专利名称：多级预冷冷冻消融方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用多个预冷换热器使制冷剂达到最终低温的的方法， 具体涉及一种多级预冷冷冻消融的方法；本发明还涉及实施上述方法的设备。
背景技术：
冷冻消融系统可用于切除病灶或修复身体上的缺陷，以恢复和改善身体 的功能。其在外科的许多部门中应用，如耳鼻喉部位肿瘤，妇科的宫颈瘤、 乳腺瘤、泌尿科的前列腺瘤等，还有用于切除胃瘤、肝瘤、脑瘤等。此外， 冷冻消融还可用于美容、皮肤病治疗、扁桃体切除、痔疮切除、白内障的摘 除等。与一些其它手术方法相比，冷冻消融疗法具有下列较明显的优越性
(1) 低温可使血管收縮甚至凝结，有很好的止血作用，可大大减少手术出血量。
(2) 低温对神经末梢具有麻痹作用，可减少病人的疼痛。许多冷冻消融手术可 在不麻醉的情况下进行。(3)冷冻手术有利于防止癌细胞的扩散。(4)冷冻有 杀菌作用，手术的无菌条件好，能防止术后感染。(5)冷冻手术后的血栓形成 和可能产生的免疫效应，有利于进一步杀伤病灶细胞。(6)冷冻手术可和放疗、 化疗相结合，取得更好的疗效。目前应用的冷冻消融系统主要有两种液氮 系统和氩氦系统。
液氮系统是利用物质由液体变成气体时需要吸收大量气化潜热的原理来 使组织温度迅速降低。手术中将液氮通入冷冻探针内，当其接触组织时气化 吸热，即可使治疗探针的温度迅速降低，使组织快速降温、冻结，然后在探 针内通以常温或加热的空气使组织复温，经过多次冻融循环将肿瘤杀死。氩 氦刀是利用气体的绝热节流效应完成降温和复温的治疗过程，压力较高的气 体流经小孔绝热节流时，随着压力的下降温度往往会发生变化，有些气体温度下降，而有些气体温度上升，绝热节流效应也称为焦耳一汤姆逊效应。当 冷冻探针内循环氩气时，氩气在刀尖急速膨胀，在很短的时间内冷冻病变组 织在零下140度，复温时，氦气在刀尖急速膨胀，急速加热处于超低温状态 的病变组织，冷热交替使肿瘤细胞破裂死亡。
而对于液氮系统来说，其最大的优点是能提供更低的制冷温度，但其也
存在很大的局限性，即(1)冷冻探针直径较大， 一般在5mm以上，产生的 创伤大，不便于插入到人体。因为液氮在到达冷冻探针头处发生相变时，会 产生大量气体，产生的压力会减慢液氮流速。冷冻探针直径越小，流动的氮 气流越容易阻塞在冷冻探针里面，导致制冷性能越差。因此，为保证制冷效 果， 一般冷冻探针的直径很难做到3mm以下。(2)冷冻探针的降温速度相对 较慢，预冷时间相对较长，不利于杀死病变组织细胞。(3)液氮冷疗设备涉 及液氮的储存、输出、循环和回收，要使设备正常使用，这一循环过程不能 有任何障碍。另外，由于液氮温度很低，而设备温度相对较高，为防止液氮 汽化，设备上往往都带有额外的绝热层以免设备从外界吸热，因而液氮冷冻 设备一般体积较大。
氩氦刀虽然降温升温速度快，但制冷功率不是很大，而且由氦气节流产 生的复温效果非常有限，在实际的手术中不一定能达到预期的效果。另一方 面，氩气氦气用量较大且来源困难，高纯度氩气价格不菲，做一次手术对于 患者来说都是不小的负担。而且，这套设备使用时压力较大， 一般在25—40Mpa 范围内，这么大的压力下管路容易发生泄漏，且对各种阀的要求大大提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有液氮系统和氩氦刀两大冷冻治疗 系统的上述不足，提出了一种多级预冷冷冻消融的方法。该方法通过应用多 个预冷换热器，不但保证了制冷量，加快了制冷速度，而且 分地利用了制 冷剂回剂的冷量，大大提高了制冷效率，使得治疗变得快速，有效。本发明所要解决的另一技术问题是提出实施上述多级预冷冷冻消融方法 的设备。
为了解决上述技术问题，本发明提出的多级预冷冷冻消融方法，包括如 下步骤
A. 通过压力源提供压力为0. lMPa 50MPa的制冷剂；
B. 应用第1级预冷换热器使得制冷剂回剂开始冷却制冷剂；
C. 应用制冷设备使得制冷剂在第2级预冷换热器中被制冷设备冷却；
D. 应用在输送管路和手柄中的第3级预冷换热器使得制冷剂被逆流制冷 剂回剂进一步冷却；
E. 应用冷冻探针或导管中的第4级预冷换热器使得制冷剂被制冷剂回剂 充分冷却；
F. 被连续预冷的制冷剂在冷冻探针或导管尖端膨胀、蒸发对病变组织冷 却消融；
G. 在冷冻探针或导管尖端膨胀、蒸发后的制冷剂作为制冷剂回剂，依次 经过第4、 3、 2、 l级预冷换热器来起到预冷作用。
本发明提出的实施上述多级预冷冷冻消融方法的设备，压力源与进气管
路相连，进气管路与出气管路构成第1级预冷换热器；进气管路与制冷设备
的管路构成第2级预冷换热器；进气管路与输送管路及手柄相连，输送管路
及手柄与出气管路构成第3级预冷换热器；第3级预冷换热器与冷冻探针或
导管相接；冷冻探针或导管尖端为治疗端，其中包含有第4级预冷换热器以
及膨胀装置，气体经过第4级预冷换热器后通过膨胀装置从出气管路中排出。 本发明由于采用上述技术方案，可以使制冷剂被充分冷却，达到最终的
低温，并在冷冻探针或导管尖端蒸发、膨胀，以此冷冻消融耙向生物组织，
如肿瘤、心血管组织或其他病变组织。这种方法可大大提高制冷效率和制冷功率，使治疗变得方便、快捷。
图1为本发明多级预冷冷冻消融方法与设备的系统图。
图2为本发明多级预冷冷冻消融方法与设备的线路构造图。
其中l为第l级预冷换热器；2为第2级预冷换热器；3为第3级预冷
换热器；4为第4级预冷换热器；5为压力源；6为进气管路；7为制冷设备; 8为输送管路及手柄；9为冷冻探针或导管；IO为膨胀装置；ll为治疗端。
具体实施例方式
为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明 的较佳实施例进行详细描述。
如图1-2所示，本发明一较佳实施例的多级预冷冷冻消融设备由第1级 预冷换热器l、第2级预冷换热器2、第3级预冷换热器3、第4级预冷换热 器4、压力源5、进气管路6、制冷设备7、输送管路及手柄8、冷冻探针或导 管9、膨胀装置10和治疗端11构成，其中压力源5为装有0. lMPa 50MPa 压力制冷剂的气瓶，第l、 2、 3、 4级预冷换热器1、 2、 3、 4为自制的管式 换热器或板式换热器；制冷设备7为液氮设备或压縮式制冷设备，或市售常 见的其他能降温到300K至0K的设备(如美国REVCO公司生产的，型号为 Ultima-IITM的超低温冰箱)。
压力源5与进气管路6相连，通过进气管路6向系统提供制冷剂，进气 管路6与出气管路构成第1级预冷换热器1，包含于第1级预冷换热器1中。 进气管路6与制冷设备7的管路构成第2级预冷换热器2。进气管路6与输送 管路及手柄8相连，输送管路及手柄8与出气管路构成第3级预冷换热器3。 第3级预冷换热器3与冷冻探针或导管9相接。冷冻探针或导管9尖端为治 疗端11，其中包含有第4级预冷换热器4以及膨胀装置10，气体经过第4级 预冷换热器4后通过膨胀装置10从出气管路中排出。下面结合
本发明的多级预冷冷冻消融方法。
如图l-2所示，冷冻消融系统中单一组分制冷剂，如&、 02、 &、 C02，或 多组分的制冷剂，如氮气与垸烃类气体的混合物，从压力源5出来后与通过 压縮的方式循环进入压力源5的制冷剂回剂在进气管路6处的第1级预冷换 热器l进行热交换，制冷剂温度被预冷至2(TC至一7(TC，然后与制冷设备7 在第2级预冷换热器2处预冷，制冷剂温度被预冷至15"C至一27(TC，进入输 送管路及手柄8后与较低温的制冷剂回剂在第3级预冷换热器3处完成再次 预冷，制冷剂温度被预冷至0"C至一27(TC，最后在冷冻探针或导管9中与第 4级预冷换热器进行最后一级预冷，制冷剂温度被预冷至一1(TC至一273。C， 充分预冷后的制冷剂经过膨胀装置10后对治疗端11进行冷冻消融。在冷冻 探针或导管尖端膨胀、蒸发后的制冷剂作为制冷剂回剂，依次经过第4、 3、 1 级预冷换热器来起到预冷作用。
本实施例通过在4个预冷换热器中制冷剂被充分预冷却，达到最终的低温， 并在冷冻探针或导管9尖端蒸发、膨胀，以此冷冻消融靶向生物组织，如肿 瘤、心血管组织或其他病变组织。
本实施例中，制冷剂回剂还可直接排放至大气或收集。 以上已对本发明进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉 本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型 或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1、一种多级预冷冷冻消融方法，其特征在于，包括如下步骤A.通过压力源提供压力为0.1MPa～50MPa的制冷剂；B.应用第1级预冷换热器使得制冷剂回剂开始冷却制冷剂；C.应用制冷设备使得制冷剂在第2级预冷换热器中被制冷设备冷却；D.应用在输送管路和手柄中的第3级预冷换热器使得制冷剂被逆流制冷剂回剂进一步冷却；E.应用冷冻探针或导管中的第4级预冷换热器使得制冷剂被制冷剂回剂充分冷却；F.被连续预冷的制冷剂在冷冻探针或导管尖端膨胀、蒸发对病变组织冷却消融；G.在冷冻探针或导管尖端膨胀、蒸发后的制冷剂作为制冷剂回剂，依次经过第4、3、2、1级预冷换热器来起到预冷作用。
2、 根据权利要求1所述的多级预冷冷冻消融方法，其特征在于，压力为 0. lMPa 50MPa的制冷剂通过对气体进行压縮获得。
3、 根据权利要求1所述的多级预冷冷冻消融方法，其特征在于，压力源 为装有压力为0. lMPa 50MPa的制冷剂的气瓶。
4、 根据权利要求1所述的多级预冷冷冻消融方法，其特征在于，制冷剂 为&、 02、 Ar或C02，或氮气与烷烃类气体的混合物。
5、 根据权利要求1所述的多级预冷冷冻消融方法，其特征在于，制冷剂 回剂可排放至大气或收集。
6、 根据权利要求1所述的多级预冷冷冻消融方法，其特征在于，制冷剂回剂通过压縮的方式循环进入压力源。
7、 实施权利要求l-7中任何一项多级预冷冷冻消融方法的设备，其特征是，压力源与进气管路相连，进气管路与出气管路构成第1级预冷换热器； 进气管路与制冷设备的管路构成第2级预冷换热器；进气管路与输送管路及 手柄相连，输送管路及手柄与出气管路构成第3级预冷换热器；第3级预冷 换热器与冷冻探针或导管相接；冷冻探针或导管尖端为治疗端，其中包含有第4级预冷换热器以及膨胀装置，气体经过第4级预冷换热器后通过膨胀装置从出气管路中排出。
8、 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，第1、 2、 3、 4级预冷换 热器为管式换热器或板式换热器。
9、 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，制冷设备为液氮设备或压 縮式制冷设备，或能降温到300K至0K的设备。
全文摘要
本发明公开了一种多级预冷冷冻消融的方法。该方法中，制冷剂在多个预冷换热器中被充分冷却，达到最终的低温，并在冷冻探针或导管尖端蒸发、膨胀，以此冷冻消融靶向生物组织，如肿瘤、心血管组织或其他病变组织。本发明方法可大大提高制冷效率和制冷功率，使治疗变得快速，有效。本发明还公开了实施上述多级预冷冷冻消融方法的设备。
文档编号A61B18/02GK101584602SQ20081004337
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者颖 于, 何耀宗, 吕坤勇, 常兆华, 戴海雄, 雷 李, 杨鹏飞, 赵庆孝 申请人:上海导向医疗系统有限公司