射频消融的概念最早由Cosman于二十世纪五十年代提出,射频消融将人体作为整个回路的一部分,通常用100KHz-1000KHz的连续射频能量波将电极针直接作用于目标病灶,携带离子(Na+, K+,CI-)的电流于人体组织中在交变射频电流的作用下来回移动,在摩擦生热组织升温后,使组织中的细胞坏死,从而达到治疗效果。
根据市场的统计,射频消融预计2017-2026年期间有8.78%的复合年度增长率,到2026年整个市场将达到67亿美金。其中2016年的分类市场份额为,肿瘤领域(44.3%),心血管领域(33.5%),美容以及整容(10.7%),妇科疾病(7.4%),疼痛管理(4.1%)。
近期我们将按照射频消融目前主流应用场景,创作《罗森伯格在射频消融领域的应用》系列文章,期待与业界同仁一道交流前沿技术,探讨行业发展趋势。闲话少续,今天请大家阅读系列文章之肿瘤篇。
在肿瘤领域,射频消融主要用于实体器官瘤,包括肝肿瘤、转移的结肠癌、早期肺癌、肾细胞癌、骨转移癌、骨癌、乳腺癌等等。根据不同的应用,其对应的作用于病灶的电极针设计各不相同。目前射频消融在实体肿瘤中的消融,有两种方式到达目标病灶。一是经皮穿刺,通常设计成硬针;二是经人体已有通道(如消化道,呼吸道,主动脉,桡动脉),通常设计成软管针。根据入针的方式不同,针的设计要求也不同。整个消融平台部件主要包括发生器、电极针、水泵。
发生器:频率范围:350KHz-500KHz,单端口200W左右
电极针:正负极,根据具体应用设计成分离的,或集合到同一电极针
水泵:冷却电极针,目前主流的有水冷以及气冷。
下面将对该平台中最重要的部分发生器和电极针做技术分析。
发生器技术实现
主机的设计主要有信号源、功率放大模块、控制模块、温度监控模块、阻抗监控模块,目前市面比较主流的反馈控制为温度或阻抗监控,通过时时动态监控两个极之间的阻抗,或者发射端作用于病灶的针杆处组织的温度,反馈给发生器功率控制模块,根据所测的电阻或温度控制功率发射大小和作用时间。
在回路设计方式上,一种是系统中电极针为单独的接地板,通过两个极板之间的阻抗控制射频能量的输出,如下图所示,人体将作为整个回路的一部分,主机与接地板共地。
另一种方式是两极整合到同一个电极针杆的设计,通常通过测试针杆附近组织温度来控制射频能量的输送,见下图。
在主机的设计中,主机的输出通常集合射频输出能量端口、温度和阻抗监控等通路连接。罗森伯格可以提供信号源与功率放大模块的高性能连接解决方案,也可以根据客户的需求,提供定制化的连接解决方案。
电极针技术实现
该部分主要包括接地板、射频测温线缆组件和辐射针体设计。
接地板:
接地板一端通过导线与主机接触,另外一端与人体皮肤接触(和皮肤接触的部分含有导电胶),通过导电胶与皮肤接触,和人体形成一个闭环回路。罗森伯格可以提供该部分的线缆设计及生产。
射频及测温线缆组件:
辐射针体中线缆组件包含射频电缆、温度测试线以及对应的混装接头,罗森伯格可以根据客户的需要,提供订制化的设计。
辐射针体设计:
在硬针设计上,经皮穿刺的电极针要求针体有足够的刚性,针尖的设计要足够锋利方便穿刺。目前主流硬体针设计有单极棒针、伞状针,并可配合穿刺针等辅助器械使用,常见辐射针头设计方案如下图:
在软导管针设计上,要求该类型软体针不仅柔软,同时具有一定韧性以及可操作性。目前比较主流软针应用为肺癌消融,该类针体本身除了消融,还具有单独通道结合电磁导航。该类型的电极针结构如下图:
此类针的设计难点在于针体要求越来越细,而可承受的功率却越来越大,同时兼具可操作性,导致生产难度越来越大,如何从设计上保证平衡是未来发展的重点。依托六十余年的射频技术积淀,罗森伯格不仅能够提供整体的线缆及接头组件的设计和生产,也可根据客户需求提供传输大功率的定制化微细电缆。
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