专利名称：微波辐射治癌装置及针灸用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械领域，特别是微波医疗器械和微波针灸用途领域。
癌症是威胁人类生命的主要疾病之一，治疗癌症的传统方法有采用外科手术切除癌变组织，X射线辐射治疗或化学药物治疗癌变组织，上述传统方法仍然是目前治疗癌症的最主要治疗手段。但这些传统治疗方法的局限性是十分明显的，任何一种治疗方法都不能同时有效的治疗各种癌症和人体各部位的癌症。X射线辐射治疗和化学治疗还具有严重的副作用，如降低人体白血球的数量，损伤人的身体健康。
实践证明微波热疗方法与其它疗法如物理、化学疗法协同使用，对癌症治疗表现出特别突出的疗效。现代医学已证明大多数人体癌细胞在加温至42℃至45℃时会死亡，其原因是癌症细胞具有相对于正常细胞而言其热抵抗力差、热传导能力差和较易升高温度等特点；因此癌症病变组织就非常适合于被微波辐射热疗。当微波入射到象癌症细胞这样高水容性、高介电值的组织内时，癌症病变组织温度升高极快且具有选择性升温的特点。使用精心设计的微波辐射治疗装置能够把微波能量集中聚焦到所需加热的部位。因此，癌症细胞对温度较强的敏感性加上微波辐射装置的聚焦特性使微波辐射热疗装置对癌症细胞的选择性得到提高，可更高程度的选择性杀死癌细胞而不损伤人体正常组织。
一般来说对治疗癌症有效的微波热疗装置应具备如下特点1、微波辐射穿透细胞组织深度足够以便使较深部位的癌变组织能得到有效加热，同时不损伤正常细胞组织；2、有较理想的温度分布，即在癌症病变组织内温度足够高且均匀，癌症病变组织之外及其周围细胞组织内温度足够低；3、病变组织内的能量沉积图应可调，并且可微调，以便热疗不同部位、不同深度的癌症病变组织，以及转移病变组织内的高温热点；4、在加热均匀性与选择性之间能较好的动态平衡；5、热疗过程中癌症病变组织的温度及病人的身心特征能得到即时监测、反馈，以使热疗过程得到有效的控制。
在过去十来年里，提出了各种各样的微波热疗装置的技术方案，它们有的采用非置入式或有的采用置入式，有的适合于不同渗透深度如浅表或深部的不同大小的癌症病变组织。纵观现有的微波热疗装置，它们都没能同时满足上述特点。传统的非置入式热疗装置采用相位与辐度控制阵列，适合于加热深部大体积癌肿组织；但渗透深度不够，易于产生静波热点，无法真正实现能量聚焦以及焦点的控制移动。这样就不利于治疗临床上最常见的深部而较小的癌变组织。另一方面，现有的置入式热疗装置，通常只采用单辐射头，这样就缺乏聚焦或均匀地加热能力。同时现有的置入式装置也无法确定较好的温度分布边界，从而达到真正的选择性加热。总的说来，现有的微波热疗装置技术方案还非常不完善，还未出现一种集非置入式和置入式为一体的热疗装置，以适合对不同部位及不同深度的癌变组织加热。
本发明的目的是发明一种同时具有现有微波辐射热疗设备优点的和克服现有技术缺点的微波辐射治疗设备。
本发明的另一目的是利用微波加强针灸对人体的刺激作用，缩短针灸对人体的作用时间。
本发明所提供的微波治癌装置适用范围广，可适用于人体和生物体的绝大多数癌肿，并且没有传统外科手术和物理化学治癌方法的副作用。
本发明的技术方案是这样实现的本发明首次采用了一种微波加热新型系统；该系统既提高了在癌变组织内局域加热的均匀性，又兼顾了从全域上看的加热选择性。这种新型的装置系统由一个辐射头或多辐射头组成的阵列连接微波源，计算机控制、测温及三维图象系统组成。它可广泛应用于微波热疗、微波针灸，既可采用非置入式，又可采用置入式、半置入式或三种方式的混合。
上述所用的辐射头是该发明的创新部分，它由一中心信号针周围环绕一阵列接地针包围被加热体而构成。这样的构造便于使微波传播得更深一些，减少反射波，并大大提高了热温分布的边界清晰度。这样的构造甚至使单个辐射天线就有聚焦能力。中心部分的类同轴线天线可灵活地调整其进入人体的位置及辐射振荡长度，以便使单个辐射头就有改变热量沉积分布的能力，再加上各辐射头的频率、相位、辐度的计算机调控，完全能实现最优化热疗的目的。可组成多种不同组合的天线阵列，以适合不同部分不同大小的肿瘤的热疗。这样就构成了集置入式和非置入式，集微波治癌和微波针炙为一体，适用于不同位置、不同深度和不同大小的癌症病变组织多功能、可调控、灵活性强的微波热疗装置。
本发明首次采用导波针阵列的可调辐射头及其组成的融计算机调控、测温及图象为一体的装置，对人体或生物体进行非置入式或置入式的微波辐射热疗及针炙治疗。
在这些系统中，辐射头是最重要的部件，其形式多样，如双极棒、针状、双平板、波导头、喇叭、平面天线等。不同结构的天线组成的系统，由于其渗透性不一而适用于人体和生物体不同深度和不同部位的癌症病变组织的热疗。
下面结合附图和最佳实施方式对本发明作进一步的详细说明
图1微波辐射治癌及微波针炙装置构成示意图；图2辐射天线的构造及微波场分布示意图；图3完全置入式方案适用于最深部癌症病变组织热疗示意图；图4半置入式方案适用于中等深度的癌症病变组织热疗示意图；图5非置入式方案适用于表皮或浅部癌症病变组织的热疗示意图。
图1所示，为该发明的微波辐射治癌及微波针灸装置1的构成示意图。一个或一阵列辐射头3正在对病人体21内癌变组织18辐射微波能量。计算机中央控制台2控制微波辐射治癌及微波针灸装置1，并与每个辐射头3互联接口。计算机中央控制台2，提供一种交互方式，使用者可以在这里输入指令或频率、相位、辐度等数据来分别控制微波源13，功放器15，及相移计16等。计算机中央控制台2也可获得癌变组织18内的温度分布及病人总的生理反射等信息，具体通过温度及生理监控系统23来实现，并通过三维图象显示系统24显示癌变组织18及插入辐射头3的位置。计算机中央控制台2得到的信息返馈去自动调节微波辐射治癌及微波针灸装置1的参数以达到优化热疗的目的。当癌变组织18温度过高超过45℃时，计算机中央控制台2会自动降低各辐射头3的功率，反之，就会增高辐射功率。当病人体21体内温度分布中高温点偏离癌变组织18时，计算机中央控制台2会通过自动调节所需的频率及相位来调整或通过手动或自动调节各插入针的位置和深度来实现热温分布的改变。
在温度及生理监控系统23中，一系列温度传感器附着或独立于辐射头3上，进行实时温度测量。为了不被微波干扰，最好选择市售的热敏或光敏温度传感器。其生理监测可包括血压、心率、体温等数据。
三维图象显示系统24用作帮助入针于病人体21内。最好采用可购买得到的核磁共振成象(NMR)，或计算机断层扫描(CT)等系统，以免受微波辐射干扰。
微波源13可采用市售或自制的技术成熟的固态电路型，或真空管型。由于不同部位及不同深度加热的需要，微波信号将用到较宽频带的选择，从50MHZ到3000MHZ，功率从几十瓦到数百瓦的量级。其工作频率取决于所渗透深度及癌变组织18的大小。明显地，上述所有参数的选择最好参照温度及生理监控系统23返馈回的实时热温测量信号。
微波源13与功分器14相联，分成数路信号，再分别接上功放器15，相移计16。这些器件都与计算机中央控制台2接口，以便实现自动控制。最后通过微波电缆线17与一个或数个辐射头3相联。在这些微波器件配置中，注意达到50欧姆的阻抗匹配。
如图2所示，辐射头3由一中心信号针5环绕数根接地针6构成，以便将需热疗的癌变组织18包围。这些针都由良导体金属做成，中心信号针5与空心针4构成同轴天线，空心针4与接地针6要共同接地，并且中心信号针5可前后沿轴线自由滑动，使中心信号针5插入人体的深度及暴露的长度可通过外接的调节器调节。具体操作时，握住手持臂10将由中心信号针5和空心针4组成的同轴天线一起插入人体表面22以下，震荡长度调节器11用于调节中心信号针5的暴露长度，而同轴天线入体深度调节器12调节整个同轴天线的插入深度。由于辐射头3与人体表面22的接触处可能有少许微波泄漏，因此采用一金属网状软体喇叭8来屏蔽泄漏，并在其内填充去离子蒸馏水袋7以改善辐射天线与人体之间的阻抗匹配，并具有降低人体表面22温度之优点。尤其是采用非置入式治疗时，金属网状软体喇叭8及去离子蒸馏水袋7就必备了。这样就构成了完整的辐射单元，所产生的微波场19被较好地捆绑在癌变组织18内，形成较完美的微波场19分布。这样的微波场19将使体内细胞极性分子发生震动，与周围分子摩擦，而发生热效应；另一方面，体内的带电游离子在微波场19的作用下产生电流，从而导致欧姆热效应。因而在癌变组织18内便产生了局部高温，从而达到热疗的目的。使用者可很方便、灵活地调节天线的辐射方向图20，因而使热量沉积图可调节可变化。
该系统的另一个重要新颖点为多根接地针6可紧密地环绕包围被热疗的癌变组织18，这些接地针6通过环形稳固器9连接在一起，并固定在金属网状软体喇叭8上。这样使微波被捆绑在癌变组织18内，从而大大减少了对周围正常组织的损伤，因此提高了选择性，或加强了聚焦能力。并且这些针也可改变其插入深度，以调节实现所需要的辐射分布。
这种灵活可调的辐射头3，很容易实现一个热疗装置便可对不同部位不同深度及不同大小的癌变组织18进行治疗。以人体表面22为参照，既可实现图3所示的全置入式，适合于最深部但较小癌变组织18的热疗；又可实现图4所示的半置入式，即仅中心信号针5置入，适合于中等深度的癌变组织18热疗；还可实现图5所示的非置入式加热，适用于浅表癌变组织18的热疗。这些不同的置入方式产生了不同的辐射方向图20，以便于治疗不同深度不同大小的癌变组织18。根据需要，这些辐射头3可任意地组阵。这种完成统一化的热疗系统及方案为本发明的又一重要特点。
上面描述的系统中的单一辐射头3可直接用于微波针炙。在这里，穴位变成了目标而不是上述的癌细胞。更高的频率和较低的功率将被采用，因为此时的目标较小。同样地，其置入式和非置入式方案都可被应用。微波针炙的重要优点是穴位或神经能获得更快更有效的刺激。其非置入式微波针炙不带给病人痛苦，更具优势。这又体现了该发明的装置的多功能化。
以上描述了该系统的最佳工作模式，但并不是对本发明的限定。对本发明的各种修改都视为本发明的范畴。
权利要求
1．一种新型的微波辐射治癌装置，由计算机中央控制台(2)通过微波电缆线(17)依序和微波源(13)、单个或多个功分器(14)、单个或多个功放器(15)、单个或多个相移计(16)、单个或多个辐射头(3)相连，温度及生理监控系统(23)、三维图像显示系统(24)所组成。
2．如权利要求1所述的微波辐射治癌装置，所用的辐射头(3)由空心针(4)内含中心信号针(5)环绕一组固定在环形稳固器(9)上的接地针(6)，空心针(4)和接地针(6)同时接地，接地针(6)外包围有金属网状软体喇叭(8)，再加上与空心针(4)在同一轴线上的手持臂(10)、震荡长度调节器(11)和同轴天线入体深度调节器(12)构成。
3．如权利要求1所述的微波辐射治癌装置，其辐射头(3)的排列方式可为完整环形阵列、部分环形阵列和三维阵列。
4．如权利要求1所述的微波辐射治癌装置，其辐射头(3)可为置入式、非置入式、半置入式和三种方式的混合。
5．如权利要求2所述的微波辐射治癌装置，其辐射头(3)的中心信号针(5)可沿同轴的空心针(4)中轴线自由滑动，空心针(4)插入人体的深度及中心信号针(5)暴露出空心针(4)的长度通过同轴天线入体深度调节器(12)和震荡长度调节器(11)调节。
6．如权利要求1所述的微波辐射治癌装置，其辐射头(3)可直接以置入式或非置入式应用于人体穴位，利用微波能量代替针灸银针达到刺激神经治疗疾病的用途。
全文摘要
本发明公开了一种微波辐射治癌装置,涉及医疗器械领域,特别是微波医疗器械和微波针灸用途领域。本发明首次采用导波针阵列的可调辐射头及其组成的融计算机调控、测温及图象为一体的装置,辐射头由空心针内含中心信号针环绕一组固定在环形稳固器上的接地针,空心针和接地针同时接地,接地针外包围有金属网状软体喇叭,再加上与空心针在同一轴线上的手持臂、震荡长度调节器和同轴天线入体深度调节器构成。对人体或生物体进行非置入式、置入式、半置入式及三种方式的混合的微波辐射及针炙治疗。本发明的微波辐射治癌装置同时具有现有微波辐射热疗设备优点和克服现有技术缺点的特点。
文档编号A61N5/04GK1295872SQ9911736
公开日2001年5月23日 申请日期1999年11月12日 优先权日1999年11月12日
发明者邓天权 申请人:邓天权