Электрохирургический абляционный инструмент
Группа изобретений относится к медицинской технике. Электрохирургический инструмент содержит проксимальную часть, содержащую коаксиальную линию передачи для передачи микроволновой электромагнитной (ЭМ) энергии. Коаксиальная линия передачи содержит внутренний проводник, отделенный от проксимального внешнего проводника первым диэлектрическим материалом. Дистальная часть инструмента - излучающая. Промежуточный трансформатор импеданса выполнен с возможностью согласования импеданса коаксиальной линии передачи с импедансом дистальной излучающей части. Внутренний проводник проходит за дистальный конец проксимального внешнего проводника через промежуточный трансформатор импеданса и через дистальную излучающую часть, образуя проводящую часть микроволновой антенны для излучения микроволновой ЭМ энергии, передаваемой по коаксиальной линии передачи. Микроволновая антенна содержит дистальный диэлектрический материал, размещенный поверх проводящей части микроволновой антенны. Дистальная излучающая часть определяет внешнюю поверхность электрохирургического инструмента и имеет максимальный внешний диаметр меньший, чем внешний диаметр коаксиальной линии передачи, и при этом дистальный диэлектрический материал имеет максимальный внешний диаметр, меньший, чем внешний диаметр первого диэлектрического материала. Раскрыто электрохирургическое устройство. Технический результат состоит в обеспечении применения для обработки труднодоступных мест. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к электрохирургическому инструменту для подачи радиочастотной и микроволновой энергии в биологическую ткань для абляции ткани-мишени. В частности, зонд выполнен с возможностью введения через канал хирургического устройства для осмотра или катетера, который можно вводить в участок обработки неинвазивным способом. Зонд может быть выполнен с возможностью абляции ткани, такой как новообразование, киста или другой участок поражения. Зонд может быть особенно подходящим для лечения поджелудочной железы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Применение тепловой энергии к биологической ткани хорошо известно в качестве эффективного способа уничтожения клеток. Например, в результате применения радиочастотной или микроволновой энергии может нагреваться и, следовательно, удаляться (разрушаться) биологическая ткань. Данный способ могут, в частности, использовать для лечения злокачественной опухоли.
Известен метод лечения ткани поджелудочной железы с помощью эндоскопической ультразвуковой радиочастотной абляции (Pai, M., et al.: Endoscopic ultrasound guided radiofrequency ablation, for pancreatic cystic neoplasms and neuroendocrine tumors, World J Gastrointest Surg 2015 April 27; 7(4): 52-59). В этом методе токоведущий провод небольшого диаметра (например, 0,33 мм) вводят через рабочий канал эндоскопа с ультразвуковым контролем. Радиочастотная мощность подается на провод в сочетании с наружным заземленным возвратным электродом, находящимся в контакте с кожей пациента, для коагуляции тканей печени и поджелудочной железы. Для абляции поражений необходимо подавать питание в течение 90-120 секунд, а в некоторых случаях снять и переместить провод.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В наиболее общем смысле данное изобретение обеспечивает электрохирургический инструмент, содержащий микроволновую абляционную антенну, которая по размеру рассчитана таким образом, чтобы подходить для введения в поджелудочную железу посредством хирургического устройства для осмотра, чтобы обеспечить быструю и точную альтернативу известным методам радиочастотной (РЧ) абляции. Хотя данное изобретение может быть конкретно применено для лечения поджелудочной железы, оно также может быть подходящим для применения в других неудобных для обработки местах, таких как легкие и т. д.
В соответствии с данным изобретением обеспечен электрохирургический инструмент, содержащий: проксимальную часть, содержащую коаксиальную линию передачи для передачи микроволновой электромагнитной (ЭМ) энергии; дистальную излучающую часть; и промежуточный трансформатор полного сопротивления, выполненный с возможностью согласования полного сопротивления коаксиальной линии передачи с полным сопротивлением дистальной излучающей части, при этом дистальная излучающая часть содержит микроволновую антенну для излучения микроволновой ЭМ энергии, передаваемой по коаксиальной линии передачи, при этом максимальный наружный диаметр дистальной излучающей части меньше наружного диаметра коаксиальной линии передачи. Благодаря этим функциям инструмент может подавать микроволновую энергию через конструкцию малого диаметра.
Коаксиальная линия передачи может содержать внутренний проводник, отделенный от проксимального наружного проводника первым диэлектрическим материалом. Коаксиальная линия передачи может представлять собой обычный коаксиальный кабель. Преимущественно, внутренний проводник коаксиального кабеля может проходить за дистальный конец проксимального наружного проводника через промежуточный трансформатор полного сопротивления в дистальную излучающую часть. Другими словами, промежуточный трансформатор полного сопротивления и дистальная излучающая часть могут иметь общий коаксиальный кабель. Этого можно добиться за счет снятия наружного проводника коаксиальной линии передачи вдоль ее дистальной части там, где должны быть образованы промежуточный трансформатор полного сопротивления и дистальная излучающая часть. Как обсуждается ниже, первый диэлектрический материал также можно использовать в промежуточном трансформаторе полного сопротивления и дистальной излучающей части. Например, первый диэлектрик может быть выборочно удален на этих участках, чтобы уменьшить их диаметр. В некоторых случаях его можно полностью удалить и заменить другими диэлектрическими материалами. В качестве альтернативного варианта его можно использовать отдельно или в сочетании с другими материалами.
Проксимальный наружный проводник (то есть наружный проводник коаксиальной линии передачи) может иметь наружный диаметр, равный или меньше 3 мм, предпочтительно равный или меньше 2,2 мм. Максимальный наружный диаметр дистальной излучающей части может быть равен или меньше 1 мм. Промежуточный трансформатор полного сопротивления может иметь максимальный наружный диаметр между диаметром проксимального наружного проводника и диаметром дистальной излучающей части.
Промежуточный трансформатор полного сопротивления представляет собой четвертьволновую коаксиальную линию передачи. В данном документе термин «четвертьволновая» относится к длине волны микроволновой энергии, передаваемой по коаксиальной линии передачи. Инструмент может быть выполнен с возможностью использования на определенной частоте микроволновой энергии, поэтому данную длину можно получить для любого конкретного инструмента.
В четвертьволновой коаксиальной линии передачи внутренний проводник может быть отделен от промежуточного наружного проводника вторым диэлектрическим материалом, имеющим меньший наружный диаметр, чем наружный диаметр первого диэлектрического материала. В одном примере второй диэлектрический материал представляет собой часть первого диэлектрического материала с уменьшенным диаметром, который проходит за дистальный конец проксимального наружного проводника. В качестве альтернативного или дополнительного варианта (поскольку промежуточный трансформатор полного сопротивления может содержать комбинацию диэлектрических материалов), второй диэлектрический материал может содержать материал или состоять из материала, который обладает более высокой относительной диэлектрической проницаемостью, чем первый диэлектрический материал.
Внутренний проводник может проходить через дистальную излучающую часть, образуя проводящую часть микроволновой антенны. Следовательно, в этом примере внутренний проводник коаксиальной линии передачи проходит по всей длине инструмента.
В другом примере дистальный проводящий наконечник может быть установлен на дистальном конце внутреннего проводника. Дистальный проводящий наконечник может образовывать проводящую часть микроволновой антенны. В этом примере внутренний проводник действует как источник питания для микроволновой антенны. Дистальная излучающая часть может содержать коаксиальную подающую часть, имеющую микроволновую антенну, образованную на ее дистальном конце.
Микроволновая антенна может быть нагруженной однополюсной антенной, имеющей дистальный диэлектрический материал, размещенный поверх проводящей части микроволновой антенны. Дистальный диэлектрический материал может представлять собой часть первого диэлектрического материала с уменьшенным диаметром, который проходит за дистальный конец проксимального наружного проводника. В этом примере первый диэлектрический материал может проходить по всей длине инструмента. В качестве альтернативного или дополнительного варианта, дистальный диэлектрический материал может включать жесткий материал, обладающий более высокой относительной диэлектрической проницаемостью, чем первый диэлектрический материал. Можно использовать керамику или полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). В коаксиальной подающей части дистальной излучающей части может использоваться тот же или иной диэлектрический материал, чем тот, который нагружает микроволновую антенну.
Дистальный конец микроволновой антенны может быть заострен для облегчения введения в ткань. В данном документе термин «заострен» может означать, что дистальный конец инструмента сужается до некоторой точки, например как в иголке. Заостренная часть может содержать диэлектрический материал, который нагружает микроволновую антенну, или может содержать выступающую часть дистального проводящего наконечника в случае ненагруженной антенны.
В другом примере микроволновая антенна может представлять собой щелевую антенну. Например, дистальная излучающая часть может содержать дистальную коаксиальную линию передачи, имеющую дистальный внутренний проводник, отделенный от дистального наружного проводника дистальным диэлектрическим материалом. Щелевая антенна может быть выполнена путем удаления частей дистального наружного проводника. Удаленные части могут напоминать окна в дистальном наружном проводнике, через которые открывается дистальный диэлектрический материал. По длине микроволновой антенны может располагаться одно или более окон. Каждое окно может проходить по всей окружности дистальной излучающей части. Окна могут быть разделены половиной длины волны микроволновой энергии, излучаемой антенной.
Дистальный внутренний проводник может быть электрически соединен с дистальным наружным проводником на дистальном наконечнике микроволновой антенны. Это может удлинить форму поля, излучаемого антенной.
В данном документе также раскрыто электрохирургическое устройство, содержащее: хирургическое устройство для осмотра, содержащее присоединительный шнур, выполненный с возможностью ввода в тело пациента, при этом через присоединительный шнур проходит инструментальный канал; причем электрохирургический инструмент по любому из предшествующих пунктов может иметь размер, подходящий для его ввода через инструментальный канал.
Термин «хирургическое устройство для осмотра» может использоваться в данном документе для обозначения любого хирургического устройства, снабженного трубкой для введения, которая представляет собой жесткий или гибкий (например, управляемый) канал, который вводится в тело пациента во время инвазивной процедуры. Трубка для введения может содержать инструментальный канал и оптический канал (например, для передачи света для освещения и/или получения изображений места обработки на дистальном конце трубки для введения). Инструментальный канал может иметь диаметр, подходящий для приема инвазивных хирургических инструментов. Диаметр инструментального канала может составлять 5 мм или менее. В вариантах реализации изобретения хирургическое устройство для осмотра может представлять собой эндоскоп с ультразвуковым контролем.
В данном документе термин «внутренний» означает в радиальном направлении ближе к центру (например, оси) инструментального канала и/или коаксиального кабеля. Термин «наружный» означает в радиальном направлении дальше от центра (оси) инструментального канала и/или коаксиального кабеля.
Термин «проводящий», используемый в данном документе, означает электропроводящий, если контекст не указывает иное.
В данном документе термины «проксимальный» и «дистальный» относятся к концам удлиненного зонда. При использовании проксимальный конец находится ближе к генератору для обеспечения РЧ и/или микроволновой энергии, тогда как дистальный конец находится дальше от генератора.
В данном описании «микроволновый» может использоваться в широком смысле для указания диапазона частот от 400 МГц до 100 ГГц, но предпочтительно диапазона от 1 ГГц до 60 ГГц. Были рассмотрены конкретные частоты: 915 МГц, 2,45 ГГц, 3,3 ГГц, 5,8 ГГц, 10 ГГц, 14,5 ГГц и 24 ГГц. Устройство может подавать энергию на более чем одной из этих микроволновых частот. В отличие от этого, в данном описании используются термины «радиочастотный» или «РЧ» для указания диапазона частот, который по меньшей мере на три порядка ниже, например вплоть до 300 МГц, предпочтительно от 10 кГц до 1 МГц.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Варианты реализации изобретения обсуждаются ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:
на фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее электрохирургическое абляционное устройство, которое является вариантом реализации изобретения;
на фиг. 2 проиллюстрирован схематический вид в поперечном разрезе присоединительного шнура эндоскопа, который можно использовать с данным изобретением;
на фиг. 3 проиллюстрирован вид в продольном разрезе абляционного инструмента, который является вариантом реализации данного изобретения;
на фиг. 4 проиллюстрирован вид в продольном разрезе абляционного инструмента, который является другим вариантом реализации данного изобретения;
на фиг. 5 проиллюстрирован вид в продольном разрезе абляционного инструмента, который является другим вариантом реализации данного изобретения; а также
на фиг. 6 проиллюстрирован вид в продольном разрезе абляционного инструмента, который является другим вариантом реализации данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ; ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ И ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ
На фиг. 1 представлено схематическое изображение электрохирургического абляционного устройства 100, которое способно подавать микроволновую энергию и жидкость, например, охлаждающая жидкость, на дистальный конец инвазивного электрохирургического инструмента. Система 100 содержит генератор 102 для управляемой подачи радиочастотной (РЧ) и микроволновой энергии. Подходящий генератор для этой цели описан в документе WO 2012/076844, который включен в данный документ посредством ссылки. Генератор может быть выполнен с возможностью контроля отраженных сигналов, принимаемых обратно от инструмента, чтобы определять соответствующий уровень мощности для подачи. Например, генератор может быть выполнен с возможностью расчета полного сопротивления, возникающего на дистальном конце инструмента, для определения оптимального уровня мощности подачи.
Генератор 102 соединен с контактным соединением 106 соединительным кабелем 104. Контактное соединение 106 также соединено через линию 107 подачи жидкости с устройством 108 для подачи жидкости, таким как шприц. В некоторых примерах устройство может быть выполнено дополнительно или альтернативно с возможностью аспирации жидкости из места обработки. В этом сценарии линия 107 подачи жидкости может выводить жидкость из контактного соединения 106 в подходящий коллектор (не показан). Аспирационный механизм может быть присоединен на проксимальном конце линии 107 подачи жидкости.
При необходимости в контактном соединении 106 может быть расположен механизм управления инструментом, который может включаться при перемещении спускового устройства, например, для управления продольным (назад и вперед) перемещением одного или более тросов управления или штоков толкателя (не показаны). При наличии совокупности тросов управления на контактном соединении может быть несколько скользящих спусковых устройств для обеспечения полного управления. Функция контактного соединения 106 состоит в том, чтобы объединить входные сигналы от генератора 102, устройства 108 подачи жидкости и механизма управления инструментом в одном гибком стержне 112, который проходит от дистального конца контактного соединения 106.
Гибкий стержень 112 может вводиться по всей длине инструментального (рабочего) канала хирургического устройства 114 для осмотра, которое в варианте реализации данного изобретения может содержать эндоскопическое ультразвуковое устройство.
Хирургическое устройство 114 для осмотра содержит корпус 116, имеющий несколько входных портов и выходной порт, из которого проходит присоединительный шнур 120. Присоединительный шнур 120 содержит наружную оболочку, которая окружает совокупность просветов. Через совокупность просветов проходят различные элементы из корпуса 116 к дистальному концу присоединительного шнура 120. Одним из совокупности просветов является инструментальный канал, описанный выше. Другие просветы могут включать в себя канал для передачи оптического излучения, чтобы, например, обеспечить освещение на дистальном конце или получить изображения с дистального конца. Корпус 116 может содержать окуляр 122 для просматривания дистального конца.
Эндоскопическое ультразвуковое устройство обычно обеспечивает ультразвуковой преобразователь на дистальном конце присоединительного шнура за выходным отверстием инструментального канала. Сигналы от ультразвукового преобразователя могут передаваться с помощью подходящего кабеля 126 обратно по присоединительному шнуру в процессор 124, который может генерировать изображения известным способом. Инструментальный канал может иметь соответствующую форму внутри присоединительного шнура, чтобы направлять инструмент, выходящий из инструментального канала, через поле зрения ультразвуковой системы для предоставления информации о местонахождении инструмента на участке-мишени.
Гибкий стержень 112 содержит дистальный узел 118 (не показан в масштабе на фиг. 1), который имеет форму, подходящую для того, чтобы проходить через инструментальный канал хирургического устройства 114 для осмотра и выступать (например, внутри тела пациента) на дистальном конце присоединительного шнура.
Конструкция дистального узла 118, обсуждаемого ниже, может быть специально разработана для использования с эндоскопическим ультразвуковым (ЭУЗ) устройством, в результате чего максимальный наружный диаметр дистального концевого узла 118 равен или меньше 2,0 мм, например меньше 1,9 мм (и более предпочтительно меньше 1,5 мм), а длина гибкого стержня может быть равна или больше 1,2 м.
Корпус 116 содержит порт 128 подвода мощности для соединения с гибким стержнем 112. Как объяснено ниже, проксимальная часть гибкого стержня может содержать обычный коаксиальный кабель, способный передавать радиочастотную и микроволновую энергию от генератора 102 на дистальный узел 118. Коаксиальные кабели, которые физически способны подсоединять инструментальный канал ЭУЗ устройства, доступны со следующими наружными диаметрами: 1,19 мм (0,047 дюйма), 1,35 мм (0,053 дюйма), 1,40 мм (0,055 дюйма), 1,60 мм (0,063 дюйма), 1,78 мм (0,070 дюйма). Также могут быть использованы коаксиальные кабели нестандартного размера (т. е. изготовленные на заказ).
Как обсуждалось выше, желательно иметь возможность контролировать положение по меньшей мере дистального конца присоединительного шнура 120. Корпус 116 может содержать привод управления, который механически связан с дистальным концом присоединительного шнура 120 одним или более тросов управления (не показаны), которые проходят через присоединительный шнур 120. Тросы управления могут проходить в инструментальном канале или в своих собственных выделенных каналах. Привод управления может быть рычагом или вращающейся ручкой или любым другим известным устройством для манипулирования катетером. Манипуляции присоединительным шнуром 120 могут осуществляться с помощью программного обеспечения, например, посредством виртуальной трехмерной карты, состоящей из изображений компьютерной томографии (КТ).
На фиг. 2 проиллюстрирован вид по оси присоединительного шнура 120. В этом варианте реализации изобретения внутри присоединительного шнура 120 находятся четыре просвета. Самый большой просвет является инструментальным каналом 132. Другие просветы содержат канал 134 для ультразвукового сигнала и канал 136 освещения, а также канал 138 для камеры, но изобретение не ограничено данной конфигурацией. Например, могут быть и другие просветы, например для тросов управления или подачи жидкости или отсасывания.
В одном варианте реализации изобретения данное изобретение может обеспечить инструмент, который может выполнять абляцию ткани на дистальном конце катетера ЭУЗ системы. Чтобы уменьшить побочные эффекты и максимально увеличить эффективность инструмента, передающая антенна должна быть расположена как можно ближе к ткани-мишени. В идеале, излучающая часть инструмента должна находиться внутри (например, в центре) новообразования во время обработки.
Данное изобретение может быть особенно подходящим для лечения поджелудочной железы. Чтобы добраться до участка-мишени, инструмент должен вводиться через рот, желудок и двенадцатиперстную кишку. Инструмент выполнен с возможностью доступа к поджелудочной железе, проходя через стенку двенадцатиперстной кишки. Данная процедура накладывает значительные ограничения на размер инструмента, который может пройти в поджелудочную железу. Обычно используют инструменты, наружный диаметр которых составляет не более 1 мм (например, 19-го калибра).
В приведенном ниже описании представлен ряд конфигураций антенны, которые подходят для использования в описанном дистальном узле 118.
В последующем описании, если не указано иное, длина компонента относится к его размеру в направлении, параллельном продольной оси коаксиального кабеля/присоединительного шнура.
На фиг. 3 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе дистального конца электрохирургического инструмента 200, который является вариантом реализации данного изобретения. На фиг. 3 проиллюстрирована дистальная концевая часть инструмента, имеющая три секции. Первая секция содержит коаксиальный кабель 202, который проходит к проксимальному концу инструмента, например, через инструментальный канал хирургического устройства для осмотра, как обсуждалось выше. Проксимальный конец коаксиального кабеля 202 может быть соединен с электрохирургическим генератором для приема и передачи микроволновой энергии, например электромагнитной энергии на частоте 5,8 ГГц. Вторая секция содержит промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления. Третья секция содержит дистальную излучающую часть 206. Промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления выполнен с возможностью согласования полного сопротивления коаксиального кабеля 202 с полным сопротивлением дистальной излучающей части 206.
Дистальная излучающая часть 206 имеет размеры, подходящие для обработки ткани поджелудочной железы. В частности, ее размеры аналогичны размерам известных зондов, которые используются для проникновения в поджелудочную железу через стенку двенадцатиперстной кишки, например, с помощью ЭУЗ устройства. Таким образом, максимальный наружный диаметр дистальной излучающей части 206 может быть равен или меньше 1 мм (например, равен или меньше диаметра иглы 19-го калибра). Длина дистальной излучающей части может составлять около 40 мм.
Коаксиальный кабель 202 может быть обычным гибким коаксиальным микроволновым кабелем, наружный диаметр которого выбран таким образом, чтобы он мог проходить через инструментальный канал хирургического устройства для осмотра. В одном примере наружный диаметр коаксиального кабеля 202 может быть равен или меньше 2,2 мм. Например, можно использовать кабель Sucoform® 86. Коаксиальный кабель содержит внутренний проводник 208, который отделен от наружного проводника 212 изоляционным диэлектрическим материалом 210. Защитная оболочка (не показана) может быть обеспечена вокруг наружной поверхности наружного проводника 212. Длина коаксиального кабеля 202 может составлять 1,2 м или более. На фиг. 3 проиллюстрирована только его дистальная часть.
В этом варианте реализации изобретения внутренний проводник 208 коаксиального кабеля 202 проходит за дистальный конец наружного проводника 212 как через промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления, так и через дистальную излучающую часть 206. Следовательно, все три секции дистального концевого узла содержат общий внутренний проводник. Фактически, в одном примере промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления и дистальная излучающая часть 206 могут быть образованы путем снятия наружного проводника с дистальных секций коаксиального кабеля, выборочного удаления части диэлектрического материала 210 для достижения требуемого наружного диаметра диэлектрика каждой части, а также последующего обеспечения нового наружного проводника поверх частей с уменьшенным диаметром. Промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления содержит диэлектрический материал 214, имеющий первый уменьшенный диаметр, тогда как дистальная излучающая часть 206 содержит диэлектрический материал 216 со вторым уменьшенным диаметром. Первый уменьшенный диаметр меньше диаметра диэлектрического материала 210 коаксиального кабеля 202. Второй уменьшенный диаметр меньше первого уменьшенного диаметра. Соотношение между указанными диаметрами обсуждается более подробно ниже.
В этом варианте реализации изобретения дистальная излучающая часть 206 содержит нагруженную однополюсную антенну 218, которая может быть обеспечена за счет удаления наружного проводника с самого дистального участка дистальной излучающей части 206. Нагруженная однополюсная антенна 218 может иметь длину, равную нечетному кратному четверти длины волны микроволновой энергии, передаваемой посредством коаксиального кабеля 202.
Как обсуждалось выше, желательно, чтобы максимальный наружный диаметр дистальной излучающей части 206 (которая является частью, подлежащей введению в поджелудочную железу) был равен или меньше 1 мм. В одном примере это достигается следующими поперечными размерами соответствующих компонентов:
| Компонент | Наружный диаметр (мм) | Материал |
| Внутренний проводник | 0,53 (d1) | Сталь, плакированная Cu/Ag |
| Диэлектрик | 0,85 (d2) | ПТФЭ |
| Наружный проводник | 1,00 | Cu |
| Таблица 1. Размеры дистальной излучающей части 206 |
Толщина наружного проводника в этом примере будет 0,075 мм. Относительная диэлектрическая проницаемость 
диэлектрического материала, используемого в этом примере, составляет 1,85, что обеспечивает полное сопротивление 
дистальной излучающей части следующим образом:
Соответственно, учитывая, что полное сопротивление 
коаксиального кабеля 202 составляет 
, полное сопротивление 
промежуточного трансформатора 204 полного сопротивления рассчитывается по следующей формуле:
Поскольку в этом примере один и тот же внутренний проводник и один и тот же диэлектрический материал используются в промежуточном трансформаторе 204 полного сопротивления, наружный диаметр 
диэлектрического материала 214 можно рассчитать таким образом, чтобы удовлетворять следующему соотношению:
В результате решения этого уравнения составит 1,1 мм. После этого поперечные размеры соответствующих компонентов в промежуточном трансформаторе 204 полного сопротивления могут быть следующими:
| Компонент | Наружный диаметр (мм) | Материал |
| Внутренний проводник | 0,53 (d1) | Сталь, плакированная Cu/Ag |
| Диэлектрик | 1,1 (d2) | ПТФЭ |
| Наружный проводник | 1,5 | Cu |
| Таблица 2. Размеры промежуточного трансформатора 204 полного сопротивления |
Длина промежуточного трансформатора 204 полного сопротивления предпочтительно составляет нечетную кратность четверти длины волны передаваемой в нем микроволновой энергии. При этом составляет 1,85 мм, четверть длины волны при 5,8 ГГц составляет 9,5 мм.
Если один и тот же диэлектрический материал используется по всей длине инструмента, длина нагруженной однополюсной антенны 218 также может составлять 9,5 мм. Тем не менее, один и тот же диэлектрический материал не обязательно должен использоваться повсеместно. Например, для нагруженной однополюсной антенны 218 может быть использован другой нагруженный диэлектрический материал. Например, длина нагруженной однополюсной антенны 218 может быть уменьшена путем использования диэлектрического материала, обладающего более высокой относительной диэлектрической проницаемостью. В одном примере может быть использован жесткий диэлектрический материал, такой как керамика или полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). В другом примере дистальная излучающая часть 206 может содержать ненагруженную антенну, например содержать часть открытого внутреннего проводника. Пример такого типа конструкции обсуждается ниже со ссылкой на фиг. 5.
Инструмент 200, рассмотренный выше, обеспечивает средство подачи микроволновой энергии в поджелудочную железу, которое может способствовать более точной и эффективной обработке, чем основанные на радиочастотах методы, которые использовались до этого. В частности, механизмом передачи, посредством которого энергия передается в устройство от микроволновой антенны, является, прежде всего, излучение. Таким образом, быстро обрабатывается участок-мишень, и уменьшается риск утечки энергии или концентрации на нежелательном участке. Это может идти в разрез с основанными на радиочастотах методами, в которых механизм передачи реализуется преимущественно за счет проводимости, и при этом использование наружного возвратного электрода может затруднить управление расположением путей тока.
Хотя описанное в данном документе устройство может быть особенно подходящим для использования с микроволновой энергией, инструмент также может обеспечивать биполярную структуру для подачи радиочастотной (РЧ) энергии. В одном примере та же структура, которая образует антенну для излучения микроволновой энергии, обеспечивает активный электрод и возвратный электрод, пригодные для подачи между ними РЧ энергии. Активный электрод может быть внутренним проводником. Возвратный электрод может быть дистальной частью наружного проводника. Такая компоновка обеспечивает локализованный путь возврата РЧ тока, и, следовательно, может быть более предпочтительной, чем инструменты по предшествующему уровню техники, которые требуют отдельного наружного возвратного электрода. В других примерах инструмент может содержать отдельную конструкцию для подачи РЧ энергии.
Как обсуждалось выше, инструмент может быть подключен к генератору, который может подавать как РЧ, так и микроволновую энергию отдельно или одновременно по коаксиальной линии передачи. Соответственно, инструмент может выборочно работать в совокупности режимов лечения, например, включающих любой один, два, три или более из следующих режимов: (i) только микроволновой, (ii) только РЧ, (iii) РЧ с последующим микроволновым, (iv) микроволновой с последующим РЧ, (v) РЧ и микроволновым одновременно. Таким образом, инструмент способен выполнять обработку в более сложных режимах применения энергии, чем в обычных РЧ абляционных устройствах.
На фиг. 4 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе дистального конца электрохирургического инструмента 240, который является другим вариантом реализации изобретения. Признаки, общие с вариантом реализации изобретения, проиллюстрированным на фиг. 3, обозначены теми же ссылочными позициями и повторно не рассматриваются. Аналогично изображенному на фиг. 3, в устройстве 240 используется общий внутренний проводник от коаксиального кабеля 202 через промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления и дистальную излучающую часть 206. Тем не менее, в этом варианте реализации изобретения диэлектрический материал коаксиального кабеля 202 может быть полностью удален, и заменен альтернативными материалами в промежуточном трансформаторе 204 полного сопротивления и дистальной излучающей части 206.
Может быть желательно, чтобы дистальные части инструмента были жесткими, для того, чтобы способствовать проталкиванию инструмента внутрь новообразований, подлежащих обработке. Соответственно, и промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления, и дистальная излучающая часть 206 могут быть обеспечены жесткими диэлектрическими материалами 242, 244. Жесткие диэлектрические материалы 242, 244 в этих секциях могут быть одинаковыми или разными. Например, промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления может содержать диэлектрический материал 242, выполненный из ПЭЭК, тогда как дистальная излучающая часть 206 может содержать диэлектрический материал 244, выполненный из керамики, или наоборот. Как объяснено выше, преимущество этих материалов заключается в том, что они обладают более высокой относительной диэлектрической проницаемостью, чем диэлектрический материал 210 коаксиального кабеля 202, что обеспечивает компактную дистальную часть. Жесткие диэлектрические материалы 242, 244 могут быть отформованы вокруг внутреннего проводника 208 или иным образом установлены на указанном внутреннем проводнике после того, как с него снят диэлектрический материал 210. Как обсуждалось выше, новый наружный проводник наносится на промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления и соответствующие части дистальной излучающей части 206 после того, как нанесены жесткие диэлектрические материалы 242, 244.
В конкретном примере, включающем конструкцию, проиллюстрированную на фиг. 4, и промежуточный диэлектрический материал 242, и дистальный диэлектрический материал представляют собой ПЭЭК. Общая длина дистальной излучающей части 206 составляет 3 см. Наружная металлизация 244 проходит на расстояние 2 см от общей длины, оставляя наиболее дистальную часть длиной 1 см открытому ПЭЭК (с внутренним проводником, проходящим внутри). Внутренний диаметр наружной металлизации 244 составляет 0,8 мм, а наружный диаметр составляет 1,0 мм.
На фиг. 5 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе дистального конца электрохирургического инструмента 260, который представляет собой другой вариант реализации изобретения. Признаки, общие с вариантом реализации изобретения, проиллюстрированным на фиг. 3, обозначены теми же ссылочными позициями и повторно не рассматриваются. В этом примере внутренний проводник 208 от коаксиального кабеля 202 проходит через промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления и заканчивается на проксимальном конце дистальной излучающей части 206. Жесткий проводящий наконечник 266 установлен на электрически соединенном с дистальным концом внутреннем проводнике 208. В этом примере жесткий проводящий наконечник 266 образовал внутренний проводник дистальной излучающей части 206 и выступает из нее в виде ненагруженной однополюсной антенны 268. Выступающая часть заострена, например чтобы походить на иглу для облегчения введения в ткань. Жесткий проводящий наконечник 266 может быть изготовлен из нержавеющей стали или тому подобного.
В этом примере диэлектрические материалы 262, 264, используемые в промежуточном трансформаторе 204 полного сопротивления и дистальной излучающей части 206, отличаются от диэлектрического материала 210 коаксиального кабеля 202. Как обсуждалось выше со ссылкой на фиг. 4, эти материалы могут быть выбраны для придания инструменту требуемых физических свойств (например, жесткости) или контроля длины соответствующей части инструмента. В проиллюстрированном примере наружный диаметр жесткого проводящего наконечника 266 может быть больше, чем наружный диаметр внутреннего проводника 208, что будет влиять на полное сопротивление дистальной части.
Электрохирургический инструмент 260 дополнительно содержит убираемую оболочку 270, размещенную поверх коаксиального кабеля 202. Оболочка 270 предназначена для управления глубиной ввода и для защиты покрытия инструментального канала от повреждения из-за острого наконечника антенны. Оболочка 270 может проходить поверх дистальной части инструмента. Она может иметь калиброванную шкалу (например, от 1 мм до 30 мм), так что, когда оболочка отведена назад, антенна открыта. Дистальный конец 272 оболочки может быть расположен у стенки двенадцатиперстной кишки, тогда как антенна вводится через стенку в поджелудочную железу. Таким образом, конец оболочки может действовать как упор или опорная точка. Оболочка может иметь наружный диаметр, размер которого соответствует размеру инструментального канала. Например, он может составлять 2,4 мм или 2,7 мм. Хотя это и проиллюстрировано только на фиг. 5, следует понимать, что оболочка 270 может использоваться с любым из вариантов реализации изобретения, раскрытых в данном документе.
На фиг. 6 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе дистального конца электрохирургического инструмента 280, который является другим вариантом реализации изобретения. Признаки, общие с вариантом реализации изобретения, проиллюстрированным на фиг. 3, обозначены теми же ссылочными позициями и повторно не рассматриваются. В этом примере дистальная излучающая часть 206 содержит конструкцию 286 щелевой антенны. Аналогично изображенному на фиг. 3, в инструменте 280 используется общий внутренний проводник от коаксиального кабеля 202 через промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления и дистальную излучающую часть 206. В этом варианте реализации изобретения диэлектрический материал коаксиального кабеля 202 может быть полностью удален и заменен альтернативными материалами в промежуточном трансформаторе 204 полного сопротивления и дистальной излучающей части 206. Промежуточный трансформатор 204 полного сопротивления содержит промежуточный диэлектрический материал 282, а дистальная излучающая часть 206 содержит дистальный диэлектрический материал 284. Промежуточный диэлектрический материал 282 и дистальный диэлектрический материал 284 могут быть одинаковыми или разными. Они оба могут отличаться от диэлектрического материала 210 коаксиального кабеля.
Для обеспечения компактной щелевой антенны может быть желательно, чтобы дистальный диэлектрический материал 284 обеспечивал высокую нагрузку на конструкцию, например имея диэлектрическую проницаемость, равную или больше 20, предпочтительно равную или больше 40. Щелевая антенна 286 образована путем создания одного или более окон или щелей 288 в наружном проводящем слое на дистальной излучающей части 206. Там, где образована совокупность щелей, они разделены по длине дистальной излучающей части 206 на половину длины волны микроволновой энергии, передаваемой дистальной излучающей частью 206. Для создания удлиненного, то есть направленного вперед, абляционного поля, дистальный конец внутреннего проводника 208 может быть электрически соединен с наружным проводящим слоем на дистальной излучающей части 206, например через проводящую торцевую крышку 290. Самая дистальная щель на дистальной излучающей части 206 предпочтительно отстоит от дистального конца (например, торцевой крышки 290) на четверть длины волны микроволновой энергии, передаваемой дистальной излучающей частью 206. В одном примере диэлектрический материал 284 может иметь относительную диэлектрическую проницаемость 49, при этом четверть длины волны микроволновой энергии, имеющей частоту 5,8 ГГц, составляет 1,85 мм. В этом примере щели разнесены с интервалами 3,7 мм по длине дистальной излучающей части 206.
При применении инструмент в соответствии с любым из приведенных выше примеров может вводиться через инструментальный канал хирургического устройства для осмотра для достижения места обработки, например, через стенку двенадцатиперстной кишки в поджелудочную железу. Дистальная излучающая часть 206 может проникать в ткань, так что микроволновая энергия, передаваемая по коаксиальному кабелю 202, излучается в ткань для ее абляции.
В некоторых процедурах аспирационная игла может быть введена в участок обработки перед инструментом, например, для удаления жидкости из кисты или тому подобного.
Инструмент в соответствии с изобретением может найти конкретное применение в качестве альтернативы известным методам РЧ абляции, особенно потому, что размер инструмента того же порядка, что и размеры известных РЧ зондов, и, следовательно, он может быть введен с помощью того же оборудования.
1. Электрохирургический инструмент, содержащий:
проксимальную часть, содержащую коаксиальную линию передачи для передачи микроволновой электромагнитной (ЭМ) энергии, при этом коаксиальная линия передачи содержит внутренний проводник, отделенный от проксимального внешнего проводника первым диэлектрическим материалом;
дистальную излучающую часть; и
промежуточный трансформатор импеданса, выполненный с возможностью согласования импеданса коаксиальной линии передачи с импедансом дистальной излучающей части,
при этом внутренний проводник проходит за дистальный конец проксимального внешнего проводника через промежуточный трансформатор импеданса и через дистальную излучающую часть, образуя проводящую часть микроволновой антенны для излучения микроволновой ЭМ энергии, передаваемой по коаксиальной линии передачи,
при этом микроволновая антенна содержит дистальный диэлектрический материал, размещенный поверх проводящей части микроволновой антенны,
при этом дистальная излучающая часть определяет внешнюю поверхность электрохирургического инструмента и имеет максимальный внешний диаметр меньший, чем внешний диаметр коаксиальной линии передачи, и при этом дистальный диэлектрический материал имеет максимальный внешний диаметр, меньший, чем внешний диаметр первого диэлектрического материала.
2. Электрохирургический инструмент по п.1, в котором промежуточный трансформатор импеданса представляет собой четвертьволновую коаксиальную линию передачи.
3. Электрохирургический инструмент по п.2, причем в четвертьволновой коаксиальной линии передачи внутренний проводник отделен от промежуточного внешнего проводника вторым диэлектрическим материалом, имеющим меньший внешний диаметр, чем у первого диэлектрического материала.
4. Электрохирургический инструмент по п.3, в котором второй диэлектрический материал представляет собой часть первого диэлектрического материала с уменьшенным диаметром, которая проходит за дистальный конец проксимального внешнего проводника.
5. Электрохирургический инструмент по п.3, в котором второй диэлектрический материал обладает более высокой относительной диэлектрической проницаемостью, чем первый диэлектрический материал.
6. Электрохирургический инструмент по любому из предшествующих пунктов, в котором микроволновая антенна представляет собой нагруженную однополюсную антенну.
7. Электрохирургический инструмент по любому из предшествующих пунктов, в котором дистальный диэлектрический материал представляет собой часть первого диэлектрического материала с уменьшенным диаметром, которая проходит за дистальный конец проксимального внешнего проводника.
8. Электрохирургический инструмент по любому одному из пп.1-6, в котором дистальный диэлектрический материал представляет собой жесткий материал, обладающий более высокой относительной диэлектрической проницаемостью, чем первый диэлектрический материал.
9. Электрохирургический инструмент по любому из предшествующих пунктов, в котором дистальный конец микроволновой антенны заострен для облегчения введения в ткань.
10. Электрохирургический инструмент по любому одному из пп.1-5, в котором микроволновая антенна представляет собой щелевую антенну.
11. Электрохирургический инструмент по п.10, в котором дистальная излучающая часть содержит дистальную коаксиальную линию передачи, имеющую дистальный внутренний проводник, отделенный от дистального внешнего проводника указанным дистальным диэлектрическим материалом, при этом щелевая антенна образована удаленными частями дистального внешнего проводника.
12. Электрохирургический инструмент по п.11, в котором дистальный внутренний проводник электрически соединен с дистальным внешним проводником на дистальном наконечнике микроволновой антенны.
13. Электрохирургический инструмент по любому из предшествующих пунктов, в котором дистальная излучающая часть содержит биполярную структуру для подачи радиочастотной (РЧ) энергии.
14. Электрохирургический инструмент по п.13, в котором биполярная структура образована микроволновой антенной.
15. Электрохирургическое устройство, содержащее:
хирургическое устройство для осмотра, имеющее присоединительный шнур, выполненный с возможностью введения в тело пациента, при этом присоединительный шнур имеет образованный в нем инструментальный канал; и
электрохирургический инструмент по любому из предшествующих пунктов, размеры которого позволяют вводить его через упомянутый инструментальный канал.
16. Электрохирургическое устройство по п.15, в котором хирургическое устройство для осмотра представляет собой эндоскопическое ультразвуковое устройство.
17. Электрохирургическое устройство по п.15, дополнительно содержащее электрохирургический генератор, подключенный для подачи радиочастотной (РЧ) энергии и микроволновой энергии в коаксиальную линию передачи отдельно или одновременно, при этом инструмент выполнен с возможностью работы в одном из следующих режимов лечения: (i) только микроволнового, (ii) только РЧ, (iii) РЧ с последующим микроволновым, (iv) микроволнового с последующим РЧ, (v) РЧ и микроволнового одновременно.
