專利名稱：用于高強度聚焦超聲治療的滲透膜式耦合裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于高強度聚焦超聲治療的滲透膜式耦合裝置，它能通過所滲透的介質液體傳導超聲波到患者體內進行高強度聚焦超聲治療。
背景技術：
醫(yī)學研究發(fā)現腫瘤細胞的耐熱性比正常細胞要差，在42.5℃以上的溫度環(huán)境下，30分鐘內腫瘤細胞死亡，而正常細胞損傷較輕且可逆轉。高強度聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)就是根據腫瘤細胞的這一特點，以超聲波為能量源，利用其穿透性和可聚焦性，將探頭發(fā)射出的平均聲強較低的超聲波通過介質耦合，經過皮膚進入人體腫瘤組織，聚焦或者匯聚到一個空間點，形成一個平均聲強在1000W/cm2以上的焦域(焦域大小Φ3×8mm)，使該焦域瞬時(0.1秒到5秒)產生強烈的溫度升高(高于70℃)，加上其空化作用(即強超聲在液體中產生類似霧狀的氣泡，其形成和消失可以產生極高的溫度和壓力，從而使組織受到嚴重破壞)和機械振蕩作用，破壞焦域處的組織。通過對腫瘤進行如此由點到線、由線到面、由面到體逐點掃描的固化治療，從而使整個腫瘤組織固化，實現治療的目的。
高強度聚焦超聲治療設備主要包括治療頭、治療介質、運動裝置、驅動裝置、控制系統(tǒng)、治療介質處理裝置等。由于超聲波在到達預定焦域之前需先經過人體正常組織，雖然可以采取一些措施(如擴大超聲波通道范圍)來較少對正常組織的損傷，但在應用中仍需要大量的介質液體對接觸的人體皮膚進行散熱降溫。由于水與人體皮膚親合性好、散熱快，目前常用的介質液體主要是水。使用時，通常以水囊的形式提供。
封閉式水囊很具典型性，它也用于許多超聲治療設備中，如日本專利2795880，2535052。在圖1所示的現有技術中的封閉式水囊，由于水囊的變形和患者的移動，極易使空氣進入水囊與人體的接觸部位，形成圖1中的空氣區(qū)13。在空氣區(qū)13處，超聲波在人體與水囊之間折射和反射，造成能量積累，使患者體表受損，從而降低了治療的安全性。即使采用日本專利2795880中的蛇管裝置，也不能避免空氣進入水囊與人體的接觸部位。因此，封閉式水囊不能大量使用于臨床。
為了減少存在于介質液體和患者體表之間的空氣，中國專利98100283.8高強度聚焦超聲腫瘤掃描治療系統(tǒng)提出了一種開放式水囊，如圖2所示。開放式水囊由于人體自重以及水的良好流動性，與封閉式水囊相比，增大了水與患者體表接觸的面積，減少了兩者之間空氣存在的可能性。但是在治療過程中介質水與患者體表相接觸，水質被污染，不能循環(huán)使用。而為了降低患者在治療過程中所產生的熱量，又需要經常換水，從而導致用水量增加，設備龐大。
由此可見，水囊與患者體表之間的有無能量累積是高強度聚焦超聲治療是否安全的重要因素之一。如何既能維持原有高強度聚焦超聲設備的安全性，又能減少治療時所需的介質液體，減小設備體積就成為目前急需解決的問題。

發(fā)明內容
鑒于上述問題，本發(fā)明的主要目的就在于提供一種滲透膜式耦合裝置，在不影響治療安全性和有效性的前提下，能減少用水量，并使現有高強度聚焦超聲治療設備小型化。
本發(fā)明的用于高強度聚焦超聲治療的滲透膜式耦合裝置，其具有用于盛放與患者體表接觸的耦合介質液體的水囊，其特征在于，具有可使介質液體單向透過的滲透膜，設置在上述水囊上，以該滲透膜為界，上部形成滲透介質液體區(qū)，下部形成半封閉介質液體區(qū)；壓力檢測裝置，設置在上述半封閉介質液體區(qū)中或者設置在滲透介質液體區(qū)內，檢測上述半封閉介質液體區(qū)中或者滲透介質液體區(qū)內的液體壓力；介質液體調節(jié)單元，與上述滲透介質液體區(qū)和上述半封閉介質液體區(qū)相連，用于向上述半封閉介質液體區(qū)供應介質液體，以及將介質液體排出上述半封閉介質液體區(qū)，并排放滲透介質液體區(qū)溢流出的介質液體；以及控制單元，分別與上述壓力檢測裝置和上述介質液體調節(jié)單元相連，控制上述介質液體調節(jié)單元向上述水囊中供應介質液體，并且接收上述壓力檢測裝置輸出的液體壓力檢測值，根據該液體壓力檢測值來控制上述介質液體調節(jié)單元，從而控制半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力以及滲透介質液體區(qū)中的介質液體高度。
因此，介質液體可滲透過滲透膜，與患者體表接觸，從而使?jié)B透膜與患者體表緊密接觸。這樣，患者體表和滲透膜之間始終有介質液體存在，從而可以避免其中進入空氣。此外，可以根據患者的治療需求，通過調整介質液體透過滲透膜的量，來達到最佳的治療效果。
另外，由于滲透膜的存在，與患者體表直接接觸的介質液體僅為滲透介質液體區(qū)中的介質液體，而半封閉介質液體區(qū)中介質液體不直接與患者體表接觸。當與患者體表直接接觸的滲透介質液體區(qū)中的介質液體被污染時，可以通過操作主控制器中的溢流裝置直接排放，同時通過調節(jié)半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力，使?jié)B透介質液體區(qū)8中又充滿滿足治療要求的介質液體從而使其始終保持清潔。這樣，可以節(jié)約大量的介質液體，從而減小了設備體積。
本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的介質液體調節(jié)單元可以包括給排水裝置，與上述半封閉介質液體區(qū)相連，具有向上述半封閉介質液體區(qū)供應介質液體的進水裝置、從上述半封閉介質液體區(qū)中排出介質液體的排水裝置；以及溢流裝置，與上述滲透介質液體區(qū)相連，排放從滲透介質液體區(qū)溢流出的介質液體。
此外，本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的控制單元可以包括主控制器，分別與上述壓力檢測裝置和上述給排水裝置相連，接收并記錄上述壓力檢測裝置輸出的上述壓力檢測值，并且控制上述給排水裝置的進水裝置向上述半封閉介質液體區(qū)供應介質液體、控制上述排水裝置從上述半封閉介質液體區(qū)中排出介質液體；以及壓力及滲透量調節(jié)裝置，分別與上述主控制器以及給排水裝置、溢流裝置連接，在主控制器的控制下，控制排水裝置、溢流裝置，從而對半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力、滲透介質液體區(qū)的液體高度進行調節(jié)。
此外，本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的介質液體調節(jié)單元還可以包括真空脫氣裝置，脫去介質液體中的氣體。通過設置真空脫氣裝置，可以脫去介質液體中的氣體，使介質液體達到最佳的超聲傳輸效果。
此外，本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的介質液體調節(jié)單元還可以包括恒溫水槽，使介質液體保持恒溫。通過設置恒溫水槽，可以使介質液體總是保持人體感覺舒適的溫度。
本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置所使用的介質液體優(yōu)選水。
下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。


圖1是現有技術中利用封閉式水囊進行治療的示意圖。
圖2是現有技術中利用開放式水囊進行治療的示意圖。
圖3是利用本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置進行治療的示意圖。
圖4是本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的結構原理示意圖。
圖5是本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的結構示意圖具體實施方式
以下利用圖3、圖4和圖5，對本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置進行說明。圖3是利用本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置進行治療的示意圖，如圖3所示，人體俯臥在治療床(圖中未示出)上，與本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置接觸，超聲治療裝置10發(fā)射出的超聲波經介質液體而進入人體，匯聚在治療靶區(qū)11，使治療靶區(qū)11處的病灶細胞的溫度升高，從而殺死病灶細胞。
圖4是本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的結構原理示意圖，包括可單向滲透的彈性膜1、壓力檢測裝置4、患者體表7、滲透介質液體區(qū)8、水囊81、半封閉介質液體區(qū)9、超聲治療裝置10、治療靶點11、控制單元16、介質液體調節(jié)單元17，可單向滲透的彈性膜1設置在上述水囊81上，以該滲透膜為界，上部形成滲透介質液體區(qū)8，下部形成半封閉介質液體區(qū)9；
壓力檢測裝置4，設置在上述半封閉介質液體區(qū)9中或者設置在滲透介質液體區(qū)8內，檢測上述半封閉介質液體區(qū)9中或者滲透介質液體區(qū)8內的液體壓力；介質液體調節(jié)單元17，與上述滲透介質液體區(qū)8和上述半封閉介質液體區(qū)9相連，用于向上述半封閉介質液體區(qū)9供應介質液體，以及將介質液體排出上述半封閉介質液體區(qū)9，并排放滲透介質液體區(qū)8溢流出的介質液體；控制單元16，分別與上述壓力檢測裝置4和上述介質液體調節(jié)單元17相連，控制上述介質液體調節(jié)單元17向上述水囊81中供應介質液體，并且接收上述壓力檢測裝置4輸出的液體壓力檢測值，根據該液體壓力檢測值來控制上述介質液體調節(jié)單元17，從而控制半封閉介質液體區(qū)9中的液體壓力以及滲透介質液體區(qū)8中的介質液體高度。
圖5是本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置的結構示意圖，以下將利用圖5，對本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置進行詳細說明。
如圖5所示，本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置具有用于盛放介質液體的水囊12，此外還具有滲透膜1、給排水裝置2、壓力及滲透量調節(jié)裝置3、壓力檢測裝置4和主控制器6。另外，為了排放從滲透介質液體區(qū)8溢流的多余介質液體，如圖5所示，本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置還可以設置溢流裝置5。
其中，滲透膜1設置在水囊12上，以滲透膜1為界，上部是滲透介質液體區(qū)8，下部是半封閉介質液體區(qū)9。滲透膜1是可使介質液體單向透過的彈性膜，在本發(fā)明中優(yōu)選復合性聚氨酯等橡塑材料。另外，本發(fā)明的滲透膜1不限于此，只要是可使介質液體單向透過、具有一定彈性和韌性的膜，都可以應用于本發(fā)明。此外，在本發(fā)明中，使用水作為介質液體，但本發(fā)明不限于此，也可以使用其他液體作為介質液體。
給排水裝置2在后述的主控制器6的控制下，向包圍超聲治療裝置10的半封閉介質液體區(qū)9供應介質液體并將介質液體排出，它由具有進水泵及控制電路的進水裝置22和具有排水泵及控制電路的排水裝置21構成。另外，給排水裝置2還可以包括真空脫氣裝置24和具有循環(huán)水泵，水質處理器，控溫系統(tǒng)的恒溫水槽23。真空脫氣裝置24用于脫去介質液體(水)中的氣體，提高超聲波治療裝置10產生的超聲波的治療效果。恒溫水槽23用于使介質液體(水)保持恒定的溫度，使接受治療的患者感覺舒適。
壓力及滲透量調節(jié)裝置3可在后述的主控制器6的控制下，向給排水裝置2、溢流裝置5發(fā)出指令，控制排水裝置2、溢流裝置5對半封閉介質液體區(qū)9中的液體壓力、滲透介質液體區(qū)8的液體高度進行調節(jié)。
壓力檢測裝置4設置在半封閉介質液體區(qū)9中，可檢測半封閉介質液體區(qū)9中的液體壓力，并將檢測結果數據輸出給主控制器6。
主控制器6接收并存儲來自于壓力檢測裝置4的檢測結果數據，并根據該檢測結果數據來控制給排水裝置2、壓力及滲透量調節(jié)裝置3的工作，從而調節(jié)半封閉介質液體區(qū)9的液體壓力、滲透介質液體區(qū)8的液體高度。
溢流裝置5設置在滲透介質液體區(qū)8處，用于排放從滲透介質液體區(qū)8溢流出的多余介質液體，以保持最佳的治療液體量。
其中，上述主控制器6和壓力及滲透量調節(jié)裝置3構成了本發(fā)明的控制單元，上述給排水裝置2和溢流裝置5構成了本發(fā)明的介質液體調節(jié)單元。
以下對利用本發(fā)明的滲透膜式耦合裝置進行治療的過程進行說明。首先，操作人員在治療前操作主控制器6，控制排水裝置2中的真空脫氣裝置24、恒溫水槽23、進水裝置22、排水裝置21，使介質液體(水)經過脫氣、恒溫，然后進入半封閉介質液體區(qū)9，直至介質液體透過滲透膜1至預先設定的高度停止。
完成以上工作后，患者按治療體位放置在滲透膜1上。由于患者的自重，膜開始變形，半封閉介質液體區(qū)9中壓力開始變化，壓力檢測裝置4檢測該壓力，并將檢測結果數據輸出給主控制器6。主控制器6控制壓力及滲透量調節(jié)裝置3開始工作，壓力及滲透裝置3通過控制進水裝置22、排水裝置21、溢流裝置5，對半封閉介質液體區(qū)9的液體壓力、滲透介質液體區(qū)8的液體高度進行調節(jié)，直至達到治療需求。壓力檢測裝置4檢測該壓力，并將檢測結果數據傳輸給主控制器6，主控制器6記錄該液體壓力檢測值，作為該患者治療中的標準值，以便在治療過程中進行及時地調節(jié)。
完成以上工作后，就可以使超聲治療裝置10開始工作，發(fā)射出超聲波進行治療。在治療過程中，如果主控制器6判斷壓力檢測裝置4檢測到的壓力值與標準值之差超過一個經驗值(該經驗值根據患者實際情況有所不同)，則主控制器6控制壓力及滲透量調節(jié)裝置3，使液體壓力恢復到標準值。
由于在治療過程中，患者與滲透膜1之間始終有介質液體的存在，從而避免了其中進入空氣，導致超聲波在人體與水囊之間產生折射和反射而造成能量積累的問題。
另外，與患者體表直接接觸的介質液體僅為滲透介質液體區(qū)8中的介質液體，而半封閉介質液體區(qū)9中介質液體不直接與患者體表接觸。當與患者體表直接接觸的介質液體被污染時，可以通過操作主控制器中的溢流裝置直接排放，同時通過調節(jié)半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力，使?jié)B透介質液體區(qū)8中又充滿滿足治療要求的介質液體，從而使其始終保持清潔。這樣，可以節(jié)約大量的介質液體，從而減小了設備體積。
以上所述僅為本發(fā)明具體實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的專利申請范圍，凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在所述的專利申請的范圍內。
權利要求
1.一種用于高強度聚焦超聲治療的滲透膜式耦合裝置，其具有用于盛放與患者體表接觸的耦合介質液體的水囊，其特征在于，具有可使介質液體單向透過的滲透膜，設置在上述水囊上，以該滲透膜為界，上部形成滲透介質液體區(qū)，下部形成半封閉介質液體區(qū)；壓力檢測裝置，設置在上述半封閉介質液體區(qū)中或者設置在滲透介質液體區(qū)內，檢測上述半封閉介質液體區(qū)中或者滲透介質液體區(qū)內的液體壓力；介質液體調節(jié)單元，與上述滲透介質液體區(qū)和上述半封閉介質液體區(qū)相連，用于向上述半封閉介質液體區(qū)供應介質液體，以及將介質液體排出上述半封閉介質液體區(qū)，并排放滲透介質液體區(qū)溢流出的介質液體；控制單元，分別與上述壓力檢測裝置和上述介質液體調節(jié)單元相連，控制上述介質液體調節(jié)單元向上述水囊中供應介質液體，并且接收上述壓力檢測裝置輸出的液體壓力檢測值，根據該液體壓力檢測值來控制上述介質液體調節(jié)單元，從而控制半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力以及滲透介質液體區(qū)中的介質液體高度。
2.根據權利要求1所述的滲透膜式耦合裝置，其特征在于，上述介質液體調節(jié)單元包括給排水裝置，與上述半封閉介質液體區(qū)相連，具有向上述半封閉介質液體區(qū)供應介質液體的進水裝置、從上述半封閉介質液體區(qū)中排出介質液體的排水裝置；以及溢流裝置，與上述滲透介質液體區(qū)相連，排放從滲透介質液體區(qū)溢流出的介質液體。
3.根據權利要求2所述的滲透膜式耦合裝置，其特征在于，上述控制單元包括主控制器，分別與上述壓力檢測裝置和上述給排水裝置相連，接收并記錄上述壓力檢測裝置輸出的上述壓力檢測值，并且控制上述給排水裝置的進水裝置向上述半封閉介質液體區(qū)供應介質液體、控制上述排水裝置從上述半封閉介質液體區(qū)中排出介質液體；壓力及滲透量調節(jié)裝置，分別與上述主控制器以及給排水裝置、溢流裝置連接，在主控制器的控制下，控制排水裝置、溢流裝置，從而對半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力、滲透介質液體區(qū)的液體高度進行調節(jié)。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的滲透膜式耦合裝置，其特征在于，上述介質液體調節(jié)單元還包括真空脫氣裝置，脫去介質液體中的氣體。
5.根據權利要求4所述的滲透膜式耦合裝置，其特征在于，上述介質液體調節(jié)單元還包括恒溫水槽，使介質液體保持恒溫。
6.根據權利要求1、2、3或5任意一項所述的滲透膜式耦合裝置，其特征在于，上述介質液體是水。
7.根據權利要求4所述的滲透膜式耦合裝置，其特征在于，上述介質液體是水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高強度聚焦超聲治療的滲透膜式耦合裝置，其具有用于盛放與患者體表接觸的耦合介質液體的水囊，還具有可使介質液體單向透過的滲透膜，設置在水囊上，以該滲透膜為界，上部形成滲透介質液體區(qū)，下部形成半封閉介質液體區(qū)；壓力檢測裝置，設置在半封閉介質液體區(qū)中或者設置在滲透介質液體區(qū)內；介質液體調節(jié)單元，用于向半封閉介質液體區(qū)供應介質液體，以及將介質液體排出半封閉介質液體區(qū)，并排放滲透介質液體區(qū)溢流出的介質液體；以及控制單元，控制介質液體調節(jié)單元向水囊中供應介質液體，并且接收壓力檢測裝置輸出的液體壓力檢測值，根據該液體壓力檢測值來控制介質液體調節(jié)單元，從而控制半封閉介質液體區(qū)中的液體壓力以及滲透介質液體區(qū)中的介質液體高度。
文檔編號A61N7/02GK1814324SQ20051000498
公開日2006年8月9日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權日2005年1月31日
發(fā)明者林濤, 童藝, 吳丹丹, 王智彪, 王芷龍 申請人:重慶海扶(Hifu)技術有限公司