一种区域调控电磁加热装置及其调控的方法与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种区域调控电磁加热装置及其调控方法。

背景技术：

针对肿瘤等变异的生物组织的治疗，目前基本都是通过射频消融手术来实现治疗，即，通过硬质导管介入来进行消融，而介入导管，创伤较大，从而导致手术风险高，并易产生血管穿孔等并发症的问题，所以如何减小介入手术的创伤成为现在亟待需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种区域调控电磁加热装置及其调控方法，以解决现有技术中介入手术引发的创伤面较大的问题。

第一方面，本发明提供了一种区域调控电磁加热装置，该装置包括：磁性体和平板天线；磁性体，用于将待处理体内的铁磁性颗粒调整到预设位置；平板天线，用于发射预设幅度的射频信号，使所述铁磁性颗粒在所述射频信号的作用下产生热量，以对所述待处理体内的组织进行消融处理。

可选地，所述磁性体为多个电磁铁构成的电磁铁阵列，且所述电磁铁阵列内的电磁铁按照预设分布规则进行设置，所述电磁铁阵列在驱动电流的驱动下，产生预设的磁场梯度分布，以将所述待处理体内的铁磁性颗粒调整到所述预设位置。

可选地，所述平板天线为多个，且所述平板天线设置在所述电磁铁阵列内的各个电磁铁上。

可选地，所述电磁铁的第一端部与支架连接，所述电磁铁的第二端部与所述平板天线连接。

可选地，所述平板天线为多个，所述平板天线设置在所述电磁铁阵列内的各个电磁铁之间的间隙位置上，且，所述电磁铁与所述平板天线均设置在支架上。

可选地，所述区域调控电磁加热装置还包括：监控器；

所述监控器，用于实时监测所述铁磁性颗粒的位置。

可选地，所述监控器为x光机，通过所述x光机实时监测所述铁磁性颗粒的位置。

可选地，所述区域调控电磁加热装置还包括：控制器；

所述控制器，用于基于所述监控器监测的所述铁磁性颗粒的位置，控制驱动电流使所述电磁铁阵列产生预设的磁场梯度分布，通过所述电磁铁阵列的梯度磁场使所述铁磁性颗粒按照预设路径移动到所述预设位置，并在所述铁磁性颗粒移动到所述预设位置后，控制所述平板天线发射预设幅度的射频信号，使所述铁磁性颗粒在所述射频信号的作用下产生热量，以对所述待处理体内的组织进行消融处理。

可选地，所述区域调控电磁加热装置还包括：电源模块；

所述控制器还用于，控制所述电源模块对所述磁性体和所述平板天线分别按照不同的预设电流强度进行供电，以及控制所述电源模块对所述磁性体和所述平板天线进行停电；

所述电源模块，用于根据所述控制器的控制来对所述磁性体和所述平板天线分别按照不同的预设电流强度进行供电，以及对所述磁性体和所述平板天线进行停电。

第二方面，本发明提供了一种基于上述任一种所述的区域调控电磁加热装置进行调控的方法，该方法包括：对待处理体施加铁磁性颗粒；通过磁性体调整所述铁磁性颗粒的位置到预设位置；触发平板天线发射预设幅度的射频信号，使所述铁磁性颗粒吸收射频信号并产生热量，以对所述待处理体内的组织进行消融处理。

本发明有益效果如下：

本发明通过对待处理体施加铁磁性颗粒，然后通过磁性体将铁磁性颗粒的位置调整到预设位置，并触发平板天线发射预设幅度的射频信号，使铁磁性颗粒吸收射频信号并产生热量，最终实现对待处理体内组织的消融处理。也就是说，本发明是对待处理体施加铁磁性颗粒，将铁磁性颗粒限制在一定区域并使其吸收高频电磁信号发出热量来加热破坏变异性组织，从而对变异组织进行精准医疗，并避免了介入导管而产生的创伤等问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种区域调控电磁加热装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种区域调控电磁加热装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的支架的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的铁磁性颗粒在组织内移动的过程示意图。

附图标记说明：1电磁铁，2平板天线，3支架，4电源模块、5控制器，6x光机，7待处理体，8变异组织，9磁性颗粒，10通道，a为磁性颗粒起始位置，b为磁性颗粒目标位置。

具体实施方式

针对现有对变异生物组织进行导管消融治疗，需要介入导管而引起的创伤较大，手术风险高，并易产生血管穿孔等并发症，以及导管消融只适合血管和心脏等组织，适用范围较小且康复周期长等问题，本发明实施例提供了一种区域调控电磁加热装置，通过对待处理体施加铁磁性颗粒，将铁磁性颗粒限制在一定区域并使其吸收高频电磁信号发出热量来加热破坏变异性组织，从而对变异组织进行精准且有效的治疗。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明实施例提供了一种区域调控电磁加热装置，参见图1，该装置包括：磁性体和平板天线；磁性体，用于将待处理体内的铁磁性颗粒调整到预设位置；平板天线，用于发射预设幅度的射频信号，使所述铁磁性颗粒在所述射频信号的作用下产生热量，以对所述待处理体内的组织进行消融处理。

也就是说，本发明实施例是对待处理体施加铁磁性颗粒，将铁磁性颗粒限制在一定区域使其吸收高频电磁信号发出热量实现加热破坏变异性组织，最终实现对变异组织的精准且有效的医疗，并避免了介入导管而产生的创伤等问题。

需要说明的是，所述待处理体内的组织即为变异组织。并且本发明实施例所述的待处理体为各种体内具有变异生物组织的动物体，例如，人体或者各种动物体等等。本发明实施例所述的变异生物组织为各种组织发生变形的组织，例如肿瘤组织等等。

具体实施时，本发明实施例所述磁性体为多个电磁铁构成的电磁铁阵列，且所述电磁铁阵列内的电磁铁按照预设分布规则进行设置，所述电磁铁阵列在驱动电流的驱动下，产生预设的磁场梯度分布，以将所述待处理体内的铁磁性颗粒调整到所述预设位置。

即，本发明实施例中的磁性体是由多个电磁铁构成的电磁铁阵列，在电磁铁阵列内，各个电磁铁按照预设分布规则进行分布，该预设分布规则可以是各个电磁铁按照一定的间距进行均匀分布，也可以是按照一定的距离间隔进行分布等等。例如，各个电磁铁均按照0.5厘米的间距进行均匀分布，也可以是第一排的电磁铁与第二排的电磁铁之间的间距为0.5厘米，第二排的电磁铁与第三排的电磁铁之间的间距为0.4厘米，第三排的电磁铁与第四排的电磁铁之间的间距为0.3厘米，依次类推，各排的电磁铁的间距越来越小，具体实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，本发明对此不作具体限定。

工作时，通过控制驱动电流，使得电磁铁阵列中的各个电磁铁产生多个强度和极性不同的直流磁场，以将铁磁性颗粒移到预设位置。

具体来说，本发明实施例中各个电磁铁的驱动电流是不同的，通过不同的驱动电流使得电磁铁阵列产生磁场梯度，以将所述待处理体内的铁磁性颗粒调整到所述预设位置。

另外，本发明实施例中的平板天线为多个，且平板天线设置在所述电磁铁阵列内的各个电磁铁上。

具体来说，本发明实施例中的所述电磁铁的第一端部与支架连接，所述电磁铁的第二端部与所述平板天线连接。

也就是说，为了避免电磁铁对平板天线的发射的射线的遮挡，所以在具体实施时，本发明实施例可将平板天线均匀设置在各个电磁铁上，或者，也可以将电磁铁与平板天线进行间隔设置，即，将平板天线设置在电磁铁阵列的间隙位置，当然也可以将平板天线任意设置在电磁铁的周围的间隙上，只要能实现将平板天线的射频信号发射到铁磁性颗粒上，并实现最终的加热消融效果即可。

具体实施时，本发明实施例中，所述区域调控电磁加热装置还包括：监控器；通过所述监控器实时监测所述铁磁性颗粒的位置。

具体地，本发明实施例中，所述监控器为x光机，通过所述x光机实时监测所述铁磁性颗粒的位置。

进一步地，本发明实施例中，所述区域调控电磁加热装置还包括：控制器；

所述控制器，用于基于所述监控器监测的所述铁磁性颗粒的位置，控制驱动电流使所述电磁铁阵列产生预设的磁场梯度分布，通过所述电磁铁阵列的梯度磁场使所述铁磁性颗粒按照预设路径移动到所述预设位置，并在所述铁磁性颗粒移动到所述预设位置后，控制所述平板天线发射预设幅度的射频信号，使所述铁磁性颗粒在所述射频信号的作用下产生热量，以对所述待处理体内的组织进行消融处理。

也就是说，本发明实施例可以通过设置一个控制器，来实现对磁性体、平板天线和监控器的统一控制，从而大大提升用户体验。

具体实施时，本发明实施例所述区域调控电磁加热装置还包括：电源模块；

所述控制器还用于，控制所述电源模块对所述磁性体和所述平板天线分别按照不同的预设电流强度进行供电，以及控制所述电源模块对所述磁性体和所述平板天线进行断电；

所述电源模块，用于根据所述控制器的控制来对所述磁性体和所述平板天线分别按照不同的预设电流强度进行供电，以及对所述磁性体和所述平板天线进行断电。

也就是说，本发明实施例是通过设置电源模块，并通过控制器来控制电源模块来对磁性体和平板天线进行供电，以达到对待处理体内的组织进行消融处理的作用。

下面将结合图2-图4对本发明所述的区域调控电磁加热装置进行详细的解释和说明：

如图2和图3所示，本发明实施例所述的装置包括多个电磁铁1构成的电磁铁阵列、平板天线2、为电磁铁阵列和平板天线2供电的多个直流驱动电源，即上述的电源模块4、x射线成像模块，即上述的x光机6，以及铁磁性纳米颗粒9，其中，电磁铁1和平板天线2均设置在支架3上，即，可以通过一个具体的承载装置来承载电磁铁1和平板天线2，而为了方便，本发明实施例则通过一个统一的支架3来实现承载电磁铁1和平板天线2，具体实施时，本领域技术人员也可以通过其他方式来承载电磁铁1和平板天线2，所要加热的待处理体7内的变异组织8处于在x光机6下，工作时，利用直流的电磁铁1产生多个强度和极性不同的直流磁场，并将注射有铁磁性颗粒9的血管和器官组织移到此磁场作用的表面附近，使得磁场可以推动铁磁性颗粒9进行相对血管和组织的移动和聚集，铁磁性颗粒9的位置可以通过x射线成像模块进行成像追踪，如图4所示为通过磁场推动磁性颗粒9在生物组织中的通道10内穿过的过程，其中，a点为磁性颗粒9起始位置，b点为磁性颗粒9的目标位置。在颗粒运动过程中，需要根据通道10的方向以及颗粒位置的变化改变磁场方向，以最终实现将磁性颗粒9移动到预设位置。

在确定铁磁性颗粒9移动到确定位置后，控制器5向平板天线2发送控制信号，使其传输高功率电磁信号。这样的情况下，铁磁性颗粒9会被限制在一定区域并吸收高频电磁信号发出热量实现加热效果。该方法可以对特定区域的肿瘤组织进行加热破坏，实现对变异组织8的精准医疗，从而避免了传统导管消融手术的所有弊端。

本发明实施例通过注射纳米磁性颗粒悬浮溶液，大幅度的减少介入手术带来的创伤，避免了传统导管因为材质关系，而产生并发症，如心脏或血管穿孔，而且本发明通过纳米磁性颗粒9，相对比较安全，不会对人体器官产生操作创伤，另外，本发明的方法适用范围大幅增加，通过术前病灶定位，可以直接通过注射方式，放入纳米级磁性颗粒9溶液，主要是铁基化合物，到达任意病灶位置，因为纳米磁性颗粒9因为直径微小，可以通过体循环直接排出体外，所以康复较快。

即，本发明实施例的区域调控电磁加热装置在需要加热的生物组织中注射铁磁性颗粒9，利用x射线成像设备记录颗粒在组织中的位置，使用一个磁铁阵列作为调控加热位置的磁场产生系统，使用小型平板天线2作为传输微波信号的源头。

在工作过程中，通过外部的控制器5产生的控制信号调节磁性体和平板天线2进行协调工作，磁性体负责加热区域的选择，平板天线2负责加热过程。另外，控制器5通过术前计算确定加热时长以及温度控制范围等。

本发明实施例选择加热区域的方法为：使用多个小型磁铁放置在同一个平面上，排列成一个矩形阵列。在使用的过程中，根据所需要加热的区域，设置相应的磁场，控制注入的铁磁性颗粒9运动到该区域。生物组织环境复杂，在磁性颗粒9的运动过程中需要根据x射线成像来观测到的颗粒位置和目标区域不断调节磁场变化。

平板天线2的作用是对组织进行加热。磁性颗粒9运动到加热区域后，平板天线2接收控制信号，发射相应的高频电磁信号。组织中的磁性颗粒9吸收高频电磁信号后高速振动，发出热量，从而完成对该区域的加热。在磁性颗粒9的浓度高的区域，振动的颗粒数目多，产生的总热量高，升温也更加迅速。这样可以达到加热特定区域的效果。通过不断调节磁场产生系统所产生的磁场，也可以相应地调节被加热的区域。

综上，本发明实施例所述的区域调控电磁加热装置至少具有以下优点：

1)注射纳米磁性颗粒9到待处理体8内的组织，不需要通过介入导管，从而大幅减少患者的创伤；2)通过磁场磁场控制磁性纳米颗粒，并产生射频信号消融，减少血管穿孔等并发症；3)通过术前定位病灶点，然后注射磁性颗粒9溶液，能手术治疗更多待处理体8内的不同部位，适用范围大。4)康复周期较快，纳米磁性颗粒9术后无需回收，能够自然排出体外，不会堵塞血管。

本发明第二实施例提供了一种基于本发明第一实施例中任一种所述的区域调控电磁加热装置进行调控的方法，该方法包括：

对待处理体施加铁磁性颗粒；

通过磁性体调整所述铁磁性颗粒的位置到预设位置；

触发平板天线发射预设幅度的射频信号，使所述铁磁性颗粒吸收射频信号并产生热量，以对所述待处理体内的组织进行消融处理。

也就是说，本发明实施例是对待处理体施加铁磁性颗粒，将铁磁性颗粒限制在一定区域使其吸收高频电磁信号发出热量实现加热破坏变异性组织，最终实现对变异组织的精准且有效的医疗，并避免了介入导管而产生的创伤问题。

本发明实施例的相关内容可以参考本发明第一实施例进行理解，在此不做详细论述。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。