转接端子13之相互的位置关系。

本实施例具有抗微波干扰测温与微波消融为一体的高性能水冷微波消融天线，其装配流程为先进行组件装配，而后是总装配。本实施例的组件装配有：

1、将外导套4装套在介质管2的台肩外圆上，在两者接合面上涂以粘接剂，使用专用工夹具，在相对于介质管2的台肩外圆的环形凹槽位置施以多点机械力压铆，以使外导套4内壁产生内凸变形，形成紧固连接的“介质管组件”。

2、按工艺长度截取两根进水管7，再与进水嘴15焊接固定为“进水组件”。

3、按温度测量端(熔合点)的技术要求，焊接纯铜丝测温导线9和铜镍合金丝测温导线10，或验收专业厂定制的T型热电偶及其温度测量端。

4、在端子座21上对位焊接并固定射频插针连接器14、进水嘴15(进水组件)、出水嘴16和两只测温线转接端子21等零组件，组成“端子座组件”。

在完成以上组件装配之后，按照先前端部分再尾部的顺序，进行总装配：

先将半刚同轴电缆3的内导体装入辐射头1的尾部圆柱体的盲孔中，以焊接并辅以打点铆压，予以固定。将“介质管组件”沿半刚同轴电缆3的外导体表面装套至辐射头1的尾部圆柱体上，应事先在辐射器1的尾部圆柱表面涂以粘接剂，对外导套4的轴心孔尾端与同轴电缆3的外导体结合处，以焊接固定。

再将匹配杆5的前端内孔装套在外导套4台肩外圆上，以焊接固定。

将衬管8前端外圆对位装入匹配杆5尾部内孔，要求衬管8外表面的球形凹坑与匹配杆5尾端的半圆形小缺口对位，然后以焊接固定。

将T型热电偶温度测量端的熔合点安装在衬管8外圆表面的球形凹坑内，顺势将两根测温导线9、10分别安放在衬管8的两轴向凹槽内，其尾端延伸至天线尾部，要求两根测温导线9、10外圆表面低于衬管8的外圆表面。将针杆6从半刚同轴电缆3和两根测温导线9、10的尾端套入，对位装套在衬管8外圆上，针杆6前端的半圆形小缺口与匹配杆5尾端的半圆形小缺口相吻合对接，以形成围合来约束T型热电偶温度测量端的熔合点松动，并集合衬管8表面凹坑，以使熔合点的球形顶面凸出于匹配杆和针杆的外表面0.15-0.20毫米。匹配杆5与针杆6的轴向对接处，采用对焊或激光焊接，使之连接牢固并具有气密性。

采用物理方式，将金属屏蔽套管11紧配合装套于匹配杆5和针杆6的对接 处，此举使温度测量端包含之其中，并保证温度测量端与金属屏蔽套管11之内表面处于贴合的状态，且在二者之间涂覆并填充有导热胶，然后对金属屏蔽套管11的前端口与匹配杆5结合处采用密封式全焊缝焊接固定，再对金属屏蔽套管11的前端口与针杆6结合处采用密封式全焊缝焊接固定。

在完成本实施例前端部分的装配后，应进行气密性和测温灵敏度、连接强度等方面的检漏和检验。而后再进行本实施例尾部的装配，流程如下：

先将两根进水管7沿着针杆6内孔壁和半刚同轴电缆3之间的空隙装入针杆6内，而后按技术要求，将半刚同轴电缆3的内、外导体与射频插针连接器14的内、外导体对位焊接牢固，再将纯铜丝测温导线9和铜镍合金丝测温导线10分别对位焊接在测温线转接端子21。由此，完成本实施例前端结构件与“端子座组件”的装配连接。

然后，将过渡套17尾端内孔装套在端子座21端面台肩外圆上，以焊接牢固，再将针杆定位套12从天线前端沿针杆6的外表面轴向装入，将其端面台肩外圆对位推入过渡套17的端面内孔，以焊接固定，针杆定位套12内孔与针杆6外圆以焊接固定。

以上完成本实施例天线体部分的装配。在上述装配过程中，凡要求焊接之处，均采用高温锡丝焊接，不得有虚焊现象，凡焊缝不得漏水或渗水；凡要求粘接的，推荐高温粘接剂，并按其粘接工艺要求进行。

就此作为“消融天线体”半成品，应进行产品性能和技术指标的检验，可按照国家医药行业标准的规定与要求，建议采取全检。

最后是胶合或热合塑料手柄。先将天线体尾部对位装入哈夫式柄体18内，涂胶固定，再胶合另一半哈夫式柄体18，然后涂胶，将柄端20和柄尾19分别装套在哈夫式柄体18头尾两端的台肩外圆上，以涂胶固定。

就此，结束本实施例的装配。产品检验建议执行GB2828抽样检验。

实施例二

如图6所示是本实施例具有抗微波干扰测温与微波消融为一体的高性能水冷微波消融天线，其组成包括：辐射头1，介质管2，半刚同轴电缆3，外导套4，匹配杆5，针杆6，内水管7，衬管8，纯铜丝测温导线9，铜镍合金丝测温导线10，金属屏蔽套管11，针杆定位套12，测温线转接端子13，射频插针连接器14，进水嘴15，出水嘴16，过渡套17，哈夫式柄体18，柄尾19，柄端20，端子座21，第二匹配杆，第二衬管，第二纯铜丝测温导线9’，第二铜镍合金丝测温导线10’，第二测温线转接端子19’。

本实施例二与实施例一主要有两点不同：

1、本实施例是在距离第一个T型热电偶温度测量端的轴向适度位置上，又增设第二个温度测量端。它为微波消融临床手术，特别是为较大实体和复杂结构肿瘤的手术提供更为便利的可控条件。因为在肿瘤微波消融的正常情况下，越靠近微波消融中心，肿瘤的温度就越高，微波热场边缘温度较低。譬如对消融灶为5厘米以上的离体猪肝，其消融中心温度会超过100℃，达到120℃以上。

2、本实施例手柄外形为手枪柄式样。

本实施例的前端结构与实施例一比较，仅仅是增加了一组特质相同的零件：第二匹配杆、第二衬管、第二纯铜丝测温导线9’、第二铜镍合金丝测温导线10’和金属屏蔽套管11’。

如图6所示为本实施例的尾部结构。其中，在过渡套17上焊接固定着进水嘴15、两只测温线转接端子13和两只第二测温线转接端子13’等零组件，与之分别对应焊接着两根进水管7、纯铜丝测温导线9、铜镍合金丝测温导线10和第二纯铜丝测温导线9’、第二铜镍合金丝测温导线10’等零件，此外在过 渡套17上还焊接固定着出水嘴16。半刚同轴电缆3与射频插针连接器14直接对接，以焊接固定。过渡套17尾端内孔装套在射频插针连接器14水平端面台肩的外圆上，以焊接牢固。针杆定位套12尾端台肩外圆装入过渡套17端面的内孔中，以焊接固定，其内孔与针杆6外圆以焊接固定。这样，针杆定位套12、过渡套17和射频插针连接器14组焊形成回水腔，冷却水可从焊接在过渡套17上的出水嘴16流出天线体外。

天线体尾部是由柄端19、哈夫式柄体18和柄尾20组成的手枪柄式操作手柄。在结构上，通过哈夫式柄体18前端挡板之缩颈内孔和尾部挡块，来约束天线体的自由度，辅以涂胶固定，然后是柄端19和柄尾20分别装套在哈夫式柄体13台肩外圆的两端，以粘接固定。

本实施例具有抗微波干扰测温与微波消融为一体的高性能水冷微波消融天线，其装配流程仍为先行组件装配，而后进行总装配：

首先，与实施例一相同，先进行“介质管组件”和“进水组件”的组装。

此外，按温度测量端(熔合点)的技术要求，焊接纯铜丝测温导线9和铜镍合金丝测温导线10，焊接焊接纯铜丝测温导线9’和铜镍合金丝测温导线10’，两组T热电偶的温度测量端的熔合点，或检验专业厂家定制的T型热电偶及其温度测量端。以及在过渡套17上对位焊接固定进水嘴15(进水组件)、出水嘴16，组成“过渡套组件”。

在完成以上组件装配之后，依照先前端部分后尾部的顺序，进行总装配。

本实施例前端部分的装配顺序及要求与实施例一的基本相同，不再累述，其区别在于：本实施例是在距离第一个T型热电偶温度测量端的轴向适度位置上，又增设第二个温度测量端，故增加了一组特质相同的零件：第二匹配杆、第二衬管、第二纯铜丝测温导线9’、第二铜镍合金丝测温导线10’和金属屏 蔽套管11’。因此，两组零件的装配要领与装配要求相同，且与实施例一对应一致，故也不再累述。

在完成本实施例前端部分的装配后，建议进行气密性和测温灵敏度、连接强度等方面的检漏和检验。

而后进入本实施例尾部的装配流程，顺序如下：

先将两根进水管7沿着针杆6内孔壁，及其与半刚同轴电缆3之间的空隙装入针杆6内。再将半刚同轴电缆3的内、外导体与射频插针连接器14的内、外导体，按技术要求对位焊接牢固。将纯铜丝测温导线9、铜镍合金丝测温导线10、第二纯铜丝测温导线9’、第二铜镍合金丝测温导线10’等四根测温导线的尾端分别对位从过渡套17的各测温线转接端子的安装孔中穿出，然后分别对位与各自对应的测温线转接端子13(两只)和第二专用转接线端子13’(两只)的芯线焊接牢固，接着将测温线转接端子13和第二测温线转接端子13’装入过渡套17的各自安装孔，通过各测温线转接端子的台肩外圆与过渡套17的各安装孔定位，而后焊接固定。而后将过渡套17尾端的台肩内孔装套在射频插针连接器14水平端面台肩的外圆上，以焊接固定。再将针杆定位套12从天线前端沿针杆6的外表面轴向装入，将其端面台肩外圆装入过渡套17的端面内孔，到位后焊接固定，针杆定位套12内孔与针杆6外圆，再以焊接固定。

以上完成本实施例天线体部分的装配。在上述装配过程中，凡要求焊接之处，均采用高温锡丝焊接，不得有虚焊现象，凡焊缝不得漏水或渗水。凡要求粘接的，推荐高温粘接剂，并按其粘接工艺要求进行。

就此作为“消融天线体”半成品，应进行产品性能和技术指标的检验，可按照国家医药行业标准的规定与要求，建议采取全检。

最后是胶合或热合塑料手柄。先将天线体尾部的回水腔部分对位装卡在哈 夫式柄体18内，涂胶固定，再胶合另一半哈夫式柄体18，然后涂胶，将柄端20和柄尾19分别装套在哈夫式柄体18头尾两端的台肩外圆上，以涂胶固定。

就此，结束本实施例的装配。此后，产品检验建议执行GB2828抽样检验。

经实施例的实验表明，本发明比较完美地实现了在微波消融肿瘤的同时，具有可靠地屏蔽微波能量和微波电磁场的作用和严重干扰，进行无误地测量微波消融组织的实时温度，并且在其使用性能与技术指标方面，均达到国家《微波热凝设备》和《微波热疗设备》的行业标准的规定，包括对微波热疗、消融和测温的有关规范与要求。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。