專利名稱：植入式微波輻射治癌機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植入式微波輻射治療裝置。
微波輻射治癌方法，主要用于局部高溫凝固人體癌腫，然后經(jīng)手術(shù)切除或者不切除，都可達(dá)到治癌的目的，而對(duì)其周圍正常組織的損傷極小。臨床上實(shí)現(xiàn)微波輻射治癌方法的裝置有三種形式一是體外輻射加熱裝置;二是利用人體自然管道(如直腸、食道、陰道等)插入式輻射加熱裝置;三是直接植入癌腫內(nèi)部或周圍輻射加熱裝置。后者用于治療深部組織肝(肺)癌和其他內(nèi)臟部分癌腫，效果更為明顯。
美國(guó)專利(專利號(hào)為US4，712，559，DEC.15，1987)提出了一種植入式電磁波透熱治癌系統(tǒng)。它包含一個(gè)電磁源，一個(gè)功分器連接到源上，用于傳輸、分配能量。功分器里設(shè)有衰減器和相移器，用以控制置于絕緣導(dǎo)管內(nèi)輻射器的功率和能量分布，導(dǎo)管用于植入人體癌腫內(nèi)或其周圍，導(dǎo)管尖端裝有加大口徑的電磁能耦合金屬桿及熱敏電阻傳感器，提供電磁能和測(cè)定導(dǎo)管輻射器周圍組織的加熱情況。整個(gè)系統(tǒng)由連接在源與功分器之間的一個(gè)中心數(shù)據(jù)處理器自動(dòng)控制功率、溫度以及按需要的加熱圖形。這種植入式電磁波透熱治癌系統(tǒng)能方便地控制、調(diào)節(jié)、觀察輻射功率及加熱溫度，但仍存在以下幾點(diǎn)不足(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高;
(2)測(cè)溫需在關(guān)機(jī)條件下進(jìn)行，電磁波頻率選擇在100兆左右，加熱時(shí)間長(zhǎng);
(3)輻射器有一過渡段處于加熱不充分狀態(tài)，難于加熱大塊腫瘤;
(4)采用電容加熱方式，對(duì)組織加熱的均勻性較差。
針對(duì)上述情況，本發(fā)明提供了一種新型的植入式微波輻射治癌機(jī)。本機(jī)省去了現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理器、平衡變換器和功分器中的衰減器和相移器，以及輻射器中的過渡段和電磁偶合元件。使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，臨床使用效果也更為明顯。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的選擇一個(gè)頻率為2450±25兆赫的微波源，輸出連續(xù)波功率可在0-700瓦內(nèi)人為地或者由熱電偶反饋的溫度信息自動(dòng)調(diào)節(jié)。微波源輸出的功率經(jīng)過同軸電纜直接傳輸?shù)焦Ψ制魃希Ψ制饔蒼-1個(gè)同軸三通構(gòu)成，它將能量分為多個(gè)支路輸送到2n個(gè)輻射器上(n＝1，2，3，4....可變)，再經(jīng)調(diào)節(jié)輻射器的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度，使其傳輸?shù)矫總€(gè)輻射器上的功率基本均等和匹配。輻射器的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度分為兩大類一類是長(zhǎng)度3-5cm的同軸線內(nèi)導(dǎo)體抽頭;另一類是長(zhǎng)度5cm以上的柱形螺旋線。導(dǎo)體抽頭和螺旋線上有聚四氟乙烯涂層或者導(dǎo)管，每個(gè)輻射器可分別植入人體局部癌腫內(nèi)或者周圍，當(dāng)接通微波源時(shí)，可在3-6分鐘升溫到80-100℃凝固癌塊，以達(dá)到治癌的目的。本發(fā)明在微波源與被加熱組織之間連接一個(gè)熱電偶測(cè)溫針，用于連續(xù)監(jiān)測(cè)組織溫度，并將從組織測(cè)得的溫度信息反饋到微波源中，自動(dòng)控制輸出微波能量的大小。
本發(fā)明具有如下特點(diǎn)1.功分器采用多個(gè)同軸三通接頭，加之調(diào)節(jié)輻射器的長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)，使各輻射器的功率相等，并采用輻射方式加熱，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且輻射效果均勻。
2.采用2450±25兆赫的微波源，能快速高溫一次凝固癌塊。
3.輻射器采用同軸線內(nèi)導(dǎo)體抽頭和柱形螺旋線直接植入組織，不但制作簡(jiǎn)便，而且減少了能耗。


圖1，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖2，功分器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3，同軸線內(nèi)導(dǎo)體抽頭輻射器的結(jié)構(gòu)圖。
圖4，柱形螺旋線輻射器的結(jié)構(gòu)圖。
圖1中，1為微波源，2為同軸電纜，3為功分器，4為輻射器，5為熱電偶測(cè)溫針，6表示被加熱組織。
圖2中，7-28表示功分器中對(duì)稱的一組同軸三通的接頭，A為微波源的總輸入端。
圖3中，29為同軸電纜接頭，30為同軸電纜，31為聚四氟乙烯層，32表示組織加熱凝固圖形，33為導(dǎo)體抽頭。
圖4中，34為同軸接頭，35為同軸線，36為絕緣外套，37為同軸線內(nèi)導(dǎo)體，38為螺旋線，39表示組織加熱凝固圖形。
結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的說明1.微波源的選擇治癌機(jī)的頻率選擇，主要由微波加熱深度來決定。根據(jù)微波理論，微波在介質(zhì)中的穿透深度與介質(zhì)的電性參數(shù)(介電常數(shù)ε和電導(dǎo)率δ)和微波頻率f有關(guān)。對(duì)于離體肝(肺)組織，當(dāng)f＝2450兆赫時(shí)，穿透深度d≈1.7cm;如f＝915兆赫，則d≈3cm。頻率降低，穿透深度還會(huì)增加。基于此，現(xiàn)有技術(shù)中用微波治療較深部腫瘤采用外照射時(shí)，選用的頻率較低(一般為100兆赫以下)，進(jìn)行多次反復(fù)加溫(每次加溫43-45℃)。如采用植入式方法，會(huì)由于頻率過低，加熱深度太寬，可能導(dǎo)致對(duì)癌塊周圍正常組織損傷太多，尤其對(duì)內(nèi)臟癌不利。臨床應(yīng)用證明，本發(fā)明f選用2450±25兆赫微波治療肝(肺)癌，當(dāng)凝固溫度為80-100℃，加熱時(shí)間3-6分鐘時(shí)，發(fā)現(xiàn)距輻射器中心2cm以外的肝(肺)組織的形態(tài)學(xué)和各種酶均無明顯變化，表明對(duì)肝(肺)組織的損傷極小。
2.功分器。為了將微波源輸出的微波能量等分到2n個(gè)輻射器上，必須使用功分器，而且要求功分器要承受約600瓦的功率。本發(fā)明的功分器利用n-1個(gè)同軸三通接頭，經(jīng)過一系列調(diào)整，能基本實(shí)現(xiàn)各支路的功率相等，符合臨床使用要求。
圖2是由15個(gè)三通接頭構(gòu)成的16個(gè)分支的示意圖，A為總輸入端，經(jīng)15個(gè)同軸三通后變成16路分支，每一分支接口處連接一個(gè)輻射器。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各路分支平均分配功率，必須與輻射器和同軸電纜長(zhǎng)度聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試方法如下先將已與同軸線調(diào)好匹配的單極子(或螺旋線)輻射器的長(zhǎng)度作微小改變(此時(shí)單根輻射器的匹配狀態(tài)改變甚微)，使其輸入電抗略帶容性，將此輻射器接在圖2的7端。用上述類似方法，微微改變第二個(gè)輻射器的長(zhǎng)度，使其輸入電抗略呈感性，將此輻射器接在8端。如調(diào)節(jié)恰當(dāng)，可在三通的9端獲得輸入電抗略呈容性，而駐波系數(shù)仍小于2。利用類似方法，可調(diào)試到接在13、14端的兩個(gè)輻射器在三通12端略呈感性，駐波系數(shù)小于2。只要9、12端所呈現(xiàn)的容性和感性電抗值恰當(dāng)，可在另一三通15端獲得較好匹配(要求駐波系數(shù)ρ＜2，電抗略呈容性)。用同樣辦法可調(diào)試出三通的19、20、25、26端，使在18端也獲得較好的匹配(要求駐波系數(shù)小于2，電抗略呈感性)。在調(diào)節(jié)恰當(dāng)時(shí)，同樣可在28端獲得較好的匹配狀態(tài)。利用上述同樣方法，最后可在A端獲得駐波系數(shù)＜2.5，而各分支功率分配比較均勻。正因?yàn)樯鲜鲈?，所?6個(gè)輻射器的長(zhǎng)度不完全一樣，每個(gè)輻射器可在±0.5cm范圍內(nèi)變化。
3.植入式輻射器。臨床使用要求，植入式輻射器的直徑要小，而且為了適應(yīng)不同腫瘤的大小，要求輻射器的有效加熱長(zhǎng)度也不同。本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩類輻射器。一類選用同軸線內(nèi)導(dǎo)體抽頭制成(圖3)。取輻射器直徑為0.1-1.5mm，有效加熱長(zhǎng)度為3-5cm時(shí)，能與同軸線實(shí)現(xiàn)匹配，駐波系數(shù)＜1.6。為了克服加熱凝固時(shí)輻射器與組織的嚴(yán)重粘連，在導(dǎo)體抽頭表面附著一層聚四氟乙烯介質(zhì)。這類輻射器在肝(肺)組織中的加熱凝固圖形近似于旋轉(zhuǎn)錐體。
另一類輻射器用帶聚四氟乙烯的套管的螺旋線制成，螺旋線由同軸線內(nèi)導(dǎo)體在頂端饋電，另一端懸空(圖4)。取輻射器的長(zhǎng)度為5-7cm，直徑為2.5-3.0mm，圈數(shù)為80-90圈時(shí)，能與同軸線實(shí)現(xiàn)匹配，駐波系數(shù)小于1.6。
上述兩類輻射器不需匹配元件，均由輻射器自身結(jié)構(gòu)決定，使輻射器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求
1.植入式微波輻射治癌機(jī)，包含一個(gè)連接到微波源(1)上的功率分配器(3)，其作用是向輻射器(4)分配和傳輸能量，置于導(dǎo)管內(nèi)的輻射器(4)用于植入人體癌腫組織內(nèi)或者周圍，當(dāng)微波經(jīng)功分器通入輻射器時(shí)，可達(dá)到加熱凝固癌腫的目的，其特征在于微波源輸出頻率為2450±25兆赫，功率在0-700瓦內(nèi)連續(xù)可調(diào)，經(jīng)同軸電纜(2)直接傳輸?shù)焦Ψ制魃希Ψ制饔蒼-1個(gè)同軸三通(7)-(28)構(gòu)成，功分器將微波能量等分成2n路分支，并傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的2個(gè)輻射器上，輻射器設(shè)計(jì)了長(zhǎng)度為3-5cm，直徑為1.0-1.5mm的同軸線內(nèi)導(dǎo)體抽頭和長(zhǎng)度為5-7cm，直徑為2.5-3.0mm螺旋線兩類長(zhǎng)度不等和形狀不同的輻射器，以實(shí)現(xiàn)與功分器的輸出功率相匹配和適應(yīng)臨床治療癌大小的不同需要。
2.權(quán)利要求1所述的治癌機(jī)，其特征在于2n個(gè)輻射器，n＝1，2，3，4…可變。
3.權(quán)利要求1所述的治癌機(jī)，其特征在于微波源的輸出功率在0-700瓦內(nèi)連續(xù)人為地調(diào)節(jié)，或者由熱電偶測(cè)溫針從被加熱組織中測(cè)得的溫度信息反饋到微波源中，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率的大小。
4.權(quán)利要求1或2所述的治癌機(jī)，其特征在于輻射器同軸線內(nèi)導(dǎo)體抽頭和柱形螺旋線外，有聚四氟乙烯絕緣涂層和聚四氟乙烯絕緣導(dǎo)管。
5.權(quán)利要求1所述的治癌機(jī)，其特征在于對(duì)癌腫組織加熱輻射的時(shí)間為3-6分鐘，溫度80-100℃一次凝固癌塊。
全文摘要
本發(fā)明是一種植入式微波輻射治癌機(jī)，包含一個(gè)連接在微波源上的功分器，功分器將微波功率等分并變成多個(gè)支路傳輸?shù)脚c支路相同個(gè)數(shù)的輻射器上。為了適應(yīng)臨床上腫瘤大小的不同需要和與輸入功率匹配，輻射器的長(zhǎng)度和形狀各異，輻射器的輸出端直接植入人體癌腫組織內(nèi)部或者周圍。在微波源與被加熱組織間有一個(gè)熱電偶測(cè)溫針，連續(xù)監(jiān)測(cè)加熱組織的溫度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)微波源輸出能量的大小。本發(fā)明能快速一次加熱3-6分鐘高溫80-100℃凝固癌腫，適用于深部肝(肺)癌及其他內(nèi)臟部分的癌癥。
文檔編號(hào)A61N5/02GK1041698SQ8810973
公開日1990年5月2日 申請(qǐng)日期1988年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月14日
發(fā)明者陳代珠, 陽盛宗, 高必有, 徐潤(rùn)民, 王江 申請(qǐng)人:四川大學(xué), 中國(guó)人民解放軍成都軍區(qū)總醫(yī)院