專利名稱：微波輻射治癌裝置及針灸用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別是微波醫(yī)療器械和微波針灸用途領(lǐng)域。
癌癥是威脅人類生命的主要疾病之一，治療癌癥的傳統(tǒng)方法有采用外科手術(shù)切除癌變組織，X射線輻射治療或化學(xué)藥物治療癌變組織，上述傳統(tǒng)方法仍然是目前治療癌癥的最主要治療手段。但這些傳統(tǒng)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(shí)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(xué)治療還具有嚴(yán)重的副作用，如降低人體白血球的數(shù)量，損傷人的身體健康。
實(shí)踐證明微波熱療方法與其它療法如物理、化學(xué)療法協(xié)同使用，對(duì)癌癥治療表現(xiàn)出特別突出的療效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已證明大多數(shù)人體癌細(xì)胞在加溫至42℃至45℃時(shí)會(huì)死亡，其原因是癌癥細(xì)胞具有相對(duì)于正常細(xì)胞而言其熱抵抗力差、熱傳導(dǎo)能力差和較易升高溫度等特點(diǎn)；因此癌癥病變組織就非常適合于被微波輻射熱療。當(dāng)微波入射到象癌癥細(xì)胞這樣高水容性、高介電值的組織內(nèi)時(shí)，癌癥病變組織溫度升高極快且具有選擇性升溫的特點(diǎn)。使用精心設(shè)計(jì)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(xì)胞對(duì)溫度較強(qiáng)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(duì)癌癥細(xì)胞的選擇性得到提高，可更高程度的選擇性殺死癌細(xì)胞而不損傷人體正常組織。
一般來(lái)說(shuō)對(duì)治療癌癥有效的微波熱療裝置應(yīng)具備如下特點(diǎn)1、微波輻射穿透細(xì)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(shí)不損傷正常細(xì)胞組織；2、有較理想的溫度分布，即在癌癥病變組織內(nèi)溫度足夠高且均勻，癌癥病變組織之外及其周圍細(xì)胞組織內(nèi)溫度足夠低；3、病變組織內(nèi)的能量沉積圖應(yīng)可調(diào)，并且可微調(diào)，以便熱療不同部位、不同深度的癌癥病變組織，以及轉(zhuǎn)移病變組織內(nèi)的高溫?zé)狳c(diǎn)；4、在加熱均勻性與選擇性之間能較好的動(dòng)態(tài)平衡；5、熱療過(guò)程中癌癥病變組織的溫度及病人的身心特征能得到即時(shí)監(jiān)測(cè)、反饋，以使熱療過(guò)程得到有效的控制。
在過(guò)去十來(lái)年里，提出了各種各樣的微波熱療裝置的技術(shù)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(xiàn)有的微波熱療裝置，它們都沒(méi)能同時(shí)滿足上述特點(diǎn)。傳統(tǒng)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(chǎn)生靜波熱點(diǎn)，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)能量聚焦以及焦點(diǎn)的控制移動(dòng)。這樣就不利于治療臨床上最常見(jiàn)的深部而較小的癌變組織。另一方面，現(xiàn)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(shí)現(xiàn)有的置入式裝置也無(wú)法確定較好的溫度分布邊界，從而達(dá)到真正的選擇性加熱。總的說(shuō)來(lái)，現(xiàn)有的微波熱療裝置技術(shù)方案還非常不完善，還未出現(xiàn)一種集非置入式和置入式為一體的熱療裝置，以適合對(duì)不同部位及不同深度的癌變組織加熱。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種同時(shí)具有現(xiàn)有微波輻射熱療設(shè)備優(yōu)點(diǎn)的和克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的微波輻射治療設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是利用微波加強(qiáng)針灸對(duì)人體的刺激作用，縮短針灸對(duì)人體的作用時(shí)間。
本發(fā)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(shù)癌腫，并且沒(méi)有傳統(tǒng)外科手術(shù)和物理化學(xué)治癌方法的副作用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明首次采用了一種微波加熱新型系統(tǒng)；該系統(tǒng)既提高了在癌變組織內(nèi)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(tǒng)由一個(gè)輻射頭或多輻射頭組成的陣列連接微波源，計(jì)算機(jī)控制、測(cè)溫及三維圖象系統(tǒng)組成。它可廣泛應(yīng)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(fā)明的創(chuàng)新部分，它由一中心信號(hào)針周圍環(huán)繞一陣列接地針包圍被加熱體而構(gòu)成。這樣的構(gòu)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(gòu)造甚至使單個(gè)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(diào)整其進(jìn)入人體的位置及輻射振蕩長(zhǎng)度，以便使單個(gè)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(jì)算機(jī)調(diào)控，完全能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化熱療的目的?？山M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(gòu)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(diào)控、靈活性強(qiáng)的微波熱療裝置。
本發(fā)明首次采用導(dǎo)波針陣列的可調(diào)輻射頭及其組成的融計(jì)算機(jī)調(diào)控、測(cè)溫及圖象為一體的裝置，對(duì)人體或生物體進(jìn)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(tǒng)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(dǎo)頭、喇叭、平面天線等。不同結(jié)構(gòu)的天線組成的系統(tǒng)，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(jié)合附圖和最佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明

圖1微波輻射治癌及微波針炙裝置構(gòu)成示意圖；圖2輻射天線的構(gòu)造及微波場(chǎng)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(fā)明的微波輻射治癌及微波針灸裝置1的構(gòu)成示意圖。一個(gè)或一陣列輻射頭3正在對(duì)病人體21內(nèi)癌變組織18輻射微波能量。計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)2控制微波輻射治癌及微波針灸裝置1，并與每個(gè)輻射頭3互聯(lián)接口。計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)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(shù)據(jù)來(lái)分別控制微波源13，功放器15，及相移計(jì)16等。計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)2也可獲得癌變組織18內(nèi)的溫度分布及病人總的生理反射等信息，具體通過(guò)溫度及生理監(jiān)控系統(tǒng)23來(lái)實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)三維圖象顯示系統(tǒng)24顯示癌變組織18及插入輻射頭3的位置。計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)2得到的信息返饋去自動(dòng)調(diào)節(jié)微波輻射治癌及微波針灸裝置1的參數(shù)以達(dá)到優(yōu)化熱療的目的。當(dāng)癌變組織18溫度過(guò)高超過(guò)45℃時(shí)，計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)2會(huì)自動(dòng)降低各輻射頭3的功率，反之，就會(huì)增高輻射功率。當(dāng)病人體21體內(nèi)溫度分布中高溫點(diǎn)偏離癌變組織18時(shí)，計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)2會(huì)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)所需的頻率及相位來(lái)調(diào)整或通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)各插入針的位置和深度來(lái)實(shí)現(xiàn)熱溫分布的改變。
在溫度及生理監(jiān)控系統(tǒng)23中，一系列溫度傳感器附著或獨(dú)立于輻射頭3上，進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度測(cè)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(jiān)測(cè)可包括血壓、心率、體溫等數(shù)據(jù)。
三維圖象顯示系統(tǒng)24用作幫助入針于病人體21內(nèi)。最好采用可購(gòu)買得到的核磁共振成象(NMR)，或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)等系統(tǒng)，以免受微波輻射干擾。
微波源13可采用市售或自制的技術(shù)成熟的固態(tài)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(hào)將用到較寬頻帶的選擇，從50MHZ到3000MHZ，功率從幾十瓦到數(shù)百瓦的量級(jí)。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(shù)的選擇最好參照溫度及生理監(jiān)控系統(tǒng)23返饋回的實(shí)時(shí)熱溫測(cè)量信號(hào)。
微波源13與功分器14相聯(lián)，分成數(shù)路信號(hào)，再分別接上功放器15，相移計(jì)16。這些器件都與計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)2接口，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。最后通過(guò)微波電纜線17與一個(gè)或數(shù)個(gè)輻射頭3相聯(lián)。在這些微波器件配置中，注意達(dá)到50歐姆的阻抗匹配。
如圖2所示，輻射頭3由一中心信號(hào)針5環(huán)繞數(shù)根接地針6構(gòu)成，以便將需熱療的癌變組織18包圍。這些針都由良導(dǎo)體金屬做成，中心信號(hào)針5與空心針4構(gòu)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(hào)針5可前后沿軸線自由滑動(dòng)，使中心信號(hào)針5插入人體的深度及暴露的長(zhǎng)度可通過(guò)外接的調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。具體操作時(shí)，握住手持臂10將由中心信號(hào)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(zhǎng)度調(diào)節(jié)器11用于調(diào)節(jié)中心信號(hào)針5的暴露長(zhǎng)度，而同軸天線入體深度調(diào)節(jié)器12調(diào)節(jié)整個(gè)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(wǎng)狀軟體喇叭8來(lái)屏蔽泄漏，并在其內(nèi)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(yōu)點(diǎn)。尤其是采用非置入式治療時(shí)，金屬網(wǎng)狀軟體喇叭8及去離子蒸餾水袋7就必備了。這樣就構(gòu)成了完整的輻射單元，所產(chǎn)生的微波場(chǎng)19被較好地捆綁在癌變組織18內(nèi)，形成較完美的微波場(chǎng)19分布。這樣的微波場(chǎng)19將使體內(nèi)細(xì)胞極性分子發(fā)生震動(dòng)，與周圍分子摩擦，而發(fā)生熱效應(yīng)；另一方面，體內(nèi)的帶電游離子在微波場(chǎng)19的作用下產(chǎn)生電流，從而導(dǎo)致歐姆熱效應(yīng)。因而在癌變組織18內(nèi)便產(chǎn)生了局部高溫，從而達(dá)到熱療的目的。使用者可很方便、靈活地調(diào)節(jié)天線的輻射方向圖20，因而使熱量沉積圖可調(diào)節(jié)可變化。
該系統(tǒng)的另一個(gè)重要新穎點(diǎn)為多根接地針6可緊密地環(huán)繞包圍被熱療的癌變組織18，這些接地針6通過(guò)環(huán)形穩(wěn)固器9連接在一起，并固定在金屬網(wǎng)狀軟體喇叭8上。這樣使微波被捆綁在癌變組織18內(nèi)，從而大大減少了對(duì)周圍正常組織的損傷，因此提高了選擇性，或加強(qiáng)了聚焦能力。并且這些針也可改變其插入深度，以調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)所需要的輻射分布。
這種靈活可調(diào)的輻射頭3，很容易實(shí)現(xiàn)一個(gè)熱療裝置便可對(duì)不同部位不同深度及不同大小的癌變組織18進(jìn)行治療。以人體表面22為參照，既可實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)圖4所示的半置入式，即僅中心信號(hào)針5置入，適合于中等深度的癌變組織18熱療；還可實(shí)現(xiàn)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(chǎn)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(jù)需要，這些輻射頭3可任意地組陣。這種完成統(tǒng)一化的熱療系統(tǒng)及方案為本發(fā)明的又一重要特點(diǎn)。
上面描述的系統(tǒng)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(biāo)而不是上述的癌細(xì)胞。更高的頻率和較低的功率將被采用，因?yàn)榇藭r(shí)的目標(biāo)較小。同樣地，其置入式和非置入式方案都可被應(yīng)用。微波針炙的重要優(yōu)點(diǎn)是穴位或神經(jīng)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(yōu)勢(shì)。這又體現(xiàn)了該發(fā)明的裝置的多功能化。
以上描述了該系統(tǒng)的最佳工作模式，但并不是對(duì)本發(fā)明的限定。對(duì)本發(fā)明的各種修改都視為本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1．一種新型的微波輻射治癌裝置，由計(jì)算機(jī)中央控制臺(tái)(2)通過(guò)微波電纜線(17)依序和微波源(13)、單個(gè)或多個(gè)功分器(14)、單個(gè)或多個(gè)功放器(15)、單個(gè)或多個(gè)相移計(jì)(16)、單個(gè)或多個(gè)輻射頭(3)相連，溫度及生理監(jiān)控系統(tǒng)(23)、三維圖像顯示系統(tǒng)(24)所組成。
2．如權(quán)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(nèi)含中心信號(hào)針(5)環(huán)繞一組固定在環(huán)形穩(wěn)固器(9)上的接地針(6)，空心針(4)和接地針(6)同時(shí)接地，接地針(6)外包圍有金屬網(wǎng)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(zhǎng)度調(diào)節(jié)器(11)和同軸天線入體深度調(diào)節(jié)器(12)構(gòu)成。
3．如權(quán)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(huán)形陣列、部分環(huán)形陣列和三維陣列。
4．如權(quán)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(quán)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(hào)針(5)可沿同軸的空心針(4)中軸線自由滑動(dòng)，空心針(4)插入人體的深度及中心信號(hào)針(5)暴露出空心針(4)的長(zhǎng)度通過(guò)同軸天線入體深度調(diào)節(jié)器(12)和震蕩長(zhǎng)度調(diào)節(jié)器(11)調(diào)節(jié)。
6．如權(quán)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(yīng)用于人體穴位，利用微波能量代替針灸銀針達(dá)到刺激神經(jīng)治療疾病的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微波輻射治癌裝置,涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域,特別是微波醫(yī)療器械和微波針灸用途領(lǐng)域。本發(fā)明首次采用導(dǎo)波針陣列的可調(diào)輻射頭及其組成的融計(jì)算機(jī)調(diào)控、測(cè)溫及圖象為一體的裝置,輻射頭由空心針內(nèi)含中心信號(hào)針環(huán)繞一組固定在環(huán)形穩(wěn)固器上的接地針,空心針和接地針同時(shí)接地,接地針外包圍有金屬網(wǎng)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(zhǎng)度調(diào)節(jié)器和同軸天線入體深度調(diào)節(jié)器構(gòu)成。對(duì)人體或生物體進(jìn)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(fā)明的微波輻射治癌裝置同時(shí)具有現(xiàn)有微波輻射熱療設(shè)備優(yōu)點(diǎn)和克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61N5/04GK1295872SQ9911736
公開(kāi)日2001年5月23日 申請(qǐng)日期1999年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者鄧天權(quán) 申請(qǐng)人:鄧天權(quán)