專(zhuān)利名稱(chēng)：一種人體微波透熱方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種人體微波透熱方法及裝置。
熱療與放療或化療配合是人類(lèi)用于治療癌癥及其它人類(lèi)疾病的重要方法。目前常用的熱療是利用微波透熱能力強(qiáng)能量集中的特點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行微波熱療，又稱(chēng)微波透熱。其原理是由微波幅射器口面射出的微波形成一微波場(chǎng)，在微波場(chǎng)內(nèi)，人體組織的極性分子因高速轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)熱，使微波場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的溫度上升明顯，從而殺死癌細(xì)胞，或降低癌細(xì)胞的活性。目前國(guó)際上全是采用貼近式透熱法(見(jiàn)附件一)，它是由微波電源輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器的口面，并直接將其口面貼近人體被透熱部位體表進(jìn)行透熱，通過(guò)測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)量被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，其中微波電源頻率為915MHZ，連續(xù)最大功率輸出小于0.5KW。依據(jù)該方法制造的裝置，如美國(guó)BSD-400型微波熱療機(jī)(見(jiàn)附件二)，包括微波電源1、微波幅射器2、測(cè)溫系統(tǒng)4、計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5，其中微波電源1的連續(xù)最大功率輸出為400W，頻率為915MHZ，測(cè)溫系統(tǒng)4采用光纖測(cè)溫系統(tǒng)，微波幅射器2采用園波導(dǎo)幅射器，計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)采用IBM-PC機(jī)。該裝置的特點(diǎn)是加熱區(qū)域集中，有效透熱深度為3～4厘米。但有兩點(diǎn)不足，一是由于采用了將幅射器口面直接貼近人體被加熱部位體表進(jìn)行透熱，容易對(duì)人體表層組織造成灼傷，二是透熱深度不夠，對(duì)人體深部器臟的腫瘤也就無(wú)能為力。究其原因，主要是貼近式透熱法中其微波功率隨離開(kāi)微波幅射器口面的距離增大，而呈雙曲線衰減。也就是說(shuō)靠近幅射器口面附近，微波功率密度急劇下降，衰減很大，曲線十分陡峭;遠(yuǎn)離幅射器口面，微波功率密度變化平緩，衰減很少，曲線較平坦。由于貼近式透熱法是將幅射器2的口面直接貼近在人體被透熱部位的體表，因此，其功率衰減十分明顯，勢(shì)必造成人體體表溫度高，而內(nèi)部溫度低的狀態(tài)，從而導(dǎo)致上述之不足。
為了解決上述問(wèn)題，各國(guó)學(xué)者，在這方面做了大量工作，但仍未取得突破性進(jìn)展，但是又發(fā)展了另外兩種透熱方式，即侵入式透熱法和射頻透熱法。
侵入式透熱法是通過(guò)外科手術(shù)，直接將幅射器插入病人的癌組織中，對(duì)癌組織進(jìn)行加熱，由于此方法要引起附加的創(chuàng)傷，要?jiǎng)佑猛饪剖中g(shù)，因而難于為病人接受。
射頻透熱法也是利用射頻段電磁波穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)人體深部進(jìn)行透熱。如美國(guó)生產(chǎn)的BSD-2000型射頻熱療裝置(見(jiàn)附件二)，該裝置的射頻電源頻率可調(diào)，頻率范圍為55MHZ至120MHZ，輸出功率為2KW，輸出功率送至環(huán)形相控陣天線的四對(duì)偶極子，四對(duì)偶極子裝在透明的塑料圓柱體上，構(gòu)成射頻幅射器，病人則用塑料病床放入圓柱體中心，充水的硅橡膠薄膜水囊與病人體表接觸，冷卻病人身體表面。該裝置雖然能解決透熱深度問(wèn)題，但由于透熱范圍過(guò)大，對(duì)人體正常部位造成了不必要的損害，危險(xiǎn)性大，同時(shí)，射頻幅射器還存在體積大、造價(jià)高等不足。
鑒于上述幾種透熱法及裝置的不足，發(fā)明一種新的人體透熱法及裝置已為急需。
本發(fā)明的目的在于提供一種人體微波透熱法及裝置，能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而具有適用范圍廣、透熱深度大、對(duì)表層組織損傷少、加熱均勻等特點(diǎn)。
本發(fā)明的解決方案是根據(jù)微波功率密度衰減的規(guī)律，即靠近微波幅射器口面處，微波功率密度衰減大，而遠(yuǎn)離幅射器口面處，微波功率密度衰減很小的特點(diǎn)，在現(xiàn)有貼近式透熱法的基礎(chǔ)上，直接將幅射器口面貼近人體被透熱部位體表改為將幅射器口面離開(kāi)人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時(shí)在微波幅射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，微波電源的輸出功率可自動(dòng)調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于12kw。這樣，能較好地解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而達(dá)到本發(fā)明的目的。
本發(fā)明是由微波電源輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器的口面對(duì)人體被透熱部位進(jìn)行透熱，通過(guò)測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)量被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，其特征在于微波幅射器口面離開(kāi)人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時(shí)在微波幅射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，微波電源的輸出功率可自動(dòng)調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kw。其特征還在于微波幅射器口面距離人體被透熱部位體表為30～50cm，微波電源頻率采用915MHZ，其最大輸出功率為2kw時(shí)效果為最佳。依據(jù)上述方法所述的裝置，包括微波電源、微波幅射器、測(cè)溫系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)，由微波電源輸出一定功率的微波，通過(guò)微波幅射器的口面對(duì)人體被透熱部位進(jìn)行透熱，由測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)量被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，其特征在于還包括有一聚焦裝置，聚焦裝置設(shè)置在微波幅射器的口面前。這樣，通過(guò)聚焦裝置將微波聚焦，使加熱區(qū)集中在腫瘤組織及其附近，以減少對(duì)周?chē)＝M織的不必要的加熱所可能產(chǎn)生的影響。其特征還在于聚焦裝置由一外殼和若干金屬小球組成，金屬小球在外殼內(nèi)按空間點(diǎn)陣排列成凸透鏡狀，焦距可為30～80cm。其特征還在于聚焦裝置的焦距為30～50cm為最佳、其特征還在于測(cè)溫系統(tǒng)采用紅外測(cè)溫儀。當(dāng)該裝置工作時(shí)，由微波電源產(chǎn)生一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器，通過(guò)聚焦裝置對(duì)人體被加熱部位透熱，并控制微波幅射器口面距人體被加熱部位體表15～70cm的距離，由測(cè)溫系統(tǒng)將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，來(lái)控制人體被透熱部位的溫度，達(dá)到殺死癌細(xì)胞或降低癌細(xì)胞活性的目的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1.本發(fā)明由于采用非貼近式透熱法，利用了微波功率密度的衰減在離開(kāi)微波幅射器口面一定距離時(shí)衰減很小這一特點(diǎn)，通過(guò)將微波幅射器口面離開(kāi)人體被透熱部位體表一定距離，在微波幅射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，且連續(xù)最大輸出功率大于1.2kw這一措施，使透熱深度由原來(lái)的3cm左右增加到10厘米以上，最大可達(dá)15厘米。
2.本發(fā)明由于采用非貼近式透熱，較之貼近式透熱法，體表與內(nèi)部加熱更均勻，內(nèi)部溫度升高，同時(shí)體表散熱效果更好，避免了表層組織灼傷。
3.本發(fā)明由于采用了聚焦裝置，使被透熱部位周?chē)鞴俚臒釗p傷大為減少。
4.本發(fā)明的微波電源功率以及幅射器口面與被透熱部位體表之間的距離可配合調(diào)整，使該裝置使用范圍更大。
5.本發(fā)明也可用于人體其它疾病的治療(如關(guān)節(jié)炎、腰肌損傷、肌力扭傷等)，以及動(dòng)物的疾病治療與食品的防霉處理。
6.本發(fā)明還具有簡(jiǎn)單、成本低、使用方便等特點(diǎn)。


圖1是本裝置的方框圖。
圖2是實(shí)施例中的聚焦裝置的主剖視圖。
圖3是實(shí)施例中的聚焦裝置的A-A剖視圖。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明是由微波電源1輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器2的口面對(duì)人體被透熱部位進(jìn)行透熱，通過(guò)測(cè)溫系統(tǒng)4測(cè)量被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，本發(fā)明的特征在于微波幅射器2的口面離開(kāi)人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時(shí)在微波幅射器2的口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源1的輸出功率，微波電源1的輸出功率可自動(dòng)調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kw。其特征還在于微波幅射器2的口面距離人體被透熱部位體表為30～50cm，微波電源1的頻率采用915MHZ，其最大輸出功率為2kw為最佳。依據(jù)該方法所制成的裝置，如圖1所示，包括微波電源1、微波幅射器2、測(cè)溫系統(tǒng)4、計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5，由微波電源1輸出一定功率的微波，通過(guò)微波幅射器2的口面對(duì)人體被透熱部位進(jìn)行透熱，由測(cè)溫系統(tǒng)4測(cè)量被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，其特征在于還包括一聚焦裝置3，聚焦裝置3設(shè)置在微波幅射器2的口面前。這樣通過(guò)聚焦裝置3將微波聚焦，使加熱區(qū)集中在腫瘤組織及其附近，以減少對(duì)周?chē)＝M織的不必要損害。其特征還在于聚焦裝置3由一外殼6和若干金屬小球7組成，金屬小球7在外殼6內(nèi)按空間點(diǎn)陣排列成凸透鏡狀，焦距為30～80cm。其特征還在于聚焦裝置3的焦距為30～50cm最佳。如圖2與圖3所示、外殼6可采用泡沫塑料制成，它既是外殼，又是金屬小球7的支撐件。金屬小球7的直徑為2.0～4.0cm，最好為2.0cm，可為實(shí)心球，亦可為空心球，各球心間的距離可為2～5cm，最好為3cm。另外，測(cè)溫裝置4可為光纖測(cè)溫裝置，亦可為紅外測(cè)溫儀，最好為紅外測(cè)溫儀;微波電源1的頻率可選600MHZ～1500MHZ范圍的某一固定頻率，最好為915MHZ;其最大連續(xù)輸出功率至少應(yīng)大于1.2kw，如取2kw，且在0～2kw之間可調(diào)，微波幅射器2可采用口徑為15cm的圓幅射器。計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5可采用IBM-PC機(jī)。計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5與測(cè)溫裝置4采用I/O接口連接，與微波電源1采用I/O接口連接。微波電源1與微波幅射器2采用同軸電纜連接。聚焦裝置3則單獨(dú)置于微波幅射器2的口面前。使用該裝置時(shí)，將微波幅射器2對(duì)準(zhǔn)人體被透熱部位，并調(diào)整微波幅射器2與人體被透熱部位體表之間的距離，控制在15～70cm之間，同時(shí)將聚焦裝置3單獨(dú)置于微波幅射器2的口面前。當(dāng)該裝置工作時(shí)，由微波電源1產(chǎn)生一定功率和頻率的微波，經(jīng)幅射器2，通過(guò)聚焦裝置3對(duì)人體被加熱部位透熱，通過(guò)紅外測(cè)溫儀4，直接監(jiān)視被加熱區(qū)體表溫度，并反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5進(jìn)行信息處理，由計(jì)算機(jī)控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，來(lái)控制被加熱部位的溫度，從而殺死癌細(xì)胞或降低癌細(xì)胞的活性。該裝置具有簡(jiǎn)單、成本低、使用方便、加熱均勻，透熱深度大等特點(diǎn)，透熱深度達(dá)10cm以上，最大可達(dá)15cm。
附動(dòng)物實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果動(dòng)物為80kg重的活豬，微波電源頻率為915MHZ，最大連續(xù)輸出功率為2kw，透熱部位為腹部，微波幅射器2的口面距腹部的距離為30cm，其測(cè)試結(jié)果為
從以上結(jié)果可以看出，加熱深度可達(dá)10cm以上，且加熱十分均勻，體表溫度低于深部溫度，達(dá)到了本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種人體微波透熱方法，是由微波電源1輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器2的口面對(duì)人體被透熱部位進(jìn)行透熱，通過(guò)測(cè)溫系統(tǒng)4測(cè)量人體被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，本發(fā)明的特征在于微波幅射器2的口面離開(kāi)人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時(shí)，在微波幅射器2的口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源1的輸出功率，微波電源1的輸出功率可自動(dòng)調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kw。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體微波透熱方法，其特征在于微波幅射器2的口面距離人體被透熱部位體表為30～50cm，微波電源1的頻率采用915MHz，其最大輸出功率為2kw為最佳。
3.根據(jù)一種人體微波透熱方法所述的裝置，包括微波電源1、微波幅射器2、測(cè)溫系統(tǒng)4、計(jì)算機(jī)控制及顯示系統(tǒng)5，由微波電源1輸出一定功率的微波，通過(guò)微波幅射器2的口面對(duì)人體被透熱部位進(jìn)行透熱，由測(cè)溫系統(tǒng)4測(cè)量人體被透熱部位的溫度，并將測(cè)得的溫度反饋至計(jì)算機(jī)制控及顯示系統(tǒng)5，從而制控并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，其特征在于還包括有一聚焦裝置3，聚焦裝置3設(shè)置在微波幅射器2的口面前。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于聚焦裝置3由一外殼6和若干金屬小球7組成，金屬小球7在外殼6內(nèi)按空間點(diǎn)陣排列成凸透鏡狀，焦距為30～80cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于聚焦裝置3的焦距為30～50cm最佳。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或者4或者5所述的裝置，其特征在于測(cè)溫系統(tǒng)4采用紅外測(cè)溫儀。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)一種人體微波透熱法及裝置，它是根據(jù)微波功率密度衰減的規(guī)律，在現(xiàn)有貼近式透熱法的基礎(chǔ)上，將微波輻射器的口面離開(kāi)人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時(shí)，在微波輻射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，微波電源的輸出功率可自動(dòng)調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kW。該方法與裝置能較好地解決透熱深度淺、表皮易灼傷、加熱不均勻等問(wèn)題，適用于人體與動(dòng)物的各種疾病治療，特別適用于人體深部癌的治療。
文檔編號(hào)A61N5/02GK1089177SQ9210686
公開(kāi)日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1992年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月26日
發(fā)明者任長(zhǎng)學(xué) 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)