專利名稱：陡脈沖治療腫瘤的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于腫瘤治療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及治療腫瘤的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
目前用于治療腫瘤的方法主要有手術(shù)切除、放射治療、化療、熱療等。這些方法由于受到其適應(yīng)癥、禁忌癥與副作用等因素的限制，對(duì)腫瘤的療效仍不夠理想。
脈沖電化學(xué)療法是近三十年發(fā)展起來(lái)的治療腫瘤的新技術(shù)，由日本學(xué)者M(jìn).Okino于1987年首創(chuàng)。治療方法是先經(jīng)靜脈給藥或者在腫瘤組織周圍進(jìn)行肌肉注射，給予腫瘤細(xì)胞一定劑量的化療藥物(如博萊酶素、順鉑等)，一段時(shí)間(4～30分鐘)后通過(guò)電極引入一定劑量的方波電脈沖(峰值1～2kV/cm、脈寬100μs、頻率1～4Hz、脈沖個(gè)數(shù)4～10個(gè))輔助治療。在正常的生理機(jī)能狀況下，細(xì)胞膜能較好地阻礙離子和親水分子的傳輸。但是，當(dāng)施加電場(chǎng)強(qiáng)度為kV/cm級(jí)、持續(xù)時(shí)間為ms～μs級(jí)的電脈沖于細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生構(gòu)形變化，出現(xiàn)大量微孔，使細(xì)胞膜的電導(dǎo)率與通透能力激增，這種現(xiàn)象被稱為電穿孔現(xiàn)象。細(xì)胞膜電穿孔的結(jié)果是細(xì)胞內(nèi)外分子交換有顯著的增加，有利于細(xì)胞吸收各種藥物、DNA、蛋白質(zhì)等大分子。脈沖電化學(xué)療法正是利用電脈沖導(dǎo)致細(xì)胞膜電穿孔，從而促進(jìn)化療藥物的運(yùn)送，提高化療藥物的殺傷力。因此，脈沖電化學(xué)療法又被稱為電穿孔療法。
電穿孔療法已經(jīng)在歐美應(yīng)用于腫瘤的臨床治療。例如，美國(guó)Inovio公司生產(chǎn)的MedPulser電穿孔治療系統(tǒng)已經(jīng)于2003年得到美國(guó)FDA的批準(zhǔn)進(jìn)入頭頸癌和皮膚癌的III期臨床試驗(yàn)，該系統(tǒng)由電脈沖發(fā)生器、腳踏開關(guān)、電極頭和微型打印機(jī)(可選)組成，其電脈沖發(fā)生器由變壓器、高壓功率變換電路和低壓數(shù)字式控制電路組成，能產(chǎn)生6個(gè)峰值為500～1500V、脈寬為100μs的電壓脈沖，其方法是先向患者的腫瘤組織注射化療藥物(博來(lái)梅素)，十分鐘后向腫瘤組織中插入電極陣列，并踏下腳踏開關(guān)，將電脈沖輸出至電極針之間的腫瘤組織。意大利IGEA公司生產(chǎn)的CLINIPORATOR電穿孔治療系統(tǒng)已經(jīng)在意大利、法國(guó)、斯洛文尼亞等國(guó)應(yīng)用于體表腫瘤的臨床治療，該系統(tǒng)由電脈沖發(fā)生器、腳踏開關(guān)、電極頭、便攜式電腦、打印機(jī)和機(jī)架組成，其電脈沖發(fā)生器能產(chǎn)生8～20個(gè)峰值為500～1000V、脈寬為30μs～5ms、重復(fù)頻率為1Hz～5kHz的電壓脈沖，其治療方法同上。雖然脈沖電化學(xué)療法在腫瘤的臨床治療中取得了引人注目的效果，但該療法只是起增強(qiáng)化療藥物療效的輔助作用，不能從根本上避免化療藥物的副作用對(duì)患者身體的危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有脈沖電化學(xué)療法的不足，提供的一種陡脈沖治療腫瘤的裝置及方法。本發(fā)明是在不注射化療藥物的情況下，施加陡度為納秒(ns)級(jí)、大劑量的指數(shù)衰減電脈沖于腫瘤組織，使腫瘤細(xì)胞發(fā)生不可逆性電擊穿(IREB)而死亡，同時(shí)激發(fā)機(jī)體的抗血管效應(yīng)、免疫效應(yīng)和凋亡效應(yīng)等，從而達(dá)到治療效果。本發(fā)明把脈沖電化學(xué)療法中電脈沖的輔助治療作用轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕委熓侄危梢韵熕幬锏母弊饔?，?jiǎn)化治療過(guò)程。
本發(fā)明裝置的原理本發(fā)明裝置的核心部件是陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由陡脈沖發(fā)生單元、陡脈沖控制單元和陡脈沖測(cè)量前置處理單元組成，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為其測(cè)量和控制的終端。在陡脈沖發(fā)生單元中，輸入的市電(220V/50Hz)經(jīng)全橋整流變成310V左右的高壓直流電，正激變換器將該直流電壓變成40kHz的高頻方波脈沖，將該方波脈沖整流又得到直流電，該直流電壓經(jīng)電阻給電容充電，充滿電的電容經(jīng)陡化電路對(duì)負(fù)載放電即可輸出指數(shù)衰減陡脈沖。在陡脈沖控制單元中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路產(chǎn)生重復(fù)頻率和脈沖寬度都可任意調(diào)節(jié)的低壓方波脈沖，將該方波脈沖進(jìn)行隔離和驅(qū)動(dòng)得到相同重復(fù)頻率和脈沖寬度的方波脈沖，該方波脈沖就可用來(lái)控制陡脈沖發(fā)生單元中正激變換器電路和電容充放電回路中的開關(guān)元器件。調(diào)節(jié)陡脈沖控制單元的PWM電路中可調(diào)電阻(Rw21)的大小，即可改變PWM電路中芯片(IC21)輸出方波脈沖的占空比，以該方波脈沖作為陡脈沖發(fā)生單元正激變換器電路中開關(guān)元器件(K11)的控制信號(hào)，則可調(diào)節(jié)陡脈沖發(fā)生單元所產(chǎn)生的陡脈沖的峰值；調(diào)節(jié)陡脈沖控制單元的PWM電路中電阻(Rt2)的大小，即可改變IC21輸出方波脈沖的重復(fù)頻率，以該方波脈沖作為陡脈沖發(fā)生單元電容充放電回路中開關(guān)元器件(K12、K13)的控制信號(hào)，則可調(diào)節(jié)陡脈沖發(fā)生單元所產(chǎn)生的陡脈沖的重復(fù)頻率，并且該頻率可由式(1)確定；調(diào)節(jié)陡脈沖控制單元的驅(qū)動(dòng)電路中可調(diào)電阻(Rw22)的大小，即可改變陡脈沖發(fā)生單元電容放電回路中開關(guān)元器件(K13)的柵極電阻，從而對(duì)陡脈沖發(fā)生單元所產(chǎn)生的陡脈沖的上升時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)；在負(fù)載(例如腫瘤組織)一定時(shí)，輸入/輸出信號(hào)控制卡通過(guò)控制陡脈沖發(fā)生單元中電容充放電回路選擇不同的充放電電容，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)陡脈沖發(fā)生單元輸出陡脈沖的脈沖寬度。陡脈沖發(fā)生單元輸出的陡脈沖波形經(jīng)降壓變換后，送給陡脈沖測(cè)量前置處理單元進(jìn)行處理，處理好的信號(hào)最后送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采樣，測(cè)得的陡脈沖波形通過(guò)液晶顯示器顯示給用戶。本發(fā)明裝置產(chǎn)生的陡脈沖為指數(shù)衰減脈沖波形，由快速增加的上升沿和緩慢衰減的下降沿組成，其上升沿包含了大量的低頻分量，主要作用于腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜(可近似等效為電容)，而下降沿則包含了豐富的高頻分量，能透過(guò)細(xì)胞膜并作用于腫瘤細(xì)胞內(nèi)部的細(xì)胞核、線粒體等膜內(nèi)細(xì)胞器。因此，整個(gè)指數(shù)衰減陡脈沖包含了從直流、低頻、高頻到甚高頻的極寬頻譜范圍，并能對(duì)整個(gè)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生普遍的作用。
f=12Ct2(0.67Rt2+1.3Rd2)---(1)]]>
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種陡脈沖治療腫瘤裝置，主要包括陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和操縱臺(tái)。其中陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)由陡脈沖發(fā)生單元、陡脈沖控制單元和陡脈沖測(cè)量前置處理單元組成，陡脈沖控制單元產(chǎn)生的控制信號(hào)用導(dǎo)線與陡脈沖發(fā)生單元連接，陡脈沖發(fā)生單元產(chǎn)生的陡脈沖信號(hào)用導(dǎo)線與陡脈沖測(cè)量前置處理單元連接；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)、液晶顯示器、鍵盤鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)采集卡和輸入/輸出信號(hào)控制卡組成，液晶顯示器、鍵盤鼠標(biāo)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)用導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集卡插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)的總線插槽里，并與陡脈沖測(cè)量前置處理單元用同軸電纜相連，輸入/輸出信號(hào)控制卡也插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)的總線插槽里，并與陡脈沖控制單元用數(shù)據(jù)線相連；電源系統(tǒng)由隔離變壓器、不間斷電源(UPS)、線性直流電源和插線板組成，輸入的市電(220V/50Hz)先用導(dǎo)線接入隔離變壓器，隔離變壓器的輸出端用導(dǎo)線接至UPS，UPS的輸出端用導(dǎo)線接至插線板，插線板的輸出端用電源線接至線性直流電源、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)和液晶顯示器，線性直流電源與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)用電源線相連；操縱臺(tái)由電源開關(guān)、指示燈和陡脈沖輸出接頭組成，它們均與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)用信號(hào)線相連。液晶顯示器裝設(shè)在機(jī)柜頂端，操縱臺(tái)裝設(shè)在機(jī)柜上端，在機(jī)柜內(nèi)從上至下依次裝設(shè)有鍵盤鼠標(biāo)、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)及電源系統(tǒng)，在機(jī)柜的下端四角處裝設(shè)有萬(wàn)向輪，便于隨意移動(dòng)，在機(jī)柜后面的上端部裝設(shè)有把手，以便推動(dòng)本裝置隨意移動(dòng)。
本發(fā)明裝置所產(chǎn)生的陡脈沖為單向指數(shù)衰減電脈沖。調(diào)節(jié)陡脈沖控制單元中可調(diào)電阻Rw21的大小，陡脈沖的峰值在0V～1000V之間連續(xù)可調(diào)；調(diào)節(jié)陡脈沖控制單元中電阻Rt2的大小，陡脈沖的重復(fù)頻率在1Hz～10kHz之間連續(xù)可調(diào)；調(diào)節(jié)陡脈沖控制單元中可調(diào)電阻Rw22的大小，陡脈沖的上升時(shí)間在10ns～100ns之間連續(xù)可調(diào)；陡脈沖發(fā)生單元中選擇不同的充放電電容，陡脈沖的脈沖寬度在100ns～100μs之間分6級(jí)可調(diào)。本發(fā)明裝置正是通過(guò)對(duì)其輸出陡脈沖上述參數(shù)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出陡脈沖能量的精確控制，并且這些參數(shù)的調(diào)節(jié)各自獨(dú)立、互不干擾。本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置通過(guò)強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，除了能對(duì)輸出陡脈沖的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行預(yù)置和調(diào)節(jié)外，還能對(duì)輸出陡脈沖的波形進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示、特征參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量，并且還具有較完善的病人病歷數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。
一種陡脈沖治療腫瘤的方法，利用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置，利用腫瘤治療電極，通過(guò)程序進(jìn)行治療的具體方法步驟如下(1)初始化本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置開機(jī)后，初始化陡脈沖的特征參數(shù)(即脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間)及程序參量(如波形采集、波形顯示、計(jì)時(shí)時(shí)間等)。
(2)確定治療參數(shù)①制定治療方案第(1)步完成后，根據(jù)患者的特點(diǎn)(身體狀況、年齡、性別等)及其腫瘤組織的具體情況(種類、惡性程度、尺寸等)制定相應(yīng)的治療方案，并確定陡脈沖的特征參數(shù)(即脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間)及電極頭的插入位置和深度。
②預(yù)置治療參數(shù)根據(jù)第(2)-①步確定的治療參數(shù)，通過(guò)本發(fā)明裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，預(yù)置陡脈沖治療腫瘤裝置的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間等治療參數(shù)。
(3)進(jìn)行治療①插入電極頭在第(2)步完成后，根據(jù)第(2)-①步確定的電極頭的插入位置和深度，將電極頭插入治療的腫瘤組織中。
②進(jìn)行治療在第(3)-①步完成后，進(jìn)入鍵盤事件判斷程序當(dāng)判斷結(jié)果為“準(zhǔn)備”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡控制陡脈沖發(fā)生單元輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)上的“準(zhǔn)備”指示燈亮，表示可以進(jìn)入“治療”；當(dāng)判斷結(jié)果為“治療”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡控制陡脈沖發(fā)生單元通過(guò)操縱臺(tái)上的陡脈沖輸出接頭輸出陡脈沖至外部腫瘤組織，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)上的“準(zhǔn)備”指示燈熄滅、“治療”指示燈亮，表示已進(jìn)入“治療”，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡開始采集陡脈沖波形，將陡脈沖波形實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器的屏幕上，并測(cè)量出陡脈沖各特征參數(shù)(脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度和上升時(shí)間)。將測(cè)得的各陡脈沖參數(shù)與原來(lái)預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到預(yù)置值當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡控制陡脈沖控制單元調(diào)整(增大或減小)治療參數(shù)，并回到波形采集和顯示程序，再次進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和比較，重復(fù)此過(guò)程直至參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等；當(dāng)參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等時(shí)，則開始計(jì)時(shí)，在該過(guò)程中，波形采集與顯示程序一直都啟動(dòng)。將治療時(shí)間與其預(yù)置值進(jìn)行比較當(dāng)治療時(shí)間沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，并繼續(xù)比較治療時(shí)間與其預(yù)置值；當(dāng)治療時(shí)間達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡控制陡脈沖發(fā)生單元輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)上的“治療”指示燈熄滅，表示“治療”結(jié)束。
(4)治療結(jié)束在第(3)-②步完成即操縱臺(tái)上的“治療”指示燈熄滅后，從腫瘤組織中拔出電極頭，治療結(jié)束。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下特點(diǎn)1、本發(fā)明采用的ns級(jí)陡脈沖波形為指數(shù)衰減電脈沖，波形分為快速上升部分和緩慢下降部分兩部分，其快速上升部分包含了豐富的高頻分量，能透過(guò)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜(可近似等效為電容)，作用于細(xì)胞核、線粒體等膜內(nèi)細(xì)胞器；其緩慢下降部分則包含了豐富的低頻分量，主要作用于腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞膜。因此，整個(gè)陡脈沖包含了從直流、低頻、高頻到甚高頻的極寬頻譜范圍，將該陡脈沖作用于腫瘤細(xì)胞，能對(duì)其產(chǎn)生全面的破壞作用。
2、采用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置及其方法，在不注射化療藥物的情況下，對(duì)人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞、20例手術(shù)離體后的新鮮腫瘤組織、60只荷瘤BALB/c小鼠、20只荷瘤Wistar大鼠和80只荷瘤新西蘭大白兔進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，陡脈沖能導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生不可逆性電擊穿而死亡，同時(shí)激發(fā)機(jī)體的抗血管效應(yīng)、免疫效應(yīng)和凋亡效應(yīng)等，破壞了腫瘤的生存條件，明顯抑制了腫瘤的生長(zhǎng)、增殖，治療效果好，并從根本上避免了化療藥物的副作用對(duì)患者身體的危害，顯示出良好的臨床應(yīng)用前景。
3、本發(fā)明裝置使用方便，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于人體及動(dòng)物的腫瘤治療。


圖1為本發(fā)明裝置的正視圖；圖2為圖1的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明裝置的操縱臺(tái)、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)和電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明裝置的陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)原理框圖；圖6為本發(fā)明方法的程序流程框圖；圖7為實(shí)施例1的陡脈沖發(fā)生單元電路原理圖；圖8為實(shí)施例1的陡脈沖控制單元的脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路原理圖；圖9為實(shí)施例1的陡脈沖控制單元的驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖10為實(shí)施例1的陡脈沖測(cè)量前置處理單元電路原理圖；圖11為實(shí)施例1的線性直流電源電路原理圖；圖12為實(shí)施例1的陡脈沖完整波形圖；圖13為實(shí)施例1的陡脈沖上升沿波形圖；圖14為實(shí)施例2未進(jìn)行陡脈沖治療的癌細(xì)胞掃描電子顯微鏡照片；圖15為實(shí)施例2進(jìn)行陡脈沖治療后的癌細(xì)胞掃描電子顯微鏡照片；圖16為實(shí)施例3皮下移植人宮頸癌U14一周后的BALB/c小鼠進(jìn)行陡脈沖治療前的照片；圖17為實(shí)施例3皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠進(jìn)行陡脈沖治療后3天的照片；
圖18為實(shí)施例3皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠進(jìn)行陡脈沖治療后10天的照片；圖19為實(shí)施例3皮下移植人宮頸癌U14后17天的BALB/c小鼠未進(jìn)行陡脈沖治療的照片；圖20為實(shí)施例3皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠的腫瘤生長(zhǎng)曲線圖；圖中曲線1為未進(jìn)行陡脈沖治療的腫瘤生長(zhǎng)曲線；曲線2為進(jìn)行陡脈沖治療的抑瘤曲線。
圖21為實(shí)施例3皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠的生存曲線圖；圖中曲線3為未進(jìn)行陡脈沖治療的生存曲線；曲線4為進(jìn)行陡脈沖治療的生存曲線。
圖中1液晶顯示器，2操縱臺(tái)，3鍵盤鼠標(biāo)，4機(jī)柜，5萬(wàn)向輪，6把手，7陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)，8工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)，9電源系統(tǒng)，10銘牌標(biāo)志，11陡脈沖輸出接頭，12電源開關(guān)，13指示燈，14同軸電纜接口，15數(shù)據(jù)線接口，16直流電源接口，17交流電源接口，18陡脈沖發(fā)生單元，19陡脈沖控制單元，20陡脈沖測(cè)量前置處理單元，21數(shù)據(jù)采集卡，22輸入/輸出信號(hào)控制卡，23交流電源輸入接口，24隔離變壓器，25不間斷電源(UPS)，26插線板，27線性直流電源，28信號(hào)線，29數(shù)據(jù)線，30同軸電纜，31電源線，32計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1如圖1～5和圖7～13所示，一種陡脈沖治療腫瘤裝置，主要包括陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)7、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32、電源系統(tǒng)9和操縱臺(tái)2。其中陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)7由陡脈沖發(fā)生單元18、陡脈沖控制單元19和陡脈沖測(cè)量前置處理單元20組成，陡脈沖控制單元19產(chǎn)生的控制信號(hào)用導(dǎo)線與陡脈沖發(fā)生單元1 8相連接，陡脈沖發(fā)生單元18產(chǎn)生的陡脈沖信號(hào)用導(dǎo)線與陡脈沖測(cè)量前置處理單元20相連接，陡脈沖發(fā)生單元18通過(guò)交流電源接口17和直流電源接口16用電源線31與電源系統(tǒng)9相連，陡脈沖控制單元19通過(guò)數(shù)據(jù)線接口15用數(shù)據(jù)線29與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2相連、通過(guò)直流電源接口16用電源線28與電源系統(tǒng)9相連，陡脈沖測(cè)量前置處理單元20通過(guò)同軸電纜接口14用同軸電纜30與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2相連、通過(guò)直流電源接口16用電源線31與電源系統(tǒng)9相連；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)8、液晶顯示器1、鍵盤鼠標(biāo)3、數(shù)據(jù)采集卡21和輸入/輸出信號(hào)控制卡22組成，液晶顯示器1、鍵盤鼠標(biāo)3與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)8用導(dǎo)線相連接，數(shù)據(jù)采集卡21插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)8的總線插槽里，并與陡脈沖測(cè)量前置處理單元20用同軸電纜30相連，輸入/輸出信號(hào)控制卡22也插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)8的總線插槽里，并與陡脈沖控制單元19用數(shù)據(jù)線29相連；電源系統(tǒng)9由隔離變壓器24、UPS25、線性直流電源27和插線板26組成，輸入的市電(220V/50Hz)由交流電源輸入接口23用導(dǎo)線接入隔離變壓器24，隔離變壓器24的輸出端用導(dǎo)線接至UPS25，UPS25的輸出端用導(dǎo)線接至插線板26，插線板26的輸出端用電源線31接至線性直流電源27、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)7、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)8和液晶顯示器1，線性直流電源27與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)7用電源線31相連；操縱臺(tái)2由電源開關(guān)12、指示燈13和陡脈沖輸出接頭11組成，它們均與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)7用信號(hào)線28相連。
本實(shí)施例裝置的液晶顯示器1裝設(shè)在機(jī)柜4頂端，其傾角根據(jù)用戶需求靈活調(diào)節(jié)；操縱臺(tái)2裝設(shè)在機(jī)柜4上端與水平面呈一定夾角(22.5度)的斜面上；在機(jī)柜4內(nèi)從上至下依次裝設(shè)有鍵盤鼠標(biāo)3、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)7、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)8及電源系統(tǒng)9；機(jī)柜4的四周設(shè)置有前門和后門及兩個(gè)側(cè)門與外界隔開，前門和后門均裝設(shè)有自動(dòng)鎖，打開后，拉下頂部的插銷即能將其卸下，兩個(gè)側(cè)門結(jié)構(gòu)相同，均用四個(gè)螺釘固定，其上均設(shè)置有上下兩排通風(fēng)孔；在機(jī)柜4的下端四角處裝設(shè)有萬(wàn)向輪5，便于隨意移動(dòng)；在機(jī)柜4后面的上端部裝設(shè)有把手6，以便推動(dòng)本裝置隨意移動(dòng)。
本實(shí)施例裝置的陡脈沖發(fā)生單元18的電路主要由市電整流濾波電路、正激變換器、脈沖整流濾波電路、取樣反饋電路、電容充放電電路和陡化電路組成。二極管D11、D12、D13和D14組成的整流電路將輸入的市電(220V/50Hz)變換成310V的高壓直流電，電容C11組成的濾波電路將其變換成穩(wěn)定的高壓直流電。高頻變壓器Tr1、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)K11和快恢復(fù)二極管D15構(gòu)成正激變換器電路，將310V左右的直流電壓變成40kHz的高頻方波脈沖；高頻變壓器Tr1包含鐵氧體磁心和漆包線，實(shí)現(xiàn)原、副邊脈沖電壓峰值的變換，其原邊與濾波電容C11和IGBTK11相連，副邊與快恢復(fù)二極管D15和模擬地相連；IGBTK11的集電極與高頻變壓器Tr1的原邊相連，發(fā)射極與濾波電容C11相連，柵極與陡脈沖控制單元19相連；快恢復(fù)二極管D15的兩端與高頻變壓器Tr1的副邊和濾波電感L1相連。脈沖整流濾波電路由快恢復(fù)二極管D16、濾波電感L1和濾波電容C12組成，將40kHz的高頻方波脈沖變換成穩(wěn)定的高壓直流電；快恢復(fù)二極管D16的兩端與快恢復(fù)二極管D1 5和模擬地相連，濾波電感L1的兩端與快恢復(fù)二極管D15和濾波電容C12相連，濾波電容C12的兩端與濾波電感L1和模擬地相連。取樣反饋電路由電阻R11和可調(diào)電阻Rw1組成，電阻R11的兩端與濾波電容C12和可調(diào)電阻Rw1相連，可調(diào)電阻Rw1的兩端與電阻R11和模擬地相連，并且電阻R11和可調(diào)電阻Rw1的交點(diǎn)與陡脈沖控制單元19相連。電容充放電電路由充電電阻R12、IGBT K12、IGBT K13和電容器組構(gòu)成，產(chǎn)生上升時(shí)間為數(shù)百納秒的指數(shù)衰減脈沖；充電電阻R12的兩端與電阻R11和IGBT K12的集電極相連；IGBT K12的集電極與充電電阻R12相連，發(fā)射極與電容器組相連，柵極與陡脈沖控制單元19相連；電容器組由六個(gè)共模擬地的電容組成，通過(guò)陡脈沖控制單元19選擇其中的一個(gè)電容為工作電容，與IGBT K12的發(fā)射極和IGBT K13的集電極相連；IGBT K13的集電極與電容器組相連，發(fā)射極與電容C13相連，柵極與陡脈沖控制單元19相連。陡化電路由電容C13、陡化間隙S1和負(fù)載組成，減小電容充放電電路產(chǎn)生的指數(shù)衰減脈沖的上升時(shí)間；電容C13的兩端與IGBT K13的發(fā)射極和模擬地相連，陡化間隙S1的兩端與電容C13和負(fù)載相連，負(fù)載的兩端與陡化間隙S1和模擬地相連。
本實(shí)施例裝置的陡脈沖控制單元19的PWM控制電路以集成電路IC21(SG1525AJ)為核心，在外圍電阻電容的配合下產(chǎn)生重復(fù)頻率和脈沖寬度都可任意調(diào)節(jié)的低壓方波脈沖。電阻R21的一端與陡脈沖發(fā)生單元18中電阻R11和可調(diào)電阻Rw1的交點(diǎn)相連，另一端與IC21的1腳相連。電阻R22的一端與可調(diào)電阻Rw21的調(diào)節(jié)端相連，另一端與IC21的2腳相連?？烧{(diào)電阻Rw21的一端與IC21的16腳相連，另一端與Gnd1(數(shù)字地1)相連，調(diào)節(jié)端與電阻R22相連。電容Ct2的一端與IC21的5腳相連，另一端與數(shù)字地1相連。電阻Rt2的一端與IC21的6腳相連，另一端與數(shù)字地1相連。電阻Rd2的一端與IC21的7腳相連，另一端與IC21的5腳相連。電容C21的一端與IC21的8腳相連，另一端與數(shù)字地1相連。電容C22的一端與IC21的9腳相連，另一端與電阻R23相連。電阻R23的一端與電容C22相連，另一端與IC21的1腳相連。IC21的12腳與數(shù)字地1相連，13腳與15腳都與電源Vcc1(+15V)相連，11腳和14腳輸出極性相反的兩路方波脈沖信號(hào)。
本實(shí)施例裝置的陡脈沖控制單元19的驅(qū)動(dòng)電路以集成電路IC22(TLP250)為核心，在外圍電阻電容的配合下，將PWM控制電路產(chǎn)生的方波脈沖進(jìn)行隔離和放大，其輸出信號(hào)與陡脈沖發(fā)生單元18中三個(gè)IGBT的柵極相連，作為其控制信號(hào)。IC22的2腳與PWM控制電路中的11腳或14腳相連。電阻R24的一端與IC22的3腳相連，另一端與數(shù)字地1相連。IC22的5腳和8腳分別與電源Vee2(-15V)和Vcc2(+15V)相連。電阻R25的一端與IC22的6腳相連，另一端與Gnd2(數(shù)字地2)相連?？烧{(diào)電阻Rw22的一端與IC22的6腳相連，調(diào)節(jié)端和另一端為驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，與陡脈沖發(fā)生單元18中三個(gè)IGBT的柵極相連。穩(wěn)壓管Z21的陰極與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連，陽(yáng)極與穩(wěn)壓管Z22的陽(yáng)極相連。穩(wěn)壓管Z22的陽(yáng)極與穩(wěn)壓管Z21的陽(yáng)極相連，陰極與數(shù)字地2相連。
本實(shí)施例裝置的陡脈沖測(cè)量前置處理單元20的電路由脈沖電流傳感器、電流-電壓(I-V)變換電路、放大級(jí)和工作點(diǎn)伺服電路組成，對(duì)陡脈沖發(fā)生單元18產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)進(jìn)行處理，并輸出至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)采集卡21。脈沖電流傳感器包含環(huán)形微晶磁心和漆包線，陡脈沖發(fā)生單元18產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)從其中穿過(guò)，其副邊與電容C31和模擬地相連。I-V變換電路由集成運(yùn)算放大器A31、電阻R31和R32組成，將脈沖電流傳感器得到的脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電壓信號(hào)；電阻R31的一端與A31的反相輸入端相連，另一端與A31的輸出端相連；電阻R32的一端與A31的同相輸入端相連，另一端與模擬地相連。放大級(jí)由集成運(yùn)算放大器A32、電阻R33、R34和R35組成，對(duì)脈沖電壓信號(hào)進(jìn)行放大，其輸出與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)采集卡21相連；電阻R33的一端與A31的輸出端相連，另一端與A32的反相輸入端相連；電阻R34的一端與A32的反相輸入端相連，另一端與A32的輸出端相連；電阻R35的一端與A32的同相輸入端相連，另一端與模擬地相連。工作點(diǎn)伺服電路由集成運(yùn)算放大器A33、電阻R36、R37、R38、電容C32、C33和二極管D31、D32組成，自動(dòng)地對(duì)運(yùn)算放大器A31、A32的工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整使其靜態(tài)漂移接近于零；電阻R36的一端與A32的輸出端相連，另一端與A33的同相輸入端相連；電容C32的一端與A33的同相輸入端相連，另一端與模擬地相連；二極管D31的陽(yáng)極與A33的同相輸入端相連，陰極與模擬地相連；二極管D31的陰極與A33的同相輸入端相連，陽(yáng)極與模擬地相連；電阻R37的一端與A33的反相輸入端相連，另一端與模擬地相連；電容C33的一端與A33的反相輸入端相連，另一端與A33的輸出端相連；電阻R38的一端與A33的輸出端相連，另一端與A31的同相輸入端相連。
實(shí)施例2如圖6所示，一種陡脈沖治療離體人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞的方法，利用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置及本申請(qǐng)人的公開號(hào)為CN1810318A的“正負(fù)極一體化記憶合金集束電極”，通過(guò)程序?qū)θ寺殉蚕賁KOV3癌細(xì)胞進(jìn)行治療的具體方法步驟如下(1)初始化本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置開機(jī)后，初始化陡脈沖的特征參數(shù)(即脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間)及程序參量(如波形采集、波形顯示、計(jì)時(shí)時(shí)間等)。
(2)確定治療參數(shù)①制定治療方案第(1)步完成后，根據(jù)人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞的特點(diǎn)(離體、惡性腫瘤、細(xì)胞懸液)制定治療方案，確定陡脈沖的特征參數(shù)為脈沖峰值200V、重復(fù)頻率100Hz、脈沖寬度10μs、上升時(shí)間100ns、治療時(shí)間20min，電極頭垂直細(xì)胞懸液表面插入1cm深。
②預(yù)置治療參數(shù)根據(jù)第(2)-①步確定的治療參數(shù)，通過(guò)本發(fā)明裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32，預(yù)置陡脈沖治療腫瘤裝置的脈沖峰值為200V、重復(fù)頻率為100Hz、脈沖寬度為10μs、上升時(shí)間為100ns、治療時(shí)間為20min。
(3)進(jìn)行治療①插入電極頭在第(2)步完成后，根據(jù)第(2)-①步確定的電極頭的插入位置和深度，將電極頭插入治療的離體人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞懸液中。
②進(jìn)行治療在第(3)-①步完成后，進(jìn)入鍵盤事件判斷程序當(dāng)判斷結(jié)果為“準(zhǔn)備”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖發(fā)生單元18輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)2上的“準(zhǔn)備”指示燈亮，表示可以進(jìn)入“治療”；當(dāng)判斷結(jié)果為“治療”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖發(fā)生單元18通過(guò)操縱臺(tái)2上的陡脈沖輸出接頭11輸出陡脈沖至外部腫瘤細(xì)胞懸液，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)2上的“準(zhǔn)備”指示燈熄滅、“治療”指示燈亮，表示已進(jìn)入“治療”，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡21開始采集陡脈沖波形，將陡脈沖波形實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器1的屏幕上，并測(cè)量出陡脈沖各特征參數(shù)(脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度和上升時(shí)間)。將測(cè)得的各陡脈沖參數(shù)與原來(lái)預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到預(yù)置值當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖控制單元19調(diào)整(增大或減小)治療參數(shù)，并回到波形采集和顯示程序，再次進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和比較，重復(fù)此過(guò)程直至參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等；當(dāng)參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等時(shí)，則開始計(jì)時(shí)，在該過(guò)程中，波形采集與顯示程序一直都啟動(dòng)。將治療時(shí)間與其預(yù)置值進(jìn)行比較當(dāng)治療時(shí)間沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，并繼續(xù)比較治療時(shí)間與其預(yù)置值；當(dāng)治療時(shí)間達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖發(fā)生單元18輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)2上的“治療”指示燈熄滅，表示“治療”結(jié)束。
(4)治療結(jié)束在第(3)-②步完成即操縱臺(tái)2上的“治療”指示燈熄滅后，從細(xì)胞懸液中拔出電極頭，治療結(jié)束。
治療效果對(duì)照組(未經(jīng)陡脈沖治療)和陡脈沖治療組的掃描電子顯微鏡照片分別如圖14和圖15所示(均放大4000倍)。由該圖可以看出，對(duì)照組細(xì)胞膜表面完整，而處理組中細(xì)胞出現(xiàn)直徑為5μm左右的孔洞(電穿孔造成的孔洞直徑一般為20～110nm)，細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞質(zhì)外噴。說(shuō)明在陡脈沖作用下，細(xì)胞膜發(fā)生了劇烈的形態(tài)變化過(guò)程。可以推測(cè)這是陡脈沖對(duì)細(xì)胞膜造成不可逆性電擊穿的結(jié)果。
實(shí)施例3如圖6所示，一種陡脈沖治療皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠的方法，利用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置及本申請(qǐng)人的公開號(hào)為CN1810318A的“正負(fù)極一體化記憶合金集束電極”，通過(guò)程序?qū)ζは乱浦踩藢m頸癌U14的BALB/c小鼠進(jìn)行治療的具體方法步驟如下(1)初始化本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置開機(jī)后，初始化陡脈沖的特征參數(shù)(即脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間)及程序參量(如波形采集、波形顯示、計(jì)時(shí)時(shí)間等)。
(2)確定治療參數(shù)①制定治療方案第(1)步完成后，根據(jù)皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠的特點(diǎn)(鼠齡2個(gè)月、體重35至38克、雌性)及其腫瘤組織的具體情況(在體、惡性腫瘤、直徑在1cm左右、位置為小鼠后肢下方)制定相應(yīng)的治療方案，確定陡脈沖的特征參數(shù)為脈沖峰值40V、重復(fù)頻率50Hz、脈沖寬度30μs、上升時(shí)間100ns、治療時(shí)間30min，電極頭垂直小鼠后肢下方的腫瘤組織表面插入1cm深。
②預(yù)置治療參數(shù)根據(jù)第(2)-①步確定的治療參數(shù)，通過(guò)本發(fā)明裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32，預(yù)置陡脈沖治療腫瘤裝置的脈沖峰值為40V、重復(fù)頻率為50Hz、脈沖寬度為30μs、上升時(shí)間為100ns、治療時(shí)間為30min。
(3)進(jìn)行治療①插入電極頭在第(2)步完成后，根據(jù)第(2)-①步確定的電極頭的插入位置和深度，將電極頭插入治療的腫瘤組織中。
②進(jìn)行治療在第(3)-①步完成后，進(jìn)入鍵盤事件判斷程序當(dāng)判斷結(jié)果為“準(zhǔn)備”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖發(fā)生單元18輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)2上的“準(zhǔn)備”指示燈亮，表示可以進(jìn)入“治療”；當(dāng)判斷結(jié)果為“治療”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖發(fā)生單元18通過(guò)操縱臺(tái)2上的陡脈沖輸出接頭11輸出陡脈沖至外部腫瘤組織，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)2上的“準(zhǔn)備”指示燈熄滅、“治療”指示燈亮，表示已進(jìn)入“治療”，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡21開始采集陡脈沖波形，將陡脈沖波形實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器1的屏幕上，并測(cè)量出陡脈沖各特征參數(shù)(脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度和上升時(shí)間)。將測(cè)得的各陡脈沖參數(shù)與原來(lái)預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到預(yù)置值當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖控制單元19調(diào)整(增大或減小)治療參數(shù)，并回到波形采集和顯示程序，再次進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和比較，重復(fù)此過(guò)程直至參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等；當(dāng)參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等時(shí)，則開始計(jì)時(shí)，在該過(guò)程中，波形采集與顯示程序一直都啟動(dòng)。將治療時(shí)間與其預(yù)置值進(jìn)行比較當(dāng)治療時(shí)間沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，并繼續(xù)比較治療時(shí)間與其預(yù)置值；當(dāng)治療時(shí)間達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22控制陡脈沖發(fā)生單元18輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡22輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)2上的“治療”指示燈熄滅，表示“治療”結(jié)束。
(4)治療結(jié)束在第(3)-②步完成即操縱臺(tái)2上的“治療”指示燈熄滅后，從腫瘤組織中拔出電極頭，治療結(jié)束。
治療效果BALB/c小鼠后肢下方皮下移植人宮頸癌U14，一周后瘤體直徑可達(dá)1cm左右，如圖16所示。此時(shí)，對(duì)BALB/c小鼠進(jìn)行陡脈沖治療；同時(shí)設(shè)立對(duì)照組，不施加陡脈沖治療。治療組和對(duì)照組在同等條件下飼養(yǎng)，隔天測(cè)量治療組和對(duì)照組的腫瘤尺寸，并根據(jù)式(2)計(jì)算腫瘤體積V＝πabc/6(2)式中，a、b、c分別是腫瘤的長(zhǎng)、寬、厚。治療后3天，治療組小鼠瘤體開始結(jié)痂，如圖17所示；而對(duì)照組小鼠瘤體則不斷增大。治療后10天，治療組小鼠瘤體焦痂脫落，體表皮膚組織愈合，如圖18所示；而對(duì)照組小鼠瘤體則繼續(xù)增大，如圖19所示。取對(duì)照組每天的平均腫瘤體積制作腫瘤自然生長(zhǎng)曲線，取治療組每天的平均腫瘤體積制作腫瘤抑制曲線，如圖20所示。從圖20可以看出，陡脈沖治療后5天對(duì)照組和治療組腫瘤生長(zhǎng)開始出現(xiàn)差異，治療組受到抑制；隨著荷瘤小鼠生存時(shí)間延長(zhǎng)，兩組腫瘤生長(zhǎng)速度差別逐漸增加。兩組t檢驗(yàn)結(jié)果P＜0.05，二者差異有顯著性。在治療組的20只小鼠中，有9只結(jié)痂脫落并完全治愈，治愈率達(dá)45％；而對(duì)照組的20只小鼠中有6只小鼠在15天內(nèi)死亡，經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤已在體內(nèi)廣泛轉(zhuǎn)移。治療組和對(duì)照組在同等條件下飼養(yǎng)，任其自然生存，記錄小鼠死亡時(shí)間(以天為單位)，應(yīng)用Kaplan-Meier氏方法制作荷瘤小鼠生存曲線，如圖21所示?？梢钥闯觯闪鲂∈笊L(zhǎng)前15天，治療組和對(duì)照組的生存曲線無(wú)明顯差異；15天后，對(duì)照組荷瘤小鼠死亡數(shù)量增加，到第60天，對(duì)照組小鼠已全部死亡，而治療組仍有9只生存，兩組差異有非常顯著性(P＜0.01)。對(duì)照組荷瘤小鼠平均生存時(shí)間為33.05天，而治療組荷瘤小鼠平均生存時(shí)間為52.05天。
結(jié)合病理組織學(xué)觀察結(jié)果和透射電子顯微鏡觀察結(jié)果，可以得出如下結(jié)論陡脈沖治療后的惡性腫瘤細(xì)胞受到殺傷，治療組荷瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)受到明顯抑制，治療組荷瘤小鼠的生存期被顯著延長(zhǎng)，顯示出良好的臨床應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種陡脈沖治療腫瘤裝置，其特征在于主要包括陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)、電源系統(tǒng)(9)和操縱臺(tái)(2)，其中陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)由陡脈沖發(fā)生單元(18)、陡脈沖控制單元(19)和陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)組成，陡脈沖控制單元(19)與陡脈沖發(fā)生單元(18)用導(dǎo)線連接，陡脈沖發(fā)生單元(18)與陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)用導(dǎo)線連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)、液晶顯示器(1)、鍵盤鼠標(biāo)(3)、數(shù)據(jù)采集卡(21)和輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)組成，液晶顯示器(1)、鍵盤鼠標(biāo)(3)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)用導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)采集卡(21)插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)的總線插槽里，并與陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)用同軸電纜(30)相連，輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)也插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)的總線插槽里，并與陡脈沖控制單元(19)用數(shù)據(jù)線(29)相連，電源系統(tǒng)(9)由隔離變壓器(24)、UPS(25)、線性直流電源(27)和插線板(26)組成，輸入的市電先用導(dǎo)線接入隔離變壓器(24)，隔離變壓器(24)的輸出端用導(dǎo)線接至UPS(25)，UPS(25)的輸出端用導(dǎo)線接至插線板(26)，插線板(26)的輸出端用電源線(31)接至線性直流電源(27)、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)和液晶顯示器(1)，線性直流電源(27)與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)用電源線(31)相連，操縱臺(tái)(2)由電源開關(guān)(12)、指示燈(13)和陡脈沖輸出接頭(11)組成，它們均與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)用信號(hào)線(28)相連，液晶顯示器(1)裝設(shè)在機(jī)柜(4)頂端，操縱臺(tái)(2)裝設(shè)在機(jī)柜(4)上端，在機(jī)柜(4)內(nèi)從上至下依次裝設(shè)有鍵盤鼠標(biāo)(3)、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)及電源系統(tǒng)(9)，在機(jī)柜(4)的下端四角處裝設(shè)有萬(wàn)向輪(5)，在機(jī)柜(4)后面的上端部裝設(shè)有把手(6)。
2.按照權(quán)利要求1所述的陡脈沖治療腫瘤裝置，其特征在于所產(chǎn)生的陡脈沖為單向指數(shù)衰減電脈沖，其脈沖峰值在0V～1000V之間連續(xù)可調(diào)、重復(fù)頻率在1Hz～10kHz之間連續(xù)可調(diào)、上升時(shí)間在10ns～100ns之間連續(xù)可調(diào)、脈沖寬度在100ns～100μs之間分6級(jí)可調(diào)。
3.按照權(quán)利要求1所述的陡脈沖治療腫瘤裝置，其特征在于一種陡脈沖治療腫瘤裝置，主要包括陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)、電源系統(tǒng)(9)和操縱臺(tái)(2)，其中陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)由陡脈沖發(fā)生單元(18)、陡脈沖控制單元(19)和陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)組成，陡脈沖控制單元(19)與陡脈沖發(fā)生單元(18)用導(dǎo)線相連接，陡脈沖發(fā)生單元(18)與陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)用導(dǎo)線相連接，陡脈沖發(fā)生單元(18)通過(guò)交流電源接口(17)和直流電源接口(16)用電源線(31)與電源系統(tǒng)(9)相連，陡脈沖控制單元(19)通過(guò)數(shù)據(jù)線接口(15)用數(shù)據(jù)線(29)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)相連、通過(guò)直流電源接口(16)用電源線(28)與電源系統(tǒng)(9)相連，陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)通過(guò)同軸電纜接口(14)用同軸電纜(30)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)相連、通過(guò)直流電源接口(16)用電源線(31)與電源系統(tǒng)(9)相連，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)、液晶顯示器(1)、鍵盤鼠標(biāo)(3)、數(shù)據(jù)采集卡(21)和輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)組成，液晶顯示器(1)、鍵盤鼠標(biāo)(3)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)用導(dǎo)線相連接，數(shù)據(jù)采集卡(21)插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)的總線插槽里，并與陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)用同軸電纜(30)相連，輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)也插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)的總線插槽里，并與陡脈沖控制單元(19)用數(shù)據(jù)線(29)相連，電源系統(tǒng)(9)由隔離變壓器(24)、UPS(25)、線性直流電源(27)和插線板(26)組成，輸入220V/50Hz的市電由交流電源輸入接口(23)用導(dǎo)線接入隔離變壓器(24)，隔離變壓器(24)的輸出端用導(dǎo)線接至UPS(25)，UPS(25)的輸出端用導(dǎo)線接至插線板(26)，插線板(26)的輸出端用電源線(31)接至線性直流電源(27)、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)和液晶顯示器(1)，線性直流電源(27)與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)用電源線(31)相連，操縱臺(tái)(2)由電源開關(guān)(12)、指示燈(13)和陡脈沖輸出接頭(11)組成，它們均與陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)用信號(hào)線(28)相連，液晶顯示器(1)裝設(shè)在機(jī)柜(4)頂端，其傾角根據(jù)用戶需求靈活調(diào)節(jié)，操縱臺(tái)(2)裝設(shè)在機(jī)柜(4)上端與水平面呈22.5度夾角的斜面上，在機(jī)柜(4)內(nèi)從上至下依次裝設(shè)有鍵盤鼠標(biāo)(3)、陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)(7)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)(8)及電源系統(tǒng)(9)，機(jī)柜(4)的四周設(shè)置有前門和后門及兩個(gè)側(cè)門，前門和后門均裝設(shè)有自動(dòng)鎖，兩個(gè)側(cè)門結(jié)構(gòu)相同，均用四個(gè)螺釘固定，其上均設(shè)置有上下兩排通風(fēng)孔，在機(jī)柜(4)的下端四角處裝設(shè)有萬(wàn)向輪(5)，在機(jī)柜(4)后面的上端部裝設(shè)有把手(6)。
4.按照權(quán)利要求3所述的陡脈沖治療腫瘤裝置，其特征在于所述的陡脈沖發(fā)生單元(18)的電路主要由市電整流濾波電路、正激變換器、脈沖整流濾波電路、取樣反饋電路、電容充放電電路和陡化電路組成，二極管D11、D12、D13和D14組成整流電路，電容C11組成濾波電路，高頻變壓器Tr1、絕緣柵雙極晶體管IGBT K11和快恢復(fù)二極管D15構(gòu)成正激變換器電路，高頻變壓器Tr1包含鐵氧體磁心和漆包線，其原邊與濾波電容C11和IGBT K11相連，副邊與快恢復(fù)二極管D15和模擬地相連，IGBTK11的集電極與高頻變壓器Tr1的原邊相連，發(fā)射極與濾波電容C11相連，柵極與陡脈沖控制單元(19)相連，快恢復(fù)二極管D15的兩端與高頻變壓器Tr1的副邊和濾波電感L1相連，脈沖整流濾波電路由快恢復(fù)二極管D16、濾波電感L1和濾波電容C12組成，快恢復(fù)二極管D16的兩端與快恢復(fù)二極管D15和模擬地相連，濾波電感L1的兩端與快恢復(fù)二極管D15和濾波電容C12相連，濾波電容C12的兩端與濾波電感L1和模擬地相連，取樣反饋電路由電阻R11和可調(diào)電阻Rw1組成，電阻R11的兩端與濾波電容C12和可調(diào)電阻Rw1相連，可調(diào)電阻Rw1的兩端與電阻R11和模擬地相連，并且電阻R11和可調(diào)電阻Rw1的交點(diǎn)與陡脈沖控制單元(19)相連，電容充放電電路由充電電阻R12、IGBT K12、IGBT K13和電容器組構(gòu)成，充電電阻R12的兩端與電阻R11和IGBT K12的集電極相連，IGBT K12的集電極與充電電阻R12相連，發(fā)射極與電容器組相連，柵極與陡脈沖控制單元(19)相連，電容器組由六個(gè)共模擬地的電容組成，通過(guò)陡脈沖控制單元(19)選擇其中的一個(gè)電容為工作電容，與IGBT K12的發(fā)射極和IGBT K13的集電極相連，IGBTK13的集電極與電容器組相連，發(fā)射極與電容C13相連，柵極與陡脈沖控制單元(19)相連，陡化電路由電容C13、陡化間隙S1和負(fù)載組成，電容C13的兩端與IGBT K13的發(fā)射極和模擬地相連，陡化間隙S1的兩端與電容C13和負(fù)載相連，負(fù)載的兩端與陡化間隙S1和模擬地相連；所述的陡脈沖控制單元(19)的PWM控制電路以集成電路SG1525AJ IC21為核心，電阻R21的一端與陡脈沖發(fā)生單元(18)中電阻R11和可調(diào)電阻Rw1的交點(diǎn)相連，另一端與IC21的1腳相連，電阻R22的一端與可調(diào)電阻Rw21的調(diào)節(jié)端相連，另一端與IC21的2腳相連，可調(diào)電阻Rw21的一端與IC21的16腳相連，另一端與數(shù)字地1 Gnd1相連，調(diào)節(jié)端與電阻R22相連，電容Ct2的一端與IC21的5腳相連，另一端與數(shù)字地1相連，電阻Rt2的一端與IC21的6腳相連，另一端與數(shù)字地1相連，電阻Rd2的一端與IC21的7腳相連，另一端與IC21的5腳相連，電容C21的一端與IC21的8腳相連，另一端與數(shù)字地1相連，電容C22的一端與IC21的9腳相連，另一端與電阻R23相連，電阻R23的一端與電容C22相連，另一端與IC21的1腳相連，IC21的12腳與數(shù)字地1相連，13腳與15腳都與+15V的電源Vcc1相連；所述的陡脈沖控制單元(19)的驅(qū)動(dòng)電路以集成電路TLP250 IC22為核心，其輸出信號(hào)與陡脈沖發(fā)生單元(18)中三個(gè)IGBT的柵極相連，IC22的2腳與PWM控制電路中的11腳或14腳相連，電阻R24的一端與IC22的3腳相連，另一端與數(shù)字地1相連。IC22的5腳和8腳分別與-15V的電源Vee2和+15V的Vcc2相連，電阻R25的一端與IC22的6腳相連，另一端與數(shù)字地2 Gnd2相連，可調(diào)電阻Rw22的一端與IC22的6腳相連，調(diào)節(jié)端和另一端為驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，與陡脈沖發(fā)生單元(18)中三個(gè)IGBT的柵極相連，穩(wěn)壓管Z21的陰極與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連，陽(yáng)極與穩(wěn)壓管Z22的陽(yáng)極相連，穩(wěn)壓管Z22的陽(yáng)極與穩(wěn)壓管Z21的陽(yáng)極相連，陰極與數(shù)字地2相連；所述的陡脈沖測(cè)量前置處理單元(20)的電路由脈沖電流傳感器、電流-電壓變換電路、放大級(jí)和工作點(diǎn)伺服電路組成，脈沖電流傳感器包含環(huán)形微晶磁心和漆包線，陡脈沖發(fā)生單元(18)產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)從其中穿過(guò)，其副邊與電容C31和模擬地相連，電流-電壓變換電路由集成運(yùn)算放大器A31、電阻R31和R32組成，電阻R31的一端與A31的反相輸入端相連，另一端與A31的輸出端相連，電阻R32的一端與A31的同相輸入端相連，另一端與模擬地相連，放大級(jí)由集成運(yùn)算放大器A32、電阻R33、R34和R35組成，其輸出與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(2)的數(shù)據(jù)采集卡(21)相連，電阻R33的一端與A31的輸出端相連，另一端與A32的反相輸入端相連，電阻R34的一端與A32的反相輸入端相連，另一端與A32的輸出端相連，電阻R35的一端與A32的同相輸入端相連，另一端與模擬地相連，工作點(diǎn)伺服電路由集成運(yùn)算放大器A33、電阻R36、R37、R38、電容C32、C33和二極管D31、D32組成，電阻R36的一端與A32的輸出端相連，另一端與A33的同相輸入端相連，電容C32的一端與A33的同相輸入端相連，另一端與模擬地相連，二極管D31的陽(yáng)極與A33的同相輸入端相連，陰極與模擬地相連，二極管D31的陰極與A33的同相輸入端相連，陽(yáng)極與模擬地相連，電阻R37的一端與A33的反相輸入端相連，另一端與模擬地相連，電容C33的一端與A33的反相輸入端相連，另一端與A33的輸出端相連，電阻R38的一端與A33的輸出端相連，另一端與A31的同相輸入端相連。
5.一種陡脈沖治療腫瘤的方法，利用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置，利用腫瘤治療電極，通過(guò)程序進(jìn)行治療，其特征在于具體方法步驟如下(1)初始化本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置開機(jī)后，初始化陡脈沖的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間特征參數(shù)及程序參量；(2)確定治療參數(shù)①制定治療方案第(1)步完成后，根據(jù)患者的特點(diǎn)及其腫瘤組織的具體情況制定相應(yīng)的治療方案，并確定陡脈沖的特征參數(shù)及電極頭的插入位置和深度；②預(yù)置治療參數(shù)根據(jù)第(2)-①步確定的治療參數(shù)，通過(guò)本發(fā)明裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)，預(yù)置陡脈沖治療腫瘤裝置的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間治療參數(shù)；(3)進(jìn)行治療①插入電極頭在第(2)步完成后，根據(jù)第(2)-①步確定的電極頭的插入位置和深度，將電極頭插入治療的腫瘤組織中；②進(jìn)行治療在第(3)-①步完成后，進(jìn)入鍵盤事件判斷程序當(dāng)判斷結(jié)果為“準(zhǔn)備”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“準(zhǔn)備”指示燈亮，表示可以進(jìn)入“治療”；當(dāng)判斷結(jié)果為“治療”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)通過(guò)操縱臺(tái)(2)上的陡脈沖輸出接頭(11)輸出陡脈沖至外部腫瘤組織，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“準(zhǔn)備”指示燈熄滅、“治療”指示燈亮，表示已進(jìn)入“治療”，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡(21)開始采集陡脈沖波形，將陡脈沖波形實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器(1)的屏幕上，并測(cè)量出陡脈沖的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度和上升時(shí)間特征參數(shù)，將測(cè)得的各陡脈沖參數(shù)與原來(lái)預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到預(yù)置值當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖控制單元(19)調(diào)整治療參數(shù)，并回到波形采集和顯示程序，再次進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和比較，重復(fù)此過(guò)程直至參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等；當(dāng)參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等時(shí)，則開始計(jì)時(shí)，在該過(guò)程中，波形采集與顯示程序一直都啟動(dòng)，將治療時(shí)間與其預(yù)置值進(jìn)行比較當(dāng)治療時(shí)間沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，并繼續(xù)比較治療時(shí)間與其預(yù)置值；當(dāng)治療時(shí)間達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(19)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“治療”指示燈熄滅，表示“治療”結(jié)束；(4)治療結(jié)束在第(3)-②步完成即操縱臺(tái)(2)上的“治療”指示燈熄滅后，從腫瘤組織中拔出電極頭，治療結(jié)束。
6.按照權(quán)利要求5所述的陡脈沖治療腫瘤的方法，其特征在于一種陡脈沖治療離體人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞的方法，利用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置及本申請(qǐng)人的公開號(hào)為CN 1810318A的“正負(fù)極一體化記憶合金集束電極”，通過(guò)程序?qū)θ寺殉蚕賁KOV3癌細(xì)胞進(jìn)行治療的具體方法步驟如下(1)初始化本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置開機(jī)后，初始化陡脈沖的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間特征參數(shù)及程序參量；(2)確定治療參數(shù)①制定治療方案第(1)步完成后，根據(jù)人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞的特點(diǎn)，即離體、惡性腫瘤、細(xì)胞懸液，制定治療方案，確定陡脈沖的特征參數(shù)為脈沖峰值200V、重復(fù)頻率100Hz、脈沖寬度10μs、上升時(shí)間100ns、治療時(shí)間20min，電極頭垂直細(xì)胞懸液表面插入1cm深；②預(yù)置治療參數(shù)根據(jù)第(2)-①步確定的治療參數(shù)，通過(guò)本發(fā)明裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)，預(yù)置陡脈沖治療腫瘤裝置的脈沖峰值為200V、重復(fù)頻率為100Hz、脈沖寬度為10μs、上升時(shí)間為100ns、治療時(shí)間為20min；(3)進(jìn)行治療①插入電極頭在第(2)步完成后，根據(jù)第(2)-①步確定的電極頭的插入位置和深度，將電極頭插入治療的離體人卵巢腺SKOV3癌細(xì)胞懸液中；②進(jìn)行治療在第(3)-①步完成后，進(jìn)入鍵盤事件判斷程序當(dāng)判斷結(jié)果為“準(zhǔn)備”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“準(zhǔn)備”指示燈亮，表示可以進(jìn)入“治療”；當(dāng)判斷結(jié)果為“治療”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)通過(guò)操縱臺(tái)(2)上的陡脈沖輸出接頭(11)輸出陡脈沖至外部腫瘤細(xì)胞懸液，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“準(zhǔn)備”指示燈熄滅、“治療”指示燈亮，表示已進(jìn)入“治療”，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡(21)開始采集陡脈沖波形，將陡脈沖波形實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器(1)的屏幕上，并測(cè)量出陡脈沖的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度和上升時(shí)間特征參數(shù)，將測(cè)得的各陡脈沖參數(shù)與原來(lái)預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到預(yù)置值當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖控制單元(19)調(diào)整治療參數(shù)，并回到波形采集和顯示程序，再次進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和比較，重復(fù)此過(guò)程直至參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等；當(dāng)參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等時(shí)，則開始計(jì)時(shí)，在該過(guò)程中，波形采集與顯示程序一直都啟動(dòng)，將治療時(shí)間與其預(yù)置值進(jìn)行比較當(dāng)治療時(shí)間沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，并繼續(xù)比較治療時(shí)間與其預(yù)置值；當(dāng)治療時(shí)間達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“治療”指示燈熄滅，表示“治療”結(jié)束；(4)治療結(jié)束在第(3)-②步完成即操縱臺(tái)(2)上的“治療”指示燈熄滅后，從細(xì)胞懸液中拔出電極頭，治療結(jié)束。
7.按照權(quán)利要求5所述的陡脈沖治療腫瘤的方法，其特征在于一種陡脈沖治療皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠的方法，利用本發(fā)明的陡脈沖治療腫瘤裝置及本申請(qǐng)人的公開號(hào)為CN 1810318A的“正負(fù)極一體化記憶合金集束電極”，通過(guò)程序?qū)ζは乱浦踩藢m頸癌U14的BALB/c小鼠進(jìn)行治療的具體方法步驟如下(1)初始化本發(fā)明陡脈沖治療腫瘤裝置開機(jī)后，初始化陡脈沖的脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和治療時(shí)間特征參數(shù)及程序參量；(2)確定治療參數(shù)①制定治療方案第(1)步完成后，根據(jù)皮下移植人宮頸癌U14的BALB/c小鼠的特點(diǎn)，即鼠齡2個(gè)月、體重35至38克、雌性，及其腫瘤組織的具體情況，即在體、惡性腫瘤、直徑在1cm左右、位置為小鼠后肢下方，制定相應(yīng)的治療方案，確定陡脈沖的特征參數(shù)為脈沖峰值40V、重復(fù)頻率50Hz、脈沖寬度30μs、上升時(shí)間100ns、治療時(shí)間30min，電極頭垂直小鼠后肢下方的腫瘤組織表面插入1cm深；②預(yù)置治療參數(shù)根據(jù)第(2)-①步確定的治療參數(shù)，通過(guò)本發(fā)明裝置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(32)，預(yù)置陡脈沖治療腫瘤裝置的脈沖峰值為40V、重復(fù)頻率為50Hz、脈沖寬度為30μs、上升時(shí)間為100ns、治療時(shí)間為30min；(3)進(jìn)行治療①插入電極頭在第(2)步完成后，根據(jù)第(2)-①步確定的電極頭的插入位置和深度，將電極頭插入治療的腫瘤組織中；②進(jìn)行治療在第(3)-①步完成后，進(jìn)入鍵盤事件判斷程序當(dāng)判斷結(jié)果為“準(zhǔn)備”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“準(zhǔn)備”指示燈亮，表示可以進(jìn)入“治療”；當(dāng)判斷結(jié)果為“治療”時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)通過(guò)操縱臺(tái)(2)上的陡脈沖輸出接頭(11)輸出陡脈沖至外部腫瘤組織，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“準(zhǔn)備”指示燈熄滅、“治療”指示燈亮，表示已進(jìn)入“治療”，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡(21)開始采集陡脈沖波形，將陡脈沖波形實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器(1)的屏幕上，并測(cè)量出陡脈沖脈沖峰值、重復(fù)頻率、脈沖寬度和上升時(shí)間特征參數(shù)，將測(cè)得的各陡脈沖參數(shù)與原來(lái)預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否達(dá)到預(yù)置值當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖控制單元(19)調(diào)整治療參數(shù)，并回到波形采集和顯示程序，再次進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和比較，重復(fù)此過(guò)程直至參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等；當(dāng)參數(shù)測(cè)量值與預(yù)置值相等時(shí)，則開始計(jì)時(shí)，在該過(guò)程中，波形采集與顯示程序一直都啟動(dòng)，將治療時(shí)間與其預(yù)置值進(jìn)行比較當(dāng)治療時(shí)間沒(méi)有達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則計(jì)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，并繼續(xù)比較治療時(shí)間與其預(yù)置值；當(dāng)治療時(shí)間達(dá)到預(yù)置值時(shí)，則通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)控制陡脈沖發(fā)生單元(18)輸出陡脈沖至裝置內(nèi)部假負(fù)載，并通過(guò)輸入/輸出信號(hào)控制卡(22)輸出控制信號(hào)使操縱臺(tái)(2)上的“治療”指示燈熄滅，表示“治療”結(jié)束；(4)治療結(jié)束在第(3)-②步完成即操縱臺(tái)(2)上的“治療”指示燈熄滅后，從腫瘤組織中拔出電極頭，治療結(jié)束。
全文摘要
一種陡脈沖治療腫瘤的裝置及其方法，屬于腫瘤治療技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明裝置主要包括陡脈沖發(fā)生與測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和操縱臺(tái)；本發(fā)明方法是利用本發(fā)明裝置，利用腫瘤治療電極，通過(guò)程序進(jìn)行治療。由于本發(fā)明是在不注射化療藥物的情況下，施加納秒級(jí)陡脈沖于腫瘤組織，對(duì)整個(gè)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生全面的破壞作用，使其發(fā)生不可逆性電擊穿而死亡，治療效果好，并從根本上避免了化療藥物的副作用對(duì)患者身體的危害，本發(fā)明裝置使用方便，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單。故本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于人體及動(dòng)物的腫瘤治療。
文檔編號(hào)A61B18/04GK101019779SQ20071007828
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者姚陳果, 米彥, 杜林 , 李劍, 廖瑞金, 周湶, 熊蘭, 李成祥, 孫才新 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)