一种智能化全身微波热疗系统的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，更具体地说，它涉及一种智能化全身微波热疗系统。

背景技术：

微波热疗是利用微波的生物热效应原理对人体皮下毛细血管和深部大血管血液进行加温，以达到疾病治疗目的或人体理疗目的的一种方法。

在对一些特殊疾病，如恶性肿瘤的治疗过程当中，利用透过人体表层组织的微波对病灶处进行加热，微波透过人体组织，对皮下毛细血管网内血液进行加热，随着透热深度的增加，微波能被人体深部大血管内血液吸收，引起体循环内血液温度升高。通过调整微波的发射方向及频率，改变微波热疗的温度，可以对人体局部肿瘤组织实现精准地杀灭，并且还能够有效地防止癌细胞随着血液扩散。

从上述过程可以看出，确定病灶所在后，如何对微波热疗温度进行精准地调节控制，决定着整个微波热疗系统的性能。

技术实现要素：

为了能够实现对微波热疗温度的精准控制，本发明在于提出一种智能化全身微波热疗系统，具体方案如下：

一种智能化全身微波热疗系统，包括用于向人体提供微波辐射的主机以及与所述主机控制连接的控制系统，

所述主机包括底座以及设置于底座上的机身、治疗床以及治疗床升降装置、治疗床滑移装置，所述机身朝向所述治疗床一侧且位于所述治疗床上方连接设置有机头，所述机头内朝向所述治疗床方向设置有辐射器，所述机身中设置有微波发生器以及连接所述微波发生器与所述辐射器的微波传输系统；

所述控制系统包括控制终端、微波功率控制装置、温度测控装置以及系统控制器；

其中，所述控制终端经所述系统控制器与所述微波发生器、微波功率控制装置控制连接，所述温度测控装置与所述系统控制器信号连接，用于检测人体设定点位的温度并输出温度检测信号；

所述系统控制器接收并响应于所述温度检测信号以及控制终端的控制信号，控制所述微波发生器及微波功率控制装置动作。

通过上述技术方案，通过温度测控装置对人体的温度进行检测，而后根据检测结果控制微波发生器的启闭或调节微波辐射的功率，从而实现对微波热疗温度的反馈控制，保证微波热疗的效果。

进一步的，所述主机上还设置有辐射-测温位点生成装置：

血液流动速率检测装置，用于检测人体设定部位中的血液流动速度；

病灶信息存储装置，用于存储人体病灶位置信息；

位点自动生成装置，与所述血液流动速率检测装置以及病灶信息存储装置数据连接，根据测得的血液流动速度以及人体病灶位置信息，生成并输出温度检测位点。

由于人体内血液在流动，不同的人血液流动的速率并不相同，若仅仅针对于病灶区域进行精确加热，显然热量会转移到其它区域，影响热疗的效果，同理，测温位点的选择也需要考虑到受热血液的流动方向及速率，通过上述技术方案，可以针对不同的人体个体，计算得到不同的微波辐射位点以及测温位点，使得微波辐射的区域更为精确，微波辐射热量更能准确地作用到病灶区域，提升热疗的效果，同样，按照人体内液体循环的速度不同，精确加热及测温控温，避免了微波热疗提升的温度扩散到其它正常组织对其它正常人体组织产生不良影响。

进一步的，所述温度测控装置包括：

多个人体测温探头，可拆卸设置于所述机身和/或机头上，与所述辐射-测温位点生成装置数据连接，用于根据所述温度检测位点的坐标数据，手动或自动检测人体设定位点的温度，输出所述温度检测信号。

通过上述技术方案，可以灵活地对人体的多个位点进行温度检测，使得检测的结果更精确。

进一步的，所述机身上还设置有人体生命特征监护装置，所述人体生命特征监护装置包括：

视频采集器，与所述控制终端信号连接，采集所述治疗床上的视频信号并将其输出至所述控制终端；

音频采集器，与所述控制终端信号连接，采集人体的音频信号并将其发送至所述控制终端；

脉搏信号采集器，与所述控制终端信号连接，采集人体脉搏信号并将其发送至所述控制终端；

血压信号采集器，与所述控制终端信号连接，采集人体血压信号并将其发送至所述控制终端。

通过上述技术方案，可以实时地对人体的各项生理指标进行监测，保证接受微波热疗人员的安全。

进一步的，所述机头与所述机身之间呈滑移设置并由驱动组件固定或驱动滑移；所述驱动组件与所述系统控制器控制连接。

通过上述技术方案，可以实现机头与治疗床之间的相对运动，方便调整辐射器对准患者病灶位置或对患者身体进行大范围全身加热治疗。

进一步的，所述控制终端包括：

现场操作面板，设置于所述机头和/或机身上，与系统控制器信号连接，用于输入操作指令；

控制柜，包括带有显示屏以及交互组件的控制机以及医用电气设备，通过有线或无线通信系统与所述主机数据连接。

通过上述技术方案，当整个微波热疗开始前，可以在治疗床现场对治疗床等部件加以调整，当微波热疗开始之后，为了避免辐射对医护人员以及设备的干扰，采用设置在隔离室中的控制柜对微波热疗机加以控制。

进一步的，所述控制系统还包括用于选择微波辐射频率的微波频率调节装置，所述微波频率调节装置与所述控制终端和/或温度测控装置数据连接，根据控制终端的输入信号和/或温度测控装置的检测信号，手动或自动调节辐射器的微波辐射频率。

由于辐射频率的不同将会导致微波热疗作用深度的不同，通过上述技术方案，可以应用不同的频率对人体不同深度的组织进行热疗。

进一步的，所述机身中设置有用于对微波功率控制装置、微波发生器进行冷却降温的冷却装置。

通过上述技术方案，可以对机身内部的区域进行冷却降温。

进一步的，所述治疗床滑移装置、驱动组件包括伺服驱动器、伺服电机、机械传动机构，所述伺服驱动器与所述系统控制器控制连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过设置多个温度探头，对人体的不同位点进行温度检测，使得检测到的温度值本身更为精确；

（2）通过改变微波热疗的辐射频率及功率，使得整个微波热疗系统能够对不同的位点不同深度的病灶加以热疗，效果更好，功能更强；

（3）通过检测人体的体循环内血液的速度，并基于上述检测结果，有预见性的生成用于反应人体待辐射以及待检测温度的位点，让微波辐射产生的热量能够更为精准地到达病灶，也减少了微波辐射产生的热量对其它正常组织的影响；

（4）通过整体上的温度-检测-反馈控制回路的设置，使得温度的调节更加的智能化，能够实时根据多个测温位点检测到的结果对微波辐射频率及功率加以调整，自适应能力强，配以人体生命体征监护装置的使用，也使得整个微波热疗系统更加的安全可靠。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明控制系统的结构框架示意图。

附图标记：1、主机；2、控制系统；3、底座；4、治疗床；5、治疗床升降装置；6、治疗床滑移装置；7、机头；8、辐射器；9、微波传输系统；10、控制终端；11、微波功率控制装置；12、温度测控装置；13、系统控制器；14、辐射-测温位点生成装置；15、血液流动速率检测装置；16、病灶信息存储装置；17、位点自动生成装置；18、人体测温探头；19、人体生命特征监护装置；20、视频采集器；21、音频采集器；22、脉搏信号采集器；23、血压信号采集器；24、现场操作面板；25、控制柜；26、微波频率调节装置；27、冷却装置；28、机身；29、微波发生器。

具体实施方式

微波热疗的治疗机理为：当一定频率的微波束大剂量照射人体时，其辐射区内人体组织中的分子发生振荡和摩擦运动产生热量，并通过血液循环和体液循环将热量输送到全身，使体温升高到治疗临界点即治疗温度，从而起到热疗的作用。

在微波热疗领域，由于肿瘤细胞组织的结构特性，当肿瘤细胞组织被加热时，其内部温度将高于周围正常细胞组织温度3～7℃，而当肿瘤细胞组织的内部温度上升到43℃以上时，肿瘤细胞组织的存活率迅速下降。基于上述研究成果，可以利用微波无创加热病灶组织的方法，对一些疾病进行治疗。但是在实际应用过程当中我们发现，纵观国内外投入市场的热疗设备，都不同程度的存在加热深度较浅，脂肪层过热和表皮易灼伤等问题。上述问题的原因一共有两个方面：首先是微波频率固定，由于微波的穿透力和微波的频率有着直接的关系，固定的微波频率设置使辐射器8辐射出的微波在穿透不同的组织时穿透深度不一，不能准确到达病灶位置，还容易对其它正常的组织造成伤害，如上面所述的灼伤表皮等。其次，便是辐射功率的控制，在微波辐射时必须要对辐射温度以及位置做出非常精准的控制，也就是对辐射功率以及辐射位点做出精准的把控，一旦温度过高，势必会对正常组织造成伤害，而温度过低则无法达到预期的热疗效果；由于整个辐射作用的对象大多在一些具有流动性的组织中（如血管等富水组织），微波辐射位点处的热量会发生转移，很难精确的直达病灶，也会影响整个微波热疗的效果。本发明的目的即着重从解决上述几个问题出发，提供一种智能化全身微波热疗系统。

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

一种智能化全身微波热疗系统，包括用于向人体提供微波辐射的主机1以及与主机1控制连接的控制系统2。

如图1所示，主机1包括底座3以及设置于底座3上的机身28、治疗床4以及治疗床升降装置5、治疗床滑移装置6，机身28朝向治疗床4一侧且位于治疗床4上方连接设置有机头7，机头7内朝向治疗床4一侧设置有辐射器8，机身28中设置有微波发生器29以及连接微波发生器29与辐射器8的微波传输系统9，微波传输系统9主要为微波传输电缆。机头7在水平面上的正投影正好位于所述治疗床4上表面，由此可以实现辐射器8对躺在治疗床4上的人体进行微波辐射。

为了便于调整治疗床4与辐射器8之间的相对位置，使得整个热疗系统可以对人体多个位点进行全面热疗，治疗床4被设置为可在x-y-z轴上做平移，具体而言，上述治疗床升降装置5包括电动伸缩杆、液压缸、气缸或采用如剪叉式的升降装置实现。治疗床滑移装置6沿治疗床4长度及宽度方向设置，在本发明中采用伺服驱动器、伺服电机以及相关机械传动机构实现。上述机械传动机构包括但不限于与所述伺服电机转动轴传动连接的齿轮，所述齿轮与治疗床4上固定设置的齿条或链条相互配合，驱动上述治疗床4上下升降运动。

为了扩大机头7与治疗床4之间相对运动的可调范围，机头7与机身28之间呈滑移设置并由驱动组件固定或驱动滑移。驱动组件与控制系统2控制连接。上述技术方案，可以实现机头7与治疗床4之间的相对运动，方便调整辐射器8对准患者病灶位置或对患者身体进行大范围全身加热治疗。上述驱动组件同样采用伺服驱动器、伺服电机以及相关机械传动机构实现。

如图2所示，在本发明技术方案中，控制系统2包括控制终端10、微波功率控制装置11、温度测控装置12以及系统控制器13，除上述硬件装置外，还包括系统控制软件等软件模块。

控制终端10经系统控制器13与微波发生器29、微波功率控制装置11控制连接，温度测控装置12与系统控制器13信号连接，用于检测人体设定点位的温度并输出温度检测信号。系统控制器13接收并响应于温度检测信号以及控制终端10的控制信号，控制微波发生器29及微波功率控制装置11动作。本发明中，上述系统控制器13由控制计算机及其外部设备组成。

系统控制器13通过控制计算机和系统控制软件可对治疗功率、治疗温度、治疗时间、全身热疗或局部/区域热疗选择、机头7/治疗床4定位和移动范围、移动速度进行设置和自动控制。可以治疗向导的模式引导系统设置和治疗过程的程序化操作；能进行数据采样、变换和处理；在软件界面上显示系统工作状态、各测温点温度值、温度—时间曲线、时间—功率曲线、治疗床4运动轨迹等，并能记录、保存、打印和事后查询设备工作信息和治疗信息。

详述的，温度测控装置12包括多个人体测温探头18，可拆卸设置于机身28和/或机头7上，与辐射-测温位点生成装置14数据连接，用于根据温度检测位点的坐标数据，手动或自动检测人体设定位点的温度，输出温度检测信号。基于上述设置，可以灵活地对人体的多个位点进行温度检测，使得检测的结果更精确。

上述方案，利用温度与辐射功率之间的反馈控制，可以对微波热疗的温度加以精确地控制。在本发明技术方案中，温度测控装置12最多可通过8个人体测温探头18同时对患者的8个测温位点进行连续测量和监控。工作原理是：人体测温探头18把在患者体表或体腔内所处位置测得的温度转换成电信号通过测温装置送往控制计算机，系统控制软件将温度值显示在控制终端10的工作界面上。显示的测温状态有：各测温点的温度值，各测温点的温度—时间曲线等。当任一点测得的温度高于设置的治疗温度时，控制计算机将自动停止微波功率输出，确保患者安全。为防止微波对测温电路的干扰，测温时微波会自动关闭2-5s，而测温的间隔时间可根据需要进行调整。

由于微波主要是对人体内的富水组织进行作用，如血管等，但是，由于人体体质的差异，上述血管中的血液流动速度也不一样，即微波辐射到指定区域后，在设定时间内，上述热量能够扩展的范围是不一样的。上述因素的存在，会对病灶组织的定位辐射以及加热产生较大的影响。为此，在本发明中，主机1上还设置有辐射-测温位点生成装置14：血液流动速率检测装置15，用于检测人体设定部位中的血液流动速度；病灶信息存储装置16，用于存储人体病灶位置信息；位点自动生成装置17，与血液流动速率检测装置15以及病灶信息存储装置16数据连接，根据测得的血液流动速度以及人体病灶位置信息，生成并输出温度检测位点。上述血液流动速率检测装置15可以采用热扩散标记装置间接测得。

上述技术方案，可以针对不同的人体个体，计算得到不同的微波辐射位点以及测温位点，使得微波辐射的区域更为精确，微波辐射热量更能准确地作用到病灶区域，提升热疗的效果，同样，按照人体内液体循环的速度不同，精确加热及测温控温，避免了微波热疗提升的温度扩散到其它正常组织对其它正常人体组织产生不良影响。

由于病灶组织的深度不一，而固定频率的微波穿透力也不尽相同，因此，在本发明中，控制系统2还包括用于选择微波辐射频率的微波频率调节装置26，微波频率调节装置26与控制终端10和/或温度测控装置12数据连接，根据控制终端10的输入信号和/或温度测控装置12的检测信号，手动或自动调节辐射器8的微波辐射频率，由此可以应用不同的频率对人体不同深度的组织进行热疗。

为了保证频率变化后的辐射器8发出的微波辐射能够有效作用于病灶组织，在机身28中还设置有用于标记不同个体之间组织结构的信息模块，上述信息模块与所述微波功率控制装置11、微波频率调节装置26以及系统控制器13数据连接，由于各个组织对微波的阻挡和吸收不一样，经过上述标记后，不同个体接受微波热疗，人体组织结构与微波辐射的功率频率以及位置将会做适应性的改变，例如脂肪层厚的患者，则相对降低微波的频率，让其穿透力增强。

为了实时地对人体的各项生理指标进行监测，保证接受微波热疗人员的安全。机身28上还设置有人体生命特征监护装置19，人体生命特征监护装置19包括：视频采集器20、音频采集器21、脉搏信号采集器22以及血压信号采集器23。上述各个功能模块均与控制终端10信号连接，采集治疗床4上的视频信号、音频信号、脉搏信号采集器22以及血压信号采集器23并将其输出至控制终端10。

控制终端10包括设置于机头7和/或机身28上的现场操作面板24，其与系统控制器13信号连接，用于输入操作指令。还包括隔离设置的控制柜25，控制柜25包括带有显示屏以及交互组件的控制机以及医用电气设备，通过有线或无线通信系统与主机1数据连接。

当整个微波热疗开始前，可以在治疗床4现场对治疗床4等部件加以调整，当微波热疗开始之后，为了避免辐射对医护人员以及设备的干扰，采用设置在隔离室中的控制柜25对微波热疗机加以控制。

进一步的，机身28中设置有用于对微波功率控制装置11、微波发生器29进行冷却降温的冷却装置27，在本发明中为冷却风机。可以对机身28内部的区域进行冷却降温。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。