專利名稱:微波輻射治癌裝置及針灸用途的制作方法
技術領域:
本發明涉及醫療器械領域,特別是微波醫療器械和微波針灸用途領域。
癌癥是威脅人類生命的主要疾病之一,治療癌癥的傳統方法有采用外科手術切除癌變組織,X射線輻射治療或化學藥物治療癌變組織,上述傳統方法仍然是目前治療癌癥的最主要治療手段。但這些傳統治療方法的局限性是十分明顯的,任何一種治療方法都不能同時有效的治療各種癌癥和人體各部位的癌癥。X射線輻射治療和化學治療還具有嚴重的副作用,如降低人體白血球的數量,損傷人的身體健康。
實踐證明微波熱療方法與其它療法如物理、化學療法協同使用,對癌癥治療表現出特別突出的療效。現代醫學已證明大多數人體癌細胞在加溫至42℃至45℃時會死亡,其原因是癌癥細胞具有相對于正常細胞而言其熱抵抗力差、熱傳導能力差和較易升高溫度等特點;因此癌癥病變組織就非常適合于被微波輻射熱療。當微波入射到象癌癥細胞這樣高水容性、高介電值的組織內時,癌癥病變組織溫度升高極快且具有選擇性升溫的特點。使用精心設計的微波輻射治療裝置能夠把微波能量集中聚焦到所需加熱的部位。因此,癌癥細胞對溫度較強的敏感性加上微波輻射裝置的聚焦特性使微波輻射熱療裝置對癌癥細胞的選擇性得到提高,可更高程度的選擇性殺死癌細胞而不損傷人體正常組織。
一般來說對治療癌癥有效的微波熱療裝置應具備如下特點1、微波輻射穿透細胞組織深度足夠以便使較深部位的癌變組織能得到有效加熱,同時不損傷正常細胞組織;2、有較理想的溫度分布,即在癌癥病變組織內溫度足夠高且均勻,癌癥病變組織之外及其周圍細胞組織內溫度足夠低;3、病變組織內的能量沉積圖應可調,并且可微調,以便熱療不同部位、不同深度的癌癥病變組織,以及轉移病變組織內的高溫熱點;4、在加熱均勻性與選擇性之間能較好的動態平衡;5、熱療過程中癌癥病變組織的溫度及病人的身心特征能得到即時監測、反饋,以使熱療過程得到有效的控制。
在過去十來年里,提出了各種各樣的微波熱療裝置的技術方案,它們有的采用非置入式或有的采用置入式,有的適合于不同滲透深度如淺表或深部的不同大小的癌癥病變組織。縱觀現有的微波熱療裝置,它們都沒能同時滿足上述特點。傳統的非置入式熱療裝置采用相位與輻度控制陣列,適合于加熱深部大體積癌腫組織;但滲透深度不夠,易于產生靜波熱點,無法真正實現能量聚焦以及焦點的控制移動。這樣就不利于治療臨床上最常見的深部而較小的癌變組織。另一方面,現有的置入式熱療裝置,通常只采用單輻射頭,這樣就缺乏聚焦或均勻地加熱能力。同時現有的置入式裝置也無法確定較好的溫度分布邊界,從而達到真正的選擇性加熱。總的說來,現有的微波熱療裝置技術方案還非常不完善,還未出現一種集非置入式和置入式為一體的熱療裝置,以適合對不同部位及不同深度的癌變組織加熱。
本發明的目的是發明一種同時具有現有微波輻射熱療設備優點的和克服現有技術缺點的微波輻射治療設備。
本發明的另一目的是利用微波加強針灸對人體的刺激作用,縮短針灸對人體的作用時間。
本發明所提供的微波治癌裝置適用范圍廣,可適用于人體和生物體的絕大多數癌腫,并且沒有傳統外科手術和物理化學治癌方法的副作用。
本發明的技術方案是這樣實現的本發明首次采用了一種微波加熱新型系統;該系統既提高了在癌變組織內局域加熱的均勻性,又兼顧了從全域上看的加熱選擇性。這種新型的裝置系統由一個輻射頭或多輻射頭組成的陣列連接微波源,計算機控制、測溫及三維圖象系統組成。它可廣泛應用于微波熱療、微波針灸,既可采用非置入式,又可采用置入式、半置入式或三種方式的混合。
上述所用的輻射頭是該發明的創新部分,它由一中心信號針周圍環繞一陣列接地針包圍被加熱體而構成。這樣的構造便于使微波傳播得更深一些,減少反射波,并大大提高了熱溫分布的邊界清晰度。這樣的構造甚至使單個輻射天線就有聚焦能力。中心部分的類同軸線天線可靈活地調整其進入人體的位置及輻射振蕩長度,以便使單個輻射頭就有改變熱量沉積分布的能力,再加上各輻射頭的頻率、相位、輻度的計算機調控,完全能實現最優化熱療的目的。可組成多種不同組合的天線陣列,以適合不同部分不同大小的腫瘤的熱療。這樣就構成了集置入式和非置入式,集微波治癌和微波針炙為一體,適用于不同位置、不同深度和不同大小的癌癥病變組織多功能、可調控、靈活性強的微波熱療裝置。
本發明首次采用導波針陣列的可調輻射頭及其組成的融計算機調控、測溫及圖象為一體的裝置,對人體或生物體進行非置入式或置入式的微波輻射熱療及針炙治療。
在這些系統中,輻射頭是最重要的部件,其形式多樣,如雙極棒、針狀、雙平板、波導頭、喇叭、平面天線等。不同結構的天線組成的系統,由于其滲透性不一而適用于人體和生物體不同深度和不同部位的癌癥病變組織的熱療。
下面結合附圖和最佳實施方式對本發明作進一步的詳細說明
圖1微波輻射治癌及微波針炙裝置構成示意圖;圖2輻射天線的構造及微波場分布示意圖;圖3完全置入式方案適用于最深部癌癥病變組織熱療示意圖;圖4半置入式方案適用于中等深度的癌癥病變組織熱療示意圖;圖5非置入式方案適用于表皮或淺部癌癥病變組織的熱療示意圖。
圖1所示,為該發明的微波輻射治癌及微波針灸裝置1的構成示意圖。一個或一陣列輻射頭3正在對病人體21內癌變組織18輻射微波能量。計算機中央控制臺2控制微波輻射治癌及微波針灸裝置1,并與每個輻射頭3互聯接口。計算機中央控制臺2,提供一種交互方式,使用者可以在這里輸入指令或頻率、相位、輻度等數據來分別控制微波源13,功放器15,及相移計16等。計算機中央控制臺2也可獲得癌變組織18內的溫度分布及病人總的生理反射等信息,具體通過溫度及生理監控系統23來實現,并通過三維圖象顯示系統24顯示癌變組織18及插入輻射頭3的位置。計算機中央控制臺2得到的信息返饋去自動調節微波輻射治癌及微波針灸裝置1的參數以達到優化熱療的目的。當癌變組織18溫度過高超過45℃時,計算機中央控制臺2會自動降低各輻射頭3的功率,反之,就會增高輻射功率。當病人體21體內溫度分布中高溫點偏離癌變組織18時,計算機中央控制臺2會通過自動調節所需的頻率及相位來調整或通過手動或自動調節各插入針的位置和深度來實現熱溫分布的改變。
在溫度及生理監控系統23中,一系列溫度傳感器附著或獨立于輻射頭3上,進行實時溫度測量。為了不被微波干擾,最好選擇市售的熱敏或光敏溫度傳感器。其生理監測可包括血壓、心率、體溫等數據。
三維圖象顯示系統24用作幫助入針于病人體21內。最好采用可購買得到的核磁共振成象(NMR),或計算機斷層掃描(CT)等系統,以免受微波輻射干擾。
微波源13可采用市售或自制的技術成熟的固態電路型,或真空管型。由于不同部位及不同深度加熱的需要,微波信號將用到較寬頻帶的選擇,從50MHZ到3000MHZ,功率從幾十瓦到數百瓦的量級。其工作頻率取決于所滲透深度及癌變組織18的大小。明顯地,上述所有參數的選擇最好參照溫度及生理監控系統23返饋回的實時熱溫測量信號。
微波源13與功分器14相聯,分成數路信號,再分別接上功放器15,相移計16。這些器件都與計算機中央控制臺2接口,以便實現自動控制。最后通過微波電纜線17與一個或數個輻射頭3相聯。在這些微波器件配置中,注意達到50歐姆的阻抗匹配。
如圖2所示,輻射頭3由一中心信號針5環繞數根接地針6構成,以便將需熱療的癌變組織18包圍。這些針都由良導體金屬做成,中心信號針5與空心針4構成同軸天線,空心針4與接地針6要共同接地,并且中心信號針5可前后沿軸線自由滑動,使中心信號針5插入人體的深度及暴露的長度可通過外接的調節器調節。具體操作時,握住手持臂10將由中心信號針5和空心針4組成的同軸天線一起插入人體表面22以下,震蕩長度調節器11用于調節中心信號針5的暴露長度,而同軸天線入體深度調節器12調節整個同軸天線的插入深度。由于輻射頭3與人體表面22的接觸處可能有少許微波泄漏,因此采用一金屬網狀軟體喇叭8來屏蔽泄漏,并在其內填充去離子蒸餾水袋7以改善輻射天線與人體之間的阻抗匹配,并具有降低人體表面22溫度之優點。尤其是采用非置入式治療時,金屬網狀軟體喇叭8及去離子蒸餾水袋7就必備了。這樣就構成了完整的輻射單元,所產生的微波場19被較好地捆綁在癌變組織18內,形成較完美的微波場19分布。這樣的微波場19將使體內細胞極性分子發生震動,與周圍分子摩擦,而發生熱效應;另一方面,體內的帶電游離子在微波場19的作用下產生電流,從而導致歐姆熱效應。因而在癌變組織18內便產生了局部高溫,從而達到熱療的目的。使用者可很方便、靈活地調節天線的輻射方向圖20,因而使熱量沉積圖可調節可變化。
該系統的另一個重要新穎點為多根接地針6可緊密地環繞包圍被熱療的癌變組織18,這些接地針6通過環形穩固器9連接在一起,并固定在金屬網狀軟體喇叭8上。這樣使微波被捆綁在癌變組織18內,從而大大減少了對周圍正常組織的損傷,因此提高了選擇性,或加強了聚焦能力。并且這些針也可改變其插入深度,以調節實現所需要的輻射分布。
這種靈活可調的輻射頭3,很容易實現一個熱療裝置便可對不同部位不同深度及不同大小的癌變組織18進行治療。以人體表面22為參照,既可實現圖3所示的全置入式,適合于最深部但較小癌變組織18的熱療;又可實現圖4所示的半置入式,即僅中心信號針5置入,適合于中等深度的癌變組織18熱療;還可實現圖5所示的非置入式加熱,適用于淺表癌變組織18的熱療。這些不同的置入方式產生了不同的輻射方向圖20,以便于治療不同深度不同大小的癌變組織18。根據需要,這些輻射頭3可任意地組陣。這種完成統一化的熱療系統及方案為本發明的又一重要特點。
上面描述的系統中的單一輻射頭3可直接用于微波針炙。在這里,穴位變成了目標而不是上述的癌細胞。更高的頻率和較低的功率將被采用,因為此時的目標較小。同樣地,其置入式和非置入式方案都可被應用。微波針炙的重要優點是穴位或神經能獲得更快更有效的刺激。其非置入式微波針炙不帶給病人痛苦,更具優勢。這又體現了該發明的裝置的多功能化。
以上描述了該系統的最佳工作模式,但并不是對本發明的限定。對本發明的各種修改都視為本發明的范疇。
權利要求
1.一種新型的微波輻射治癌裝置,由計算機中央控制臺(2)通過微波電纜線(17)依序和微波源(13)、單個或多個功分器(14)、單個或多個功放器(15)、單個或多個相移計(16)、單個或多個輻射頭(3)相連,溫度及生理監控系統(23)、三維圖像顯示系統(24)所組成。
2.如權利要求1所述的微波輻射治癌裝置,所用的輻射頭(3)由空心針(4)內含中心信號針(5)環繞一組固定在環形穩固器(9)上的接地針(6),空心針(4)和接地針(6)同時接地,接地針(6)外包圍有金屬網狀軟體喇叭(8),再加上與空心針(4)在同一軸線上的手持臂(10)、震蕩長度調節器(11)和同軸天線入體深度調節器(12)構成。
3.如權利要求1所述的微波輻射治癌裝置,其輻射頭(3)的排列方式可為完整環形陣列、部分環形陣列和三維陣列。
4.如權利要求1所述的微波輻射治癌裝置,其輻射頭(3)可為置入式、非置入式、半置入式和三種方式的混合。
5.如權利要求2所述的微波輻射治癌裝置,其輻射頭(3)的中心信號針(5)可沿同軸的空心針(4)中軸線自由滑動,空心針(4)插入人體的深度及中心信號針(5)暴露出空心針(4)的長度通過同軸天線入體深度調節器(12)和震蕩長度調節器(11)調節。
6.如權利要求1所述的微波輻射治癌裝置,其輻射頭(3)可直接以置入式或非置入式應用于人體穴位,利用微波能量代替針灸銀針達到刺激神經治療疾病的用途。
全文摘要
本發明公開了一種微波輻射治癌裝置,涉及醫療器械領域,特別是微波醫療器械和微波針灸用途領域。本發明首次采用導波針陣列的可調輻射頭及其組成的融計算機調控、測溫及圖象為一體的裝置,輻射頭由空心針內含中心信號針環繞一組固定在環形穩固器上的接地針,空心針和接地針同時接地,接地針外包圍有金屬網狀軟體喇叭,再加上與空心針在同一軸線上的手持臂、震蕩長度調節器和同軸天線入體深度調節器構成。對人體或生物體進行非置入式、置入式、半置入式及三種方式的混合的微波輻射及針炙治療。本發明的微波輻射治癌裝置同時具有現有微波輻射熱療設備優點和克服現有技術缺點的特點。
文檔編號A61N5/04GK1295872SQ9911736
公開日2001年5月23日 申請日期1999年11月12日 優先權日1999年11月12日
發明者鄧天權 申請人:鄧天權