[发明专利]靶向刀混合气体供气装置及控制冷量输出的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种肿瘤冷冻消融用靶向刀的混合气体供气装置及控制冷量输出的方法，用来使靶向刀的靶向区快速降至消融温度后，控制输入靶向区的冷量。

背景技术

2010年，恶性肿瘤已经成为世界上致死率最高的疾病。如果不采取行动，预计2030年全世界将有2600万新增病例，死亡人数达到1700万人。因只有大约20%左右的肿瘤患者能够接受外科切除手术，冷冻消融、射频消融、微波、激光热疗等肿瘤微创治疗技术正成为当代临床医学发展的前沿，冷冻消融是其中一种具有代表意义的技术。其主要通过低温器械，有控制地使病灶组织经历降温、冻结、复温过程，从而造成肿瘤细胞的不可逆损伤甚至坏死。冷冻消融对肿瘤细胞的杀伤机制是：细胞脱水和皱缩；细胞内冰晶形成的机械损伤；细胞电解质毒性浓缩和PH值改变；细胞膜蛋白质成分变性；血流淤积和微血栓形成；以及免疫效应等。冷冻消融不仅手术创伤小，而且具有定位精确、止血镇痛、术后并发症少、安全性高等优点，深受广大医生与患者的好评。

目前已经问世的冷冻消融系统主要氛围两大类：一类是液氮系统靶向刀，利用物质由液体变成气体时需要吸收大量的汽化潜热的原理使组织快速降温；另一类是气体节流系统靶向刀，利用高压气体流经小孔绝热节流时温度的变化，完成冷冻消融的降复温治疗过程。液氮系统靶向刀可以看做第一代靶向刀，有如下缺点：刀头降温速度较慢，不利于肿瘤细胞的杀死；靶向刀直径较大，不利于微创治疗；设备体积较庞大，液氮储存需特种设备，不便于运输。气体节流系统靶向刀是目前临床应用的主流，代表产品为氩氦刀，可以看做第二代靶向刀。其使用氩气节流降温、氦气升温，具有装置小巧轻便、刀头升降温迅速等优点。但是所需氩气瓶压力高达5000psi，运输及使用时均存在一定安全隐患，且氩气、氦气均为稀有气体，价格较高并难于购买。

氮气节流靶向刀可以看做是第三代靶向刀，氮气工作压力为1200psi，气瓶压力为2100psi，是医院常备的气体。但若要氮气节流靶向刀达到治疗温度，必须对氮气预冷，预冷后的氮气再在靶向刀的靶向区节流降温至治疗温度。根据氮气的热力学性质分析，单纯的氮气节流靶向刀对预冷系统的依赖性较强，随靶向刀工作时预冷温度的上升，靶向刀的靶向区将不能维持所需的低温，多把靶向刀联合应用时，这一现象将更早出现，严重影响消融效果及靶向刀的使用范围。若采用氩气作为工质，上述情况会有较为明显的改善，但是氩气节流初期，降温速度缓慢，而冷冻消融开始时，因肿瘤组织血供丰富，热负荷很大，需要很大的冷量才能抑制肿瘤组织的血液灌注热，并快速冻结肿瘤组织。同时，随消融过程的进行，肿瘤组织内的血管大部分冻结，血供显著减少，靶向区外壁被冰球包围，刀内很小的冷量即能与组织内的热负荷达成热平衡，使靶向区温度维持稳定。此时，过大的气体流量并不能使刀头温度进一步降低，反而会造成预冷系统冷量以及气体的大量浪费。这一现象，所有用于肿瘤冷冻消融的气体节流冷冻系统均存在。因此，单纯的为靶向刀供应预冷后的氮气（N₂）或者氩气（Ar），或者存在冷量不足、或者存在初期降温过慢等问题，均不能有效的适应临床实际需要，造成资源的浪费并加重患者的经济负担。

发明内容

本发明针对现有气体节流冷冻系统存在的不足及实际需求，提供一种混合气体的供气装置及控制冷量输出的方法，该装置结构简单，方便易用；该方法能充分利用各正焦-汤气体的节流特性，在保证靶向区快速降温又减小对预冷系统的依赖的同时，精确控制输入靶向区的冷量，以更小的气体流量维持刀头于治疗温度，提高预冷系统冷量的有效利用率，保证多刀联用时的治疗效果。

为了解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案是：

一种靶向刀混合气体供气装置，包括钢瓶A、钢瓶B、气体流量控制器A、气体流量控制器B、混合室、高压压力控制器、低压压力控制器、高压电磁阀、低压电磁阀、控制器、预冷系统和靶向刀，其特点是：钢瓶A和钢瓶B内分别装有氮气和氩气，钢瓶A和钢瓶B分别通过流量控制器A3、流量控制器B4连接混合室，混合室内混合的氮气和氩气的混合气体出气管分成二路：一路经高压压力控制器和高压电磁阀连接预冷系统，另一路经低压压力控制器和低压电磁阀连接预冷系统，预冷系统连接靶向刀；流量控制器A、流量控制器B、高压电磁阀、低压电磁阀分别与控制器相连接。