一種x射線激發(fā)光動(dòng)力診斷與治療深部腫瘤系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及了一種X射線激發(fā)光動(dòng)力診斷與治療深部腫瘤系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)國(guó)際癌癥論壇統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年新發(fā)癌病例約337萬人，死亡211萬人，全球每年癌癥新發(fā)病例1400萬，死亡約80萬人，我國(guó)新發(fā)病例占全球新發(fā)病例22%，死亡人數(shù)占26%，男性當(dāng)中肺癌發(fā)病率最高，女性是乳腺癌。面對(duì)這樣一種形勢(shì)如何利用高端先進(jìn)醫(yī)療儀器設(shè)備對(duì)腫瘤患者開展普查活動(dòng)，對(duì)腫瘤患者努力做到早診斷早治療是當(dāng)務(wù)之急，這是抗擊癌癥，降低復(fù)發(fā)率和死亡率的一項(xiàng)重要措施。現(xiàn)有的腫瘤檢查包括X射線檢查，B超聲波檢查，放射性核素檢查，電子計(jì)算機(jī)X射線體層攝影(CT)檢查及核磁共振檢查等。而對(duì)腫瘤的治療方法有化學(xué)治療、中醫(yī)治療、免疫治療、冷凍治療、加熱治療、激光治療等。上述的診斷與治療方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，并且沒有可以同時(shí)達(dá)到對(duì)深部腫瘤組織的診斷與治療相結(jié)合的效果O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種X射線激發(fā)光動(dòng)力診斷與治療深部腫瘤系統(tǒng)及其使用方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種X射線激發(fā)光動(dòng)力診斷與治療深部腫瘤系統(tǒng)，包括圖像顯示器、主控計(jì)算機(jī)、X射線發(fā)生模塊、移動(dòng)平臺(tái)控制模塊、B超信號(hào)采集模塊和移動(dòng)檢查床;所述圖像顯示器與主控計(jì)算機(jī)連接;所述X射線發(fā)生模塊通過RS232接口與主控計(jì)算機(jī)連接;所述移動(dòng)平臺(tái)控制模塊通過PCI總線與主控計(jì)算機(jī)連接;所述B超信號(hào)采集模塊通過USB接口與主控計(jì)算機(jī)連接。
[0005]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述X射線發(fā)生模塊包括依次連接的整流濾波單元、橋式逆變單元、整流倍壓?jiǎn)卧?、取樣反饋單元、X射線控制單元和RS232電平轉(zhuǎn)換單元;還包括與整流倍壓?jiǎn)卧B接的X射線管;所述X射線控制單元還與橋式逆變單元連接;所述RS232電平轉(zhuǎn)換單元通過RS232接口與主控計(jì)算機(jī)連接。
[0006]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述移動(dòng)平臺(tái)控制模塊包括依次連接的運(yùn)動(dòng)控制卡、驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和位置傳感器;所述驅(qū)動(dòng)器包括X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器和Z軸驅(qū)動(dòng)器;所述伺服電機(jī)包括X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)和Z軸伺服電機(jī);所述X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器和Z軸驅(qū)動(dòng)器分別與X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)和Z軸伺服電機(jī)連接;所述運(yùn)動(dòng)控制卡與主控計(jì)算機(jī)連接;所述伺服電機(jī)分別與位置傳感器和移動(dòng)檢查床連接。
[0007]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述運(yùn)動(dòng)控制卡主要由依次連接的PCI接口、FPGA控制器和光電隔離器組成;所述FPGA控制器為FPGA芯片;所述運(yùn)動(dòng)控制卡通過PCI總線與主控計(jì)算機(jī)連接;所述FPGA控制器分別通過光電隔離器與X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器和Z軸驅(qū)動(dòng)器連接。
[0008]FPGA控制器通過對(duì)位置傳感器和伺服電機(jī)反饋的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，然后向主控計(jì)算機(jī)反饋Χ、γ和Z方向的理想位置、實(shí)際位置及運(yùn)動(dòng)裝置的報(bào)警、行程、減速等狀態(tài)信息，主控計(jì)算機(jī)針對(duì)反饋的信息處理后發(fā)出控制命令或運(yùn)動(dòng)參數(shù)到FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器根據(jù)理想位置和實(shí)際位置進(jìn)行分析后向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制脈沖和方向信號(hào)，并控制X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)和Z軸伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，使其進(jìn)行精確控制，使移動(dòng)檢查床達(dá)到準(zhǔn)確位置。
[0009]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述B超信號(hào)采集模塊包括依次連接的B超探頭、數(shù)字B超采集板和USB控制器;所述USB控制器通過USB接口與主控計(jì)算機(jī)連接。
[0010]對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述數(shù)字B超采集板主要包括依次連接的主控制器、多路發(fā)射脈沖放大電路、多路發(fā)射/接收電路、前置放大電路、發(fā)送/接收開關(guān)、放大和時(shí)間增益補(bǔ)償電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路;所述A/D轉(zhuǎn)換電路和放大和時(shí)間增益補(bǔ)償電路分別與主控制器連接;所述B超探頭分別與主控制器和多路發(fā)射/接收電路連接。
[0011 ]工作時(shí)，主控計(jì)算機(jī)通過USB接口向數(shù)字B超采集板發(fā)送控制命令或信息，主控制器輸出信號(hào)到多路發(fā)射脈沖放大電路，經(jīng)放大后，連接到多路發(fā)射接收電路中的發(fā)射電路部分，再經(jīng)過B超探頭向患者發(fā)出超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)在患者體內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)弱不等的回波，B超探頭接收到回波信號(hào)后，經(jīng)多路發(fā)射/接收電路中的接收電路接收形成微弱的電信號(hào)，該信號(hào)連接到前置放大電路輸入端，由前置放大電路進(jìn)行放大，發(fā)送/接收開關(guān)在發(fā)送電路輸出信號(hào)時(shí)，是斷開狀態(tài)，只有非發(fā)送狀態(tài)下才能開關(guān)才接通，使回波信號(hào)進(jìn)一步連接到放大和時(shí)間增益補(bǔ)償電路，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)街骺刂破?，?jīng)主控制器處理后，形成B超圖像，并可以通過USB接口傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)上。
[0012]—種X射線激發(fā)光動(dòng)力診斷與治療深部腫瘤系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟:
(1)上電初始化:打開系統(tǒng)電源，運(yùn)行主控計(jì)算機(jī)上的治療系統(tǒng)管理軟件，同時(shí)該軟件向X射線發(fā)生模塊、移動(dòng)平臺(tái)控制模塊和B超信號(hào)采集模塊發(fā)送初始化命令及參數(shù)信息，系統(tǒng)各模塊處理待機(jī)狀態(tài)，等待接收主控計(jì)算機(jī)的控制命令；
(2)靶向納米粒增強(qiáng)造影:通過注射或口服進(jìn)入人體內(nèi)，勒向納米粒會(huì)自動(dòng)跟蹤靶向腫瘤組織細(xì)胞，并與其表面受體相結(jié)合，30?40分鐘后，納米粒將腫瘤組織細(xì)胞造影染色成藍(lán)綠色組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤部位的造影效果；
(3)Β超檢查:主控計(jì)算機(jī)向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出移動(dòng)指令，運(yùn)動(dòng)控制卡接受指令后，給驅(qū)動(dòng)器發(fā)出運(yùn)動(dòng)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)控制移動(dòng)檢查床移動(dòng)，同時(shí)，B超探頭實(shí)時(shí)探測(cè)患者體內(nèi)B超圖像，送給數(shù)字B超采集板處理后，形成B超圖像，然后由USB接口傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)，并在圖像顯示器顯示出來，通過觀察B超圖像確定腫瘤或病變部位；
(4)定位:通過B超圖像獲得腫瘤或病變部位的參數(shù)信息后，運(yùn)動(dòng)控制卡通過對(duì)位置傳感器和伺服電機(jī)反饋的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，使其對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行精確控制，從而定位腫瘤或病變部位在人體的位置；
(5)Χ射線光動(dòng)力治療:主控計(jì)算機(jī)接收移動(dòng)平臺(tái)控制模塊反饋的腫瘤或病變部位的位置信息，并通過X射線控制單元控制X射線管對(duì)準(zhǔn)腫瘤或病變部位，產(chǎn)生腫瘤或病變部位所需的足夠強(qiáng)度的X射線；
(6)治療效果評(píng)價(jià):治療后，啟動(dòng)B超信號(hào)采集模塊，從B超探頭探測(cè)腫瘤或病變部位治療后的圖像信號(hào)，經(jīng)過數(shù)字B超采集板處理后，形成B超圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)USB接口傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)，在主控計(jì)算機(jī)上進(jìn)一步識(shí)別和處理，獲得腫瘤或病變部位信息，通過觀察腫瘤體積是否縮小或者不再增大，腫瘤數(shù)目是否不再增加和其他的生理變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)治療效果的評(píng)估。
[0013]所述的靶向納米粒是一種對(duì)腫瘤細(xì)胞有靶向作用的小分子多肽為靶向劑的納米粒，同時(shí)攜帶增氧劑、光敏劑，通過注射或口服等途徑進(jìn)入體內(nèi)靶向腫瘤病變組織，靶向納米粒會(huì)自動(dòng)跟蹤靶向腫瘤組織細(xì)胞，將腫瘤組織細(xì)胞染色成藍(lán)綠色組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤組織部位的造影效果，當(dāng)吸收X光能量后被靶向的腫瘤組織細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生光動(dòng)力反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)生成活性很強(qiáng)的單線態(tài)氧和或自由基，單純態(tài)氧和多種生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，并迅速升溫到一定溫度后將腫瘤組織細(xì)胞殺死，而對(duì)正常組織細(xì)胞無毒副作用和無創(chuàng)損傷。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備的有益效果:
本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用納米粒將腫瘤組織細(xì)胞造影染色成藍(lán)綠色組織，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤部位的造影效果，通過采用X射線發(fā)生模塊產(chǎn)生的X射線激發(fā)腫瘤靶向納米光敏劑產(chǎn)生光動(dòng)力治療、B超信號(hào)采集模塊和圖顯示器的互相結(jié)合使用，提高腫瘤診斷準(zhǔn)確率和對(duì)治療前后進(jìn)行具體分析和判定，進(jìn)一步的提高治療效果。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明移動(dòng)平臺(tái)控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明數(shù)字B超采集板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]實(shí)施例:
如圖所示，一種X射線激發(fā)光動(dòng)力診斷與治療深部腫瘤系統(tǒng)，包括圖像顯示器、主控計(jì)算機(jī)、X射線發(fā)生模塊、移動(dòng)平臺(tái)控制模塊、B超信號(hào)采集模塊和移動(dòng)檢查床;所述圖像顯示器與主控計(jì)算機(jī)連接;所述X射線發(fā)生模塊通過RS232接口與主控計(jì)算機(jī)連接;所述移動(dòng)平臺(tái)控制模塊通過PCI總線與主控計(jì)算機(jī)連接;所述B超信號(hào)采集模塊通過USB接口與主控計(jì)算機(jī)連接。
[0018]所述X射線發(fā)生模塊包括依次連接的整流濾波單元、橋式逆變單元、整流倍壓?jiǎn)卧?、取樣反饋單元、X射線控制單元和RS232電平轉(zhuǎn)換單元;還包括與整流倍壓?jiǎn)卧B接的X射線管;所述X射線控制單元還與橋式逆變單元連接;所述RS232電平轉(zhuǎn)換單元通過RS232接口與主控計(jì)算機(jī)連接。
[0019]所述移動(dòng)平臺(tái)控制模塊包括依次連接的運(yùn)動(dòng)控制卡、驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和位置傳感器;所述驅(qū)動(dòng)器包括X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器和Z軸驅(qū)動(dòng)器;所述伺服電機(jī)包括X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)和Z軸伺服電機(jī);所述X軸驅(qū)動(dòng)器、Y軸驅(qū)動(dòng)器和Z軸驅(qū)動(dòng)器分別與X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)和Z軸伺服電機(jī)連接;所述運(yùn)動(dòng)控制卡與主控計(jì)算機(jī)連接;所述伺服電機(jī)分別