一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融装置及方法

1.本发明涉及肿瘤治疗设备技术领域，尤其是涉及一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融装置及方法。


背景技术：

2.目前肿瘤常用的治疗方式有手术、化疗、放疗、生物免疫治疗、分子靶向治疗、中医中药治疗、激光、聚焦超声、不可逆电穿孔等技术。但这些技术由于受适应症、禁忌症、治疗副作用等因素的限制，使得其临床应用中存在一定的局限性。肿瘤介入消融治疗技术，如液氮制冷和微波、射频加热技术，但这些技术由于热交换功能是一种热平衡过程，在消融肿瘤细胞的同时也会伤害附近的正常细胞。另外，以不可逆电穿孔技术为例，在临床应用中取得了一定的治疗效果，但至少需要将2个以上的针状电极分别从两个孔中插入病人身体，针对结构复杂的肿瘤，甚至需要5针5孔，会对病人造成不小的痛苦。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融装置及方法，具有脉冲场强高、瞬态电流大、作用时间短等特点，不仅有绝热效应，而且简便易行，不需要对患者进行特殊处理。
4.根据本发明的一个目的，本发明提供一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融装置，包括静电脉冲发生器和双头微创针，所述双头微创针包括两个金属针体和绝缘护套，两个所述金属针体设置在所述绝缘护套内，且两个所述金属针体间隔设置，一个所述金属针体与所述静电脉冲发生器连接，另一个所述金属针体接地。
5.进一步地，所述静电脉冲发生器为esd静电放电模拟器。
6.进一步地，两个所述金属针体之间的距离可调。
7.进一步地，两个所述金属针体的尖端设有一段电阻丝。
8.进一步地，所述绝缘护套设置在微创管内。
9.进一步地，所述金属针体与所述esd静电放电模拟器之间通过放电枪连接。
10.进一步地，所述esd静电放电模拟器使用220v交流供电。
11.进一步地，所述金属针体采用良导体制成，所述绝缘护套为管状结构。
12.根据本发明的另一个目的，本发明提供一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融方法，包括如下步骤：
13.s1，根据待消融的生物组织确定esd静电放电模拟器的输出参数，使得据此产生的静电放电脉冲电流足以使待消融的生物组织产生凋亡；
14.s2，根据待消融生物组织的位置插入双头微创针，双头微创针的一根金属针体连接esd静电放电模拟器，另一根金属针体接地；
15.s3，利用esd静电放电模拟器的接触式放电模式给双头微创针的其中一根金属针体注入高压esd脉冲；由于esd静电放电模拟器产生的瞬时高压脉冲使得高压金属针体尖端
与接地金属针体尖端之间形成高场强，会在两根双头微创针的金属针体尖端处瞬间形成静电放电，会击穿肿瘤细胞使其消亡。
16.进一步地，s3中，两个金属针体的尖端设有一段电阻丝时，两个金属针体使电阻丝纳秒发热产生高温绝热效应，使其肿瘤细胞消融。
17.本发明的技术方案只需将单个双头微创针插入患者待治疗的肿瘤部位，可以减少患者痛苦；esd静电放电模拟器的静电放电是一个纳秒级的瞬态现象，场强大、能量小且持续时间短，具有绝热效应，不会在周边生物组织内产生热效应，也可以减少肌肉收缩现象；本发明具有脉冲场强高、瞬态电流大、作用时间短等特点，不仅有绝热效应，而且简便易行，不需要对患者进行特殊处理。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例的结构示意图；
20.图2为本发明实施例的双头微创针的结构示意图；
21.图3为本发明实施例的双头微创针的另一结构示意图；
22.图中，1、esd静电放电模拟器；2、双头微创针；3、金属针体；4、绝缘护套；5、放电枪；6、接地点；7、电阻丝；8、肿瘤组织。
具体实施方式
23.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.实施例1
27.如图1-图3所示，
28.一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融装置，包括esd静电放电模拟器1和双头微创针2，双头微创针2包括两个金属针体3和绝缘护套4，金属针体3采用良导体制成，绝缘护套4为管状结构。两个金属针体3设置在绝缘护套4内，本实施例还可以将绝缘护套4设置在微创管内。
29.两个金属针体3间隔设置，一个金属针体3与esd静电放电模拟器1之间通过放电枪5连接，另一个金属针体3与接地点6之间接地。esd静电放电模拟器1使用220v交流供电。两个金属针体3之间的距离可调。或者两个金属针体3的尖端设有一段电阻丝7。
30.本实施例静电放电模拟器1主要作用是通过选择放电模型输出相应的esd脉冲。根据国际标准，esd模拟器调节控制装置使用220v交流供电。
31.电阻丝7连接的双头微创针2经静电放电模拟器1高压脉冲瞬间通电，电阻丝产生绝热效应，实现对肿瘤细胞的消融。
32.有一定间距的双头微创针2是具有可变间距的双头针，其主要用于形成预定区域的静电放电击穿效应，其最大直径满足国家对微创针的标准要求。双头微创针2内部结构为具有尖端的两根金属针体3；静电放电模拟器1调节到预定值后，经静电放电模拟器1高压脉冲瞬间通过连接esd模拟器开关通电，在微创针两尖端导体上形成瞬时场强，当场强达到预定值后，形成尖端导体静电放电击穿，通过静电放电电磁脉冲实现对两尖端导体间的肿瘤细胞进行消亡。
33.金属针体3由良导体制成，置于绝缘护套4内部，一根金属针体3与esd模拟器相连，另一根金属针体3与大地上的接地点6相连。接地点6与大地联通，具有零电位。
34.绝缘护套4是管状结构，允许金属针体3伸出或缩入，以便医生根据肿瘤大小控制静电放电的作用范围。
35.本实施例利用静电放电进行肿瘤消融治疗时，医生将双头微创针2内部的两根金属针体3的尖端插入患者体内的待消融肿瘤组织8中，实施对肿瘤细胞的精确消融。
36.两金属针体3尖端的电阻丝，利用电阻丝绝热效应治疗时，医生将微创针导体尖端相连的电阻丝插入患者体内的待消融肿瘤组织8，待电阻丝产生绝热效应使得肿瘤细胞消亡。
37.待消融肿瘤组织8是人体的一部分。通过esd模拟装置电路通电，使得微创针其中一根针产生瞬时高压脉冲，在待消融肿瘤组织8中，此时两根微创针之间就会发生静电放电，且静电放电产生的脉冲电流会沿着接地微创针导向接地点6处。根据静电放电原理，在待消融肿瘤组织8内部，两根微创针之间发生静电放电脉冲电流，可以对肿瘤组织实现静电放电式消融效应。对于电阻丝相连的微创针，则可利用电阻丝的绝热效应使得肿瘤细胞消亡。
38.一种双针单孔纳秒级静电放电肿瘤细胞消融方法，包括如下步骤：
39.s1，根据待消融的生物组织确定esd静电放电模拟器的输出参数，使得据此产生的静电放电脉冲电流足以使待消融的生物组织产生凋亡；
40.s2，根据待消融生物组织的位置插入双头微创针，将双头微创针插入患者体内，并将微创针内部两根金属针体的尖端中间部分置于待消融肿瘤组织的中心位置(连接电阻丝的双头微创针则将电阻丝放置于待消亡肿瘤细胞上)，双头微创针的一根金属针体连接esd
静电放电模拟器，另一根金属针体接地；
41.s3，利用esd静电放电模拟器的接触式放电模式给双头微创针的其中一根金属针体注入高压esd脉冲；由于esd静电放电模拟器产生的瞬时高压脉冲使得高压金属针体尖端与接地金属针体尖端之间形成高场强，会在两根双头微创针的金属针体尖端处瞬间形成静电放电，会击穿肿瘤细胞使其消亡。
42.两个金属针体的尖端设有一段电阻丝时，两个金属针体使电阻丝纳秒发热产生高温绝热效应，使其肿瘤细胞消融。由于静电放电具有高电压、大电流和纳秒级放电时间，可以在瞬间破坏肿瘤组织的细胞膜而不会产生热效应等负面效果。
43.本发明采用静电放电绝热效应对肿瘤细胞消融的同时不会伤害附近的正常细胞和相关器官组织。同时，本发明提供了一种符合国际电工委员会标准i ec61000-4-2的esd模拟器/双针单孔纳秒级静电脉冲治疗肿瘤装置及方法。相比现有的各种治疗肿瘤的技术，静电放电具有脉冲场强高、瞬态电流大、作用时间短等特点，不仅有绝热效应，而且简便易行，不需要对患者进行特殊处理。
44.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。