CN1961987A - 用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置 - Google Patents
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Abstract
用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，涉及医疗设备，特别是一种用于***的热疗装置。包括：电极板阵列，用于产生高频电场；体外高频电源，通过导线分别与电极板阵列相连通；数据采集仪，与体外高频电源相连，用于监测体内的加热状况及电极输入参数，调整电极板阵列的输入电流大小；控制器，与数据采集仪相连接，依据于数据采集仪的命令执行动作；计算机，与控制器相连接，完成数据的分析、处理。使用本发明的装置进行治疗对病人的创伤性很小，加热迅速，具有微创性。而加热效应则因电流作用而遍布全身，且发生于深部组织，加热量可根据需要进行调整。这类临床手术可在普通门诊即可进行，这使得基于该装置的全身肿瘤热疗的开展相当方便。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备，特别是一种用于***的热疗装置。
背景技术
肿瘤高温热疗是一种借助于加热来达到杀伤肿瘤组织的物理治疗方法，由于这种方法在手术治疗过程中所需改变的仅是人体自身的温度，副作用很小，因而在肿瘤临床上有“绿色疗法”之誉。迄今已研制开发出的肿瘤热疗仪器热源大多采用微波、射频、超声、激光等，且主要为局部加热治疗***。
我们知道，许多恶性肿瘤实际上已演变为一种全身性疾病，局部热疗不太可能将靶向组织的所有癌细胞杀灭干净，而极少量的癌细胞残余很可能导致肿瘤全面复发，正是基于这一原因，促使人们逐步考虑研制开发高性能的肿瘤全身热疗***，以满足那些已发生转移的肿瘤的加热治疗临床需求。
当前所发展出的全身热疗方法包括生物学法、经体表加温方法、体表透热法、体外循环加热方法等。生物学法因是通过向患者体内注射毒素、细菌来诱发机体产热，存在很大的安全问题；体表加温法如温毯包裹法、热蜡浴法、热水服法等，对人体造成的副效应大，加热时间长；在体表透热法中，辐射热式加温法如红外线、微波、射频、超声、激光等，属于非侵入治疗，但升温时间也较长，易于引起病人局部表皮烫伤，而深部组织温度并未达到治疗参数，这是因为此类方法中，加热仍然需要通过体表传导入组织内，因而加热深度有限。所以，目前临床上采用的全身加温方法主要仍是体外循环加热法，这是一种由内而外的加温方法，试图克服体表加温法不能实现对深部组织加热，以及加热温度不均等问题。具体做法是将人体循环血液引出体外，通过热交换器将血液升温，再输送回体内。显然，这种方法存在手术复杂，病人创伤大，易感染，费用高等问题，而且实际操作中加热时间长，也很难保证目标组织温度达到预定水平。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，该装置解决了现有技术不能满足肿瘤的加热治疗临床需求的问题。
本发明的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，包括：
电极板阵列，用于产生高频电场；
体外高频电源，通过导线分别与电极板阵列相连通；
数据采集仪，与体外高频电源相连，用于监测体内的加热状况及电极输入参数，调整电极板阵列的输入电流大小；
控制器，与数据采集仪相连接，依据于数据采集仪的命令执行动作；
计算机，与控制器相连接，完成数据的分析、处理。
进一步地，本发明的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，还可以具有如下的特点：所述的电极板阵列由2-500对电极组成。
构成电极板阵列的电极材料为铜、银或石墨。
体外高频电源采用高频电流发生装置，其电流频率为0.1Hz-2000MHz，电源电压为0.1V-36V。
所述的导线为普通电流导线，其直径为0.1mm-1mm。
所述的导线为一股或由多股扭成。
还包括：金属探针导杆，金属探针导杆通过导线与体外高频电源相连接。
所述的金属探针导杆半径为0.5mm-10mm。长度为1cm-10cm。
所述的金属探针的头部为尖锐状。
所述的电极板阵列固定在衣物或纺织物的载体上。
本发明提供一种新型的可用于快速提升生物体内部温度的电极板阵列加热装置，可将一至多对电极板布置到体表全身及体内一些特定部位，从而借助于施加于电极板阵列上的高频电场的作用，促使深部目标组织出现自加热(焦耳效应)，来对体内目标组织实施有选择性的快速阻抗加热，由此迅速提升全身各部位的温度水平。该过程操作十分简便，加热效率高，且治疗成本低，对于临床应用较为有利。其中，电极板阵列所施加的电压信号处于人体安全范围内，几乎不会对人体带来不利影响，而随着电极板阵列数目的增加，所产生的全身加热效应会比较显著。
本发明的优点还在于，对病人的创伤性很小，加热迅速，具有微创性。而加热效应则因流通人体组织的电流作用而遍布全身，且发生于深部组织，加热量可根据需要进行调整。这类临床手术可在普通门诊即可进行，这使得基于本发明装置的全身肿瘤热疗的开展相当方便。
本发明的关键之处在于首次引入了电极板阵列，通过体表电流的引入而对人体全身进行深部加温；以往虽已提出采用单对电极实现电凝治疗病变组织的局部切除方法，但尚未发展出利用电极板阵列实现全身深部肿瘤加热的思想。
本发明涉及一种可实现全身或局部肿瘤热疗的快速加热方法及装置，特别涉及一种可将1至多对电极板以阵列方式布置到体表全身及体内一些特定部位，从而借助于施加于电极板阵列上的高频电场的作用，来迅速对体内目标组织有选择性地快速加热的全身或局部肿瘤热疗装置。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图，
图2是图1的A-A剖视图，
图3是本发明实施例2的结构图。
具体实施方式
以下通过具体实施实例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不意味着本发明局限于这些实施例。
实施例1
图1为本发明提供的可将多对电极板布置到体表全身，从而借助于施加于电极板阵列上的高频电场的作用，来迅速对体内目标组织有选择性地快速加热的全身肿瘤热疗装置，它也是本发明的一个实施例；图2为本发明装置中电极板阵列1布置于人体体表时的一个侧面图。本技术装置由下列几部分组成：电极板阵列1；导线2；体外高频电源5；数据采集仪3；金属导杆4；控制器8；计算机9。
其中，电极板阵列可由2对到500对电极组成，电极材料可采用铜、银、石墨等导电材料构成。电极的尖部可为球形或针形结构(直径尺寸可在0.1mm到10mm之间)，以及平片状(尺寸为厚度在0.1mm到1cm之间，长、宽度在1mm×1mm到5cm×5cm之间)。电极板阵列1通过一定的纺织途径制作固定在一定载体如衣物上，并在治疗过程中与人体体表各处相接触，并与导线、高频电源等连通，作为治疗部件；有时为便于导电，还在电极板与皮肤的交界面之间涂覆一层导电液。另外，电极板阵列1之间的相对布置形状可为圆形、矩形、三角形等，不限于特定的空间相对位置和结构。布置到人体表面的电极板阵列1之间可独立固定，也可相互呈机械或电学连接。
导线2为普通电流导线即可，粗细在0.1mm到1mm之间，可由一股或多股导线扭成。
体外高频电源设备5采用高频电流发生装置即可，可从市场直接购置或定做，其电流频率可在0.1Hz到2000MHz，所提供电源电压可为0.1V到36V，其中36V为人体所能承受的最大安全电压。
其他如数据采集仪3、控制器8及计算机9等易于从市场购置。
由于本发明提供的全身热疗装置可以实施内部加热，因而所产生的人体组织升温速度较快，由此即大大缩短了治疗时间并减轻病人痛苦。特别是，采用了电极阵列配合后，所实现的加热是一种选择性加热，在肿瘤临床方面具有独到优点。
参阅图1、图2，本技术装置由下列几部分组成：电极板阵列1；导线2；体外高频电源5；数据采集仪3；控制器8；计算机9。其中，电极板阵列1通过一定的纺织途径制作固定在一定载体如衣物上，并在治疗过程中与人体体表各处相接触，并与导线、高频电源等连通，作为治疗部件；有时为便于导电，还在电极板与皮肤的交界面之间涂覆一层导电液。数据采集仪3用以随时监测体内的加热状况及电极输入参数，以便及时调整各电极板阵列的输入电流大小，从而实现选择性加热。在此过程中，控制器8作为伺服机构，依据于数据采集仪3的命令执行动作；计算机则完成有关数据的分析、处理，以及图象的显示并协调各部件的工作。
实施例2
参阅图3，本实施例与实施例1不同之处在于增加一金属探针导杆4。治疗前，临床医师将电极板阵列1沿全身布置好后(部分电极如金属探针导杆4还可在CT或超声的引导下穿刺到体内作为调控电流方向及大小用)，临床医生可依据于数据采集仪采集并显示在计算机屏幕上的信息，分别调控电极板阵列1及金属探针导杆4的输入电流参数，来达到有选择性的对体内组织进行升温。
实际过程中，可根据加热量及加热部位需要，在体表某些部位或全身各处同时布置多个电极板阵列1，并加以固定；还可在多处体内以微创方式***多根金属探针导杆4，以调整发热量的部位及强度。于是，借助于这种体外成对布置的电极板阵列1及***体内的金属探针导杆4，可以灵活地调整电流穿过肿瘤部位，而多付电极的联合使用和电流的叠加效应，可望在目标组织产生高强度加热，从而实现有选择性靶向治疗。由于这种加热效应在通电后即可在深部组织产生，因而是一种效率很高的体内加热方式，由于电极对的引入，使得本方法可以产生聚集加热效应，这有些类似于以往所发展的高强度聚焦超声加热，但不同的是本发明借助的是高强度聚焦电阻抗加热。该方法与以往的体外透热法相比，其优点在于产热是通过组织内自身产生，而非外加设备的加热所致，因而升温更直接；而且，由于其产热发生于电流所流通区域，因而不会出现像传统透热法那样体表已烧伤，而体内组织温度仍基本维持原有水平的缺点，因而这是一种很有效的全身深部加热法。
值得指出的是，由于采用在体表布置大量成对电极阵列，因而可通过电极对之间组织电阻抗与温度之间的关系，在测量出各电极对之间组织的电阻抗后，借助于一定的数学手段即可将人体内部的温度重构出来(此方面，前人已有利用电阻抗层析技术实现对组织温度进行测定的尝试，直接借鉴即可)。所以，本发明实际上提供了一种可同时实现空间加热及温度重建的方法和装置。
应该说明的是，若对体内注射某些增强导电的液体如NaCl等，本发明装置还可产生非常丰富的空间电流和温度场，这对于具有复杂形状的肿瘤的适形治疗非常有利；甚至，若注射某些具有治疗性质的液体，还可通过本发明装置产生的空间电场加速这些药液的靶向治疗作用，从这种意义上讲，本发明实际上也提供了一种电场辅助下的全身化疗方法。当然，本发明提供的方法并不限于热疗，在某些特殊场合如冻僵病人体温的迅速恢复方面，这一装置也很有用，只是此时外加电压无需太高。
必须强调的是，本发明装置在实际使用过程中，外加电压不能超过人体安全的耐受极限。
图2为本发明提供的可将多对电极板布置到体表全身的情况示意，这里，与实施例1中全部采用体表电极不同的是，我们还将1到50根金属探针导杆电极4***组织内，便于根据需要将电流调控至靶向组织，以改变局部空间的电流方向及大小，以至调整局部组织的升温情况；甚至，1至多对金属探针导杆电极4还可***到大血管中，通过上下游之间的电阻加热来提升血液温度，进而借助于血液流动进一步实现高效的全身加热。这里，所采用的细常金属探针，其半径可在0.5mm到10mm之间，长度则可在1cm到10cm之间，头部作成尖锐状，以利于穿刺。于是，借助于施加于电极板阵列1及金属探针4上的高频电场作用，可迅速对体内目标组织有选择性地快速加热。
本发明中，为强化快速加热效果，还包括用于增强全身热疗效果的包裹用毛毯，以及配合体外照射升温的红外辐射仪等。
另外，在加热过程中，为避免脑部等重要器官免受加热损伤，本发明装置中也包括用于保护人体重要部位如头部的冷却水袋、冰水袋或半导体制冷器等。
本发明的使用过程如下：
1.临床医生做常规术前准备，做器械消毒，对手术相关部位做局部麻醉。
2.根据预先设计的手术方案，在指定体表或深部位置布置多对电极板或探针导电杆电极。
3.对电极板阵列对开通高频电流，于是，电极板阵列对之间所对应的组织内部开始发热，体温升高。加温过程中，对病人的体温进行监测，询问病人感受，做好护理。
4.为加快升温速度，此加热过程也可同时配合体外加热进行，并做好病人保温工作，采用毛毯包裹等措施。
5.为防止人体一些关键部位受到热损伤，如大脑，在加温的同时，也采取局部降温措施，如采用冰帽或冷却水对脑部进行冷却。
总之，本发明提供的全身热疗装置，是一种无创或微创性的可对深部组织直接进行加热的肿瘤物理治疗方法，预计会在临床实践中发挥关键作用。
Claims (10)
1.用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，包括：
电极板阵列，用于产生高频电场；
体外高频电源，通过导线分别与电极板阵列相连通；
数据采集仪，与体外高频电源相连，用于监测体内的加热状况及电极输入参数，调整电极板阵列的输入电流大小；
控制器，与数据采集仪相连接，依据于数据采集仪的命令执行动作；
计算机，与控制器相连接，完成数据的分析、处理。
2.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，所述的电极板阵列由2-500对电极组成。
3.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，构成电极板阵列的电极材料为铜、银或石墨。
4.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，体外高频电源采用高频电流发生装置，其电流频率为0.1Hz-2000MHz，电源电压为0.1V-36V。
5.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，所述的导线为普通电流导线，其直径为0.1mm-1mm。
6.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，所述的导线为一股或由多股扭成。
7.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，还包括：金属探针导杆，金属探针导杆通过导线与体外高频电源相连接。
8.如权利要求1所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，所述的金属探针导杆半径为0.5mm-10mm，长度为1cm-10cm。
9.如权利要求7或8所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，所述的金属探针的头部为尖锐状。
10.如权利要求1-9任意一项所述的用于全身或局部肿瘤热疗的电极板阵列加热装置，其特征在于，所述的电极板阵列固定在衣物或纺织物的载体上。
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