[发明专利]用于组织表征的电磁传感器

说明书

技术领域

本发明涉及通过反射的电磁波信号的谐振用于组织表征的方法和器械。

背景技术

已知通过电磁反射特性的组织表征以用于区分组织类型。一般地这涉及大约在微波范围内的电磁波在同轴电缆内从电磁波发生器向待表征的组织的传播。在相对于组织的近端处，同轴电缆可以被切割且与组织接触。替代地，可以提供多种几何形状，如同轴端部以作为组织探头运行。

例如，Burdette等[Burdette等，″In Vivo Probe MeasurementTechnique for Determining Dielectric Propertiesat VFW ThroughMicrowave Frequencies″，IEEE Trans.On Microwave Theory &Techniques，MTT-28(4)：414-427，1980]在理论和实验上描述了探头技术的使用以现场确定半固体材料和活组织的介电特性。此方法与先前已知的方法相比是有利的，因为：

1使得在活组织内的介电特性测量能在大约0.1GHz至大约10GHz之间的连续的频率范围内进行，

2消除了对冗长的样本准备的需要，和

3使得能基于实时地处理数据。

Burdette的想法是使用适合于插入到活组织内的短的单极天线作为体内探头。探头设计为具有由Teflon介电材料分开的外导体和内导体(中心导体)的同轴电缆。内导体电缆略微长于外导体电缆，以在相对于操作者的远端尖端处造成单极电场。此尖端被插入到其介电特性待测量的组织内。为最小化边缘效应，外导体可以接地。通过首先去除内导体和Teflon介电材料并将其焊到外导体上且然后将探头与作为连接器中心针的中心导体再组装而将SMA连接器接附到探头。而在拆卸时，探头导体闪蒸以镍镀层且然后镀金以降低探头和待检查的组织内的电解液之间的化学反应。此过程实际上消除探头金属表面的氧化且帮助最小化了在低频率下电极极化效果。

授予Chan等人的美国专利5,744,971教示了将用于测量材料的介电特性的同轴探头合适地但不排它地用于例如如帆布的艺术作品的文化材料的保护处理的非介入性监测。探头是带有延伸到相对于操作者的远端尖端的同轴结构的针状设备。与Burdette的介入探头相反，此探头处于体外。此同轴探头的设计与Burdette等人的探头设计略微不同。

授予Skladnev等人的美国专利6,026,323描述了用于表征组织类型的探头，它将光学测试和电测试组合在单一的设备内，能几乎同时地从非常小的组织表面区域提供光学数据和电数据。此解决方案的关键是能几乎同时在组织的同一个小区域上进行电测量和光学测量的仪器。每个测量涉及复杂的事件序列，包括：光学刺激和电刺激组织随后对组织的响应检测、过滤和数字化；从光学信号和电信号获取特定的参数；检查错误且随后将获取的参数分类为多种组织类型的类别；且反馈给系统操作者。探头具有中心光纤，中心光纤将电磁辐射传导到手柄内的光检测器二极管，且中心光纤定位在一束全都位于外管内的光纤中间。三个金电极邻近且紧靠外管的内表面定位。探头电缆包括许多单独的同轴导体，带有单一的总编织屏蔽，它们封闭在医疗级硅树脂外套内。电缆的两个端部具有圆形的塑料针公端连接器。电极和光纤直接接触组织以刺激且检测组织特征。探头尖端被抛光且平滑且具有带轮廓的边缘。环氧树脂将尖端部分电绝缘且密封。

授予Hashimshony的共同拥有的美国专利6,813,515教示了用于检查组织的探头、方法和系统，以根据其介电特性区分组织与其他组织。方法是在检查的组织内产生边缘电场以从组织产生反射脉冲而穿透到组织自身内的辐射可忽略；检测反射的电脉冲；和将反射的电脉冲的电特征相对于施加的电脉冲进行比较以提供对被检查的组织的介电特性的指示。测量设备构建为同轴探头，在探头的相对于操作者的远端尖端处带有腔，其中限制了待检查的组织的样本。探头自身具有内导体，内导体与外导体绝缘且由外导体封闭，外导体在一个端部处打开且在轴向方向延伸过内导体，从而在探头的相对于操作者的远端端部处限定了打开的腔。内导体包括打开的腔内的尖端，该尖端形成有至少两个不同的直径以增强边缘电场。