專利名稱：動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行局部加熱的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)于動(dòng)物體內(nèi)，特別是對(duì)人體內(nèi)，某些特定位置進(jìn)行定點(diǎn)加熱的方法及裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)動(dòng)物體內(nèi)，特別是對(duì)人體內(nèi)特定的病變部位進(jìn)行加熱是一種有效的治療手段。例如對(duì)于腫瘤等占位性病變采用局部加熱，可以使其組織壞死，并有效殺滅腫瘤細(xì)胞。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)體內(nèi)進(jìn)行局部加熱的方法有如下幾類1、微波加熱這種方法是向體內(nèi)發(fā)射微波束，在高頻電磁波作用下，動(dòng)物體內(nèi)的水分子、蛋白質(zhì)分子等極性分子發(fā)生極化，并隨外場(chǎng)的頻率產(chǎn)生振蕩，由于振動(dòng)的偶極子與相鄰的分子產(chǎn)生磨擦碰撞，產(chǎn)生熱量。例如中國專利申請(qǐng)99117361.9，02806478.X這一方法的不足是微波穿透的路徑上的肌體均被加熱，并且體表受到的傷害最大，其穿透深度不大，無法做到定點(diǎn)定域加熱。
2、射頻電流加熱法采用手術(shù)方法將電極植入體內(nèi)被加熱位置，在體外向電極上加射頻電壓，使機(jī)體中的離子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，與周圍分子磨擦產(chǎn)生熱量。這種加熱法實(shí)質(zhì)上是以人體的組織為具有阻抗電介質(zhì)，產(chǎn)生歐姆熱。
這種方法的不足是其加熱區(qū)域呈彌散分布，因此其加熱區(qū)域并不具有嚴(yán)格的邊界；而且還需要用手術(shù)的方法植入電極。
3、磁流體加熱法這種方法是將細(xì)微的鐵磁物質(zhì)顆粒(其顆粒尺度一般是納米級(jí))與水形成混懸液(被稱為磁流體)，再將這種混懸液注入到需加熱的部位，再在體外作用交變磁場(chǎng)，利用交變磁場(chǎng)在鐵磁性物質(zhì)上的磁滯效應(yīng)，產(chǎn)生熱量。如“腫瘤磁致溫?zé)嶂委熢O(shè)備研發(fā)的進(jìn)展”，洛陽大學(xué)學(xué)報(bào)2004年12月第19卷第4期。
該方法的不足是1)需要很強(qiáng)的交變磁場(chǎng)。在目前人體允許承受的電磁場(chǎng)下，其產(chǎn)熱甚微。2)由于所用磁性物質(zhì)為納米顆粒，其進(jìn)入體內(nèi)后會(huì)產(chǎn)生有害作用，且難于排出。
4、高能超聲聚焦加熱法中國專利99102923.2公開的高能超聲體外聚焦熱療機(jī)功率超聲發(fā)射器是在半球形內(nèi)面上密集固定壓電片，由各壓電片產(chǎn)生超聲波束在體內(nèi)聚焦進(jìn)行加熱。
該專利的不足是超聲波在體內(nèi)的衰減較大。另一方面其技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為困難。另外，現(xiàn)有技術(shù)中所采用的設(shè)備較為復(fù)雜，其制造難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新的對(duì)動(dòng)物體內(nèi)局部區(qū)域進(jìn)行加熱的方法，以及這種方法所使用的裝置，這一方法及裝置可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，其裝置較現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單，制造較為容易，能對(duì)體內(nèi)特定的局部區(qū)域進(jìn)行有效加熱，而對(duì)其周圍的組織無影響。
本發(fā)明的方法是在需加熱部位臨時(shí)置入鐵磁材料的加熱元件，例如采用穿刺的方法，在被加熱部位刺入一個(gè)或多個(gè)其前端為鐵磁材料制的針狀物，然后在動(dòng)物體外且與被加熱部位相對(duì)應(yīng)的位置建立交變磁場(chǎng)，使被臨時(shí)置入的加熱元件在交變磁場(chǎng)作用下形成渦流，產(chǎn)生熱量，對(duì)被加熱部位進(jìn)行加熱。
由于本發(fā)明的方法是在動(dòng)物體外被加熱部位的相應(yīng)位置交變磁場(chǎng)，并在需要加熱的部位臨時(shí)置入加熱元件，這樣加熱元件在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生熱量，即可將該部位加熱，其加熱的區(qū)域被嚴(yán)格即制于加熱元件的區(qū)域內(nèi)，在加熱作業(yè)完成時(shí)即可將加熱元件拔出，因此加熱元件不會(huì)在“術(shù)后”滯留于體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)面的影響；另一方面由于是將加熱元件直接臨時(shí)置入體內(nèi)，因此不受加熱部位與體表深度的影響。
本發(fā)明采用高頻交變磁場(chǎng)，利用渦流效應(yīng)進(jìn)行加熱，可以有最佳的加熱效果。
本發(fā)明的裝置由高頻功率發(fā)生器、用線導(dǎo)體或管狀導(dǎo)體繞制成的螺線管，以及可臨時(shí)植入動(dòng)物體內(nèi)的加熱元件構(gòu)成，其中螺線管的兩磁極間隙為可容納動(dòng)物體的空間。
本發(fā)明采用管狀導(dǎo)體，如采用銅管，主要是考慮解決導(dǎo)體在工作時(shí)的熱量問題，用冷卻水通過管狀導(dǎo)體，以帶走所產(chǎn)生熱量。本發(fā)明所用的功率發(fā)生器可采用現(xiàn)有教課書或相關(guān)手冊(cè)公開的技術(shù)內(nèi)容，特別是可以使用多種型號(hào)定型產(chǎn)品，如鄭州日佳電子有限公司生產(chǎn)的GPH-16型產(chǎn)品。本發(fā)明的功率發(fā)生器頻率在30～100KHz范圍內(nèi)，將可能有最佳的性價(jià)比。
本發(fā)明的上述螺線管中置有用軟鐵磁性材料制成的磁芯，以提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，并使磁力線集中。這樣，用兩個(gè)磁芯的端頭為磁極，將被加熱區(qū)域置于極間，會(huì)有較大的效率。本發(fā)明所用的磁芯材料建議采用錳鋅鐵氧體制成。
本發(fā)明所用的加熱元件為其頭部用鐵磁材料制成的類針狀物，針狀物的未端用非鐵磁材料制成的桿固定，在桿與針狀物的固定部分設(shè)有絕熱材料。在使用時(shí)這種針狀物可以直接通過體表插入被加熱部位，在進(jìn)行加熱“作業(yè)”時(shí)作為熱源，而在加熱完成后，可以直接從體內(nèi)拔除。針狀物的大小和形狀可以根據(jù)被加熱部位的情況事先確定。對(duì)于部位較大的加熱局部，也可以采用插入多個(gè)元件的方式解決。例如按被加熱區(qū)域的周邊布置加熱元件，同時(shí)在被加熱區(qū)域的內(nèi)部了插入一些加熱元件，這樣就可以使加熱區(qū)域全部被加熱以達(dá)到所要求的生理效果。
本發(fā)明的加熱元件未端的非鐵磁材料桿為奧氏體不銹鋼，或者采用鋁、鈦、鎂等金屬合金材料，也可以采用非金屬的高分子材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、其產(chǎn)熱理論與實(shí)踐均非常成熟，實(shí)施中沒有技術(shù)上的問題；2、其裝置相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)更為簡(jiǎn)單，其制造成本低廉；3、加熱元件僅是臨時(shí)置入體內(nèi)，在實(shí)施相應(yīng)的加熱作業(yè)后可以拔除，不留于體內(nèi)，因此加熱元件本身不會(huì)對(duì)體內(nèi)產(chǎn)生影響；4、其加熱效果相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)更好，從理論上講，在局部區(qū)域內(nèi)其加熱的溫度可以達(dá)數(shù)百度，這在現(xiàn)有技術(shù)中是難以實(shí)現(xiàn)的；5、本發(fā)明可以在體內(nèi)形成定位定域定溫的加熱場(chǎng)，如利用現(xiàn)有CT、超聲定位等方法確定加熱元件應(yīng)當(dāng)插入的部位；在被加熱區(qū)域的插入多個(gè)加熱元件，構(gòu)成特定形狀的加熱區(qū)域；6、實(shí)施加熱對(duì)體內(nèi)組織的損傷極小，其加熱元件的置入僅相當(dāng)穿刺術(shù)或肌肉注射，可以稱其為微創(chuàng)手術(shù)；7、通過后敘的實(shí)施例可見，本發(fā)明加熱所產(chǎn)生的溫度分布梯度極陡，因此在加熱作業(yè)的整個(gè)過程以及術(shù)后對(duì)肌體內(nèi)正常組織的影響也非常小。
8、本發(fā)明可采用插入式測(cè)溫及實(shí)現(xiàn)溫控，亦可采用非插入式測(cè)溫、控制技術(shù)。當(dāng)本發(fā)明采用這些技術(shù)措施時(shí)可在對(duì)加熱區(qū)域?qū)嵤囟葴y(cè)量，并及時(shí)反饋給高頻功率發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)溫度的控制；9、本發(fā)明在加熱過程中，高頻交變磁場(chǎng)僅作用于動(dòng)物體的局部，且強(qiáng)度較弱。因此，高頻電磁場(chǎng)對(duì)生物體的影響可以忽略。


附圖1為本發(fā)明的裝置中螺線管與實(shí)施加熱狀態(tài)的示意圖，附圖2為本發(fā)明的加熱元件示意圖，附圖3為試驗(yàn)所測(cè)得加熱時(shí)溫度梯度變化圖。
圖中1為螺線管，2為磁芯，3為選定的加熱區(qū)域，4為磁極，5為螺線管接線端，6為針狀物尾端的桿，7為硅鐵合金制成的針狀物頭部，8為設(shè)于桿與頭部間的絕熱材料，9為用于防止頭部與桿脫離的固定物。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖以及一個(gè)演示性的實(shí)施例及其實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
參見圖1，在一個(gè)用錳鋅鐵氧體制成呈U型的磁芯2上設(shè)有螺線管1，磁芯2的兩個(gè)端部形成兩個(gè)磁極4，螺線管1的接線端5接高頻功率發(fā)生器(圖1中未表示)。在磁極4間的間隙為人體放置的部位。在工作狀態(tài)下，兩磁極4應(yīng)處于被選定加熱區(qū)域3的相應(yīng)位置，如圖示。
本發(fā)明的加熱元件的一個(gè)實(shí)施例參見附圖2。其中在一個(gè)用非鐵磁性材料制成的桿6的前端固定有一個(gè)用硅鐵合金(可直接使用矽鋼材料)制成的頭部7，形成一個(gè)針狀物。這里所述的桿6的材料建議采用聚四氟乙烯材料等有較高耐熱性和較好剛、強(qiáng)度的材料。在桿6與頭部7間的固定處設(shè)有絕熱材料，如高分子材料或非金屬的有較好絕熱性能的無機(jī)材料，或者有機(jī)材料。為防止桿6與頭部7間在拔插作業(yè)時(shí)脫離，在本實(shí)施例中在桿6與對(duì)部7配合處開有一個(gè)孔，并用一個(gè)嵌件9穿過該孔，使兩者間的結(jié)合更為可靠。
本發(fā)明的一個(gè)演示性實(shí)施例如下用現(xiàn)市場(chǎng)所售的電磁爐為功率發(fā)生器，將其輸出導(dǎo)線緾于一直筒狀的骨架上，形成加熱裝置。
用尼龍線為桿，其前端置一尖頭的直徑為1.5毫米長為10毫米的鐵針，形成加熱元件。
取一塊5×5×5厘米大小的新鮮離體肌肉為受試物。
試驗(yàn)前在受試肌肉的厚度中心處內(nèi)按20毫米直徑的圓上均勻插入六根加熱元件，，并在圓心處再插入一根加熱元件。同時(shí)在所插入的加熱元件附近多點(diǎn)插入銅-康銅熱電偶進(jìn)行測(cè)溫。熱電偶的直徑為1.2mm。
試驗(yàn)時(shí)將受試肌肉置入螺線管中，打開電源，同時(shí)進(jìn)行測(cè)溫。經(jīng)加熱試驗(yàn)后剖開受試肌肉可見，在加熱部位形成一個(gè)直徑約30毫米，高度約為20毫米的，邊界清晰的柱狀熟肉區(qū)，而其它部分的肌肉仍保持原樣不變。
試驗(yàn)中的測(cè)量表明，在中心區(qū)(即插入的加熱元件處)附近形成了一近似等溫的加熱區(qū)，其溫度達(dá)90℃，而且加熱區(qū)的加界清晰，在此邊界以外溫度下降的梯度很陡，邊界5毫米外溫度已與受度肌體溫度無二。參見圖3。
由于受條件的限制，無法使試驗(yàn)與本發(fā)明的裝置相對(duì)應(yīng)。但這一試驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)足以說明本發(fā)明的效果與可行性。
權(quán)利要求
1.動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行局部加熱的方法，其特征在于在需加熱部位臨時(shí)置入鐵磁材料的加熱元件，在動(dòng)物體外且與被加熱部位相對(duì)應(yīng)的位置建立交變磁場(chǎng)，使被臨時(shí)置入的加熱元件在交變磁場(chǎng)作用下形成渦流，產(chǎn)生熱量，對(duì)加熱部位進(jìn)行加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在動(dòng)物體外建立的交變磁場(chǎng)為高頻交變磁場(chǎng)。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行局部加熱的方法的裝置，其特征在于裝置由高頻功率發(fā)生器、用線導(dǎo)體或管狀導(dǎo)體繞制成的螺線管，以及可臨時(shí)植入動(dòng)物體內(nèi)的加熱元件構(gòu)成，其中螺線管的兩磁極間隙為可容納動(dòng)物體的空間。
4.根據(jù)要求3所述的裝置，其特征在于裝置的功率發(fā)生器頻率為30～100KHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于其中的螺線管中置有用軟鐵磁性材料制成的磁芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于螺線管所用的磁芯材料采用錳鋅鐵氧體制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6所述的任一裝置，其特征在于所用的加熱元件為其頭部用鐵磁材料制成的針狀物，類針狀物的未端用非鐵磁材料制成的桿固定，在桿與針狀物的固定部分有絕熱材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于加熱元件未端的非鐵磁材料桿為奧氏體不銹鋼。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于加熱元件未端的非鐵磁材料桿為非金屬的高分子材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于加熱元件未端的非鐵磁材料桿為鋁合金材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于加熱元件未端的非鐵磁材料桿為鈦合金材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于加熱元件未端的非鐵磁材料桿為鎂合金材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種對(duì)于動(dòng)物體內(nèi)某些特定位置進(jìn)行定點(diǎn)加熱的方法及裝置。本發(fā)明的方法是在需加熱部位臨時(shí)置入鐵磁材料的加熱元件，然后在動(dòng)物體外且與被加熱部位相對(duì)應(yīng)的位置建立交變磁場(chǎng)，使被臨時(shí)置入的加熱元件在交變磁場(chǎng)作用下形成渦流，產(chǎn)生熱量，對(duì)被加熱部位進(jìn)行加熱。本發(fā)明的裝置由高頻功率發(fā)生器、用線導(dǎo)體或管狀導(dǎo)體繞制成的螺線管，以及可臨時(shí)植入動(dòng)物體內(nèi)的加熱元件構(gòu)成，其中螺線管的兩磁極間隙為可容納動(dòng)物體的空間。本發(fā)明的螺線管中可置有用軟鐵磁性材料制成的磁芯。
文檔編號(hào)A61N1/40GK1748813SQ200510096048
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者劉兆遠(yuǎn), 王印月, 劉曉真, 沈利亞 申請(qǐng)人:劉兆遠(yuǎn)