一種微波治療方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)所屬技術(shù)領(lǐng)域是一種放射療方法及其裝置，尤其涉及一種無創(chuàng)傷，無痛苦，無殘留，無逃逸，一次性，數(shù)分鐘殺滅腫瘤病灶體細(xì)胞的微波治療方法及其
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]中國醫(yī)學(xué)裝備2009年3月第6卷第3期《微波治療儀的研究和應(yīng)用新進(jìn)展》中寫道:微波理療，采用適量的局部照射，提高局部生物體的新陳代謝，增強(qiáng)血液循環(huán)，增強(qiáng)免疫能力，達(dá)到解痙鎮(zhèn)痛，抗炎脫敏，促進(jìn)生長等作用。
[0003]微波治療惡性腫瘤，利用微波輻射線照射癌組織部位，致使照射區(qū)的溫度上升，達(dá)到殺滅腫瘤細(xì)胞的效果。微波治療腫瘤包括兩種機(jī)制:一種是微波溫?zé)嶂委?，通過微波輻射器將腫瘤溫度提高到41?43°C，可將癌細(xì)胞殺死而保護(hù)腫瘤周圍的正常細(xì)胞，此方法在臨床上取得了很好的效果；另一種是微波熱凝固治療腫瘤，其原理是應(yīng)用54°C或60°C以上高溫直接造成腫瘤細(xì)胞的凝固性壞死，具體是通過大功率的微波輻射器照射腫瘤，使其中心溫度達(dá)到60°C以上造成腫瘤細(xì)胞的碳化和凝固壞死，此方法對組織定位及安全性提出更高的要求。近10年來已由單純的溫?zé)嶂委煱l(fā)展到配合腔內(nèi)手術(shù)治療的熱凝固法，再發(fā)展到今天的透熱治療的非手術(shù)療法。利用微波對病變組織進(jìn)行止血，凝固、灼除和消炎，消腫，止痛，改善局部組織血液循環(huán)等，達(dá)到治療疾病的作用。
[0004]如中國專利ZL200810024956.X的《微波功率及其微波消融治療儀》及申請?zhí)?00910234273.1的《微波消融針及其微波消融治療儀》都是將微波消融天線穿刺針直接插入患者腫瘤部位，將微波能量傳送到腫瘤組織內(nèi)，產(chǎn)生54°C或60°C以上的高溫，使腫瘤組織在短時(shí)間內(nèi)熱凝固壞死。這種介入式治療方法:第一，穿刺或灼傷正常組織而使病人痛苦大；第二，由于腫瘤病變組織與正常組織聯(lián)系密切，只監(jiān)控病灶的溫度，在治療中無法形成理想的與病灶體相紊合的突變溫度場，難免損傷正常組織；或病灶組織內(nèi)的癌細(xì)胞不能干凈地、徹底地殺滅。
[0005]另外市場上現(xiàn)有的日本產(chǎn)三維微波治療儀MT3D (SL)產(chǎn)品，其特征在間歇模式的基礎(chǔ)上追加了三維空間照射(3D模式)的標(biāo)準(zhǔn)裝置，其三維模式是指用2個(gè)探頭對患部同時(shí)進(jìn)行微波照射。MT3D中采用了可避免因輸出的相互影響而產(chǎn)生熱點(diǎn)的安全裝置。連續(xù)模式或間歇模式都可實(shí)施2個(gè)探頭的同時(shí)照射。通過三維照射可獲得治療效率的提高。通過反相位照射可避免形成熱點(diǎn)。此脈沖微波主要利用產(chǎn)生非熱效應(yīng)治療急性炎癥，并達(dá)到效果，不適用于治療各種腫瘤病灶，其治療時(shí)的熱場區(qū)位置的準(zhǔn)確性，以及病灶體與正常組織溫度場的突變界面無法精準(zhǔn)控制。
[0006]中國專利ZL00100162.0如圖1及圖1-1，圖1-2，圖1-3，圖1-4，圖1-5已能根據(jù)國家GB9706.6-92技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)微波功率輸出< 200W，設(shè)計(jì)出輸出平均功率20W?200W范圍內(nèi)充分選擇此脈沖幅度進(jìn)行脈沖輸出方式調(diào)制輸出功率的間斷輸出，瞬時(shí)脈沖輸出功率可達(dá)到5000W高能量，能穿透人體組織深度16厘米以上的微波治療儀。
[0007]據(jù)百度《治療癌癥的那些“神刀”》搜狐健康，2015年06月09日出版的“射波刀”介紹:由美國Varian公司研發(fā)的EDGE是迄今為止最有效的無創(chuàng)腫瘤清除技術(shù)，其利用特有的FDA于2014年7月21日批準(zhǔn)的Calypso GPS for the B cdy系統(tǒng)和表面光束監(jiān)測系統(tǒng)以高達(dá)10毫秒的高頻率實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測并鎖定治療中腫瘤逃逸，結(jié)合新一代IGRT等影像引導(dǎo)技術(shù)，利用獨(dú)有高達(dá)2400Mu/min的高強(qiáng)度HD-MLC準(zhǔn)直器以亞毫米級(jí)的精度，幾乎不留殘余地消除腫瘤組織。其優(yōu)點(diǎn)是:1、無創(chuàng)；2、放療最大劑量率高；3、高精準(zhǔn)治療；4、治療時(shí)間短；5、治療次數(shù)1?5次；6、高效；7、徹底；8、幾乎沒有副反應(yīng)。
[0008]世界第一臺(tái)無創(chuàng)腫瘤消除系統(tǒng)EDGE即增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)位于美國亨利福特醫(yī)院腫瘤中心，平均每個(gè)患者治療費(fèi)用在35萬人民幣，治療費(fèi)用高，且需數(shù)次治療，治療技術(shù)復(fù)雜，成本高。
[0009]傳感器技術(shù)2004年第23卷第10期的《用熱釋電紅外傳感器制作異常體溫報(bào)警器》設(shè)計(jì)和制作了超過37.5°C體溫就報(bào)警的報(bào)警器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種非介入式能精確定位的，且與病灶體形完全相紊合的突變溫度場，能無創(chuàng)傷、無痛苦、干凈、徹底、快速、一次性，低成本地對無凹陷表面的顆粒實(shí)體的病灶進(jìn)行微波治療的方法及其裝置。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0012]第一步，在醫(yī)生指導(dǎo)下，向癌癥患者體內(nèi)注射顯像劑，讓患者身體中的病灶體盡量靠近以0點(diǎn)為中心的三維座標(biāo)0X、0Y、0Z的面，在這三維座標(biāo)所成的三個(gè)面上安裝覆金屬漏版，利用影像機(jī)，通過計(jì)算機(jī)的鍵盤鼠標(biāo)控制刻繪機(jī)，分別在覆金屬漏版上刻繪出1: 1的三維顯像投影三張，并用人工方法將此投影的病灶體陰影部分的金屬覆膜揭去，留下帶病灶體空洞的覆金屬漏版，再將此三塊覆金屬漏版分別放置原投影的三維空間位置的支架上。
[0013]第二步，通過控制三維脈沖微波發(fā)生器的每維流水式輪流微波輸出，使其微波經(jīng)透鏡天線后，輸出的平行微波束與第一步中的病灶體投影方向相反，將各微波束分別穿過各自相互垂直的覆金屬漏版上的空洞及夾水層，其中夾水層用于吸收多余被覆金屬漏版反射的微波能量，穿過空洞后的微波束，再穿透各自輻射的病灶體的一面，當(dāng)該面的人體皮膚的溫度達(dá)到升高2.5°C后的40°C時(shí)，由溫度傳感器控制電路自動(dòng)切斷該路的微波輻射，這樣三維的微波從相互垂直的三個(gè)方向上輻射病灶體的三個(gè)面，在病灶體上形成與之相吻合的三維微波聚交匯合的高溫區(qū)。如果每維微波能使該方向人體組織溫升2.5°C，即三維聚交匯合處的病灶體溫度最少也要升高2.5°C X3 = 7.5°C，即達(dá)到37.5°C +7.5°C等于45°C，而45°C足以殺滅該病灶體內(nèi)的癌細(xì)胞，因?yàn)榘┘?xì)胞只耐43°C溫度，而不重疊的每維微波束輻射范圍內(nèi)的人體正常細(xì)胞和皮膚溫度控制在37.5°C +2.5°C等于40°C以內(nèi)，從而保證了正常細(xì)胞組織的安全。
[0014]以上本發(fā)明微波治療的方法，由以下的脈沖微波發(fā)生器，透鏡天線夾水層，覆金屬漏版，皮膚溫度傳感器及控制器，流水切換三維微波輻射器順序控制電路，以及病灶體投影機(jī)、計(jì)算機(jī)、刻繪機(jī)等部分組成。
[0015]其中脈沖微波發(fā)生器采用申請?zhí)?0100162.0已有技術(shù)，由直流穩(wěn)壓電源分別連脈沖調(diào)制器、功率調(diào)節(jié)器，主控電源連高壓電源，輸出網(wǎng)絡(luò)，功率調(diào)節(jié)器，脈沖調(diào)制器連輸出網(wǎng)絡(luò)，微波源連高壓電源，傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳輸網(wǎng)絡(luò)連輻射器，能產(chǎn)生間歇瞬時(shí)輸出脈沖功率500-5000W高能量微波穿透人體組織深度16cm以上，產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)，為本發(fā)明的三維微波束穿透病灶體提供能量來源。
[0016]透鏡天線，由輻射器和凸透鏡組成。當(dāng)微波波長小于物體的尺寸時(shí)，微波的傳輸特性會(huì)與幾何光學(xué)的特性相似，其傳播路徑近于直線，因而微波具有光的特性，因此可將點(diǎn)發(fā)射的微波輻射器置于凸透鏡的焦點(diǎn)上，通過凸透鏡向外發(fā)射出平行微波束，該平行微波束為通過覆金屬漏版向病灶體的一面輻射做準(zhǔn)備。
[0017]平行微波束再通過凸透鏡到達(dá)覆金屬漏版時(shí)，一部分微波被金屬覆膜擋回來，為防止反射回來的微波方向聚焦毀壞儀器，所以這里設(shè)置一個(gè)能通過微波的夾水層容器，用水來吸收反回的微波能量。
[0018]覆金屬漏版時(shí)由可穿透微波的非金屬硬質(zhì)板上覆蓋一層如錫箔之類的金屬膜而成的，刻繪機(jī)可在此三塊每維覆金屬漏版上刻繪出病灶體的投影，人工揭去病灶體投影陰影部分，再放回各自投影時(shí)的三維空間位置的支架上，以便治療時(shí)三維微波的定位、定形穿透，最后正好吻合落在病灶體上。
[0019]皮膚溫度傳感器最好選用熱釋電紅外傳感器，其晶體材料，當(dāng)受熱時(shí)溫度升高，在晶體兩端產(chǎn)生數(shù)量相等符號(hào)相反的電荷，晶體冷卻時(shí)電荷符號(hào)與溫度升高時(shí)相反，這種電極化現(xiàn)象為熱釋電效應(yīng)。當(dāng)傳感器所測溫度小于或等于40°C時(shí)，溫度控制器的觸點(diǎn)不動(dòng)作；當(dāng)所測患者處于單維微波輻射區(qū)的皮膚溫度> 40°C時(shí)，即能殺死正常組織的細(xì)胞溫度時(shí)，立即切斷該方向的微波輸出，從而保護(hù)正常組織細(xì)胞。
[0020]流水切換三維微波輻射器順序控制電路，采用先進(jìn)的節(jié)日彩燈電腦程序?qū)Ｓ眉呻娐稴H-804，實(shí)行對三級(jí)微波輸出繼電器的控制，以控制其三個(gè)輸出觸點(diǎn)的流水式輪流接通、斷開，以保證三維微波輪流輻射病灶體。
[0021]病灶體是通過醫(yī)生向患者身體注射病灶顯像劑。顯像劑種類較多，如PET顯像劑，中藥顯像劑，腦膠質(zhì)瘤正電子顯像劑，天化殪癌細(xì)胞更新劑，PET/CT腫瘤靶向分子顯像劑等，是已有成熟技術(shù)，不復(fù)述。注入顯像劑后，就可通過影像機(jī)攝像，并按1: 1的比例在計(jì)算機(jī)鍵盤，鼠標(biāo)的控制下，通過刻繪機(jī)在覆金屬漏版上刻繪出病灶體的三維投影漏版，人工揭去病灶體投影的陰影部分，再放回原投影時(shí)的三維空間支架位置。
[0022]治療時(shí)，當(dāng)三維微波輸出都被切斷時(shí)，即微波發(fā)生器輸出指示為“零”時(shí)，皮膚溫度傳感器三維都達(dá)到40°C時(shí)，治療結(jié)束，并報(bào)警。
[0023]治療時(shí)應(yīng)注意:為保證病灶體投影，刻繪覆金屬漏版時(shí)，與微波漏版束輻射治療時(shí)的位置準(zhǔn)確性，必須保證患者病灶體前后時(shí)間內(nèi)不能變位或移動(dòng)，如果在治療如肺、胃上的病灶時(shí)，必須休克使病灶體靜止。
[0024]本發(fā)明在治療過程中，處于每維微波束輻射的低溫區(qū)范圍內(nèi)的人體皮膚或正常細(xì)胞組織內(nèi)的水分子極性的變化是180°直線高速換極變化，其加溫區(qū)為每維不重疊的，故為低溫區(qū)。而處于三維微波相互影響，相互重疊聚交匯合而形成的熱場高溫區(qū)范圍內(nèi)的人體病灶體內(nèi)的水分子極性變化為:分別在作180°直線高頻率換極變化時(shí)，再間歇輪流沿X軸、y軸、z軸方向在三維空間內(nèi)高速換向變化，其三維加溫區(qū)為交匯重疊的，故形成熱場高溫區(qū)ο
[0025]本發(fā)明可以對任意無表面凹陷形狀的病灶體進(jìn)行微波治療，由于采用了以上技術(shù)，使病灶體與正常組織之間溫度場特變界限清晰，易控制，因?yàn)橹灰刂聘步饘?