[发明专利]凝固微波辐射器和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁辐射（EMR）治疗。更具体地说，本发明涉及用于将电磁能施加到活体内的治疗位置以在所述治疗位置上对需要治疗的组织进行加热的辐射器和系统。本发明对于具有微波凝固（coagulation）或消融性质的治疗尤其有用。

背景技术

众所周知，可使用电磁（EM）能加热组织来治疗疾病。在使用微波能进行组织加热时，具有微波辐射天线的辐射器相对于待治疗（加热）组织进行放置，以便从天线辐射出的微波能穿透组织并进行加热。许多微波辐射器在本领域是公知的。当温度在足够的时间内高于正常细胞温度时，活体组织细胞便会死亡（或坏死）。所述足够的时间一般取决于细胞的加热温度。当高于大约41.5℃的阈值温度时，多数恶性细胞都会发生大量热损害。当高于45℃时，多数正常细胞会发生热损害。在治疗时，需要在足够的时间内使目标组织中的温度升高，以便消除目标细胞，同时使附近的健康组织保持安全的低温。为此，当使用涉及组织加热的治疗方法时，最重要是确保整个肿瘤到肿瘤边缘得到充分的肿瘤加热，同时降低关键正常组织的温度。

热疗有时与其他治疗相结合，例如外科手术、离子辐射以及化疗。例如，当热疗与辐射治疗结合时，最好使病变组织内的温度保持在42到45℃。当使用组合治疗时，一般最好不要使温度太高，因为高温可能导致抗辐射治疗的微血管崩解，如果损坏血管，还会减少到达肿瘤的全身化疗量。温度太低也不行，会导致无法达到充分的治疗效果。因此，重要的是控制温度在综合治疗的希望范围内并且如果要折衷来自其他治疗的这样的组织损害则不允许将肿瘤或肿瘤周围组织的温度加热到高于45℃。在此受控温度范围内的治疗通常被称为热疗。

单独通过加热杀死组织的热疗形式一般被称为凝固或消融。为了只通过加热根除癌性肿瘤，需要确保充分加热整个肿瘤。对于恶性肿瘤而言，如果留下活肿瘤细胞，便会迅速地再次生成肿瘤，使患者面临相同的问题。在一般被称为微波凝固或微波消融的治疗中，将病变组织加热到至少约55℃，并且一般高于约60℃，为了使照射时间足以杀死细胞，一般大于约一分钟。对于微波凝固和微波消融治疗，存在温度的量减，范围从受治疗组织中的高温到受治疗组织以外正常组织温度37℃。如果过度加热这类正常组织，受治疗组织体积中整体热分布的外边缘会对正常组织造成损害。因此，对于在凝固或消融体积保持极高温度的延长的凝固或消融治疗，很可能损害周围的正常组织。为了适宜地治疗目标癌性肿瘤体或其他待治疗组织体积，最重要是在足够的时间内适当地提供正确的热分布以消除肿瘤组织，同时最大程度上减小对周围关键正常组织的损害。幸运的是，有些肿瘤位置位于可通过有限区域加热来破坏的正常组织内，不会影响患者健康，例如肝组织。在这种情况下，可逐步实施凝固，并且包括在破坏有限的周围正常组织时的安全余量，从而确保消除所有恶性肿瘤。

凝固和消融治疗中常见的极速加热到高温的过程利用短时间照射。这样，产生的温度分布主要取决于组织内的能量吸收分布。但是，如果这种治疗持续若干分钟，肿瘤和周围组织的血液流动和热传导将改变温度分布，从而导致较不可预测的热分布，因为无法预测这些区域中的血液流动变化。因此，重要的是优化所吸收组织加热能量的均匀性来实现更适合治疗方案的可预测温度分布。因此，在治疗前（也可以在治疗期间）用于计算由施加到组织的功率和功率的相对相位的参数导致的能量和温度分布的治疗前计划实践不仅对于凝固和消融很重要，对于热疗也很重要。如果在治疗期间使用较高的温度，可能会增加患者的不适和痛苦，因此它有助于避免过高温度，从而减少使患者镇静的需要。

侵入式微波能辐射器可以插入活体组织，将加热源置于病变组织区域内或置于其附近。侵入式辐射器帮助克服当目标组织区域位于皮肤下面（例如，前列腺（prostrate））时表面辐射器所遇到的一些困难。侵入式辐射器必须适宜放置才能局域化对希望的治疗区域周围的加热。但是，即使放置正确，也很难确保在病变组织中产生足够热量的同时不会过度加热周围健康组织。进一步地，当辐射器在较高功率级别上操作来产生凝固和消融所需的较高温度时，辐射器一部分中从体外部引入辐射器内辐射天线位置的同轴电缆可能加热到非常高的温度，从而对辐射器到达待治疗病变组织而经过的正常组织造成热损害。因此，现有技术中使用各种对辐射器进行冷却的方法。