专利名称：利用微波辐射来治疗组织的装置以及天线校准系统和方法
技术领域：
本发明涉及使用微波辐射来治疗生物组织。在具体的方面，本发明涉及用于将微波辐射递送到组织的外科手术天线、用于使用来自这样的天线的微波辐射来实现组织切除或者测量的组织治疗系统以及用于校准在这样的系统中使用的天线的系统和方法。
背景技术：
已知一种被设置为可控地切除肿瘤和/或测量关于肿瘤和周围健康组织的信息 的电外科手术系统。这样的系统可以使用两个通道用以进行受控组织切除的第一通道和用以进行敏感组织状态(电介质)测量的第二通道。在WO 2004/047659和WO 2005/115235中公开了与这样的系统的操作有关的主要原理。
发明内容
本公开内容包括三个主要方面。第一方面涉及用于在辐射点(天线)校准外科手术天线的系统和方法并且具体地涉及在所述校准系统与例如已知类型的电外科手术系统一起使用时自动地进行校准例程。第二方面涉及对已知治疗系统的进一步改进，这些改进由于使用单独的低功率发送器和接收器(收发器)而在测量模式所需的增强的测量灵敏度和减少的功率水平方面呈现出优点。第三方面涉及如下外科手术天线，这些外科手术天线可以与校准系统一起使用，以由此实现在远端(天线)校准所述天线以由此使所述天线能够用来进行组织状态测量或者用来切除组织，其中期望在天线的远端(天线)与生物组织负载之间进行动态阻抗匹配。本发明涉及一种组织测量和切除设备，包括微波辐射源；探测器，探测器具有天线，天线适合于从其发射区发出微波辐射，探测器能够选择性地经由第一通道或第二通道连接到源，其中第一通道用于在受控切除模式中在源与探测器之间承载微波辐射，第二通道用于在测量模式中在源与探测器之间承载微波辐射；开关，用于选择第一或者第二通道来接收来自源的微波辐射；以及检测器，用于检测从组织反射的微波辐射的量值和相位；其中第一通道能够在第一功率水平操作并且包括调谐器，被设置为使设备的阻抗与天线的发射区所见的组织阻抗动态地匹配；以及一个或多个功率耦合器，被设置为将所反射的微波辐射耦合到检测器；以及其中第二通道能够在第二功率水平操作并且被设置为将所反射的微波辐射直接地供应到检测器。柃准系统和讨稈从广义上讲，本发明的第一方面提供一种用于天线的校准设备，该天线被设置为从其发射区发出微波辐射，该设备包括加载装置，适合于使天线的发射区经受多个阻抗，各阻抗针对预定频率的微波辐射具有已知值；检测器，被设置为测量从天线发出的并且从加载装置反射的具有预定频率的微波辐射的量值和相位；以及处理单元，配置成产生用于天线的校准数据，其中如果天线随后在天线的发射区处具有未知负载的情况下测量具有所述预定频率的微波辐射的量值和相位，则校准数据可用以将所测量的量值和相位转换成代表所述未知负载。优选地，加载装置包括在第二端与适合于接纳天线的发射区的第一端之间的基本上无损耗的波导腔，并且其中第一端与第二端之间的距离是可变的。例如，第二端例如在线性激励器的作用之下可相对于第一端滑动。优选地，所述腔可电连接到天线，而第二端可电连接到所述腔。在腔与天线之间和/或在腔与第二端之间的电连接可以通过射频(RF)扼流圈。优选地，所述多个阻抗包括O Ω (短路)和^ Ω (开路)。
优选地，所述加载装置适于允许为两个或者更多不同频率的微波辐射产生校准数据。在另一表达中，本发明的第一方面可以提供一种根据任一前述权利要求的校准设备与天线的组合，所述天线被设置为从其发射区发出微波辐射，其中至少所述天线的发射区和加载装置在无菌环境中被包装在一起。在又一表达中，本发明的第一方面可以提供一种校准天线的方法，该天线被设置为从其发射区发出微波辐射，该方法包括使发射区经受多个阻抗，各阻抗针对预定频率的微波辐射具有已知值；对于各阻抗通过天线发出具有预定频率的微波辐射；测量从加载装置反射的所发出的微波辐射的量值和相位；并且根据针对所述多个阻抗中的每一个测量的量值和相位来产生用于天线的校准数据，其中如果天线随后在天线的发射区处具有未知负载的情况下测量具有所述预定频率的微波辐射的量值和相位，则校准数据可用以将所测量的量值和相位转换成代表所述未知负载。用以在发射区(例如远端)有效地进行天线校准的能力可以实现将微波能量高效地传送到生物组织中，其中向外科手术天线的远端呈现的阻抗随着治疗过程的进行而改变。一旦已经校准天线结构，则有可能进行准确的动态调谐调节以使天线结构的远端与生物组织的可变阻抗能够阻抗匹配。在外科手术天线的顶端与生物组织之间进行阻抗匹配的能力可以防止由于阻抗失配所致的能量反射，该能量反射可能造成天线和线缆组件的过热并且增加对组织体积进行切除所需的时间。在将天线用于侵入最小的外科手术的应用中，这一发热可能造成对健康组织结构的间接破坏。又一优点在于可以用比使用如下系统而可能的准确度更大的准确度控制递送到生物组织中的能量剂量，在所述系统中不能补偿由于阻抗失配而导致的不可量化的反射。对于这一特征的实施，优选将本发明与一种进行动态阻抗匹配的方法一起使用。在WO 2004/047659中已经公开了一种用以使用三短线波导腔调谐器来进行这样的阻抗匹配的系统，其中使用三个线性电机和适合的控制系统来自动地移动所述短线(stub)。用以在远端有效地进行天线校准的能力也可以使外科手术天线能够用作一种用于测量与生物组织的特性有关的电介质信息的有用工具。在外科手术天线的远端处的有效校准使测量参考平面能够移动到进行测量的确切部位(或者位置)，例如在健康组织与癌组织之间的周边或者在癌组织内。用于以这一方式校准外科手术天线的能力可以实现获得最佳测量灵敏度。因此，本发明可以用来实现进行动态阻抗匹配并且可以用来实现进行灵敏的和可重复的电介质测量。本发明主要地涉及对外科手术天线的校准，但是本发明不限于校准这些设备。这里公开的校准系统将天线的远端有效地连接到开路(无限阻抗)与短路(零阻抗)值之间的多个负载阻抗以使天线能够具有能够测量所述两个极限值之间的阻抗范围或者对该阻抗范围敏感的能力。天线的远端可以自动地受限于一阻抗范围。这里公开了使测量自动化的方法。优选地，天线校准系统在天线固定就位的情况下使用滑动短路线 (slidingshort)。可以包括射频扼流圈以使天线和滑动短路线能够松弛地配合于所述腔内。在本说明书中，微波意味着在500MHz与IOOGHz之间的频率范围。当然，优选在14GHz与15GHz之间的频率，并且在下文讨论的一些实施例中使用14. 5GHz的点频。虽然本发明的主要目的在于校准用于在组织切除和测量中使用的校准天线，但是本发明不限于这一应用。实际上，只要测量位置在天线装置的远端就可以使用本发明。换言之，本发明可消除在天线的远端(天线)与数字信号处理单元之间存在的任何系统误差，因此使组织负载能够有效地连接到数字信号处理单元。这可以将微波收发器内的部件中的变化纳入考虑之中，这些变化例如是由低噪声放大器、驱动器放大器、微波混频器以及PIN二极管开关和衰减器产生的热噪声或者短噪声。可期望在多于一个频率处进行校准，其中第一频率用于受控切除，而第二频率用来进行电介质测量(组织类型/状态等)。例如，可期望在点频14. 5GHz周围+/-50MHz的频率范围内校准天线结构或者可期望使用电磁频谱的微波或者射频区内的其它频率。可以调节校准系统(或者组件)的尺度以适应在与本发明有关的根本理论保持有效的情况下的任何实用的频率(或者频率范围)。由于(例如WO 2004/047659中所述类型的)系统中所用的动态调谐机制，可能有必要在切除频率处进行校准。在这一操作模式下，与切除的组织状态有关的信息用来自动地控制阻抗匹配机制以保证最大功率(或者所需功率)递送到天线的远端所见的组织负载。在WO 2004/047659中给出的一种特定装置中，四个定向耦合器用来测量正向和反射的功率信号，并且此信息被用作实施动态阻抗匹配方法的基础。例如，可能期望在IOGHz进行组织切除而在16GHz进行电介质测量。在有必要在两个或者更多频率处校准系统的实例中，期望所有频率均可以在微波结构内传播，即在使用矩形或者柱形波导的情况下，不应当截止所述波。也可期望在使用不止一个频率并且所述两个频率之间有大的差异(例如IOGHz的差异)时，在系统中包括不止一个收发器单元。高阶模式在校准频率信号的波长与波导或者同轴校准组件的尺寸相比为小时也可以传播。可以通过进行系统分析以对腔中建立的高阶模式的效应进行建模来将这些效应纳入考虑之中。这在同一频率用于切除和测量时可能是不需要的，因为可以使用一种使相关频率能够无削弱地传播的标准波导(例如对于14GHz，可以使用WR62 (WG18)或者WR75 (WG17))。例如WO 2004/047659和WO 2005/115275中公开的组织切除/测量系统提供外科手术天线与组织负载之间的阻抗(或者能量)匹配，并且让天线能够测量复阻抗的小的变化以便能够对与待测量的癌肿瘤的生长关联的各种组织类型、组织状态和/或阶段的表征进行测量。本发明目的在于通过提供将在远端(天线将在该处把能量辐射到组织中)进行的对外科手术天线的校准来提高这些系统的工作效率。为了保证可以测量最宽可能范围的阻抗，期望校准系统能够局部地向天线呈现在开路与短路状态之间一定范围的已知阻抗。还期望使校准过程自动化。所述天线可以是外科手术天线或者任何其它类型的天线结构或者其它设备。本发明特别应用于所述天线(或者其它设备)的设计本身没有连接到标准同轴校准装置，如同轴(或者波导)50 Ω负载和/或同轴(或者波导)短路和/或同轴(或者波导)开路和/或同轴(或者波导)滑动负载。这里描述的校准系统使得用于校准的参考平面能够移动到天线的远端并且将待校准的天线结构的形状和几何结构纳入考虑之中。优选地，可以通过移动连接到机电线性激励器的滑动短路来获得一定范围的校准 位置，所述移动的方式使得滑动短路线(或者柱塞)在史密斯图上从短路位置开始，且当柱塞从波导腔收回时，阻抗在可以测量一个或者多个校准点的外圆周围(假设无损耗腔)移动。如果所述腔基本上无损耗，则可以没有实部存在，因而复阻抗将是电感电抗或者电容电抗。这样的装置形成本发明的一个特定方面且在下文中具体地加以论述。可以在史密斯图上或者在其它形式如极坐标图表、相位/量值绘图或者另一适当测量平面中表示该校准。由于需要准确地测量在治疗/测量天线的远端所见的阻抗方面的信息的相位和量值，期望在将要进行组织状态(电介质)测量的点处校准外科手术天线。如果天线在远端(天线连接到组织负载的位置)未被校准，则更难以测量向远端呈现的阻抗值，并且将难以对组织阻抗进行有效和可重复的测量和/或能够区分各种组织类型。与形成测量仪器(发生器)和天线的远端之间的传输路径的部件关联的相位和量值变化使得难以在理论上确定微波收发器和信号处理电路所在位置的发生器端所见的在天线远端处的信号的确切相位和量值。所述路径中的部件可以包括微波连接器和互连、柔性线缆组件、形成天线一部分(其被插入于体内)的一定长度的刚性同轴线缆、天线本身、调谐单元、微波信号混频器、各种同轴耦合器、半刚性或者柔性半刚性组件、低噪声放大器、驱动放大器、微波循环器以及微波接收器排列中的其它部件。由于与微波频率关联的短波，很难计算或者量化天线远端处的相位，例如在14. 5GHz的自由空间波长是20. 69mm,因此例如由没有完全收紧的连接器造成的1_的变化将造成约17度的相位变化。还有，由于对可能的制造容差的限制，可能无法构建生产变化小于Imm (或者小于O. 1%)的长度为数千毫米的传输线组件。如果上述组件连接到测量仪器(发生器)并且使用在天线远端处的参考平面进行校准，则可以减少或者消除上述困难。因此，本发明解决与如下推断信息关联的问题，该信息关于连接到天线远端的位于远处的组织负载。优选地，发生器与天线的远端之间使用的线缆组件表现低插入损耗和随着随机弯曲而产生的小的相位变化。优选的是，完整组件(柔性线缆组件和刚性同轴天线)的插入损耗小于I. 5dB，且对于柔性线缆组件的任何可能物理随机变化而言相位变化小于2度。柔性线缆组件可以是同轴线缆组件或者波导组件或者二者的组合，例如一米的低损耗波导组件可以附接到电外科手术单元的输出，而第二米的柔性同轴线缆可以附接到波导组件的远端并且用作柔性部分以易于天线操纵。这一布置在期望实施如下结构时可能特别地适合，在所述结构中治疗天线附接到形成持久结构的机械臂。在这一布置中，可以使用旋转接头来在一个平面中移动固定臂。所述波导组件可以是柔性的、可扭曲的或者二者的组合。使用波导组件的优点在于高功率处理能力和低插入损耗。
在一个方面中，本发明因此可涉及一种用以实现在远端处校准外科手术天线的校准系统。这样的校准天线布置可以用来对生物组织的复阻抗进行可重复测量，以便确定生物组织的类型和/或所述组织的状态和/或区分健康与癌组织。替选地或者附加地，所述被校准的天线布置可以在治疗(或者切除)过程中被动态地阻抗匹配到由所述生物组织的可变状态代表的负载中，以保证所述能量高效地进入(或者匹配)到所述生物组织负载中，因此提供一种可以避免与常规切除系统关联的弊端的促成组织切除的受控和高效的方法。根据本发明，在天线的远端处进行校准、即进行所述校准所在的参考平面位于所述外科手术天线的远端。在校准过程中，期望天线的远端暴露于大范围的阻抗。理想地，该范围应当从阻抗为无穷大的开路跨越到阻抗为零的短路，以使尽可能多的关于生物组织状态的信息可供捕获。本发明中描述的校准系统可以实现校准平面位于天线的远端并且使阻抗测量范围最大化。要求能够可重复地测量量值和/或相位的小的变化以便增加能够区分健康与癌组织或者癌症组织类型的可能性。因此优选优化测量灵敏度或者能力。广而言之，这可以使用插入于如下波导腔内的滑动短路(或者柱塞)来实现，所述波导腔的几何结构大到足以防止波被截止。可以例如通过使用Computer Simulation Technology(CST)Microwave Stlldio 的电磁场仿真工具基于这里阐述的理论来优化天线的确切位置和校准系统的整体物理几何结构。可以使用的其它适当的电磁场仿真包包括Ansoft HFSS和Flomerics Microstripes0在一种用于进行多点校准的替换布置中，可以使用将非50Ω阻抗环境纳入考虑之中的设计成安装到外科手术天线远端的多个固定负载。然而，这一布置可能要求各负载在物理上连接到天线的远端。这在如下外科手术环境中可能特别地重要，在所述环境中优选地使可能的手术员误差最少并且限制用来进行外科手术过程的时间。其它可能的校准装置包括用于通过扭曲包含移动负载(短路线)的腔内的杆来移动负载的螺纹布置；或者用来使用偏置的(例如弹簧加载)棘齿机械装置(例如类似于可伸缩笔中使用的机械装置)来移动负载的布置。在后一布置中，例如按压状态(其中弹簧被压缩)可以使得可移动负载处于短路位置，而释放状态(其中弹簧被释放)可以使得可移动负载处于开路位置，即在按压与释放状态之间的移动可以是在操作频率的奇数个四分之一波长的确切倍数以实现从开 路到短路的阻抗变换或者相反。在另一方面中，本发明可以涉及一种将传输组件连接到校准系统以使用位置远离校准部位的测量仪器来进行自动化校准的方法。在一个优选实施例中，传输组件具有1.62米的长度并且包括同轴连接器(优选为N型)、长度为I. 5米的柔性传输线缆以及本身包括刚性同轴线缆部分的长度为O. 12米的天线组件，而且也提供所需硬度和锐度以使天线能够直接地插入人类组织，所述刚性同轴线缆部分具有由不锈钢和铜或者银的合成物制成的外护层(外护层的内部应当是铜(或者镀银)以提供针对电磁场的低导体损耗)和由形成阻抗变换电路的低损耗陶瓷材料制成的远端。本发明不限于同轴传输组件或者同轴天线结构的使用。例如，传输线可以包括波导组件(实心、柔性或者柔性/可扭曲)，而陶瓷天线结构可以直接地耦合到所述波导结构中。传输组件可以是在长度上大于I. 5米。所述长度可由线缆组件和天线结构的插入损耗来限制，因为该系统的Q由插入损耗来限制并且要求Q尽可能高以使得能够在调谐器与天线的远端之间设置谐振腔。对于常规低损耗同轴线缆，该长度可以限于3米。
在又一方面中，本发明涉及一种操作滑动短路线以使天线能够连接到多个校准阻抗的方法。校准至开路与短路负载之间的具体阻抗的一个例子如下如果滑动短路线从短路朝着组织(负载)移动在操作频率处的波长的八分之三的电距离，则在假设沿着所述路径的传输损耗为零时该阻抗将包括其值与传输线的特征阻抗相等的电感电抗。应当注意，这一分析假设当滑动短路线在天线的远端时存在理想短路。使用滑动负载布置的优点在于可变负载(或者柱塞)可以初始地位于波导腔内以充当短路、然后例如使用线性激励器沿着所述腔自动地移动，并且将在滑动短路线的移动过程中取得多个测量点。假设腔的损耗可忽略不计，则所述滑动短路线的移动将在史密斯图的圆周周围产生多个点，则圆心或者匹配位置将能够被准确地定位。在这一方面中，线性激励器可以附接到发生器，并且形成校准系统一部分的滑动短路线可以例如使用机械装置来机械地链接到线性激励器，其中所述滑动短路线持久地连接到杆，所述杆具有沿着它的长度的某处加工的小槽(或者凹陷)，并且激励器的轴包含空心管，所述空心管具有尺寸与所述槽类似的突出部分(可能是环)以使两个机械设备能够相 对容易地链接在一起和分离、但是同时提供一种将杆定位于所述激励器内的可重复的良好手段。校准系统可以通过使用两个子母扣装置(即类似于护层或者表层上使用的那些)或者可替换地通过使用附接到发生器和校准单元的钩和环材料(例如Vekro )来物理地连接到所述发生器。其它考虑包括使用弹簧加载的滚珠以及将孔定位于波导腔中以对滑动短路线或者笔型布置(即具有多个离散校准点的布置)的位置进行定位。有多个可被考虑用于在波导腔内移动滑动短路线的可能的机电激励器。可以优选使用线性激励器，例如来自SMAC的LAL20或者LAL35线性激励器(http://www. smac-mca.co. uk/LAL. htm),当然可以使用的其它机电激励器包括步进电极、移动线圈激励器、磁致伸缩线性激励器或者基于压电的设备。本发明的这一方面也可以考虑天线和校准系统是一次性使用物品，并且有必要将它们包含于无菌容器或者壳中，因此滑动短路线的移动优选地仅在一个方向上，并且这一方向使得滑动短路线移出波导腔，因此当先进行滑动短路线与线性激励器之间的机械链接时，滑动短路线应当优选地在‘短路’位置。这里描述的自动化校准系统的可能优点之一是使用简单；例如，操作员(例如技术员或者外科医生)应当能够将线缆组件的近端连接到发生器的射频输出并且将校准系统的滑动短路线连接到发生器(或者电子仪器单元)、然后按压‘校准’按钮一次以使得能够进行全自动化系统校准。这一方面使电外科手术系统对用户友好并且对于外科手术用途而言比例如要求要将多个固定阻抗负载人工地连接到天线远端的系统更有吸引力，因为在此情形下，操作员需要进行多次物理连接并且可能被要求针对各负载重复指定的校准序列；这一过程可能耗费时间、要求特殊的操作员训练并且易有人为误差。线缆组件、外科手术天线和校准单元可以形成一次使用的用后即丢弃的物品。这些部件因此可以包含于无菌包装中，而仅有所述线缆组件的小部分(可以附接到定制的微波连接器)和滑动短路线(或者柱塞)可用于与电子仪器(发生器)进行连接。这些部分将不与患者接触，因此不需要是无菌的。因此对用于校准系统壳和可移动柱塞的材料给予考虑。如果这些单元是用后即丢弃的，则可以优选开发模具(工具)以由塑料材料生产所述单元、然后用传导率高的材料层如银或者金将表面金属化，达到允许微波信号无削弱地传播的厚度，例如五个透入深度的厚度将允许99 %的能量传播。银可能是最优选的，因为对于医疗环境中的应用而言，银是可接受的材料，即如果少量银沉积物在校准之后留在探测器顶端上，则这不会对患者带来危害。可替换地，校准单元可以是非一次性的。在这一情况下，外科手术天线可以用如下方式来包装，该方式使得所述外科手术天线可以在保持于无菌环境中的同时被插入于校准单元内并且被加以校准。例如，所述天线可以被包装于紧密地安装到天线本体的无菌包或者袋中，并且材料的壁厚度使得它不影响天线远端(天线)的性能、即材料对于微波信号而言是透明的。在这一布置中，校准系统可以位于具有电子仪器的发生器内，并且天线可以插 入到发生器的正面上的缝隙或者入口中以使得校准能够实现。天线保持器可以具有附接到校准入口的防尘帽或者盖以保护它免受尘土或者入侵物的侵袭。由于包括同轴单极结构的入侵式外科手术探测器能够穿透对形状和配置具有最小约束的软材料，因此期望对所述探测器进行校准，其中，所述同轴单极结构具有屏蔽器天线，这些天线具有锐利的指向端。这样的探测器结构可产生测量模糊性，这些模糊性可能给从一个端口的标准校准设备如SMA校准工具包获得的结果增添不确定性。所遇到的模糊性可以分为两类随机误差和系统误差。随机误差是由于测试设置中的物理改变所致的不可重复的测量变化。可能的来源包括连接器可重复性,例如测试端口线缆和仪器噪声。这些误差通常不可预测并且不能通过校准来去除。然而，可以通过进行数次测量并且求取平均值来最小化这些误差。系统误差因此可以是测量不确定性的最重要的来源。一些外科手术探测器的末端开口式结构和非标准形状使得它们被期望用于所述系统中，而所述结构和形状可能使得难以使用标准校准设备来一致和可重复地产生良好匹配的端接。换而言之，一批探测器内的外科手术探测器没有统一的阻抗，并且它们的形状不允许连接标准SMA校准负载。使用普通校准标准来进行校准将由此造成所测量的复阻抗的显著误差，这导致不可靠的组织类型识别。可在上文讨论的波导腔内移动的可滑动短路以某种方式运行以缓解这一困难。它的效果在于模仿一种向量网络分析校准过程，在该过程中一系列已知设备(标准)连接到受测试的设备(DUT)并且记录对这些标准的响应。在上述布置中，可在腔中接纳外科手术探测器，由此，可以通过将短路定位于沿着腔的适当的位置来呈现基于发出的微波辐射的(已知)波长具有已知值的多个阻抗。所述滑动短路使所述腔的电抗能够变化。滑动短路的位置可基于发出的辐射的波长来选择，以向所述探测器呈现多个已知的校准标准(阻抗值)。记录从校准标准反射的信号以确定与后续测量做比较的参考点(例如理想匹配点)。这一方法在待校准的探测器的复阻抗为使得它们的阻抗值在史密斯图的同一区域中时特别地有效。如果探测器顶端的复阻抗变化，则由移出腔的柱塞形成的圆(在与在所关心的频率的一半波长相等一在操作频率14. 5GHz处大约为IOmm—的柱塞移动中将穿越完整史密斯图)将在直径和中心点方面变化。例如，如果由插入于校准夹具的腔内的探测器造成的阻抗是50+j0Q时，则直径将是零而中心将是50 Ω。有可能通过使用附加短线(stub)(或者波导腔内的多个短线——假设为无损耗系统，三短线可以允许将探测器所呈现的中心点移动到史密斯图上的任一处)将该点移动到更适合的区域。然而，只有单一调节满足所有的探测器，调节所述附加的短线以将阻抗移动到更合适的位置才是实用的。如果探测器表现出多种多样的阻抗量值，则可能需要针对每个探测器进行调节。这可能并不实用。因此，在第一方面的开发中，公开了一种能够准确地校准其复阻抗可在史密斯图的任何区域中的一批探测器的校准技术。广而言之，第一方面的该开发可以表达为一种提供多个校准标准的一端口纠错技术，这些校准标准在预定频率具有复阻抗范围并且适于包围探测器的发射区。例如，校准标准可以是流体(例如液体)或者流体样(粒状或者散态)固体(例如尘或者沙)。可以通过将各探测器上的发出预定频率的微波辐射场的天线浸入校准标准中来校准探测器。这可以模仿将探测器插入到组织中。通过检测从探测器与校准标准之间的界面反射的辐射的量值和相位来进行校准。因此，根据本发明的第一方面，可以提供一种校准具有天线的外科手术探测器的方法，该天线被设置为发出预定频率的微波辐射场，该方法包括将探测器依次地呈现给在预定频率处具有一系列复阻抗的三个或者更多校准标准中的各校准标准；检测在探测器被呈现给各校准标准时从所述探测器反射的微波辐射的量值和相位以确定用于各校准标准 的测量阻抗值；并且比较所述测量阻抗值与用于各标准的参考阻抗值以确定用于变换后续测量阻抗值的映射函数，其中各校准标准被设置为使探测器的形状适于包围天线。各校准标准可以是流体(优选为液体)或者流体样(例如可流动)固体(优选为粉状材料，比如沙或者土)。可替换地，校准标准可以是例如适于缠绕在探测器的天线周围的可保形或者可延展固体。将探测器呈现给各校准标准可包括将天线浸入于各液体中。可以通过混合不同比例的具有不同阻抗的两种或者更多种材料来形成校准标准。两种或者更多种材料可以都是液体以便于混合。通过选择适当材料，可以获得一定范围的其复阻抗分布于史密斯图的一致地校准标准(即具有可重复获得的复阻抗的混合物)。校准标准在预定频率的复阻抗范围可以包括分布于O. 5与2. O之间的实部。所述预定频率可以是单个稳定频率。为求校准准确，预定频率优选为设备的操作频率如500MHz或者更高、优选为IOGHz或者更高如14. 5GHz、24GHz等。所提出的校准标准(这里有时称为参考液体)可使得能够补偿一批探测器中的各探测器之间的失配。在一个实施例中，用于各校准标准的参考阻抗值是使用参考探测器进行的测量。在这一情况下，针对给定探测器进行的校准测量(例如通过探测器的校准标准的检测阻抗)可被映射到针对参考探测器进行的测量。然后对从未知样本获得的测量使用映射函数。映射的测量可以用来例如通过将它们与使用参考探测器获得的用于已知组织类型的存储值进行比较来识别组织。该比较可以使用查找表等。因此，这里提出的校准技术可以允许确定映射函数以使校准的探测器进行的测量能够与针对参考探测器存储的已知值精确地做比较。可替换地，校准可以是绝对的、即校准标准的阻抗值可以已知。在这一情况下，映射函数可以起作用以将测量阻抗映射到实际阻抗。用于各种组织类型的实际阻抗值(可以从参考书获知或者通过实验来预先确定这些值)可以存储于查找表中以供比较，即以便实现识别在探测器顶端的组织类型。这里公开的校准技术可以减少通过使用端接于屏蔽器天线中的末端开口的同轴单极天线进行的阻抗测量中的不确定性。校准标准可以由可变比例的两种或者更多种可混合液体形成，这些液体在预定频率具有不同的微波辐射阻抗。为求最准确和可重复的结果，可能期望使用仅两种液体并且期望这些液体具有一致的内含物、例如无杂质或者具有固定比例的成份。例如，所述两种液体可以是纯(和无水)乙醇以及去离子水。为了有助于可重复性，期望从同一来源获得各校准标准中的水和乙醇。所述校准标准可以是包括可变比例的两种液体的混合物，例如100 %的水、50 %的水/50 %的乙醇和100 %的乙醇。然而纯液体不是必需的。在一个实施例中，不同比例的水和甲基化酒精用来形成校准标准。这两种材料具有易于混合并且具有生物兼容性的优点。甲基化酒精或者去离子酒精在效果上是乙醇( 90%)和甲醇( 10%)的混合物。为了有助于可重复性，期望甲基化酒精的含量(即乙醇和甲醇的相对比例)保持恒定。测暈/切除系统配置根据本发明的第二方面，可以提供一种组织测量和切除设备，该设备具有具有第一预定频率的第一微波辐射源和具有第二预定频率的第二微波辐射源；探测器，用于将来 自源的微波辐射导向至组织中，该探测器具有天线，该天线适合于从其发射区发射微波辐射；第一通道，用于在受控切除模式下在源与探测器之间传递微波辐射；第二通道，用于在测量模式下在源与探测器之间传递微波辐射；开关，用于根据所需操作模式来选择通道；以及检测器，用于检测从组织反射的微波辐射的量值和相位；其中第一通道可在第一功率水平操作且包括调谐器，被设置为使所述设备的阻抗与天线的发射区所见的组织的阻抗动态地匹配；以及一个或者多个功率耦合器，被设置为将反射的微波辐射耦合到检测器；并且其中第二通道可在第二功率水平操作并且被设置为将反射的微波辐射直接地供应到检测器。优选地，经由载波消除电路和具有高隔离性的循环器供应第二功率信号。优选地，第一功率水平比第二功率水平大两个或者更多个数量级。第二通道可以包括收发器，用于在从源到探测器的正向方向上发送低功率信号并且接收反射的微波辐射且将该微波辐射导向到检测器。收发器电路中的噪声源、即产生随机噪声(热噪声或者短噪声)的部件可能限制该系统的测量灵敏度。因而在第二方面中公开了一种新的低功率收发器设计。这可能是重要的，因为整个测量系统的灵敏度取决于收发器拓扑结构以及线缆组件的选择、外科手术天线设计和天线校准方法。这里描述的增强系统可以使用两个单独通道(或者操作模式)以及一个同轴线缆组件和外科手术天线来递送操作模式。所述两个通道(或者操作模式)是治疗通道和电介质测量通道，治疗通道包括能量源和外科手术天线的远端之间的动态阻抗匹配，而电介质测量通道使用低功率微波信号将能量发送到生物组织中并且可以包括具有载波消除电路的循环器以提供用于反射信号往回行进到接收器的路径，从而使得能够进行组织类型/状态(电介质)的测量。用来分离发送和接收路径的循环器优选用于展现发送与接收端口(通常为用于常规循环器配置的端口 I和3)之间的高的信号隔离电平。已经进行对治疗通道的操作的完全分析，并且已经发现在三短线的调谐器(调谐滤波器)与外科手术天线的远端(天线)之间设置谐振腔，并且这一个腔的操作类似于Fabrey-Perot腔的操作。这一个腔的有效性取决于连接于三短线调谐网络的输出与外科手术天线的近端之间的线缆组件的插入损耗以及外科手术天线本身的插入损耗。在本说明书末尾的附录A中提供了对这一调谐系统的操作的完全分析。给出的分析考虑改变调谐器的阻抗以匹配在天线的远端经历的条件，从而使得最大功率(或者所需功率)从天线的一端发出并且进入周围组织负载中。这一过程涉及到在天线的远端与三短线调谐器之间的两个方向上反射的微波功率。为了匹配条件，可以在线缆中建立驻波，其中所述场高于来自发生器的入射场以及发送到组织负载中的场。所述场的量值将取决于入射波的功率、传输线的插入损耗以及在天线的远端处的失配程度。在天线的远端处的大量失配将要求在三短线调谐器处建立相应高的失配，并且这将导致大量的多重反射和大的驻波。这一驻波的量值将取决于腔的Q，所述Q是三短线调谐器与天线之间的线缆组件的插入损耗的函数，该插入损耗本身是线缆长度的函数。这一设备使用谐振腔以使发生器(源)能够在组织负载不与源阻抗匹配(即在外科手术天线的远端存在高的失配或者反射系数)时将所需能量(或者功率)递送到所述负载中。在一个实施例中，所述天线可以被设置为与组织的初始阻抗匹配。在治疗组织时，它的阻抗将改变，这将改变阻抗匹配并且造成反射。例如，可能从所述组织移除水分，这将造成阻抗改变。该系统可用来探测材料以确定与材料有关的各类信息或者性质/特征，或者用来提供能量源与负载之间的复共轭匹配以实现从固定阻抗源到可变阻抗负载的最大能量传送。在后一情况下，控制系统可以用来测量在外科手术天线的远端(在它与负载接触的点) 所见的复阻抗并且对连接于发生器与负载之间的阻抗匹配网络自动地进行调节以实现发生器与负载之间的最大功率传送。这一布置将使由发生器与负载之间的阻抗失配所引起的反射最小。匹配网络的输出阻抗可以被调节成负载的复共轭以便实现匹配。对在匹配滤波器的输出处创建复共轭条件所需的复阻抗进行有效测量的能力可以依赖于在测量平面、即在外科手术天线与负载接触的位置校准外科手术天线的能力。在这一点进行校准的能力意味着直至这一点的微波测量系统是有效透明的，即天线的远端有效地连接到系统中进行数字信号处理的位置，例如数字信号处理单元的输入。天线结构根据第三方面，提供一种用于插入到组织中的外科手术天线，该天线包括具有馈电结构的伸长体，该馈电结构包括沿着所述伸长体的长度的内导体以及包围所述内导体并且通过电介质材料与内导体分离的外导体；连接器，用于将所述导体连接到微波功率源以从微波功率源接收微波频率能量；以及在伸长体的远端处的插入顶端，用于穿透组织，其中插入顶端包括连接到所述导体的辐射结构，用于从天线发射出微波频率能量以治疗组织；以及阻抗变换器，用于使电介质材料的阻抗与被治疗的组织匹配。优选地，插入顶端包括附接有辐射结构的陶瓷锥形顶端。所述陶瓷锥形顶端可以是阻抗变换器。在一个实施例中，所述辐射结构可以包括制作到陶瓷锥体的表面上的金属螺旋。可替换地，辐射结构可以包括从陶瓷锥体突出来的多个同轴单极或者偶极以及用以使所述单极或者偶极的并联阻抗与馈电结构匹配的阻抗变换器。第三方面的外科手术天线结构可以特别地适合于与这里描述的校准系统一起使用。例子包括测量/校准天线，用于治疗胸部肿瘤；具有金属螺旋的锥形或者螺旋顶端天线，包括由微波陶瓷材料制成的锥体，所述金属螺旋制作到锥体的表面上(所述锥体也可以形成为提供在同轴馈电结构中使用的电介质与治疗组织之间的阻抗匹配的阻抗变换器)、绕杆式天线装置，其中使用量值相等、但是相位相反的电流向两个偶极赋能；加载波导天线，其中所述陶瓷加载材料也形成辐射天线(天线)，例如部分叶片被金属化的陶瓷叶片天线、具有平衡-不平衡变换器(balun)的单极(或者针状天线)、具有反向平衡-不平衡变换器的单极、陶瓷顶端具有反向平衡-不平衡变换器的单极、陶瓷顶端不具有平衡-不平衡变换器的单极以及如下布置，该布置使用从陶瓷锥体突出来的多个同轴单极或者偶极，所述单极或偶极具有用以使单极或者偶极的并联阻抗与同轴馈电结构匹配的阻抗变换器。针对具有四个单极辐射器的同轴天线、用于肝治疗的同轴天线、螺旋天线、使用反向平衡-不平衡变换器装置的天线以及蓝宝石叶片加载波导天线，在本文中给出了具体实施例。上述外科手术天线可以用于治疗固体肿瘤、软组织和/或测量与之有关的信息，并且也可以使用于其它外科手术过程中。例如，胸部肿瘤的治疗和定位、前列腺癌的治疗和定位、脑肿瘤的治疗、肝肿瘤的治疗以及用于在肝切除、溃疡的治疗和定位以及肺癌的治疗和测量中使用。本说明书中提出的外科手术天线已被开发用于治疗固体肿瘤中，其中将有必要能够使微波能量与可变组织负载动态地匹配；和/或用于识别各种组织类型或者状态，例如区别健康组织与癌组织或者用于确定天线的远端何时与癌组织接触。期望在远端(天线)处对这些天线结构进行校准。
下文参照以下附图来给出对本发明上述方面的具体描述图I示出了作为本发明一个实施例的天线校准系统的框图；图2示出了具有与发生器分离的校准单元的自动校准系统；图3示出了具有在发生器内的校准单元的自动校准系统；图4示出了具有无菌盖的外科手术天线；图5示出了用于一点校准装置的模型；图6示出了用于作为本发明一个实施例的自动化校准系统的可调滑动短路；图7示出了其上绘制有校准测量点的史密斯图；图8示出了用于本发明的校准系统的扼流圈装置；图9示出了穿过作为本发明一个实施例的校准单元的截面图；图10示出了作为本发明另一实施例的具有多个扼流圈的校准组件；图11示出了具有用于实际系统的尺度的校准组件的另一实施例；图12示出了图11中所示校准系统的端视图；图13示出了作为本发明另一实施例的校准组件的三维图；图14示出了图13中所示校准组件的部分组装的三维图；图15示出了图13的完全组装的校准组件；图16示出了图13的校准系统中所用的柱塞的三维图；图17示出了根据本发明的全校准系统的三维图；图18示出了作为本发明另一实施例的具有可伸缩机构的校准单元；图19示出了在缩回位置的图18的校准组件；图20示出了作为本发明又一实施例的校准装置；图21示出了作为本发明另一实施例的单点校准单元；图22示出了作为本发明另一实施例的用于同轴天线的校准组件；图23示出了适用于单点校准的无菌包装中的天线；图24是作为本发明另一实施例的用于组织测量/切除系统的全系统图25是图24的系统中所用的收发器电路的框图；图26示出了在校准之后从天线获得的测量信息；图27示出了作为本发明另一方面的实施例的具有四个单极辐射器的同轴天线；图28(a)示出了作为本发明另一实施例的在其远端具有螺旋金属带的外科手术天线；图28(b)示出了作为本发明又一实施例的具有反向平衡-不平衡变换器装置的天线.
-^4 ，图29是作为本发明一个实施例的另一天线的三维图；
图30示出了适用于本发明中的同轴单极天线；图31示出了适用于本发明中的又一天线；图32至图38是示出了在天线探测器处可能出现的不同反射条件范围内能够递送的微波功率水平的曲线图；图39是示出了可能在一种端口反射检测方法中出现的典型系统误差的示意图；图40是在其上绘制有用于多个探测器中的每个探测器的一组校准标准的测量阻抗值的史密斯图；图41是在相位校正之后图40中所绘制的示出测量阻抗值的史密斯图；图42是其上绘制有针对这些探测器中的各探测器的一组甲基化酒精/水校准标准的测量阻抗值的史密斯图；图43是示出了图42中绘制的复阻抗的实部变化的曲线图；图44是示出了图42中绘制的复阻抗的虚部变化的曲线图；图45是其上绘制有使用相同探测器获取的一组甲基化酒精/水校准标准和乙醇/去离子水校准标准的测量阻抗值的史密斯图；图46是示出了针对探测器的一组乙醇/去离子水校准标准的测量复阻抗值的实部和虚部变化的曲线图；图47是其上绘制有由探测器针对不同材料测量的校准复阻抗的均值的史密斯图；图48是其上绘制有由五个不同探测器针对不同材料测量的校准复阻抗的均值的史密斯图；以及图49是图48中所示的史密斯图的中心的特写图。
具体实施例方式校准系统和过程图I示出了自动化的多点外科手术天线校准系统的框图。优选将电子仪器1000容纳于外壳中，则可将所述外壳称为发生器。校准单元100是包括用以使得能够进行多点校准的机构的机械组件。外科手术天线400以如下方式耦合到校准单元100，该方式使得天线(aerial)的远端经受通过调节校准单元100中的机械滑动机构而设置的多个阻抗值。所述机械滑动机构可以称为滑动负载或者滑动短路，并且使用机电激励器200来进行对这一机构的调节，该激励器的功能在于使滑动机构例如移入和移出校准单元组件。使用可以是比例-积分-微分(PID)控制器的激励器控制器300来控制机电激励器。这样的控制器保证可以精确地控制激励器的运动。用于激励器控制器300的控制信号来自数字信号处理器/微处理器单元800，并且这些信号是基于例如用户经由用户接口 900提供的指令。数字信号处理器/微处理器单元800然后测量由于校准单元100内所含的滑动负载的位置而在外科手术天线400的远端所见的阻抗。为了进行对校准阻抗的测量，微波信号经由微波线缆组件600发送到外科手术天线40。使用微波收发器500的发送器部分来产生微波信号。来自收发器500的发送信号沿着微波线缆组件600发送到外科手术天线400，而滑动负载在校准单元100内的位置造成外科手术天线400的远端(天线)遭受失配(产生在O与I之间的反射系数)。归因于这一失配的反射信号沿着外科手术天线400的轴从天线的远端发送或者沿着微波缆线组件600传送回到收发器500的接收器部分。接收器将该信号的下变频为可以由模拟到数字转换器(ADC) 700使用的频率而又保存信号内所含的相位信息，以使数字信号处理器/微处理器单元800能够从该信号提取相位和量值信息。此信息用来确定校准点。因此，滑动负载的各位置(受由PID控制器300通过数字信号处理器/微处理器单元800向机电激励器200施加的电压信号支配)提供单个校准点。相位和量值信息可以使用数字信号处理器/微处理器单元800被转换成复阻抗，并且可以在被称为史密斯图的阻抗图上绘制与滑动负载的位置对应的各复阻抗值。此信息提供使用置于外科手术天线400 的远端处的参考平面(或者测量点)对系统进行校准所需的信息。图7示出了史密斯图，该图示出了 28个校准点。这一绘图示出了位于史密斯图的外圆周上的所有测量点，因此该装置假设校准单元100内所含的波导腔无损耗。在实践中，可以有与波导腔以及也与线缆组件600和外科手术天线400关联的一些损耗。这一损耗将使校准圆更接近史密斯图的中心，即校准圆的半径将减少。史密斯图提供了表示任何阻抗值的便利手段。在实践中，系统针对滑动短路线在腔内的每一个位置测量相位和量值信息，并且此信息可以被绘制、存储或者转换成任何格式。可以便利地将滑动短路线的每个位置的相位和量值(两个数字)存储到查找表中或者存储器(RAM或者DRAM)中，并且一旦测量了所有点，则可以进行数学计算以建立用于后续组织状态测量的参考点。例如，参考点可以是0、1或者-I。有利的是测量足够的校准点以使得能够测量在0°与360°之间的相位改变并且可测量的量值跨越-I与I之间的范围。在进行组织状态测量之前，通过校准来确定参考位置。在新的线缆-天线组件连接到发生器时也通过校准来确定参考位置。可期望在宽范围内测量，即捕获达360°的相位改变，因为针对各种组织类型的相位改变可能是大的。在使用中，实际组织状态测量被与参考点做比较以建立在天线的远端所见的阻抗。图2示出了连接到所述系统其余部分的自动校准设备的实施例。校准单元100使用适当的和安全的附接设备180外部地连接到发生器1010。这一附接设备可以是Velcro 的带、子母扣/短线装置或者任何其它适当的机械链接。在这一配置中，校准单元100、外科手术天线400和线缆组件600形成一次性地用后即丢弃的物品。外科手术天线400可以在制造过程中被消毒和组装到校准单元100中。实际上，校准单元100和一部分线缆组件600可以容纳于无菌包装(未示出)中。在校准过程中，校准单元100和柱塞130附接到发生器1010，而线缆组件600的近端连接到发生器1010内所含的电子仪器1000 (见图I)内所含的收发器。机械链接140用来将柱塞130连接到线性激励器200。使用电子仪器1000来控制激励器控制器300。校准单元100包含两个射频扼流圈；第一扼流圈110用来保证天线400经由插入管150电连接到校准单元100的壁165而无需在插入管150的壁与外科手术天线400的外护层之间的干涉配合。优选使用扼流圈110而不是将部件设计成具有干涉配合，因为期望使用具有生物兼容性的材料(如帕利灵C)层来覆盖外科手术天线400，而如果天线400的外护层与插入管150的壁近接触，则可能刮去这一涂层。第二扼流圈120用来使柱塞能够沿着波导腔160自由地滑动而又在滑动负载(或者滑动短路线)125与波导腔160的内壁之间提供良好的电短路。图3示出了用于自动校准系统的配置，其中校准单元100包含于发生器1010内。与图2中共同的特征被给予相同的附图标记。在这一布置中，所述用后即丢弃的物品仅为外科手术天线400和线缆组件600。由于校准单元100将用来校准许多外科手术天线这一事实，插入管150的壁可能不能为外科手术天线400提供无菌环境，因此有必要将外科手术 天线400包装于能够在校准之后剥落的无菌包或者壳内，因此提供用于外科手术天线400的无菌环境。图4示出了可以完整地封闭外科手术天线400和一部分附接线缆组件600的无菌盖(或者包或者壳)650。为了使得能够使用图3中所示的布置来有效地校准外科手术天线400，无菌壳650的壁尽可能薄并且由对外科手术天线400的远端(辐射天线)的电性质没有不利影响的材料制成、即期望无菌壳650在用来进行校准过程的微波频率处对于由滑动负载产生的阻抗是电透明的。无菌壳650的厚度应当也被限制为确保外科手术天线400装入插入管150中而不被破裂或者破坏。第一射频扼流圈110有助于保证外科手术天线400的外壁电短接到插入管150的壁并且使射频泄漏最少。可以通过保持无菌壳650的厚度尽可能薄并且通过将在所选择的校准频率处具有低损耗的材料用于无菌壳650来增强射频扼流圈650的有效性。在图3中所示布置中，柱塞130被使用机械链接140永久地连接到线性激励器200。例如，无菌壳650优选地具有小于O. 2mm并且更优选地小于O. 05mm的厚度，该材料在所关心的频率处具有小于O. 0009并且更优选地小于O. 0002的损耗因子或者耗散因子(正切δ )。用来将柱塞移入和移出校准单元100内所含的波导腔的激励器200可以采用线性电机、移动线圈激励器、压电器件、步进电机或者基于磁致伸缩材料的激励器的形式。对于这里开发的系统，机电激励器200优选为具有足够长的行程的高分辨率线性激励器，以使得能够在史密斯图的圆周周围实现完整移动。由SMAC Europe有限公司制造的零件号为LAL35-025-71F的线性激励器是适合的。可以使用上述实施例来进行的校准是一端口(单端口)校准。期望在尽可能大的负载范围内校准。使用治疗(动态匹配)和测量系统(组织状态/类型识别)进行的测量将包括测量误差，且这些误差可被分成两组系统误差和随机误差。随机误差是由于噪声(例如由系统内的部件产生的短噪声或者热噪声)、温度变化和系统中的其它非确定的物理改变所致的不可重复的测量变化。系统误差包括微波电路(仪器)排列中的泄漏和失配信号、在参考信号路径与测试信号路径之间的隔离特征(例如收发器电路500中所用的循环器)以及系统频率响应。在通常的微波测量系统中，系统误差是测量不确定性的最重要的来源。在稳定测量环境中，系统误差是可重复的并且可通过校准来校正。在测量校准过程中，一连串的已知设备(或者标准)被连接到测量设备(在这一实例中为外科手术天线的辐射天线)。系统影响被确定为对标准的测量响应与已知响应之差。一旦被表征，这些误差可能在数学上是相关的。上文讨论的校准技术是一端口校准(one port calibration)。这里公开的系统也是一端口系统。所进行的测量是反射测量，其中信号是通过天线从低功率微波源发送到负载，且对从负载反射回的信号进行测量。换而言之，单个端口发送信号，同时接收从生物组织负载反射的信号。这一测量通常称为散射参数测量，而这里进行的特定测量是称为S11测量的正向反射测量。反射测量的动态范围受测量端口的方向性限制。为了提高测量准确度和灵敏度，期望进行一端口校准，因为这可以测量和去除在一端口测量中存在的三个系统误差项方向性、源匹配和反射跟踪。图5示出了理想情况和误差适配器的等效电路。实际散射参数Slla与测量结果Sllm之间的关系由方程I给出
权利要求
1.一种组织测量和切除设备，包括 微波福射源； 探测器，所述探测器具有天线，所述天线适合于从其发射区发出微波辐射，所述探测器能够选择性地经由第一通道或第二通道连接到所述源，其中所述第一通道用于在受控切除模式中在所述源与所述探测器之间承载微波辐射，所述第二通道用于在测量模式中在所述源与所述探测器之间承载微波辐射； 开关，用于选择所述第一或者第二通道来接收来自所述源的微波辐射；以及 检测器，用于检测从所述组织反射的微波辐射的量值和相位； 其中所述第一通道能够在第一功率水平操作并且包括调谐器，被设置为使所述设备的阻抗与所述天线的发射区所见的组织阻抗动态地匹配；以及一个或多个功率耦合器，被设置为将所反射的微波辐射耦合到所述检测器；以及 其中所述第二通道能够在第二功率水平操作并且被设置为将所反射的微波辐射直接地供应到所述检测器。
2.根据权利要求I所述的组织测量和切除设备，其中所述第二通道包括循环器，连接成允许在第一端口接收的来自所述源的正向辐射经由第二端口被递送到所述探测器，以及允许在所述第二端口接收的来自所述探测器的反射辐射经由第三端口递送到所述检测器。
3.根据权利要求2所述的组织测量和切除设备，包括连接于所述循环器的第一端口与第三端口之间的载波消除电路。
4.根据权利要求3所述的组织测量和切除设备，其中所述载波消除电路包括第一耦合器，被设置为耦合在所述循环器的所述第一端口接收的正向辐射；信号调节器，被设置为修改所耦合的正向辐射的量值和/或相位；以及第二耦合器，被设置为将所修改的耦合正向辐射耦合到来自所述循环器的第三端口的信号中，由此，所述修改的耦合正向辐射被设置为消除从所述循环器的第三端口泄漏出的来自所述源的辐射。
5.根据权利要求I至4中的任一权利要求所述的组织测量和切除设备，包括具有混频器的接收器，所述混频器具有连接成接收所述反射的微波辐射的第一输入、连接成接收向下混频信号的第二输入以及连接到所述检测器的输出，所述混频器被设置为向所述检测器输出信号，所输出的信号的频率低于在所述第一输入接收的所述反射的微波辐射的频率。
6.根据权利要求5所述的组织测量和切除设备，其中所述向下混频信号从所述微波辐射源导出。
7.根据权利要求I至6中的任一权利要求所述的组织测量和切除设备，其中所述微波辐射源被锁相至单个频率。
8.根据权利要求I至7中的任一权利要求所述的组织测量和切除设备，其中通过沿着所述第二通道递送的辐射而进入到组织中的微波功率的幅度小于10mW。
9.根据权利要求I至8中的任一权利要求所述的组织测量和切除设备，其中所述第一功率水平比所述第二功率水平大两个或者更多个数量级。
全文摘要
一种利用微波辐射来治疗组织的装置以及天线校准系统和方法。组织测量和切除设备包括微波辐射源；探测器，具有适合于从其发射区发出微波辐射的天线且可选择性地经由第一或第二通道连接到源，第一通道和第二通道分别用于在受控切除模式和测量模式中在源与探测器之间承载微波辐射；开关，用于选择第一或第二通道接收来自源的微波辐射；以及检测器，用于检测从组织反射的微波辐射的量值和相位，第一通道可在第一功率水平操作且包括调谐器，被设置为使设备阻抗与天线发射区所见的组织阻抗动态匹配；以及一个或多个功率耦合器，被设置为将反射的微波辐射耦合到检测器；第二通道可在第二功率水平操作且被设置为将反射的微波辐射直接供应到检测器。
文档编号A61B18/18GK102961184SQ201210295520
公开日2013年3月13日 申请日期2007年10月10日 优先权日2006年10月10日
发明者克里斯托弗·保罗·汉科克, 马尔科姆·怀特, 约翰·毕晓普, 马丁·温福德·布顿 申请人:医疗设备创新有限公司