一种液态金属浴池式电极电疗装置的制作方法

文档序号:13686975
技术领域本发明属于医疗设备,具体涉及一种液态金属浴池式电极电疗装置。

背景技术:
迄今肿瘤已经成为威胁现在人类健康的主要疾病。传统的治疗肿瘤的主要方式是外科手术,但是这种外科手术的适用条件是肿瘤的形状良好又不与重要的实质器官相邻。但实际情况往往是肿瘤的大小形状不规则。这种情况通过外科手术往往不能根除,发生再复发和转移的可能性很大,为病人造成二次开刀痛苦。高温热疗是新兴发展起来的治疗肿瘤的手段,基本原理是由于正常细胞与肿瘤细胞对温度的耐受能力不同,即肿瘤细胞往往不耐热,在高温治疗下,就可以达到杀死肿瘤细胞,同时又不对正常细胞造成损伤的效果。由于其能够有针对性的加热肿瘤组织,治疗广泛,治疗后无并发症及副作用,甚至可显著性的增强患者机体的免疫力,疗效显著因而有“绿色疗法”的美誉。此外,电疗也是一种对人体副作用较小的物理治疗方法,正不断深入临床实践。在不少情况下,对于病变组织如帕金森病例,实施特定的电刺激有助于改善患者的生活质量。实际上,热疗和电疗许多情况下是同时发生的。热消融的几类典型方法是射频消融,微波消融,高强度聚焦超声消融等。射频消融是在影像学的引导下将电极直接插入到肿瘤内部,通过高频电流引起电极附近的分子和离子发生高速运动,产生摩擦,利用振动产热,使肿瘤组织局部产生高温而杀死肿瘤细胞的技术,到目前为止是应用最为成熟的肿瘤热消融技术之一。然而,现在的肿瘤热消融的设备都较为复杂,并难以与人体达到很好的切合的程度。

技术实现要素:
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足,提供一种液态金属浴池式电极电疗装置,能够迅速对目标组织有选择性地快速加热或电刺激。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种液态金属浴池式电极电疗装置,包括:液态金属浴池式电极,所述电极内装有液态金属,用于与人体特定体表相接触;若干金属探针导杆,用于刺入目标组织内部;所述液态金属浴池式电极和金属探针导杆分别通过导线与体外高频电源相连接;数据采集仪,用于监测体内的温度数据及液态金属浴池式电极输入参数;控制器,用于控制液态金属浴池式电极的电流和电压输出;计算机,用于接收和显示数据采集器的数据信息,对数据进行分析、处理,并生成人体内部温度图像。进一步的,还包括辅助支撑装置,用于固定或支撑人体关节部位。进一步的,所述液态金属浴池式电极内盛装的液态金属采用在室温条件下具有流动性的液态金属或合金材料,包括镓或铟或镓铟锡合金。进一步的,所述体外高频电源采用高频电流发生装置,电流频率0.1Hz~2000MHz;电源电压为0.1V~36V。进一步的,所述液态金属浴池式电极采用不锈钢、玻璃、塑料或木材中的一种材料制备。进一步的,所述金属探针导杆前端为尖锐状;金属探针导杆半径为0.5~5mm,长度为1~10cm。进一步的,还包括用于增强全身热疗效果的包裹用毛毯,以及配合体外照射升温的红外辐射仪。进一步的,还包括,在加热过程中,用于保护人体等免受加热损伤的冷却设备,所述冷却设备包括:头部冷却水袋、冰水袋或半导体制冷器。与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:本发明通过将人体特定部位浸入液态金属浴池式电极的柔性电极之中,并将另一刚性电极金属探针导杆刺入肿瘤或目标组织中心,借助施加于电极上的高频电场的作用,依靠贯穿深部组织的焦耳热来迅速对体内目标组织有选择性地快速加热或电刺激,由此实现目标组织或肿瘤的精准治疗。并且本发明通过液态金属浴池式电极,实现与体表的紧密贴合,通过设置金属探针导杆,可根据加热量及加热部位需要,可在多处体内以微创方式插入多根金属探针导以调整发热量或电刺激的部位及强度,对病人的创伤性很小;从而提供一种灵活快速调控体表与外电流的输入对应关系,实现可针对不同部位改变流体电极接触面积达到医疗目的。本发明同时可利用电极针所产生的高频电场,很方便地借助于电阻抗层析成像技术,对组织内的温度场实施重构,并在计算机端显示。本发明提供了一种全新概念的医用电极技术;具有操作简便,可实现选择性加热或电刺激,对病人侵入性小等特点。附图说明图1为本发明整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述。参见图1,本发明包括:包括:液态金属浴池式电极1,所述电极内装有液态金属,用于与人体特定体表相接触;若干金属探针导杆4,用于刺入目标组织内部;所述液态金属浴池式电极1和金属探针导杆4分别通过导线2与体外高频电源5相连接;数据采集仪3,用于监测体内的温度数据及液态金属浴池式电极1输入参数;控制器6,用于控制液态金属浴池式电极1的电流和电压输出;计算机7,用于接收和显示数据采集器3的数据信息,对数据进行分析、处理,并生成人体内部温度显示图像。还包括辅助支撑装置8,用于固定或支撑人体关节部位。还包括用于增强全身热疗效果的包裹用毛毯,以及配合体外照射升温的红外辐射仪等。还包括,在加热过程中,用于保护人体重要部位如脑部等免受加热损伤的头部冷却水袋、冰水袋或半导体制冷器等。所述体外高频电源5采用高频电流发生装置,电流频率0.1Hz~2000MHz;电源电压为0.1V~36V。所述液态金属浴池式电极1内盛装的液态金属采用熔点在室温附近的镓铟锡等的单质金属或合金组成。其中,液态金属浴池容器由不锈钢、玻璃、塑料甚至是木材等材料构成,浴池大小根据病人具体加热部位分为适应上肢,下肢或全身等浴池,池中液态金属可由室温条件下具有流动性的的镓、铟、锡等的单质金属或合金组成。浴池的具体形状可为长方体,椭圆柱体,圆柱体等。一般为长方体浴池。对于定量的液态金属处于金属浴池之中,液态金属浴池可通过上下移动从而控制人体不同部位在液态浴池中浸润的深度以实施针对性加热,且浴池与导线、高频电源等连通,作为治疗部件。并在治疗过程中与人体体表各处相接触,并与导线、高频电源等连通,作为治疗部件。导线2为普通电流导线即可,可由一股或多股导线扭成。体外高频电源设备5采用高频电流发生装置即可,可从市场直接购置或定做,其电流频率可在0.1Hz到2000MHz,所提供电源电压可为0.1V到36V,其中36V为人体所能承受的最大安全电压。由于本发明提供的精准电疗装置可以实施内部加热或电刺激,因而所产生的人体组织升温速度较快,浴池式设计更是十分方便,由此大大缩短了治疗时间并减轻病人痛苦。在肿瘤临床方面具有独到优点。本装置的使用过程如下:1.临床医生做常规术前准备,做器械消毒,对手术相关部位做局部麻醉。2.根据预先设计的手术方案,将人体被加热部位周边关节如手腕,手肘,脚踝等固定好。再调节液态金属浴池的高度,使被加热部位以最佳的高度浸入在浴池之中。3.根据预先设计的手术方案,将金属探针刺入待加热的肿瘤部位中。4.对金属探针施加高频电流,于是,由金属探针和浸入液态金属中的皮肤体表之间所对应的组织内部开始发热,体温升高。加温过程中,对病人的体温进行监测,询问病人感受,做好护理5.为防止人体一些关键部位受到热损伤,如大脑,在加温的同时,也采取局部降温措施,如采用冰帽或冷却水对脑部进行冷却。总之,本发明提供的精准电疗装置,是一种微创性的可对深部目标组织直接进行精准加热或电刺激的物理治疗方法,预计会在肿瘤、帕金森病治疗等临床实践中发挥关键作用。在治疗前,临床医师将人体待加热部位根据需要浸润到液态金属浴池电极1中,并调节好高度,金属探针导杆可在CT或超声的引导下穿刺到体内作为调控电流方向及大小用,临床医生可依据于数据采集仪采集并显示在计算机屏幕上的信息,调控金属电极的输入电流参数,来达到有选择性的对体内组织进行升温。在治疗过程中,液态金属与人体特定体表相接触,金属探针导杆4根据手术的治疗方案要求,刺入肿瘤或目标组织中,并与导线2、高频电源5等连通,作为治疗部件;数据采集仪3用以随时监测体内的加热状况及电极输入参数,以便及时调整输入电流大小,从而实现选择性加热。在此过程中,控制器6作为伺服机构,依据于数据采集仪3的命令执行动作;计算机7则完成有关数据的分析、处理,以及图象显示并协调各部件的工作,辅助支撑装置8则在治疗开始前,固定人体关节部位。实际过程中,可根据加热量及加热部位需要,可在多处体内以微创方式插入多根金属探针导杆,包括调整人体与液态金属浴池电极的接触面,以调整发热量或电刺激的部位及强度。由于这种加热效应在通电后即可在深部组织产生,因而是一种效率很高的体内加热方式,其优点在于仪器方便直接,人体直接浸入即可,液态金属有很好的柔顺性,与人体有更好的贴合度,由此提供了一种简单快捷的精准加热和电刺激方式。值得指出的是,由于采用刺入电极的方式,因而可通过金属电极与液态金属之间组织电阻抗与温度之间的关系,在测量出这之间组织的电阻抗后,借助于一定的数学手段即可将人体内部的温度重构出来(此方面,前人已有利用电阻抗层析技术实现对组织温度进行测定的尝试,直接借鉴即可)。所以,本发明实际上提供了一种可同时实现加热及温度重建的方法和装置。本发明的优点还在于,对病人的创伤性很小,加热迅速,具有微创性。而加热效应则因电流作用于深部组织,加热量可结合体外浴池根据需要进行调整。这类临床手术可在普通门诊即可进行,这使得基于本发明装置的精准热消融或电刺激疗法的开展相当方便。本发明的关键之处在于首次引入了液态金属浴池电极的概念,利用液态金属具有液态柔顺的性能和液态金属的良好的导电性能,为未来的精准消融或电刺激仪器提供了新的方法和思想。必须强调的是,本发明装置在实际使用过程中,外加电压不能超过人体安全的耐受极限。...
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