一种可调节辐射区长度的射频消融电极针及系统和方法与流程

一种可调节辐射区长度的射频消融电极针及系统和方法
1.相关专利申请的交叉引用
2.本专利申请要求2021年9月14日提交的专利申请cn 202111074027.1的优先权，其全文以引用方式并入本文
技术领域
3.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种可调节辐射区长度的射频消融电极针及系统和方法。


背景技术：

4.常规的射频消融系统主要包括以下三个部件，其一是射频功率输出主机，该部件根据应用需要，通常工作频率为400-500khz，输出功率为20w-250w不等；其二是水泵，其主要作用是给电极针应用部分降温，实际应用中，是否需要冷却水循环系统，视具体的应用和功率输出而定；其三是电极针，一端接射频功率输出主机，一端直接放置于病患的病灶位置。
5.现有射频消融系统，根据应用的场景，和消融区域的大小，有单极，多极等不同的实现方式，传统的射频消融系统，通常是单个主机配备多种型号电极，通常各型号通过裸露端长度不同达到不同消融范围。该方式在实际的临床应用中，对单个病人有2个及以上的肿瘤进行消融时，通常需要2个及以上的电极。
6.在实际临床操作中，鲜有可调节辐射区长度的电极针设计，无法做到通过电极针本身的设计，在系统输出不做相应的调整的情况下达到精准消融的手术目的，这也是可调节电极无法在实际临床中得到应用的原因。
7.中国发明专利(申请公布号cn 107374726 a)公开了一种可调节工作长度的射频消融电极针及安装、使用方法。电极针包括手柄、针体、滑块和套管，滑块和套管采用绝缘材料制成，根据肿瘤的大小，通过滑块的移动，改变套管与针体的相对位置，进而实现电极针工作端长度可调节的目的。通过在手柄内设置变值电阻器，主机通过检测电阻大小得出电极针工作端的长度，进而匹配不同的输出功率。该装置与本发明的不同之处在于，本发明通过弹簧机械装置改变裸露端长度，采用位移传感器，或可滑动部分设计电压差测试装置，通过测定电压差得到裸露长度，本发明的电极针采用金属材料的电极辐射端，通过针头与针体的相对位置改变，利用针体与手柄的连接弹簧调节电极工作长度，电极针的设计更为简洁，操作方便。并且，本发明的手柄处设有测距传感器，系统通过测量距离，可以得出消融区域大小，匹配相应的功率，系统可根据消融范围的大小动态调节最大峰值输出功率，信号输出模式(连续或者脉冲)，以及温度或者阻抗反馈的模式等，可做到根据待消融范围大小，系统定制化输出。
8.pct申请(国际公布号wo2020088140a1)公开了一种消融针组件及消融系统，消融针组件包括中空的外套管和消融针，外套管可移动的套设于电极针主体外，并与消融手柄可拆卸连接；消融系统为消融针组件及射频或微波发生器及冷却装置。该装置与本发明的
不同之处在于本发明通过弹簧机械装置改变裸露端长度，采用位移传感器，或可滑动部分设计电压差测试装置，通过测定电压差得到裸露长度，本发明的电极针针头套于针体外部，针体与手柄不可拆卸得连接，采用通过控制针体退出针头中空腔体的长度，调节辐射区的长度，并在手柄处设有测距传感器。并且，本发明的消融系统接收长度信息后，将长度与消融范围关联，将机械信号转换成电信号，将电信号转换成数字信号输出，能够实现精准消融。本发明不仅仅只从电极针结构本身创新，系统可根据消融范围的大小动态调节最大峰值输出功率，信号输出模式(连续或者脉冲)，以及温度或者阻抗反馈的模式等，可做到根据待消融范围大小，系统定制化输出。


技术实现要素：

9.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种可调节辐射区长度的射频消融电极针；本发明还提供一种可调节辐射区长度的射频消融系统；本发明还提供一种可调节辐射区长度的射频消融电极系统的实现方法，通过本发明可以避免在临床应用过程中，需要对单个主机配备多种型号、裸露端长度不同的消融电极，简化操作，能够达到系统对电极做出调整，实现精准消融的目的。
10.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
11.在本发明的第一方面，提供一种可调节辐射区长度的射频消融电极针，包括手柄、针头、针体、尾部弹簧；所述针头为带有针尖的中空结构，套在所述针体的前端，所述针头为金属材料；所述针体包括位于针体前端的电极辐射端，所述电极辐射端为金属材料，所述针体中段包裹非金属材料涂层，所述针体的后端设置有尾部弹簧；所述尾部弹簧的伸缩带动所述针体在针头内移动，所述电极辐射端相对于所述针头的长度随之改变；所述针体的后端与所述手柄连接。
12.作为本发明优选的技术方案，所述电极辐射端长度与所述针头长度相同，此时辐射区的长度可以按需求进行调节，其最大的可调节长度为原始长度的2倍。
13.作为本发明优选的技术方案，所述针体的后端伸入所述手柄并与手柄不可拆卸连接；所述手柄内壁上与所述针体的后端连接处设置有测距传感器，测距传感器能够实时测量电极辐射端与针头的相对位置，并将该距离数据实时反馈给主机端的系统。
14.作为本发明优选的技术方案，所述针头还通过针头支撑杆与所述手柄固定连接；
15.所述针体内设有贯穿该针体、供所述针头支撑杆穿过的通孔。
16.在本发明的第二方面，提供一种可调节辐射区长度的射频消融电极系统，包括上述的可一种调节辐射区长度的射频消融电极针、发生器，所述射频消融电极针通过连接线连接至所述发生器，所述发生器中设置有主机端系统，通过所述测距传感器测得电极辐射端的位置数据后传输至主机端系统，所述主机端系统接收所述测距传感器测得的电极辐射端位置数据，通过主机端系统中预设的内置程序，计算得出消融范围的大小并输出消融范围。
17.作为本发明优选的技术方案，所述主机端系统输出指令控制所述尾部弹簧的伸缩，调整所述电极辐射端的位置。具体地，所述主机端系统根据程序得出的位置数据，控制所述尾部弹簧，通过所述尾部弹簧的伸缩控制电极辐射端从所述针头尾部露出的距离。
18.作为本发明优选的技术方案，所述发生器上设置有显示屏幕及操作界面，供操作
者查看数据以及进行各项操作。
19.作为本发明优选的技术方案，所述射频消融电极针通过连接线连接至所述发生器。
20.在本发明的第三方面，提供一种上述可调节辐射区长度的射频消融电极系统的实现方法，该方法包括如下步骤：
21.步骤1，将电极针的连接线连接至发生器，启动发生器，所述可调节辐射区长度的射频消融电机的主机端系统开启；
22.步骤2，所述主机端系统根据消融区域大小控制所述尾部弹簧，所述尾部弹簧通过伸缩调整所述电极辐射端的位置，使电极辐射区长度变化；
23.步骤3，所述测距传感器实时获取所述电极辐射端位置数据并上传至主机端系统；
24.步骤4，辐射端位置确定后，所述主机端系统根据所述位置数据计算输出功率，对待消融区域执行消融。
25.作为本发明优选的技术方案，所述步骤3中，所述主机端系统内设置有将机械信号转换为电信号，并将电信号转换成数字信号的算法，从而将机械信号转换为电信号并将电信号转换成数字信号。
26.作为本发明优选的技术方案，所述步骤2中，所述发生器显示屏幕上实时显示所述测距传感器测得的位置数据匹配的消融区域信息。
27.在本发明的第四方面，提供一种可调节辐射区长度的射频消融电极针，包括手柄、针头、针杆、针体及尾部弹簧；
28.所述针头和所述针杆均为金属材料，所述针体的前端为电极辐射端，所述电极辐射端为金属材料；所述针体的中段及后段包裹非金属材料涂层；
29.所述针体的后端与所述手柄固定连接，且所述针体内设有贯穿该针体的通孔；
30.所述针头设于所述针杆的前端，所述针杆的后端穿过所述通孔通过所述尾部弹簧与所述手柄连接，且所述针体的侧壁处设有沿所述针体轴向方向设置的导向槽，供针杆连接件从所述针杆外侧穿过所述导向槽与位于所述针体的通孔内的所述针杆连接，所述尾部弹簧及所述针杆连接件带动所述针杆相对于所述针体作伸缩移动，所述电极针的辐射区长度随所述针杆的伸出所述针体的长度变换而改变。
31.作为本发明优选的技术方案，所述针体的后端伸入所述手柄并与手柄不可拆卸连接；所述手柄内壁上与所述针体的后端连接处设置有测距传感器，以对所述针头的位置进行检测。
32.在本发明的第五方面，提供一种可调节辐射区长度的射频消融电极系统，包括上述的可调节辐射区长度的射频消融电极针、发生器，所述射频消融电极针与所述发生器连接，所述发生器内设置有主机端系统，所述主机端系统接收测距传感器测得的所述针头位置数据。
33.本发明的优点在于：第一，采用单电极的同时，可以满足不同消融区域的需求。第二，在手柄上设计测距传感器，并在系统中将机械信号转换成电信号，将获得的电信号转换成数字信号输出。通过该设计，系统可将获得的信号与消融范围建立关联，从而实现精准消融。第三，系统根据需要消融的范围，能够有针对性的优化程序算法，使系统在使用过程中更加安全可靠。
34.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
35.图1是第一实施例中的电极针的第一局部剖面结构示意图。
36.图2是第一实施例中的电极针的第二局部剖面结构示意图。
37.图3为图2中的射频消融电极针中的针体前端的电极辐射端完全处于针头中的状态示意图。
38.图4为图2中的射频消融电极针中的针体前端的电极辐射端从针头中伸出时的状态示意图。
39.图5为第二实施例中的射频消融电极针中的针杆伸出针体时的状态示意图。
40.图6为图5中针体后端处的局部示意图。
41.图7为图5实施例中的射频消融电极针中的针杆完全收缩在针体中时的状态示意图。
42.图8为图7中针体后端处的局部示意图。
43.其中，附图标记如下：
44.针头1，针头支撑杆11，针杆12，针体2，电极辐射端21，非金属材料涂层22，导向槽23，针杆连接件24，手柄3，发生器4，显示屏幕41，尾部弹簧5，测距传感器6。
具体实施方式
45.为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。但本发明不仅限于以下实施的案例。
46.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
47.第一实施例
48.如图1所示，一种可调节辐射区长度的射频消融电极针，包括针头1，针体2，手柄3，其中针头1为中空结构，一端带有针尖，一端开口。针体2的头部为电极辐射端21，中段为非金属材料涂层22，从针头1的开口端插入针头1的中空结构内，针体2在针头1内可滑动。针体2的尾部不可拆卸得连接于手柄3中，手柄3上靠近针体2尾部处设置有测距传感器6。尾部弹簧5一端与针体2的尾部相连接，另一端与手柄3相连接，通过尾部弹簧5的压缩与拉伸，可以带动针体2相对于针头1的位置移动。针头1和电极辐射端21均为金属材料，并且电极辐射端21的长度与针头1的长度相同。在非金属材料涂层22的包裹下，针体2上除了电极辐射端21之外的其他区域，都无法实现消融功能。
49.其中，图1中为便于体现各个部位的结构关系，针头1处呈剖面状态。
50.如图2所示(其中，图2中为便于体现各个部位的结构关系，针头1及针体2处呈剖面状态)，该实施例中，针头1还通过针头支撑杆11与所述手柄固定连接，其中，针体2中设有贯
穿该针体的通孔，针头支撑杆11设于所述通孔中，通过该结构设计不仅使得针头和手柄的相对位置固定，从而可实现通过移动针体的位置实现对辐射区长度的调整。其中，针头支撑杆11的长度需长于所述针体的长度。在其它实施例中，也可采用其它方式对针头1与手柄3之间的相对距离进行固定，如可借助辅助的外部支撑机构实现针头1与手柄3之间的相对位置的固定。
51.下面结合图3及图4对该实施例中的射频消融电极针的辐射区伸缩状态进行进一步地说明(由于图3及图4中仅为体现伸缩状态，故没有绘制出射频消融电极针完整的结构，同时，为了便于体现针体、针头及针头支撑杆11的相对位置，图中针头部呈剖面状态，实际应用过程中，是无法从外部看出位于针头内的针体及针头支撑杆11的，同时，图3及图4仅为体现各个部件中的相对位置关系，并不对各结构的具体形状进行限定)：
52.如图3所示，该电极针在执行消融时，针头1与手柄3之间通过针头支撑杆11连接，针头1与手柄3之间的相对距离不变，辐射区域最短时，尾部弹簧5拉伸，电极辐射端21完全插入针头1的中空结构中，辐射区长度仅为针头1的长度；
53.如图4所示，该电极针在执行消融时，针头1与手柄3之间通过针头支撑杆11连接，针头1与手柄3之间的相对距离不变，辐射区域最长时，尾部弹簧5压缩，电极辐射端21从针头1的中空结构中滑出，此时的辐射区长度为针头1长度加电极辐射端21从针头中伸出的长度。
54.一种可调节辐射区长度的射频消融系统，包括上述的可调节辐射区长度的射频消融电极针和发生器4，电极针通过连接线与发生器4连接，发生器4上设置有显示屏幕41。发生器4内设置有主机端系统，测距传感器6将测得的针体2的位置数据通过连接线传输至主机端系统，系统通过内置程序处理后，得出该辐射长度匹配的消融区域。操作者通过操作发生器上设置的操作界面，可以使系统控制与手柄3相连的尾部弹簧5，通过尾部弹簧5的压缩和拉伸，改变针体2相对于针头1的位置。
55.本发明上述实施例中的射频消融电极系统的使用方法如下：
56.将电极针通过连接线接入发生器4，将主机端系统开机，系统通过开机自检后可以开始操作。操作者根据对患者的前期诊断能够得出需要消融的区域大小，根据消融区域的大小，调节针头1与针体2的相对位置。当电极针到达指定区域后，操作者开始操作发生器4，系统发出指令，使与手柄3连接的尾部弹簧5收缩，将针体2从针头1内部拉出，电极辐射端21从针头1的包裹下裸露出来，此时的电极辐射长度为针头长度加电极辐射端裸露长度。测距传感器6实时测量针体2的位置变化，得到电极辐射端21裸露出来的长度并反馈给系统，系统通过内置程序将电极辐射端21的裸露长度与消融范围的大小对应起来，操作者只需根据需要消融的区域大小，使针体2停留在合适的位置即可。位置确定后，系统通过设置好的程序，在测得电极辐射端21露出长度后，根据长度值匹配不同的输出功率，从而使射频消融的输出功率量化，随后能够按照适宜的功率对待消融区域执行消融。
57.本发明中，发生器4内配置的主机端系统具有将电极辐射端21移动距离和射频消融的作用范围相联系的功能，当测距传感器6将电极辐射端21露出长度输入系统后，系统能够计算得出该距离对应的消融区域大小。因此，操作者仅需掌握待消融区域大小这一数据，即可通过系统得到适宜的电极辐射端21的裸露长度。
58.在执行上述操作时，可由操作人员手动带动针体的位置，从而调节尾部弹簧的伸
缩，进而调整所述电极辐射端的位置。
59.第二实施例
60.参阅图4至图8所示(由于该实施例中手柄的结构与上述实施例中的结构相同，故图4及图8中对于与第一实施例中相同的结构并未绘制，同时，为了并与本领域技术人员更好地了解各个结构之间的关系，图4至图8中的针体呈剖面状态，故可看出位于其内部的针杆的位置)，在第二实施例中，可调节辐射区长度的射频消融电极针还可包括手柄、针头、针杆12、针体及尾部弹簧；
61.所述针头1和所述针杆12均为金属材料(在具体实施时，针头1和针杆12可为一体式结构，也可由分离式结构组合而成)，所述针体的前端为电极辐射端21，所述电极辐射端21为金属材料；所述针体的中段及后段包裹非金属材料涂层；
62.所述针体的后端与所述手柄固定连接，且所述针体内设有贯穿该针体的通孔；
63.所述针头设于所述针杆12的前端，所述针杆12的后端穿过所述通孔通过所述尾部弹簧与所述手柄连接，且所述针体的侧壁处设有沿所述针体轴向方向设置的导向槽23，供针杆连接件24从所述针杆12外侧穿过所述导向槽与位于所述针体的通孔内的所述针杆12连接，所述尾部弹簧及所述针杆连接件24带动所述针杆12相对于所述针体作伸缩移动，所述电极针的辐射区长度随所述针杆12的伸出所述针体的长度变换而改变。
64.该实施例中，所述针体的后端伸入所述手柄并与手柄不可拆卸连接；所述手柄内壁上与所述针体的后端连接处设置有测距传感器6，以对所述针头的位置进行检测。
65.在实施时可调节辐射区长度的射频消融电极系统还可包括图5及图8的实施例中的射频消融电极针、发生器4，所述射频消融电极针与所述发生器4连接，所述发生器4内设置有主机端系统，所述主机端系统接收测距传感器6测得的所述针头位置数据。所述发生器4上设置有显示屏幕41及操作界面。
66.在实施时，用户可根据所述主机端系统在显示屏幕41上显示的输出指令(其中，输出指令可包括消融区域数据)及测距传感器6测得的所述针头位置数据，控制所述尾部弹簧的伸缩，调整所述针头的位置及针杆12伸出针体的长度，从而调整辐射区长度。
67.如图5及图6所示，该电极针在执行消融，辐射区域最长时，尾部弹簧5拉伸，针头1及针杆12从针体的通孔中伸出，此时的辐射区长度为针头1及针杆12伸出针体的长度加电极辐射端21的长度。
68.如图7及图8所示，该电极针在执行消融，辐射区域最短时，尾部弹簧5收缩，针杆12完全收缩在针体的通孔内，仅针头部从针体的通孔中伸出，此时的辐射区长度为针头1的长度加电极辐射端21的长度。
69.操作时，操作人员可通过调节针杆连接件24在导向槽23内的位置，从而调节针杆12的伸缩长度。如图5及图7所示，该实施例中导向槽23位于针体2的后端，且导向槽23中靠近手柄的一端还设有限位槽，可将针杆连接件24限位于限位槽内，从而将针杆12收缩在针杆12内。
70.该实施例中通过在电极针内设置尾部弹簧，使得针头处具备向前的推力，操作时，操作人员仅需提供向后拉的力就可实现对辐射区长度的调节，使得调节过程过程更为省力。
71.本发明改进了射频电极的结构，使辐射区的长度可以按需求进行调节，其最大的
可调节长度为原始长度的2倍。本发明在手柄3处设置测距传感器6，当操作者将电极调节至消融范围所需要的位置时，测距传感器6将获得电极辐射区的长度，系统能够将该长度与需要消融的范围关联，并将该信息储存至系统进行设置，然后进行消融。本发明提供的系统适用于单病灶多次消融以及单病人多点消融的场景，能够大大减少手术负责度，降低病人的经济成本。
72.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。