CN102670298A

CN102670298A - 广谱型肿瘤热疗设备

Info

Publication number: CN102670298A
Application number: CN2011100666964A
Authority: CN
Inventors: 杨阳; 刘静
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种广谱型肿瘤热疗设备，属于医疗设备技术领域，包括手术平台、全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***、重要器官保护模块及计算机操控平台；全身加热模块用于提供全身加热时使用的加热热源；局部加热模块用于提供局部加热时使用的加热热源；供电电源模块用于为全身加热模块、局部加热模块、热生理参数监控***、重要器官保护模块和计算机操控平台提供电源；热生理参数监控***用于测量温度；重要器官保护模块用于对身体进行冷却；计算机操控平台用于对设备中的其它模块进行机电操控。本发明能灵活适用于各种治疗情况，综合各种加热靶向***及加热热源的技术优势，改善治疗效果，应用范围广泛，且操作方便。

Description

广谱型肿瘤热疗设备

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种广谱型肿瘤热疗设备。

背景技术

当前，在人类所面临的各类重大疾病中，恶性肿瘤已成为使人致死的最主要疾病之一。世界卫生组织2003年发表的《世界癌症报告》指出，在2000年，近千万病人罹患恶性肿瘤并共有620万病人死于这一疾病。如果不采取有效措施，到2020年恶性肿瘤发病率将可能比现在增长50％，将有1500万人患上此症。报告还指出，发展中国家与发达国家一样，恶性肿瘤也成为一个主要的公共健康问题。据我国***调查统计，20世纪70年代以来，我国恶性肿瘤发病率一直呈上升趋势。2000年，癌症发病人数约180万-200万，死亡人数140万-150万。2006年***最新公布的统计公报显示，恶性肿瘤在城市和农村的死亡率分别达到134.54(1/10万)及130.2(1/10万)，高居各项死亡原因榜首。这一统计数据表明，恶性肿瘤已成为严重威胁我国人民生命安全的主要杀手。

在恶性肿瘤治疗方面，手术切除、放疗和化疗长期以来一直被公认为当前最为标准的治疗手段。但手术切除损伤大，并造成肢体残缺，而放疗与化疗引起的副作用常常会带给患者严重的身心痛苦，所有这些因素均不可避免地降低患者的生存率和生存质量。因此，寻求既能有效杀灭肿瘤细胞，又能确保损伤性及毒副作用较小的微创治疗手段，就成为临床医学界及生物医学工程界着力追求的目标。伴随着分子生物学，基因组学，蛋白质组学研究不断取得新的进展，各种生物疗法如雨后春笋般涌现出来。在各种努力中，热疗技术是一大类很有代表性的新兴的肿瘤疗法，其工作原理是将电、光、声等能量导入体内，在肿瘤组织区域内内制造热场，从而实现原位灭活肿瘤细胞。热疗技术根据加热靶向不同，可分为全身热疗***和局部热疗***。根据加热热源不同，可分为超声波、微波、射频、红外线、激光、热水浴、热蜡浴、体外循环、体内循环等。热疗的温度也根据不同的需要有所变通，从热气化(200℃)、热凝固(60-100℃)、传统热疗(42-47℃)到亚高温热疗(40-42℃)都在使用。其治疗方式有：体外温热治疗；体腔温热理疗或热凝治疗；微创(如多电极射频或微波热凝治疗)；有创手术治疗等。

热疗技术在近年来的发展相当迅速，经过仪器的开发改进及监测***的完善，在大量的医疗临床实践中取得了显著成效，但现有各种方法在治疗过程中仍有局限性。肿瘤组织按照其生长部位，可分为浅表肿瘤和深部肿瘤；按照其起源，还可分为原发性肿瘤和继发性肿瘤。现阶段，单一的加热源并不能同时满足各种部位肿瘤的治疗需求。局部热疗***中，高强度聚焦超声热疗技术(HIFU)，由于超声波的特性，该方法不适合用于有骨骼包绕或普遍含气的器官肿瘤，如脑瘤和肺癌等；微波热疗技术由于穿透深度稍小，多用于浅表肿瘤治疗；且局部热疗过程中还存在肿瘤细胞残余及激发肿瘤细胞扩散的风险。在针对已扩散的肿瘤时，全身热疗***，如：热水浴、热蜡浴、体表红外辐射、体外循环加热这些单一原理的加温方法，始终无法有效提升升温速率，因而机体达到理想治疗温度至少需要4-6小时甚至更长，且不易维持温度和控制加热时间。而治疗过程中体表和深部温度不一对治疗效果的影响亦非常严重。与此同时，全身热疗与局部热疗过程始终都是独立实施，而局部热疗过程中，各种加热原理亦是单独作用的，到目前为止，上述过程尚没有被联合使用的先例。也就是说，目前还没有一种广谱型肿瘤热疗设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够适用于各种治疗情况的广谱型肿瘤热疗设备。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种广谱型肿瘤热疗设备，包括手术平台、全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***、重要器官保护模块以及计算机操控平台；所述全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***和重要器官保护模块均安装在手术平台上，所述计算机操控平台与所述手术平台连接；

其中，所述全身加热模块用于提供全身加热时使用的加热热源；局部加热模块用于提供局部加热时使用的加热热源；供电电源模块用于为所述全身加热模块、局部加热模块、热生理参数监控***、重要器官保护模块和计算机操控平台提供电源；热生理参数监控***用于测量温度；重要器官保护模块用于对身体进行冷却；所述计算机操控平台用于对所述设备中的其它所有模块进行机电操控。

其中，所述全身加热模块包括依次连接的第一能量发生装置、第一高精度能量输入控制装置及第一能量输出装置，局部加热模块包括依次连接的第二能量发生装置、第二高精度能量输入控制装置及第二能量输出装置，所述第一能量发生装置和第二能量发生装置均用于产生能量，所述第一高精度能量输入控制装置和第二高精度能量输入控制装置均用于控制所述能量发生装置所产生的能量的量，所述第一能量输出装置和第二能量输出装置均用于将能量发生装置所产生的能量输出。

其中，所述热生理参数监控***包括用于进行单点温度测量的单点温度测量装置及用于进行表面温度测量的表面温度测量装置；重要器官保护模块包括用于对头部进行冷却的低温脑冷却装置及对皮肤进行冷却的大面积皮肤冷却装置。

其中，手术平台包括可调节高度的机械调节装置。

其中，所述全身加热模块的能量发生装置包括加热热源：致热源注射加热热源、机体表面红外辐射加热热源、机体表面微波辐射加热热源、体外循环加热热源、体内循环加热热源中的至少两种。

其中，所述局部加热模块的能量发生装置中集成加热热源：电加热热源、超声波加热热源、微波加热热源、射频加热热源、激光加热热源中的至少两种。

其中，单点温度测量装置包括热电偶或热敏电阻测温计；表面温度测量装置包括红外热成像装置、体表涂敷液晶材料、核磁热成像测温装置、微波辐射测温装置、声速测温装置、超声测温装置以及CT测温装置中的一种或几种的组合。

其中，所述低温脑冷却装置包括多种基于不同工作原理的制冷装置；大面积皮肤冷却装置包括冰敷冷却装置、循环水冷却装置和循环液体金属冷却装置。

其中，所述计算机操控平台具体用于把来自热生理参数监控***的测量数据发送给全身加热模块、局部加热模块以及重要器官保护模块，并根据该测量数据调整所述全身加热模块、局部加热模块及重要器官保护模块的工作状态。

(三)有益效果

本发明由于包含多种加热热源及加热靶向***及工作原理各异的能量发生装置，能够灵活适用于各种治疗情况，综合各种加热靶向***及加热热源的技术优势，改善治疗效果，其所能实现的独特治疗模式能够带来意想不到的良好疗效，应用范围广泛，且操作方便。

附图说明

图1是本发明的设备结构示意图；

图2中(a)～(d)是图1中各子模块的结构示意图。

其中，2手术平台；3全身加热模块；4局部加热模块；5供电电源模块；6热生理参数监控***；7重要器官保护模块；8计算机操控平台；31第一能量发生装置；32第一高精度能量输入控制装置；33第一能量输出控制装置；41第二能量发生装置；42第二高精度能量输入控制装置；43第二能量输出控制装置；61单点温度测量装置；62表面温度测量装置；71低温脑冷却装置；72大面积皮肤冷却装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、2所示，包括手术平台、全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***、重要器官保护模块以及计算机操控平台；所述全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***和重要器官保护模块均安装在手术平台上，所述计算机操控平台与所述手术平台连接；

当本发明用于已扩散全身且有显著局部肿块的肿瘤治疗中时，可根据局部肿瘤肿块的详细信息选择局部加热模块4中合适的单独加热热源或组合加热热源及其能量输出装置，同时启用全身加热模块3中的至少一种加热热源。此时，局部加热模块4提供的传统局部热疗或复合式局部热疗法可对局部肿块实现有效杀灭的目的，而全身加热模块3则可使扩散全身的肿瘤细胞逐渐失去活性，并最终走向凋亡。

当本发明用于极易扩散的局部肿块肿瘤治疗中时，亦可同时启用全身加热模块3与局部加热模块4。在实施传统局部热疗或复合式局部热疗的过程中，使用全身加热模块3将人体全身温度提高并维持，从而在杀灭局部肿瘤细胞的同时有效防止其扩散全身而引起的更严重后果。

当本发明用于不易扩散的原发局部肿块肿瘤治疗中时，可根据目标肿瘤病灶的详细信息选择局部加热模块4中合适的单独加热热源，并配置一定数量的能量输出装置以完成完全杀灭肿瘤组织的目的。

当单独加热热源及其能量输出装置无法一次性杀灭目标肿瘤病灶，即治疗过程需要多次顺序开展时，便可组合启用局部加热模块4中的其他加热热源及其能量输出装置，综合各种加热热源的技术优势，有效扩展杀伤范围，最终实现一次性的彻底杀灭目标肿瘤病灶目的。

当本发明用于已扩散全身且无显著局部肿块的肿瘤治疗中时，可直接启用全身加热模块3。为确保有效提高人体全身除头部以外的温度至40-42℃，并持续1-2小时，全身加热模块3配置了多种加热热源。治疗过程中可根据人体各部位的实时温度测量值，选择单独启动任意一种加热热源，亦可同时或顺序启动多种加热热源，使治疗过程中，人体全身除头部以外的温度均可保持在治疗范围内，从而使肿瘤细胞逐渐失去活性，最终走向凋亡。

本发明上述实施例中，治疗过程中通过计算机操控平台8及第一高精度能量输入控制装置32及第二高精度能量输入控制装置42对加热强度与加热时间进行控制，并借助于热生理参数监控***6和重要器官保护模块7实现人体相应部位单点及表面温度值的监控与重要部位的低温保护。所述计算机操控平台能够把来自热生理参数监控***的测量数据反馈给全身加热模块、局部加热模块及重要器官保护模块，并根据该测量数据调整所述全身加热模块、局部加热模块及重要器官保护模块的工作状态，从而形成一个动态控制过程。

手术平台2不仅可根据目标肿瘤病灶位置进行相对位置的调节，还可在麻醉实施后对位于其上的人体进行体温调控，使其在治疗实施前保持正常的体征参数。

本发明上述实施例中，供电电源模块5需满足广谱型肿瘤热疗设备全负荷运行情况下的能量输送。

本发明上述实施例中，热生理参数监控***6的单点温度测量装置61可选择热电偶或热敏电阻测温计；表面温度测量装置62可选择成熟的红外热成像装置或体表涂敷液晶材料，亦可根据情况选择核磁热成像测温装置、微波辐射测温装置、声速测温装置、超声测温装置以及CT测温装置。

本发明上述实施例中，重要器官保护模块7的低温脑冷却装置71可选择不同工作原理的制冷装置，如节流制冷装置、热电制冷装置、磁制冷装置等，亦可选用冰袋、冰枕等装备；大面积皮肤冷却装置72可选择冰敷冷却、循环水冷却、循环液体金属冷却等。

本发明上述实施例中，计算机操控平台8需对肿瘤热疗设备中所有模块实现快速有效的机电操控。

本发明具有很多优点。首先，本发明可以在同一设备上集成不同的加热靶向***，即将全身热疗***与局部热疗***相互融合，根据病人实际情况开展局部热疗、全身热疗以及“局部+全身”复合热疗；其次，本发明的局部热疗模块中集成了工作原理各异的能量发生装置，利用本发明不仅可根据病人的实际情况选择合适的加热热源，还可将多种加热热源组合使用，综合利用其中各种优势开展复合式局部热疗，实现彻底杀灭肿瘤细胞的目的；最后，本发明相比各种传统的热疗装备在使用过程中更为灵活，具有更广泛的应用场合，还为医护人员提供了更为简便的仪器操作方式，从而在一定程度上克服现有技术存在的不足。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种广谱型肿瘤热疗设备，其特征在于，包括手术平台、全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***、重要器官保护模块以及计算机操控平台；所述全身加热模块、局部加热模块、供电电源模块、热生理参数监控***和重要器官保护模块均安装在手术平台上，所述计算机操控平台与所述手术平台连接；

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述全身加热模块包括依次连接的第一能量发生装置、第一高精度能量输入控制装置及第一能量输出装置，局部加热模块包括依次连接的第二能量发生装置、第二高精度能量输入控制装置及第二能量输出装置，所述第一能量发生装置和第二能量发生装置均用于产生能量，所述第一高精度能量输入控制装置和第二高精度能量输入控制装置均用于控制所述能量发生装置所产生的能量的量，所述第一能量输出装置和第二能量输出装置均用于将能量发生装置所产生的能量输出。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述热生理参数监控***包括用于进行单点温度测量的单点温度测量装置及用于进行表面温度测量的表面温度测量装置；重要器官保护模块包括用于对头部进行冷却的低温脑冷却装置及对皮肤进行冷却的大面积皮肤冷却装置。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，手术平台包括可调节高度的机械调节装置。

5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述全身加热模块的能量发生装置包括加热热源：致热源注射加热热源、机体表面红外辐射加热热源、机体表面微波辐射加热热源、体外循环加热热源、体内循环加热热源中的至少两种。

6.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述局部加热模块的能量发生装置中集成加热热源：电加热热源、超声波加热热源、微波加热热源、射频加热热源、激光加热热源中的至少两种。

7.如权利要求3所述的设备，其特征在于，单点温度测量装置包括热电偶或热敏电阻测温计；表面温度测量装置包括红外热成像装置、体表涂敷液晶材料、核磁热成像测温装置、微波辐射测温装置、声速测温装置、超声测温装置以及CT测温装置中的一种或几种的组合。

8.如权利要求3或7所述的设备，其特征在于，所述低温脑冷却装置包括多种基于不同工作原理的制冷装置；大面积皮肤冷却装置包括冰敷冷却装置、循环水冷却装置和循环液体金属冷却装置。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述计算机操控平台具体用于把来自热生理参数监控***的测量数据发送给全身加热模块、局部加热模块以及重要器官保护模块，并根据该测量数据调整所述全身加热模块、局部加热模块及重要器官保护模块的工作状态。