Công nghệ cắt bỏ khối u bằng vi sóng

Trước đây, thiết bị cắt bỏ khối u bằng công nghệ vi sóng chỉ có thể điều trị hiệu quả các khối u có đường kính nhỏ hơn 2cm. Điều này là do công suất vi sóng đối với ăng-ten phải giới hạn để ngăn quá trình tỏa nhiệt dọc theo chiều dài của ăng-ten (trong quá trình điều trị qua da, việc tỏa nhiệt này có thể làm hỏng các mô khỏe mạnh và làm bỏng da).

Để khắc phục việc tỏa nhiệt dọc theo chiều dài của ăng-ten trong quá trình hoạt động của thiết bị đốt khối u bằng công nghệ vi sóng, các nhà sáng chế người Mỹ Mahvi David; Webster John G.; Converse Mark C.; Bertram John M.; Yang Deshan đã nghiên cứu sử dụng ống lót nổi, tạo ra hai đường truyền vi sóng dọc theo trục của ăng-ten, từ vị trí khối u đến da. Chất điện môi dọc theo một đường dẫn làm dịch pha của năng lượng vi sóng, tạo thành giao thoa, triệt tiêu năng lượng vi sóng dọc theo đường dẫn thứ hai, giúp làm giảm lượng nhiệt tỏa ra ở phần đuôi ăng-ten.

Cấu tạo của thiết bị này gồm:

• Ăng-ten đồng trục với một dây dẫn trung tâm và một dây dẫn bên ngoài, kéo dài dọc theo trục, một đầu của ăng-ten đồng trục để định vị khối u bên trong và một đầu của ăng-ten đồng trục nằm bên ngoài được kết nối với nguồn vi sóng có tần số trong phạm vi từ 0,5-5 GHz. Vật liệu làm ăng-ten, ngoài việc tương thích sinh học, còn phải có 1 lớp cách điện để làm giảm quá trình đốt nóng mô khi cắt bỏ khối u.
• Ống bọc kim loại dùng bọc bên ngoài ăng-ten và cách điện. Chất cách điện có chất điện môi ít hơn 5 lần so với điện môi mô của bệnh nhân. Ống bọc được đặt cách đầu ăng-ten 1 khoảng trống, để khi cắt bỏ khối u, năng lượng nhiệt sẽ thoát ra ngoài qua khe hở này, giảm quá trình tỏa nhiệt dọc theo chiều dài của ăng-ten. Ống bọc được đặt kéo dài dọc theo trục, tạo ra sự dịch pha tương đối giữa năng lượng vi sóng truyền dọc trục ngoài dây dẫn và bên trong ống bọc với năng lượng vi sóng truyền dọc trục bên ngoài ống bọc. Sự thay đổi pha khiến năng lượng vi sóng ở xa ống bọc triệt tiêu và bước sóng bên trong ống bọc cao gấp 5 lần so với bước sóng bên ngoài ống bọc.
• Ống lót nổi nằm ngoài cùng là một ống đồng trục, được định vị gần đầu ăng-ten (nhưng không che lắp khe hở giữa ống bọc và đầu ăng-ten), có chiều dài ngắn hơn 100mm và có thể trượt tự do theo chiều dọc trục. Khoảng cách giữa ống lót nổi và ống bọc từ 0,1-0,3mm để triệt tiêu hiệu quả năng lượng nhiệt thoát ra của vi sóng. Bên ngoài ống lót nổi cũng được phủ một lớp cách điện Teflon.

Hình mô phỏng đơn giản hệ thống cắt bỏ khối u trong gan bằng công nghệ vi sóng

Trong đó:

(12): nguồn vi sóng có tần số từ 0,5-5 GigaHertz

(14): đầu nối

(16): dây dẫn gấp khúc là cáp đồng trục cung cấp trở kháng tiêu chuẩn (thường là 50 Ohms), giữa là dây dẫn trung tâm được bao quanh bởi một lá chắn điện môi, bên ngoài phủ lớp cách điện

(18): ăng-ten

(20): lớp da của bệnh nhân

(22): khối u

(24): gan của bệnh nhân

(26): đầu của ăng-ten được đặt trong khối u

(28): đầu cuối của ăng-ten nằm ngoài da, nối với dây dẫn (16)

(32): đuôi nhiệt của ăng-ten phải được giảm thiểu năng lượng để giảm thiệt hại cho các mô khỏe mạnh bên ngoài vị trí khối u (22) và gần da