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治療和預(yù)防男女患者癌癥以及美容性組織消融的溫?zé)岑煼ǖ闹谱鞣椒?

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專(zhuān)利名稱(chēng):治療和預(yù)防男女患者癌癥以及美容性組織消融的溫?zé)岑煼ǖ闹谱鞣椒?br> 背景技術(shù)
本發(fā)明一般地涉及一種微創(chuàng)方法,該方法用來(lái)將諸如自適應(yīng)相控陣列微波能量或單施加器(applicator)高熱那樣的聚焦能量對(duì)管癌、腺癌、管內(nèi)增生以及諸如纖維腺瘤、乳房組織囊腫等良性病變進(jìn)行治療。被治療的乳房組織可以在男或女性患者內(nèi),這樣,本發(fā)明的方法可以治療從小到大的乳房的患者。另外,本發(fā)明的方法還可以用來(lái)處理含有高含水量的未檢測(cè)出的微觀病理學(xué)改變的細(xì)胞的健康組織,以預(yù)防癌、前期癌、或良性乳房病變的發(fā)生或復(fù)發(fā)。為了以溫?zé)嶂委熢l(fā)乳房癌,必須對(duì)乳房的諸如四分之一或更多的組織進(jìn)行加熱。公知的是,所有乳房癌中約有90%是發(fā)生在乳管組織(輸乳管)內(nèi),其余中的大多數(shù)發(fā)生在腺體組織小葉(乳袋)中(Harris等人,“The New England Journal of Medicine”Vol.327,pp,390-398,1992)。乳房癌通常涉及乳房的很大的區(qū)域,現(xiàn)有的保守治療方法對(duì)這種癌具有明顯的局部失敗的危險(xiǎn)(Schnitt等人,cancer,Vol.74(6)pp.1746-1751,1994)。對(duì)于早期的T1(0-2厘米)或T2(2-5厘米)的乳房癌,整個(gè)乳房都存在危險(xiǎn),通常是以乳房保存外科手術(shù)結(jié)合全乳房照射方法來(lái)進(jìn)行治療,以破壞乳房組織中任何可能存在的微觀癌(不依靠顯微鏡或乳房X攝影肉眼不能看到的癌)細(xì)胞(Winchester等人,CA-A CancerJournal for Clinicians,Vol.42,No.3,pp.134-162,1992)。對(duì)具有廣泛的管內(nèi)成分(extensive intraductal component,EIC)的侵襲性管癌(癌已穿過(guò)導(dǎo)管擴(kuò)散)進(jìn)行成功地治療是十分困難的,因?yàn)槿榉康拇蟛糠侄家M(jìn)行治療。在美國(guó),每年要對(duì)超過(guò)800,000例可疑的病變進(jìn)行乳房針吸活組織檢查,其中檢測(cè)出約205,000例癌,其余的是纖維腺瘤及囊腫等非惡性的病變。美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)估計(jì),美國(guó)在2002年將有203,500例新增乳房癌女性患者,1,500例男性患者。(Cancer Facts & Figures 2002,AmericanCancer Society,Atlanta,Georgia,P.4,2002)。對(duì)乳房癌進(jìn)行溫?zé)嶂委熆梢酝ㄟ^(guò)多個(gè)途徑來(lái)有效實(shí)施,而在大多數(shù)場(chǎng)合下溫?zé)嶂委煴仨毮軌蛲瑫r(shí)遍及乳房中的廣泛的區(qū)域。對(duì)乳房進(jìn)行大范圍的加熱可以破壞乳房中的大部分或是全部的微觀癌細(xì)胞并可減少或防止癌的復(fù)發(fā)。在放射治療中同樣采取這種途徑,治療時(shí)要對(duì)整個(gè)乳房進(jìn)行X射線照射以殺死所有微觀癌細(xì)胞。在進(jìn)行腫塊切除手術(shù)之前先進(jìn)行腫瘤加熱以殺死大部分或所有腫瘤細(xì)胞,這樣可以減少腫塊切除手術(shù)中無(wú)意之中散播存活的癌細(xì)胞的可能性,從而可以減少乳房腫瘤局部復(fù)發(fā)的概率。有時(shí),受影響的乳房包含兩個(gè)或多個(gè)腫塊,稱(chēng)為多病灶癌,。這時(shí),加熱的范圍必須遍及乳房的很大的范圍。局部晚期乳房癌(稱(chēng)作T3)(Smart等人,“ACancer Journal for Clinicians”,Vol.47,pp.134-139,1997)的尺寸是5厘米以上,對(duì)于這樣的癌一般要進(jìn)行乳房切除手術(shù)來(lái)處理。局部晚期乳房癌的手術(shù)前溫?zé)?hyperthermia)治療可以有效地使腫瘤縮小以至于可能允許作乳房的腫塊切除手術(shù)來(lái)處理,這和當(dāng)今使用的手術(shù)前化學(xué)療法相似。局部晚期乳房癌的手術(shù)前溫?zé)嶂委熞部赡芡耆茐哪[瘤,這樣就不必進(jìn)行任何外科手術(shù)。公知的是,和諸如乳房脂肪組織等含水量較低的組織相比,微波能量可以?xún)?yōu)先地對(duì)諸如乳房腫瘤及囊腫等含水量高的組織進(jìn)行加熱。許多臨床研究確定,在人類(lèi)體內(nèi)的惡性腫瘤治療中,由微波波段的電磁能量吸收誘導(dǎo)的高溫(溫度升高)明顯增強(qiáng)放射性治療的效果(Valdagni等人,International Journal of Radiation Oncology Biology Physic,Vol.28,pp.163-169,1993;Overgaard等人,International Journal of Hyperthermia,Vol.12,No.1,pp 3-20,1996;Vernon等人,International Journal ofRadiation Oncology Biology Physic,Vol.35,pp.731-744,1996;van derZee等人,Proceedings of the 7thInternational Congress on HyperthermicOncology,Rome,Italy,April 9-13,Vol.II,pp.215-217,1996;Falk和Issel等人,“Hyperthwemic in Oncology”,International Journal ofHyperthermia,Vol.17,No.1,2001,pp.1-18)。諸如S-相細(xì)胞那樣的抗放射性細(xì)胞可以由于溫度的升高而直接被殺死(Hall,Radiobiology forthe Radiologist,4thEdition,JB Lippincott Company,Philaphia,pp.262-263,1994;Perez和Brady,Principles and Practice of RadiationOncology,2ndEdition,JB Lippincott Company,Philaphia,pp.396-397,1994)。用微波輻照器件來(lái)作溫?zé)嶂委熗ǔRM(jìn)行數(shù)次,對(duì)于惡性腫瘤每次在加熱到約43℃的情況下進(jìn)行約60分鐘。已經(jīng)知道,在溫度約43℃的情況下,溫度每增加1℃殺死腫瘤細(xì)胞所需的時(shí)間約減少一半(Sapareto等人,International Journal of Radiation Oncology Physics,Vol.10,pp.787-800,1984)。于是,對(duì)于43℃的情況下進(jìn)行約60分鐘的治療,在45℃下僅需要約15分鐘,這通常稱(chēng)作當(dāng)量劑量(t43℃當(dāng)量分鐘)。臨床上已經(jīng)確定,溫?zé)嶂委熆梢栽鰪?qiáng)化學(xué)治療的效果(Falk及Issels,2001)。當(dāng)用無(wú)創(chuàng)的微波施加器進(jìn)行治療時(shí),很難保證對(duì)半深的(semi-deep)腫瘤合適地加熱,同時(shí)也很難防止周?chē)臏\層健康組織不會(huì)由于不合要求的熱量會(huì)聚而招致疼痛或損傷。組織內(nèi)的比吸收率(specific absorption rate,SAR)是一個(gè)通常用來(lái)代表組織加熱的特征參數(shù)。SAR和該組織在給定時(shí)間內(nèi)的溫升成正比。對(duì)于微波能量,SAR也和電場(chǎng)的平方和該組織的電導(dǎo)率的乘積成正比。SAR的絕對(duì)值的單位是[瓦/千克]。非相干陣列(Non-coherent-array)或非自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)通常能夠?qū)\層的腫瘤加熱,但由于其對(duì)隔在中間的淺層組織傾向于過(guò)度加熱而造成疼痛和/或燒傷,因此在對(duì)深層的腫瘤或組織加熱方面的應(yīng)用卻是有限的。具有本發(fā)明人的受讓人的TEM空氣冷卻微波波導(dǎo)施加器的單施加器溫?zé)嶂委熞褜?duì)包括復(fù)發(fā)乳房癌(胸壁癌)的淺層的癌癥進(jìn)行了成功的治療(Shindig等,“Clinical Experience with Hyperthermia inConjunction with Radiation Therapy”O(jiān)nclolgy,Vol.50,pp.353-361,1993)。首次公布的報(bào)告中所描述的一種用來(lái)對(duì)深層組織進(jìn)行溫?zé)嶂委煹姆亲赃m應(yīng)相控陣列是一項(xiàng)理論研究(von Hippel等人,Massachusetts Institute ofTechnology,Laboratory for Insulation Research,Technical Report 13,AD-769843,pp.16-19,1973)。授予Rodler的美國(guó)專(zhuān)利No.3,895,639描述了雙通道及4通道的非自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熾娐?。溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)的近期開(kāi)發(fā)有效地瞄準(zhǔn)了利用自適應(yīng)相控陣列技術(shù)來(lái)加熱深層組織。自適應(yīng)相控陣列技術(shù)源自微波雷達(dá)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究(Skolnik,Introduction to Radar Systems,Second Edition,McGraw-Hill Book Company,1980,pp.332-333;Compton,Adaptive Antennas,Concepts and Performance,Prentice Hall,New Jersey,p.1,1988Fenn,IEEE Transaction on Antennas and Propagation,Vol.38,Number 2,pp.173-185,1990;U.S.Patents Nos.5,251,645;5,441,532;5,540,737;5,810,888)。Bassen等人在Radio Science,Vol.12,No.6(5),Nov-Dec 1977,pp.15-25中展示可以用一個(gè)電場(chǎng)探頭來(lái)測(cè)量組織內(nèi)的電場(chǎng)分布圖形(pattern),并具體地展示了幾個(gè)實(shí)例,其中所測(cè)量到的電場(chǎng)在中心組織部位具有一個(gè)聚焦峰。該報(bào)告還討論了一個(gè)關(guān)于在活體樣本內(nèi)實(shí)時(shí)地測(cè)量電場(chǎng)的概念。然而,Bassen等人沒(méi)有將用電場(chǎng)探頭來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量電場(chǎng)的概念發(fā)展到自適應(yīng)相控陣列。自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)利用電場(chǎng)反饋測(cè)量結(jié)果來(lái)將微波能量會(huì)聚到深層組織中而同時(shí)抑止掉任何可能會(huì)使周?chē)】到M織過(guò)熱的微波能量。臨床前研究結(jié)果表明,自適應(yīng)微波相控陣列具有深層加熱的能力同時(shí)還能夠節(jié)制軀干深部及乳房不致溫度過(guò)高(Fenn等人,InternationalJournal of Hyperthermia,Vol.10,No.2,March-April,pp.189-208,1994;Fenn等人,International Journal of Oncology Management,Vol.7,No.2,pp.22-29,1998;Fenn等人,Proceedings of the Surgical Applications of Energy SourcesConference,1996;Fenn等人,International Journal of Hyperthermia,Vol.15,No.1,pp.45-61,1999;以及Gavrilov等人,International Journal ofHyperthermia,Vol.15,No.6,pp.495-507,1999)。通過(guò)微波能量來(lái)對(duì)深層乳房組織進(jìn)行溫?zé)嶂委煹睦щy大多在于在預(yù)定的深度上產(chǎn)生足夠的熱量而同時(shí)又要保護(hù)表層皮膚不被燒傷。同時(shí)采用自適應(yīng)微波相控陣列的多個(gè)無(wú)創(chuàng)的施加器以及有創(chuàng)及無(wú)創(chuàng)的電場(chǎng)探頭可以在腫瘤位置上產(chǎn)生一個(gè)合適的聚焦波束。該聚焦波束對(duì)于健康組織是無(wú)效的,如美國(guó)專(zhuān)利Nos.5,251,645;5,441,532;5,540,737;5,810,888所述,這里并入所有這些專(zhuān)利以作參考。理想情況下,聚焦的微波輻射波束主要集中在腫瘤上,只有微小的能量傳遞給周?chē)慕】到M織。在進(jìn)行治療時(shí),為了控制微波的功率,要將一個(gè)溫度敏感反饋探頭插入到腫瘤之中(Samaras等人,Proceedings of the 2ndInternational Symposium,Essen,Germany,June 2-4,1997,Urban & Schwarzenberg,Baltimore,1978,pp.131-133),而準(zhǔn)確地將探頭安放到腫瘤內(nèi)往往是很困難的。另外,對(duì)散布在整個(gè)乳房的乳管和乳腺組織中的癌來(lái)說(shuō),由于溫度敏感反饋探頭沒(méi)有一個(gè)很好確定的目標(biāo)位置,因此很難作溫?zé)嶂委?。在其它情況下,最好是干脆不把探頭(不管是測(cè)溫探頭還是電場(chǎng)探頭)插入乳房組織中,以防止感染或是在探頭通過(guò)腫瘤區(qū)域時(shí)散播癌細(xì)胞。良性囊腫的醫(yī)療護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于囊腫有兩種不同的做法,亦即不作任何處理和將囊腫排干。醫(yī)學(xué)上接受對(duì)囊腫不作處理的立場(chǎng),因?yàn)橐阎娜コ夷[的方法僅有侵襲性的外科手術(shù)一種方法。對(duì)于囊腫,用來(lái)替代外科切除的方法是對(duì)其進(jìn)行排干,亦即將其刺破并去除囊腫內(nèi)的液體。盡管排干方法能夠暫時(shí)緩解囊腫帶來(lái)的疼痛,但如果排干手術(shù)不能將囊腫整個(gè)地去除那么囊腫可能重新生長(zhǎng)出來(lái)。所以,需要提供一種去除這種良性囊腫的無(wú)創(chuàng)的方法。本發(fā)明受讓者的方法滿(mǎn)足了上述需求。該方法用于對(duì)乳房癌進(jìn)行加熱,該方法包括下列步驟將一個(gè)電場(chǎng)傳感器探頭插入乳房;檢測(cè)皮膚表面溫度;在乳房的相對(duì)兩側(cè)安放兩個(gè)微波施加器;設(shè)定傳遞到每個(gè)微波施加器上的微波的初始功率及相位以將電場(chǎng)聚焦到所插入的電場(chǎng)傳感器上;根據(jù)所檢測(cè)的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到乳房上的微波功率;監(jiān)測(cè)正在進(jìn)行治療的乳房所接受的微波能量,當(dāng)微波施加器傳遞的總微波能量達(dá)到要求的劑量便完成這次治療。另外,本發(fā)明受讓者的上述方法已經(jīng)應(yīng)用在諸如不能很好的確定溫度反饋傳感器的安放位置或是要求不得將溫度探頭插入乳房組織等場(chǎng)合下。在受讓者所教導(dǎo)的優(yōu)選方法中,僅僅要求使用單個(gè)的微創(chuàng)的電場(chǎng)傳感器。在晚期乳房癌(例如,5-8厘米的腫瘤)的情況下,該方法能夠消滅乳房中明顯一部分的癌細(xì)胞并使腫瘤或病變部位縮小(亦即使其尺寸下降到例如2-3厘米),因此使得可以以一個(gè)外科腫塊切除手術(shù)來(lái)替代乳房切除手術(shù)。在備選方案中,整個(gè)晚期乳房癌病變可以被消滅而可以不必做外科手術(shù)。對(duì)早期乳房癌或小的乳房病變,該受讓者的方法可以以加熱(亦即熱腫塊去除術(shù))來(lái)消滅所有的乳房癌細(xì)胞或良性病變而不必再進(jìn)行外科腫塊切除手術(shù)。另外,該受讓者方法可以用來(lái)增強(qiáng)放射療法的效果或是如美國(guó)專(zhuān)利No.5,810,888所述那樣用于以熱敏的脂質(zhì)體來(lái)傳遞靶向藥物(targeted drug)和/或靶向基因治療傳遞。該受讓者的方法可以和一種新近開(kāi)發(fā)出來(lái)的帶有諸如阿霉素的化學(xué)治療藥劑的溫度敏感的脂質(zhì)體制劑一起使用,如2001年3月13日授予Needham的美國(guó)專(zhuān)利NO.6,200,598所述,其中藥劑是在約39-45℃的溫度下釋放出來(lái)的。上述受讓者的方法在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)卻不傷害乳房正常的腺、管、結(jié)締和脂肪組織。因此,符合本發(fā)明的腫塊熱切除術(shù)能避免破壞健康的組織而是一種乳房的保守療法。盡管可以用自適應(yīng)微波相控陣列技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該受讓者方法,一般地說(shuō),聚焦的能量可以用來(lái)加熱并消融(ablate)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的組織。所述聚焦的能量可以包括電磁波、超聲波或各種射頻的波。亦即,任何能量都可以經(jīng)過(guò)聚焦而用來(lái)加熱并消融一個(gè)區(qū)域內(nèi)的組織。盡管上述受讓者方法無(wú)創(chuàng)地從乳房組織中去除囊腫,但由于要由外界對(duì)乳房施加聚焦的微波以及以機(jī)械壓力來(lái)壓縮乳房,因此帶來(lái)一些其它的問(wèn)題。于是必須改善這類(lèi)無(wú)創(chuàng)癌癥高溫療法的安全性。
發(fā)明概述
申請(qǐng)人提供的治療身體器官或表層區(qū)域的癌性或良性病變的發(fā)明方法采用聚焦能量來(lái)選擇性地照射作用組織,克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明的方法可包括如下步驟將一個(gè)電場(chǎng)傳感器探頭插入到器官組織的適當(dāng)深度(如果采用兩個(gè)或多個(gè)能量施加器),監(jiān)測(cè)鄰近被治療的身體器官或部分的皮膚表面溫度,在被治療的器官或身體周?chē)ㄎ恢辽僖粋€(gè)能量施加器(即,一個(gè)或兩個(gè)施加器),設(shè)定傳遞到每個(gè)能量施加器的初始功率水平,設(shè)定傳遞到每個(gè)能量施加器的初始相對(duì)相位,將能量聚焦到位于器官組織內(nèi)的電場(chǎng)探頭上(如果采用兩個(gè)或多個(gè)能量施加器),將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器上,以便選擇性地采用聚焦能量來(lái)照射被治療的器官組織或身體組織,并治療至少一種被治療的器官或身體的癌性或良性病變,在治療期間依據(jù)監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到每個(gè)能量施加器的功率水平,監(jiān)測(cè)傳遞到至少一個(gè)能量施加器的能量,確定傳遞到至少一個(gè)能量施加器的總能量,并在治療期間實(shí)時(shí)顯示總能量,以及當(dāng)所需總能量劑量已通過(guò)能量施加器傳遞到器官之時(shí)完成治療。被治療的優(yōu)選器官為乳房,并且在優(yōu)選方法中,能量施加器可定位在乳房(或其它器官)周?chē)沫h(huán)上。根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)用能量選擇性地照射器官或身體組織治療器官或身體癌性或良性病變的優(yōu)選方法可以包括如下步驟注射物質(zhì),該物質(zhì)增強(qiáng)對(duì)被治療的器官組織或身體組織適當(dāng)深度處的加熱,監(jiān)測(cè)鄰近被治療的器官或身體的皮膚表面溫度,在治療的器官或身體周?chē)ㄎ恢辽僖粋€(gè)能量施加器,設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每一個(gè)的初始功率水平,將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器上,以便選擇性地用能量來(lái)照射器官或身體組織,并治療至少一種器官或身體的癌性或良性病變,在治療期間依據(jù)監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每個(gè)的功率水平,監(jiān)測(cè)傳遞到至少一個(gè)能量施加器的能量,確定傳遞到所述至少一個(gè)能量施加器的總能量,并在治療期間實(shí)時(shí)顯示總能量,以及當(dāng)所需總能量劑量已通過(guò)所述至少一個(gè)能量施加器傳遞到被治療的器官或身體之時(shí)完成治療。這就是說(shuō),申請(qǐng)人預(yù)想,本發(fā)明的方法可采用單個(gè)施加器來(lái)實(shí)現(xiàn),并且可以采用任何可聚焦到被治療的器官或身體的癌性或良性病變上的能量。根據(jù)本發(fā)明,微波吸收墊及金屬屏蔽物附著在微波溫?zé)嶂委熓┘悠骷叭榉考訅喊迳稀_@些安全預(yù)防措施并入到該受讓者發(fā)明的方法中,使得當(dāng)對(duì)受到壓縮的乳房組織施加自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熞灾委熑榉磕[瘤(惡性或良性)時(shí),主微波施加器開(kāi)口外的乳房基部、胸廓壁區(qū)域、以及頭、眼等部位附近的電場(chǎng)強(qiáng)度及溫度得以降低。為了將有創(chuàng)的皮膚切口減至最小,將電場(chǎng)傳感器和溫度傳感器合并在單個(gè)的導(dǎo)管中并和所述受讓者方法一起使用。結(jié)果使得,由于只需要作單個(gè)微創(chuàng)皮膚切口因而導(dǎo)致改善了患者的舒適感和降低了感染的危險(xiǎn)。在具有單個(gè)微波施加器的備選實(shí)施例中,不需要電場(chǎng)傳感器,而溫度監(jiān)視控制傳遞到施加器的功率。這樣,如果采用表面溫度傳感器,則不需要有創(chuàng)皮膚切口。另外,自適應(yīng)微波相控陣列溫?zé)嶂委煼椒梢杂脕?lái)對(duì)早期乳房癌進(jìn)行單純的溫?zé)嶂委?。備選地,自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委煼椒梢院突瘜W(xué)治療和/或基因修飾因子治療方法組合治療局部晚期乳房癌中的原發(fā)乳房腫瘤。備選的是,乳房高溫單純溫?zé)嶂委煼椒梢宰鳛橥饪剖中g(shù)前的工具用來(lái)降低腫塊切除的患者蒙受第二、第三次介入式手術(shù)的比率。自適應(yīng)微波溫?zé)嶂委煹牧硗庥猛緸榭梢杂脕?lái)改善對(duì)乳房癌的預(yù)防,其中溫?zé)嶂委熆梢院退舴一蚱渌勾萍に厮幬镆黄鹗褂靡宰钄啻萍に睾腿榉堪┑拇萍に厥荏w相結(jié)合,并可用來(lái)通過(guò)加熱直接殺死癌細(xì)胞。在本發(fā)明的另一種方法中,位于患者乳房上的單個(gè)空氣冷卻能量施加器可用于加熱乳房組織,此時(shí)或者采用插入的溫度探頭,或者采用附著在乳房皮膚上的溫度傳感器來(lái)測(cè)量乳房組織的溫度。該方法可用于乳房沒(méi)有伸入到兩個(gè)或多個(gè)能量施加器形成的開(kāi)孔中(即稱(chēng)之為小乳房患者)的情況,或者治療的腫瘤或組織位于施加器形成的開(kāi)孔邊緣的情況。根據(jù)被治療的腫瘤或組織的位置,患者可以俯臥或仰臥著來(lái)接受單個(gè)空氣冷卻能量施加器的治療。可以采用管狀材料或帶子環(huán)繞患者的軀干區(qū)域來(lái)朝向胸壁對(duì)乳房組織加壓。材料的寬度與被治療的乳房寬度相應(yīng),這樣它使乳房變平,從而降低被治療的腫瘤或組織附近的血流,并減少了被治療的腫瘤或組織相對(duì)于皮膚的深度。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,單個(gè)施加器可定位在乳房或具有良性或惡性腫瘤的淺層區(qū)域,例如頭,頸,軀干,手臂或腿上,從而發(fā)射的能量定向于其中一個(gè)腫瘤(用于治療癌性或良性病變)和乳房癌主要發(fā)生區(qū)域的乳房上部(用于預(yù)防癌癥)。申請(qǐng)人設(shè)想無(wú)創(chuàng)(non-invasive)溫度監(jiān)視系統(tǒng),盡管根據(jù)治療的組織的位置和在治療組織上獲得治療溫度的能力可以采用侵襲性溫度探頭。例如,采用單個(gè)施加器時(shí),可采用一個(gè)或多個(gè)表面溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)皮膚溫度,并且接下來(lái)其輸出可作為反饋信號(hào)來(lái)控制傳遞給微波施加器的微波功率水平??上虮恢委煹娜榉渴┘涌蛇_(dá)約360千焦耳,優(yōu)選約90千焦耳的微波能量劑量(例如,200瓦的微波功率約30分鐘,優(yōu)選約50瓦的微波功率約30分鐘),以便例如在乳房腫瘤切除術(shù)之前破壞腫瘤,或在乳房腫瘤切除術(shù)之后消除微觀乳房癌。已知某些蛋白質(zhì)能夠使癌細(xì)胞擴(kuò)散,而其它蛋白質(zhì)能夠預(yù)防癌細(xì)胞擴(kuò)散。對(duì)乳房癌來(lái)說(shuō),已發(fā)現(xiàn)在早期乳房癌階段,抗凋亡(anti-apoptotic)蛋白Bcl-2水平很高,特別是那些癌細(xì)胞為雌激素受體(ER)陽(yáng)性和腫瘤抑制劑蛋白p53免疫陰性。Bcl-2蛋白家族降低了乳房癌細(xì)胞中細(xì)胞程序死亡(稱(chēng)之細(xì)胞凋亡),這樣癌細(xì)胞的死亡不夠快,并因此擴(kuò)散(Zapata,等,″Expression of Multiple Apoptosis-Regulatory Genes in Human Breast CancerCell Lines and Primary Tumors″,Breast Cancer Research and Treatment,Vol.47;129-140頁(yè),1998)。乳房癌中其它抗凋亡蛋白為Bcl-XL,Mcl-1,和BAG-1。假設(shè)如Bax,Bak,和CPP32等阻止癌細(xì)胞擴(kuò)散的促細(xì)胞凋亡蛋白不受溫?zé)嶂委煹挠绊?。?lèi)似的蛋白質(zhì)與其它類(lèi)型的腫瘤和申請(qǐng)人的發(fā)明設(shè)想的各種類(lèi)型癌癥的治療相關(guān)聯(lián)。申請(qǐng)人推理,根據(jù)本發(fā)明采用至少一個(gè)能量施加器實(shí)現(xiàn)的加熱運(yùn)用選擇性地對(duì)治療的位點(diǎn)或器官中的抗凋亡蛋白進(jìn)行加熱,從而促進(jìn)和增加了腫瘤區(qū)域針對(duì)抗凋亡蛋白的蛋白質(zhì)抑制劑的產(chǎn)生,而該抑制劑將抑制抗凋亡蛋白并抑制癌癥的擴(kuò)散和其它相關(guān)病變或疾病。這就是說(shuō),通過(guò)向至少一個(gè)能量施加器提供功率來(lái)形成的加熱殺死了抗凋亡蛋白或?qū)е庐a(chǎn)生以抗凋亡蛋白為靶的蛋白質(zhì)抑制劑,從而抑制了癌癥或其它病變的生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明方法的選擇性照射產(chǎn)生足夠的熱量使DNA受到損傷,并且推斷負(fù)責(zé)癌細(xì)胞修復(fù)自身的能力的蛋白質(zhì)在根據(jù)本發(fā)明采用一個(gè)或多個(gè)能量施加器進(jìn)行加熱的過(guò)程中被從其與之相關(guān)的DNA分子中去除或刪除。去除這種蛋白質(zhì)的結(jié)果是,通過(guò)凋亡過(guò)程,癌細(xì)胞應(yīng)自然死亡。細(xì)胞毒素或使活細(xì)胞中毒的物質(zhì)與輻射,化學(xué)治療或加熱相關(guān)。推斷為這些細(xì)胞毒素?fù)p傷了DNA分子,刪除了負(fù)責(zé)細(xì)胞修復(fù)的蛋白質(zhì)。去除或刪除負(fù)責(zé)修復(fù)的蛋白質(zhì)將提高細(xì)胞毒素使癌細(xì)胞凋亡和壞死的能力。申請(qǐng)人:還設(shè)想了一種出于美容目的消滅或融化脂肪和其它不需要的組織的方法。例如,目前采用創(chuàng)傷式疼痛吸脂過(guò)程來(lái)處理的脂肪團(tuán)可通過(guò)將高電導(dǎo)率材料,例如鹽溶液注射到低電導(dǎo)率脂肪中,然后朝向身體發(fā)射微波輻射或其它能量來(lái)融化脂肪沉積的方法從腿中成功去除。脂肪團(tuán)是脂肪和纖維組織的團(tuán)塊或沉積,使被覆皮膚凹凸不平。松弛的纖維組織和脂肪一起可使脂肪團(tuán)呈塊狀外觀。向身體發(fā)射微波輻射或其它能量可收縮結(jié)締組織,從而收緊松弛的組織,并使難看的塊狀外觀變光滑。為了使由接受處理的脂肪團(tuán)或其它不需要的組織吸收的能量局部化或精確化,可以將小劑量的高電導(dǎo)率材料注射到脂肪團(tuán)或身體其它不需要的組織的預(yù)選區(qū)域(而不是周?chē)M織)中,這樣能量?jī)?yōu)先被預(yù)選區(qū)域吸收,從而增強(qiáng)了對(duì)預(yù)選區(qū)域的加熱??梢栽诒┞队谖⒉ㄝ椛浠蚱渌芰恐凹s半小時(shí)進(jìn)行高電導(dǎo)率材料的注射。高電導(dǎo)率材料可以是鹽溶液或具有金屬化合物的材料。具有高電導(dǎo)率的材料可以同其它藥物或藥劑一起注射,以增強(qiáng)對(duì)預(yù)選區(qū)域的加熱。根據(jù)身體被治療的區(qū)域,可選擇在身體外部或插入到身體自然腔室內(nèi)(例如經(jīng)尿道或經(jīng)直腸)的至少一個(gè)能量施加器??刹捎梦⒉ㄌ夯蚱渌Wo(hù)覆蓋物來(lái)保護(hù)身體區(qū)域不受散射能量的影響。暴露于微波輻射或其它能量中理論上應(yīng)引起被高電導(dǎo)材料注入的脂肪沉積變性和/或流動(dòng)。如果脂肪變性,則理論上可被身體自然再吸收,這樣可不必去除。在該情況下,包裹暴露于微波照射或其它能量產(chǎn)生的熱量之下的身體區(qū)域可使腫塊變光滑。包裹身體應(yīng)具有足夠的壓力來(lái)重塑或預(yù)成形接受處理的身體。但是,如果要去除脂肪,則與采用真空輔助抽吸的公知吸脂過(guò)程相比,更易于將液體化的脂肪從接受處理的區(qū)域去除。可以采用與公知的吸脂過(guò)程相關(guān)的長(zhǎng)管或針從接受處理的區(qū)域吸走被融化的脂肪。由于暴露于微波輻射或其它能量中接受處理的脂肪將呈流體或液體狀態(tài),與試圖采用抽吸方式來(lái)去除固體脂肪沉積的公知吸脂過(guò)程相比,其去除過(guò)程應(yīng)更容易,快捷,并且疼痛較小。通過(guò)下面的描述及附圖,本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)將變的明顯。
附圖簡(jiǎn)述
通過(guò)參考附圖閱讀下列詳細(xì)描述將對(duì)本發(fā)明有更好的理解,其中,所有的附圖中相同的元件以相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示,其中

圖1所示為女性乳房的詳細(xì)側(cè)視圖;圖2所示為幾個(gè)實(shí)例,這些實(shí)例展示了乳房的乳管及乳腺組織內(nèi)管癌、及小葉癌的進(jìn)展;圖3所示為三項(xiàng)不同的研究工作所測(cè)量到的正常乳房組織和乳房腫瘤的介電常數(shù)及電導(dǎo)率值。和其它兩項(xiàng)研究工作C及J不同的是,研究項(xiàng)目B(Burdette)是通過(guò)乳房皮膚測(cè)量的,測(cè)量數(shù)據(jù)反映出了這個(gè)差異;圖4所示為所測(cè)得的乳房脂肪、乳腺/結(jié)締組織、良性纖維囊性乳腺、以及乳房癌的含水量(根據(jù)Campbell以及Land,1992);圖5所示為本發(fā)明的系統(tǒng),該系統(tǒng)用于對(duì)受壓情況下的乳房進(jìn)行加熱;圖6所示為俯伏姿態(tài)的患者,其乳房受到壓縮并有一個(gè)電場(chǎng)探頭插入在乳房的要求聚焦深度部位上;圖7所示為聚焦微波能量的計(jì)算值和受壓的乳房組織厚度之間的函數(shù)關(guān)系;圖8所示為計(jì)算機(jī)模擬的對(duì)置雙微波波導(dǎo)施加器對(duì)乳房進(jìn)行加熱的三維圖;圖9所示為在以中央聚焦對(duì)均質(zhì)的正常乳房加熱情況所計(jì)算到的915兆赫茲比吸收率(SAR)加熱模型的側(cè)視圖;圖10所示為對(duì)以中央聚焦對(duì)均質(zhì)的正常乳房加熱情況所計(jì)算到的915兆赫茲比吸收率加熱模型的頂視圖;圖11所示為對(duì)以中央聚焦對(duì)均質(zhì)的正常乳房加熱情況所計(jì)算到的915兆赫茲比吸收率加熱模型的端視圖;圖12所示為915兆赫茲比吸收率加熱模型的計(jì)算頂視圖,該加熱模型對(duì)應(yīng)于存在兩個(gè)模擬乳房腫瘤,每個(gè)腫瘤直徑為1.5厘米,兩個(gè)腫瘤之間的間隔為5厘米。其中50%SAR等值線模型和選擇性加熱的腫瘤的輪廓重合;圖13所示為圖12中的915兆赫茲比吸收率加熱模型通過(guò)中心平面所作的一維切割剖面圖,該加熱模型對(duì)應(yīng)于存在兩個(gè)模擬乳房腫瘤,每個(gè)腫瘤直徑為1.5厘米,兩個(gè)腫瘤之間的間隔為5厘米。圖中的SAR曲線存在尖銳的高峰,該高峰對(duì)應(yīng)于選擇性加熱的腫瘤;圖14所示為符合本發(fā)明的乳房溫?zé)嶂委熛到y(tǒng),該系統(tǒng)所加上的安全器件包括敷設(shè)在波導(dǎo)施加器頂面上的微波吸收墊以及蓋在波導(dǎo)開(kāi)口頂部區(qū)域上的金屬屏蔽物;圖15展示了簡(jiǎn)單的T形的假想乳房連同微波吸收墊、金屬屏蔽物、空氣隙、以及電場(chǎng)聚焦及溫度傳感器復(fù)合探頭的側(cè)視圖;圖16展示了乳房形的假想物連同微波吸收墊、金屬屏蔽物、空氣隙、以及電場(chǎng)聚焦及溫度傳感器復(fù)合探頭的側(cè)視圖;圖17所示為加壓板,該加壓板的垂直表明上有一個(gè)矩形的窗口,該加壓板的頂表面上附有微波吸收墊;圖18所示為波導(dǎo)施加器和加壓板的側(cè)視圖,該加壓板的背離乳房皮膚的一面的上部加有金屬屏蔽物;
圖19所示為上述簡(jiǎn)單的T形的假想乳房在沒(méi)有屏蔽物及吸收墊的情況下由自適應(yīng)相控陣列施加器加熱時(shí)所測(cè)量的溫度對(duì)時(shí)間變化曲線;圖20所示為上述簡(jiǎn)單的T形的假想乳房在帶有屏蔽物及吸收墊的情況下由自適應(yīng)相控陣列施加器加熱時(shí)所測(cè)量的溫度對(duì)時(shí)間變化曲線。
圖21為在兩個(gè)能量施加器之間的小乳房的側(cè)視圖;圖22示意性地示出了本發(fā)明的備選加熱方法,其中單個(gè)能量施加器對(duì)俯臥患者的小乳房的腫瘤進(jìn)行加熱;圖23為采用插入到腫瘤中的溫度探頭的圖22所示加熱方法的側(cè)視圖;圖24示意性地示出了本發(fā)明的備選加熱方法,其中單個(gè)能量施加器對(duì)仰臥患者的小乳房的腫瘤進(jìn)行加熱;圖25為采用插入到腫瘤中的溫度探頭的圖24所示加熱方法的側(cè)視圖;圖26示意性地示出了圖22所示的加熱方法,其中一綁帶對(duì)小乳房進(jìn)行加壓;以及圖27示意性地示出了圖22的加熱方法,其中水耦合彈丸袋(bolus bag)附著到單個(gè)能量施加器的口部。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述乳房組織的介電性質(zhì)
圖1所示為一個(gè)女性乳房的詳細(xì)側(cè)向視圖(Mammography-AUser’s Guide,National Council on Radiation Protection and Measurements,NCRP Report No.85,1 August 1987,p.6)。乳房?jī)?nèi)的乳腺及脂肪組織的數(shù)量可以是十分不同的,從主要是脂肪組織到極其密實(shí)的乳腺組織。男性乳房據(jù)推斷具有類(lèi)似的組成。高含水量的乳房癌細(xì)胞通常形成在輸乳管和乳腺組織小葉中如圖2所示(引自Dr.Susan Love’s Breast Book,Addison Wesley,Mass.,1990,pp.191-196)。乳管內(nèi)異常的細(xì)胞生長(zhǎng)是第一個(gè)指征,該指征稱(chēng)為管內(nèi)增生,隨之而來(lái)的是出現(xiàn)非典型的管內(nèi)增生。當(dāng)乳管接近于充滿(mǎn)時(shí),該病癥便稱(chēng)為原位管內(nèi)癌(DCIS)。這三種病癥統(tǒng)稱(chēng)為前期癌。最終當(dāng)管內(nèi)癌突破乳管壁時(shí),這樣的病變便稱(chēng)為侵襲性乳管癌。癌也以同樣的方式形成在乳房的乳腺小葉內(nèi)。乳房中除了純脂肪組織(低含水量)和純?nèi)橄?結(jié)締組織(低到中含水量)以外,所有以上提到的細(xì)胞通常都是高含水量的。本發(fā)明所考慮的通常用于臨床溫?zé)嶂委煹奈⒉ㄝ椛漕l段主要是902到928兆赫的工業(yè)、科技、醫(yī)療波段(ISM波段)。盡管很少聽(tīng)到有對(duì)婦女乳房組織進(jìn)行微波加熱的報(bào)導(dǎo),然而公知的是,和周?chē)闹拘匀榉拷M織相比微波能量能夠選擇性地對(duì)乳房癌進(jìn)行加熱。在這方面的主要著作有四1)Chaudhary等人,Indian Journal of Biochemistry and Biophysics,Vol.21,pp.76-79,1984;2)Loines等人,Medical Physics,Vol.21,No.4,pp.547-550.1994;3)Surowiec等人,IEEE Transactions on BiomedicalEngineering,vol.35,No.4,pp.257-263,1988;以及4)Campbell和Land,Physics in Medicine and Biology,Vol.37,No.1,pp.193-210,1992。在另一個(gè)著作Burdette,AAPM Medical Physics Monographs,No.8,pp.105,130,1982中載有乳房組織的測(cè)量數(shù)據(jù),然而這些數(shù)據(jù)是透過(guò)皮膚來(lái)測(cè)量的因此可能不代表乳房組織本身。正常乳房組織和乳房腫瘤組織的介電特性通常用介電常數(shù)和電導(dǎo)率來(lái)描繪,如圖3所示。在915兆赫上,拋開(kāi)Burdette著作中的數(shù)據(jù)不計(jì),正常乳房的平均介電常數(shù)為12.5而平均電導(dǎo)率為0.21S/m。相反,乳房腫瘤的平均介電常數(shù)為58.6而平均電導(dǎo)率為1.03S/m。應(yīng)當(dāng)指出,Chaudhary等人(C)及Joines等人(J)的著作中的數(shù)據(jù)是室溫(25℃)下測(cè)量的數(shù)據(jù)。還應(yīng)當(dāng)指出,當(dāng)溫度增加時(shí)介電常數(shù)通常降低而電導(dǎo)率通常增加。正常乳房的介電常數(shù)通常和低含水量的脂肪組織相似,而乳房腫瘤的介電常數(shù)通常和高含水量的肌肉組織相似。正常乳房組織中包含有脂肪、乳腺及結(jié)締組織的復(fù)合物。在Gabriel等人的著作Phys.Med.Biol.,Vol.41,pp.2271-2293,1996中載有包括皮膚、肌肉、脂肪在內(nèi)的17種組織的詳細(xì)資料。在Surowiec等人的著作中載有關(guān)于選定的乳腺、乳管、脂肪、以及癌組織的詳細(xì)資料,但這些資料僅包括20kHz到100MHz范圍內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)。100MHz下的測(cè)量數(shù)據(jù)可能可以用來(lái)推測(cè)915MHz情況下的乳房組織的電性能。本申請(qǐng)人還不知道在感興趣頻段,亦即915MHz,情況下存在純?nèi)楣芗叭橄俚热榉拷M織的介電性能的測(cè)量資料。Campbell和Land的著作中載有3.2GHz下測(cè)量的介電性能參數(shù)及乳房脂肪、乳腺及結(jié)締組織、良性腫瘤(包括纖維腺瘤)、以及惡性腫瘤的含水量。這些含水量數(shù)據(jù)可以和乳房組織的相對(duì)可加熱性聯(lián)系起來(lái),亦即高含水量的組織比低含水量的組織加熱更快。所測(cè)量得到的含水量(重量含量)如下乳房脂肪(11到31%),乳腺及結(jié)締組織(41到76%),良性腫瘤(62到84%),惡性腫瘤(66到79%),其中所選值如圖4所示。于是,根據(jù)含水量的不同,預(yù)期良性乳房病變和乳房腫瘤的加熱速度將明顯快于乳腺、結(jié)締組織、脂肪等乳房組織。Campbell和Land在3.2GHz下測(cè)得的電導(dǎo)率的最佳典型值如下乳房脂肪(0.11到0.14S/m),乳腺及結(jié)締組織(0.35到1.05S/m),良性腫瘤(1.0到4.0S/m),以及惡性腫瘤(3.0到4.0S/m)。因此,良性腫瘤及惡性腫瘤的電導(dǎo)率大于乳腺及結(jié)締組織可達(dá)約4倍并大于純脂肪組織的電導(dǎo)率約30倍。這些數(shù)據(jù)和圖3所示的Chaudhary等人及Joines等人在915兆赫下測(cè)量的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)相一致。另外,Chaudhary在1984年測(cè)量到正常乳房組織在3GHz下的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)為0.36S/m,該數(shù)據(jù)和Campbell和Land在3.2GHz下測(cè)得的正常乳腺及結(jié)締組織電導(dǎo)率的范圍(0.35到1.05S/m)相一致。于是,根據(jù)最佳的可得到的數(shù)據(jù)可知,乳房脂肪是低含水量的,乳腺及結(jié)締組織是低至中含水量的,而乳房腫瘤是高含水量的。因此可以預(yù)期,良性及惡性腫瘤細(xì)胞的加熱速度及溫度將大大高于周?chē)闹?、乳腺、乳管、及結(jié)締組織細(xì)胞。換句話說(shuō),以這種療法來(lái)進(jìn)行治療,僅僅是那些微觀的及可見(jiàn)的腫瘤細(xì)胞被加熱,而周?chē)闹?、乳腺、乳管、及結(jié)締組織細(xì)胞將免受破壞。在用微波能量來(lái)對(duì)組織進(jìn)行加熱時(shí),組織電導(dǎo)率是一個(gè)主要的控制參數(shù)。組織的電導(dǎo)率亦稱(chēng)組織的離子傳導(dǎo)率,其單位為[S/m]。電導(dǎo)率是組織特性及溫度的函數(shù),所述組織特性主要包括含水量、及離子含量(F.A.Duck,Physical Properties of Tissue,Academic Press,1990,Chapter 6,pp.167-223)。當(dāng)組織的含水量、離子含量、及溫度升高時(shí)其電導(dǎo)率即增加。例如,生理鹽水的離子傳導(dǎo)率較純水高。溫?zé)岬柠}水較冷鹽水的離子傳導(dǎo)率更高。侵襲性或侵潤(rùn)性的乳房癌細(xì)胞報(bào)告為存在中度至低度的分化,這意味著這種癌細(xì)胞逐漸失去正常細(xì)胞的功能。當(dāng)癌細(xì)胞失去正常細(xì)胞的功能時(shí)其尺寸膨脹而吸收更多的水分從而使含水量增加。癌細(xì)胞所含水分中的離子成分使得癌細(xì)胞的離子傳導(dǎo)率明顯增加。離子是一種或是帶正電荷或是帶負(fù)電荷的粒子。組織中的重要離子主要是鉀離子(K+)、鈣離子(Ca2+)、鈉離子(Na+)、及氯離子(Cl-)。鈣離子的電子數(shù)比質(zhì)子數(shù)少2,因此帶正電荷(2+)。鈣能夠吸引并抓住兩個(gè)氯離子(Cl-),而鉀僅能夠吸引并抓住一個(gè)氯離子(Cl-)。氯化鈣(CaCl2)中的鈣離子及氯離子會(huì)離解或分離開(kāi),當(dāng)溶解在水中時(shí),這種游離的鈣離子及氯離子的活動(dòng)性會(huì)增加,從而使得水溶液的離子傳導(dǎo)性增加。呈現(xiàn)在乳房X線照片中的緊密聚束的(tightly clustered)鈣沉淀物(通稱(chēng)為微鈣化)經(jīng)常和癌有關(guān)(S.M.Love,Dr.Susan Love’s Breast Book,3rd.Edition,Persus Publishing,2000,pp.130-131)。乳管中的微小鈣化集束通常是前期癌的標(biāo)志。大塊的鈣通常和諸如纖維腺瘤等良性病變有關(guān)。呈現(xiàn)在乳房中的某些鈣化物是從骨中分離出來(lái)的鈣質(zhì),該鈣質(zhì)通過(guò)血流隨機(jī)地沉積到乳房中。已經(jīng)有人對(duì)乳房囊腫內(nèi)的液體的蛋白質(zhì)及離子成分作了測(cè)量(B.Gairard,等人,“Proteins and Ionic Components in Breast Cyst Fluids”,Endocrinology of Cystic Breast Disease,A.Angeli等人編,Raven Press,NewYork,1983,pp.191-195;H.L.Bradlow等人,“Cations in Breast CystFluid”,Endocrinology of Cystic Breast Disease,A.Angeli等人編,RavenPress,New York,1983,pp.197-201)。乳房囊腫液體中包含鈉(Na+)、鉀(K+)、氯(Cl-)、鈣(Ca2+)、磷酸(PO4-)、及鎂(Mg2+)離子。Bradlow提到了三類(lèi)乳房囊腫液體第一類(lèi)是高鉀(K+)離子含量及中鈉(Na+)及氯(Cl-)離子含量;第二類(lèi)為高鉀(K+)及鈉(Na+)離子含量及中氯(Cl-)離子含量;第三類(lèi)是高鈉(Na+)離子中氯(Cl-)離子含量及低鉀(K+)離子含量。乳房囊腫的高含水量及高離子含量使得其在用微波能量加熱時(shí)比周?chē)恼=】等榉拷M織更容易被加熱。有幾種囊腫形成可觸及腫瘤的大體積囊腫;包含濃縮(稠密)乳狀物而被稱(chēng)為“乳腺囊腫”的囊腫;由乳管擴(kuò)張而發(fā)展形成的囊腫;由脂肪壞死而造成的囊腫;和管內(nèi)乳頭狀瘤有關(guān)而被稱(chēng)為“乳頭狀囊腺瘤”的囊腫;以及由于攝入雌激素而誘發(fā)的囊腫。大體積(非常大)囊腫能夠快速發(fā)展而達(dá)到并持續(xù)保持相當(dāng)大的尺寸,盡管有時(shí)隨著時(shí)間的推移尺寸會(huì)有些減小或甚至完全消失。相當(dāng)一部分的大體積囊腫是在月經(jīng)期或經(jīng)前期內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的并隨后快速增大并變得有疼痛感及觸痛感。大體積囊腫有時(shí)伴隨有急性的發(fā)炎、疼痛、觸痛、及表層皮膚稍有發(fā)紅。當(dāng)用針頭吸出囊腫液體后,發(fā)炎的征候即可暫時(shí)緩解。液體吸除后,僅僅留下纖維化的囊腫壁。然而,漏入周?chē)榉拷M織的囊腫液體能夠引起激烈的刺激。大多數(shù),或是約95%的,大體積囊腫的年齡范圍在30到54年之間。為了尋找囊腫,乳房開(kāi)刀的范圍越大就有可能發(fā)現(xiàn)更多的囊腫。纖維腺瘤(非常普遍的良性腫塊,亦稱(chēng)纖維瘤)是光滑而堅(jiān)硬的,其尺寸在5毫米到約5厘米之間。根據(jù)小樣測(cè)量的結(jié)果,纖維腺瘤的含水量很高(平均達(dá)78.5%,n=6)(Campbell和Land,Dielectric Propertiesof Female Human Breast Tissue Measured in vitro at 3.2GHz,Phys Med Biol,1992,vol.37(1),pp.193-210),因此應(yīng)當(dāng)比周?chē)慕】等榉拷M織更快地被微波能量加熱。這些良性病變通過(guò)X射線照片及超聲檢測(cè)能夠清楚地檢測(cè)到,并且,如果需要,可以通過(guò)外科手術(shù)去除。某些患者患有多發(fā)性纖維腺瘤,這種情況下外科乳房保留手術(shù)便成為不可行了。Campbell及Land著作中的其它良性腫瘤的含水量測(cè)量數(shù)據(jù)如下。良性纖維變性腫瘤Campbell及Land著作中對(duì)一個(gè)患者(26歲)的測(cè)量結(jié)果的含水量中值為65.5%,暗示為高含水量。纖維變性是指纖維組織的形成,這種變性能夠作為一種修復(fù)性或反應(yīng)性的過(guò)程而存在。纖維變性乳房疾病是纖維變性中的一個(gè)特殊類(lèi)型,這種纖維變性疾病抑止并消滅乳房局部區(qū)域中的小葉的腺泡和乳管,并形成可觸及的腫瘤。纖維變性的堅(jiān)硬程度不正常(但不如癌堅(jiān)硬),并通常需要作局部切除手術(shù);然而纖維變性疾病的邊界通常不能很好確定,因?yàn)檫@種病變的形狀是不規(guī)則的園盤(pán)狀而不是囊腫那樣的園形。良性纖維囊性腺瘤(fibroadrosis tumors)Campbell及Land著作中的一個(gè)患者(27歲)的測(cè)量結(jié)果的含水量中值為73.5%,暗示為高含水量。良性上皮增殖腫瘤(也稱(chēng)乳頭狀瘤)Campbell及Land著作中的一個(gè)患者(40歲)的測(cè)量結(jié)果的含水量中值為61%,暗示為高含水量。乳頭狀瘤是乳管上皮的乳頭狀增殖,該增殖部分地充塞小乳管并使其擴(kuò)張。乳頭狀瘤通常是微觀的,并通常和囊性病、腫瘤腺病(tumor adnosis)、多發(fā)性乳頭狀瘤、或某種其它形成腫瘤的病變一起呈現(xiàn)。良性腺瘤Campbell及Land著作中的一個(gè)患者(43歲)的測(cè)量結(jié)果的含水量中值為38%,暗示為低含水量。良性腺瘤是乳房小葉腺泡的增殖,該增殖呈現(xiàn)為微觀的或是具有一定尺寸的腫瘤。和周?chē)恼H榉拷M織相比,這些腫瘤(良性的腺病)不能明顯的加熱。但這個(gè)結(jié)論僅是根據(jù)一個(gè)采樣測(cè)量數(shù)據(jù)得出的,因而可能不代表其它的腺瘤??傊?,良性病變?nèi)缒夷[、纖維腺瘤、纖維病變、纖維囊性腺瘤、及上皮增殖(亦稱(chēng)乳頭狀瘤)呈現(xiàn)為高含水量和/或高離子含量而應(yīng)當(dāng)是易于用微波能量來(lái)加熱;而良性的腺病病變則可能不像高含水量和/或高離子含量囊腫那樣易于加熱,但由于這個(gè)結(jié)論僅是根據(jù)單個(gè)患者的數(shù)據(jù)得出的,因而還不能肯定。對(duì)于晚期的乳房癌(例如,腫瘤尺寸為5-8厘米),本受讓人的發(fā)明方法能夠單獨(dú)依靠加熱或是和化學(xué)療法一起來(lái)破壞乳房癌細(xì)胞中的顯著部分。該方法可以通過(guò)加熱來(lái)使得腫瘤或病變縮小(亦即使其尺寸減小到例如2-3厘米),使得可以以外科腫塊切除手術(shù)來(lái)替代乳房切除手術(shù)。理想的情況是,晚期乳房癌可全部被消滅(即采用加熱乳房切除術(shù)或加熱化學(xué)乳房切除術(shù)),且不必再作外科手術(shù)。如下所述,通過(guò)該發(fā)明的方法可以破壞早期的乳房癌或小尺寸乳房病變。亦即可以用加熱來(lái)破壞所有的乳房癌細(xì)胞或良性病變(亦即乳房腫塊熱切除療法),從而不必進(jìn)行乳房腫塊外科切除手術(shù)。在進(jìn)行首次(或第二次或第三次)乳房腫塊切除手術(shù)之前可以用溫?zé)嶂委焼为?dú)地對(duì)腫塊進(jìn)行加熱以降低進(jìn)行再次切除手術(shù)的必要性。通常當(dāng)乳房腫塊切除樣品的的邊緣呈陽(yáng)性(檢測(cè)到癌細(xì)胞)時(shí)就有必要再次進(jìn)行這樣的切除手術(shù)。當(dāng)約有30%的乳房腫塊切除樣品的邊緣呈陽(yáng)性時(shí)就有必要進(jìn)行二次切除。由于該發(fā)明的方法是從外向內(nèi)地對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行加熱(和RF消融方法不同,該方法是從內(nèi)向外地加熱),因此該發(fā)明的方法加熱的主要是目標(biāo)的邊緣。因此符合該發(fā)明的溫?zé)嶂委熆梢杂脕?lái)在外科手術(shù)之前破壞待切除組織的邊緣區(qū)域的癌細(xì)胞。結(jié)果使得手術(shù)后從所切除的組織邊緣部分中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞的期望值降低,從而可以免除進(jìn)行第二次(或第三次)切除的必要性。符合該發(fā)明的溫?zé)嶂委熇碚撋夏軌蛴脕?lái)作為一種乳房腫塊的熱切除方法,該方法能夠替代侵襲性的乳房腫塊外科切除手術(shù)。所以說(shuō),該發(fā)明的溫?zé)嶂委熌軌蛎黠@地減少或整個(gè)地破壞乳房中的癌細(xì)胞。符合該發(fā)明的溫?zé)嶂委熯€可以展望和基因修飾因子一起用來(lái)為組織中含有諸如BRCA1、BRCA2或其它非正?;?變異基因)的患者造福。已經(jīng)看到,存在這樣的非正?;虻幕颊呋及┌Y的危險(xiǎn)率會(huì)增加,因此將這些基因消滅掉將會(huì)降低患者患癌癥的危險(xiǎn)率。不管是單獨(dú)使用溫?zé)嶂委熯€是和化學(xué)療法和/或基因修飾劑一起使用溫?zé)嶂委煟捎谀軌蚱茐拇嬖谟诮M織邊緣區(qū)域的任何癌細(xì)胞而使其成為沒(méi)有癌細(xì)胞的組織或是能夠破壞或修復(fù)能夠引發(fā)癌癥及其它疾病的變異基因,因此都將減少乳房癌的復(fù)發(fā)率。此外,該方法還可以和如美國(guó)專(zhuān)利No。5,810,888所述的熱敏脂質(zhì)體和/或用于治療乳房病變的目標(biāo)基因療法一起使用,以增強(qiáng)放射療法的效果和/或目標(biāo)藥物的傳遞,以幫助破壞邊緣區(qū)域內(nèi)的癌細(xì)胞或不正常細(xì)胞。乳房癌開(kāi)始時(shí)發(fā)生在乳管內(nèi),隨后向外侵襲到周?chē)娜榉拷M織并隨之通過(guò)淋巴及血管系統(tǒng)擴(kuò)散到乳房外。因此,單獨(dú)使用溫?zé)嶂委熁蚴呛突瘜W(xué)療法和/或基因修飾劑一起使用溫?zé)嶂委煻紝⑼ㄟ^(guò)殺死乳房中的淋巴及血管系統(tǒng)中的癌細(xì)胞或變異基因的途徑來(lái)降低乳房癌在乳房中或其它器官中的復(fù)發(fā)率。符合該發(fā)明的溫?zé)嶂委熆梢詥为?dú)使用或是和化學(xué)療法和/或基因修飾劑一起用來(lái)對(duì)諸如前列腺、肝臟、卵巢等其它器官進(jìn)行前置處置。在這類(lèi)器官中,不正常基因或變異基因的存在將導(dǎo)致高的癌癥發(fā)生率。此外,當(dāng)通過(guò)導(dǎo)管灌洗或其它診斷技術(shù)發(fā)現(xiàn)某個(gè)器官中存在非典型細(xì)胞時(shí),單獨(dú)使用溫?zé)嶂委熁蚴呛突瘜W(xué)療法和/或基因修飾因子一起使用溫?zé)嶂委熞部赡苁怯欣摹?br> 早期乳房癌的溫?zé)嶂委?br> 以Celsion Corporation Microfocus APA 1000乳房溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)對(duì)一小群患有早期乳房癌的患者進(jìn)行II期臨床溫?zé)嶂委?。?jīng)過(guò)一次或兩次單獨(dú)溫?zé)嶂委熀?,活腫瘤細(xì)胞明顯減少了70到90%。在某些患者中,單獨(dú)的溫?zé)嶂委熆梢栽诔绦蛞?guī)定的乳房腫塊切除手術(shù)之前將乳房癌細(xì)胞全部破壞,從而不必再作原先規(guī)定的外科手術(shù)并可預(yù)防乳房癌的局部復(fù)發(fā)。在另外一些患者中,單獨(dú)的溫?zé)嶂委熆梢酝ㄟ^(guò)消滅邊緣區(qū)域的癌細(xì)胞來(lái)減小進(jìn)行第二或第三次乳房腫塊切除手術(shù)的必要性。這些單獨(dú)進(jìn)行的溫?zé)嶂委熕_(dá)到的當(dāng)量熱劑量(相對(duì)于43℃)為約200分鐘以上,腫瘤部位的峰值溫度為48.3℃,而微波能量劑量為約250千焦耳。為了將乳房癌完全消滅,所作的單獨(dú)溫?zé)嶂委熆梢允褂酶叩漠?dāng)量熱劑量并使乳房腫瘤部位達(dá)到更高的溫度。為了完全消滅(ablate)腫瘤,可以使腫瘤部位的溫度處于49到50℃的范圍內(nèi)或甚至超過(guò)55℃,而當(dāng)量熱劑量可以為約400分鐘,微波能量劑量可以大到500千焦耳。在這樣明顯的加熱及微波能量劑量作用下,就有必要采取附加的安全措施來(lái)保護(hù)乳房皮膚及鄰近的諸如胸廓壁等健康組織不受到任何加熱破壞。
原位乳腺管癌(DCIS)的溫?zé)嶂委?br> 原位乳腺管癌亦稱(chēng)DCIS或乳管內(nèi)癌,這種癌的治療是一個(gè)主要的難題。據(jù)報(bào)導(dǎo)(Cancer Fact and Figures 2001,American Cancer Society,Inc.,Atlanta,Georgia),在2001年中預(yù)期會(huì)診斷出大約41,000個(gè)新的DCIS病例。另外,預(yù)期會(huì)有192,000個(gè)新的侵襲性乳房癌病例。在診斷出的超出預(yù)期的238,000個(gè)新乳房癌病例中,80.6%是侵襲性的,17%是DCIS,其余的2.4%是LCIS(原位小葉癌)(Cancer Fact and Figures 2001)。DCIS的針吸活組織檢查方法可能會(huì)由于采樣誤差而低估了侵襲性疾病的存在。采樣誤差使得這種檢查方法難以準(zhǔn)確診斷疾病的進(jìn)展。研究報(bào)告指出(D.P.Winchester,J.M.Jeske,R.A.Goldschmidt,“The Diagnosis andManagement of Ductal Carcinoma In-Situ of the Breast”,CA Cancer J Clin2000;50pp.184-200),用針吸活組織檢查方法診斷出的DCIS患者中,其中16%到20%的患者在隨后外科切除手術(shù)中診斷證明為侵襲性的疾病。因此,為了制定合適的治療對(duì)策,目前對(duì)DCIS患者都要求作外科切除手術(shù)。例如,在初步診斷為DCIS以后,還要通過(guò)乳房腫塊切除及病理學(xué)分析來(lái)確定是否患了侵襲性癌,可能必須對(duì)淋巴節(jié)(特別是標(biāo)記淋巴節(jié))進(jìn)行活組織檢查并進(jìn)行治療。此時(shí),還可能要求進(jìn)行階段性的系統(tǒng)性治療。對(duì)DCIS患者所作的任何病理學(xué)分析的主要目的是確定其今后出現(xiàn)侵襲性的危險(xiǎn)水平,以制定合適的治療對(duì)策并從而避免可能的治療不足或過(guò)度治療。根據(jù)對(duì)DCIS疾病所作的乳房X射線照片及病理學(xué)分析,某些情況下可以以乳房保留外科手術(shù)來(lái)進(jìn)行處理,這種乳房保留手術(shù)具有可以接受的美容方面的結(jié)果。然而,對(duì)作了乳房全部切除并進(jìn)行放射治療的DCIS患者的長(zhǎng)期隨訪結(jié)果顯示,有多至19%以上的DCIS患者發(fā)生了局部復(fù)發(fā),而這些局部復(fù)發(fā)患者中50%以上是侵襲性的。對(duì)于僅僅作了乳房腫塊切除的DCIS患者,復(fù)發(fā)率可以高達(dá)26%。為了理解由于局部復(fù)發(fā)而導(dǎo)致幸存率下降的影響,可考慮如下因素對(duì)于手術(shù)后病灶邊緣呈陰性并作了標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)后放射治療的DCIS患者,至少80%的患者能夠長(zhǎng)期的受到局部控制。也就是說(shuō),在長(zhǎng)期隨訪中,約有20%的患者將會(huì)局部復(fù)發(fā)。在這20%的復(fù)發(fā)患者中,10%會(huì)是非侵襲性的復(fù)發(fā)另10%會(huì)是侵襲性的復(fù)發(fā)。對(duì)非侵襲性復(fù)發(fā)患者進(jìn)行乳房切除手術(shù)來(lái)治療,將100%地做到實(shí)質(zhì)性的局部控制。侵襲性局部復(fù)發(fā)患者在作了乳房切除手術(shù)后將有75%的五年存活率,亦即其中25%的患者將不能生存五年。因此說(shuō),對(duì)于作了乳房腫塊切除術(shù)的DCIS患者,其中10%的患者日后將會(huì)遭受非侵襲性的復(fù)發(fā)而必須接受乳房切除手術(shù);另有10%的患者將會(huì)遭受侵襲性的復(fù)發(fā)而必須作乳房切除手術(shù),而其中25%的患者將在五年內(nèi)死去。因此說(shuō),對(duì)于接受了乳房保留治療(乳房腫塊切除并進(jìn)行放射治療)的DCIS患者將有約2.5%的患者會(huì)由于局部復(fù)發(fā)而在五年內(nèi)死去。由于每年存在41,000個(gè)DCIS病例,這2.5%的患者就意味著每年有1,025名DCIS患者將會(huì)由于侵襲性的復(fù)發(fā)而在五年內(nèi)死去。給出了這些百分比數(shù)字后,大多數(shù)患者會(huì)選擇乳房保留治療途徑。然而這些患者將經(jīng)受乳房保留治療中的放射治療部分的巨大副作用。還應(yīng)當(dāng)指出,放射治療是一種昂貴的而費(fèi)時(shí)的治療程序(通常需要進(jìn)行20到30個(gè)分級(jí)治療)。原位乳腺管癌(DCIS)的一個(gè)新的治療途徑是在作了乳房腫塊切除術(shù)以后進(jìn)行一個(gè)或兩個(gè)溫?zé)嶂委?。這樣的治療途徑所達(dá)到的復(fù)發(fā)率能夠等于或小于乳房腫塊切除術(shù)后再進(jìn)行放射治療所達(dá)到的復(fù)發(fā)率,而其副作用則更小。溫?zé)嶂委煹馁M(fèi)用預(yù)期將低于放射療法,因此會(huì)使整個(gè)醫(yī)療費(fèi)用下降。在進(jìn)行常規(guī)的放射治療的同時(shí)也可以進(jìn)行幾次溫?zé)嶂委熞栽黾訉?duì)原位乳腺管癌(DCIS)的殺傷效果。
完整的乳房?jī)?nèi)的局部晚期乳房癌的溫?zé)嶂委?br> 根據(jù)該發(fā)明,對(duì)于晚期乳房癌,溫?zé)嶂委熆梢院突瘜W(xué)療法一起用來(lái)消滅和/或縮小原發(fā)的乳房癌從而使得可以以一個(gè)更為保守的乳房腫瘤切除手術(shù)來(lái)替代乳房切除手術(shù)。在有的情況下,患者的乳房癌治療方案中可能要求作手術(shù)前的化學(xué)治療。這樣的化學(xué)治療將包括四個(gè)循環(huán)或四次按照NSABP B-18(Fisher等人,1997,J.Clinical Oncology,vol.15(7),pp.2483-2493;及Fisher等人,1998,J.Clinical Oncology,vol.16(8),pp.2672-2685)所述的手術(shù)前及手術(shù)后的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)治療每21天一個(gè)循環(huán),每個(gè)循環(huán)投放阿霉素(Doxorubicin)60毫克/米2及環(huán)磷酰胺(Cytoxan)600毫克/米2。在每個(gè)化療循環(huán)開(kāi)始時(shí)通過(guò)臨床檢查及超聲成像測(cè)量腫瘤的尺寸。根據(jù)該發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,可以在所述手術(shù)前的阿霉素-環(huán)磷酰胺(AC)化療的第一、第二、及第三次投藥的同一天或36小時(shí)內(nèi)實(shí)施聚焦相控陣列微波熱治療。在進(jìn)行剩下的一個(gè)(第四個(gè))AC化療循環(huán)時(shí)則在外科手術(shù)之前不作這種溫?zé)嶂委?,以使任何和皮膚相關(guān)的熱效應(yīng)(例如,皮膚起皰)有足夠的時(shí)間來(lái)消退。在做完第四個(gè)循環(huán)的化療之前都還不能對(duì)乳房是作乳房切除手術(shù)還是作更保守的乳房腫塊切除手術(shù)作出最后評(píng)估。諸如阿霉素和Docetaxel或是FAC(5-氟脲嘧啶,阿霉素,及環(huán)磷酰胺)等其它的對(duì)乳房癌的復(fù)合化學(xué)治療也都可以和溫?zé)嶂委熞黄鹩脕?lái)作為乳房癌的第二次治療方式之前的預(yù)先癌治療方式(新佐劑)。本申請(qǐng)人還展望溫?zé)嶂委熆梢杂脕?lái)在化學(xué)治療藥物注入之前使乳房腫瘤縮小。公知的是,手術(shù)前的AC化療會(huì)使約80%的乳房癌的腫瘤尺寸有某些縮小。腫瘤的縮小通常在AC化療的第一個(gè)治療過(guò)程結(jié)束時(shí)便能覺(jué)察到,而典型的是在AC化療的第一個(gè)治療過(guò)程結(jié)束后約21天時(shí)可以通過(guò)超聲成像觀察到。還沒(méi)有足夠的資料來(lái)證明溫?zé)嶂委熀虯C化療的復(fù)合療法能夠使得腫瘤縮小得和單獨(dú)進(jìn)行AC化療同樣大小。然而,在另一個(gè)實(shí)施例中,為了使腫瘤明顯縮小,最好是在進(jìn)行溫?zé)嶂委熤皩?duì)患者實(shí)施至少一個(gè)劑量的化學(xué)治療。如果計(jì)劃要作三次溫?zé)嶂委煟敲锤鞔螠責(zé)嶂委煂⒎謩e在實(shí)施第二、第三、以及第四次術(shù)前化療的同一天或36小時(shí)內(nèi)進(jìn)行。如果計(jì)劃要作兩次溫?zé)嶂委?,那么各次溫?zé)嶂委熆梢苑謩e在第二、第三次或是第三、第四次或是第二、第四次術(shù)前化療的同一天或36小時(shí)內(nèi)進(jìn)行。在作了化學(xué)治療之后,便可以進(jìn)行溫?zé)嶂委熞允鼓[瘤溫度達(dá)到43℃到46℃之間。腫瘤在每次治療中接受的當(dāng)量熱劑量為約50分鐘到100分鐘,所接受的微波能量劑量為約100千焦耳到300千焦耳。在第四次或是最后一次化學(xué)治療結(jié)束時(shí),就要根據(jù)腫瘤的尺寸及位置、乳房的尺寸、患者的健康狀況、患者的年齡等按照同樣的準(zhǔn)則作出決策,決定患者隨后是接受乳房切除手術(shù)還是接受局部乳房切除手術(shù)(乳房腫塊切除術(shù))以保留乳房。在實(shí)施了手術(shù)前的加熱化學(xué)復(fù)合治療方案之后,要對(duì)所有的患者進(jìn)行常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理(包括藥物及放射護(hù)理)。在醫(yī)生的指導(dǎo)下,雌激素受體呈陽(yáng)性的患者要在最后一次化療結(jié)束后的第二天開(kāi)始的五年之內(nèi)每天兩次每次接受他莫西芬10毫克。另外,對(duì)于合適的患者還要作為標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理的一部分對(duì)其乳房及淋巴節(jié)進(jìn)行放射治療。
良性乳房病變的溫?zé)嶂委?br> 目前的惡性乳房病變的II期臨床溫?zé)嶂委熌送ㄟ^(guò)CelsionCorporation Microfocus APA 1000乳房溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)來(lái)實(shí)施的。該治療系統(tǒng)通過(guò)單獨(dú)的溫?zé)嶂委煂?duì)各種乳房癌及良性乳房病變(囊腫)呈現(xiàn)明顯的殺傷作用。在進(jìn)行這種臨床治療時(shí),為了徹底消滅良性乳房病變,要求腫瘤溫度處于47℃到50℃范圍內(nèi)或達(dá)到約55℃以上。上述溫度條件連同高至360分鐘的當(dāng)量熱劑量及大至400千焦耳的微波能量劑量將會(huì)消滅良性乳房病變。根據(jù)該發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的治療程序,患者通常要接受止痛藥(萘普生鈉片劑220毫克)以承受良性乳房病變部位的疼痛,這使得患者可以一次接受一個(gè)或多個(gè)溫?zé)嶂委熯^(guò)程。
用于阻止原位乳房癌的溫?zé)嶂委熂八幬锆煼?br> 用于阻止乳房癌的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理為或是進(jìn)行預(yù)防性的乳房切除手術(shù)(整個(gè)乳房的外科切除)或是進(jìn)行他莫西芬(Tamoxifen)治療。他莫西芬(以及其它的諸如raloxifene那樣的藥物)是一種抗雌激素的藥物,這種藥物對(duì)于雌激素具有親和力并能夠阻止雌激素和乳房癌相結(jié)合。在NASBP P-1 Breast Cancer Prevention Trial中,13,175名參與者或是接受他莫西芬(五年之內(nèi)每天接受20毫克)或是接受對(duì)照劑。在接受他莫西芬(商品名Nolvadex)的一組中,觀察到有49%的參與者患侵襲性乳房癌的危險(xiǎn)率下降了(Fisher B.等人,“Tamoxifen for Prevention of BreaseCancerReport of the National Surgical Adjuvant Brease and Bowel ProjectP-1 Study”,Journal of the National Cancer Institute,Vol.90,pp.1371-1388,1998;Morrow M.And Jordan V.C.,“Tamoxifen for the Preventionof Brease Cancer in High-risk Woman”,Annals Surg Oncol,Vol.7(1),pp.67-71,2000)。一個(gè)新的設(shè)想是將溫?zé)嶂委熀退鞣翌A(yù)防治療結(jié)合在一起,這可能會(huì)增強(qiáng)乳房癌雌激素受體對(duì)雌激素的阻滯作用,從而進(jìn)一步降低患侵襲性乳房癌的危險(xiǎn)率。增強(qiáng)對(duì)雌激素的阻滯作用可以通過(guò)破壞或修改雌激素受體和/或通過(guò)以加熱來(lái)直接殺死乳房癌的途徑來(lái)達(dá)到。備選的是,本發(fā)明的選擇性組織照射可用于替代他莫西芬。本發(fā)明的選擇性照射可用于選擇性地去除雌激素受體,從而阻止對(duì)雌激素的吸收和雌激素與乳房癌的結(jié)合,而兩者的結(jié)合會(huì)有利于乳房癌的生長(zhǎng)。如果溫?zé)嶂委熌軌虺晒Φ厝コ欣谌榉堪┑拇萍に厥荏w,申請(qǐng)人設(shè)想,這樣對(duì)女性患者來(lái)說(shuō),單獨(dú)溫?zé)嶂委熂纯商娲o用雌激素計(jì)劃來(lái)克服情緒不定和激素水平不平衡等癥狀。這就是說(shuō),單獨(dú)溫?zé)嶂委熆捎米骷に靥娲?,并且同時(shí)能夠預(yù)防潛在乳房癌出現(xiàn)。如果采用激素替代法可能會(huì)增加患其它癌癥,如卵巢癌,子宮頸癌等的危險(xiǎn),則如前所述,溫?zé)嶂委熆膳c他莫西芬預(yù)防療法結(jié)合使用。在如此設(shè)想的臨床試驗(yàn)中,進(jìn)行溫?zé)嶂委熂八鞣翌A(yù)防治療的患者將接受標(biāo)準(zhǔn)劑量的他莫西芬(五年之內(nèi)每天20毫克)并在這五年期間以規(guī)定的間隔作溫?zé)嶂委?。在一個(gè)備選設(shè)想的臨床試驗(yàn)中,進(jìn)行溫?zé)嶂委熂八鞣翌A(yù)防治療的患者將接受一半標(biāo)準(zhǔn)劑量的他莫西芬。即,他們將在五年之內(nèi)接受每天10毫克的他莫西芬或類(lèi)似藥物,并在這五年期間以規(guī)定間隔作溫?zé)嶂委?。由于預(yù)計(jì)參與這種臨床試驗(yàn)的患者不具有明確的病變,因此臨床試驗(yàn)的目標(biāo)區(qū)域?qū)⒑?jiǎn)單地限于乳房的上部。據(jù)報(bào)導(dǎo)(Mammography-A User’s Guide,NCRP Report No.85,National Councilon Radistion Protection and Measurements,Bethesda,p.7,1987)所有的乳房癌中約70%發(fā)生在從乳頭到基部以上的乳房上部中。為了將溫?zé)嶂委焻^(qū)域設(shè)置到乳房的上部,乳房的加壓部位應(yīng)當(dāng)是從乳房的頭部到尾部的位置上,而電場(chǎng)聚焦探頭應(yīng)當(dāng)位于朝向乳房顱側(cè)(從乳房中央深度線測(cè)量)約0.5到1.5厘米處。在患者接受他莫西芬期間,每隔約一年作一次溫?zé)嶂委煟看螠責(zé)嶂委煂?duì)乳房施加約180千焦耳的微波能量(總功率100瓦,作用30分鐘)。在參與該設(shè)想臨床試驗(yàn)的對(duì)照組中要包括一些僅僅接受他莫西芬治療的對(duì)照患者。在對(duì)患者進(jìn)行加熱的兩個(gè)通道中,每個(gè)通道的初始微波功率可以為約50瓦。在Celsion Corporation的I期和II期自適應(yīng)相控陣列乳房溫?zé)嶂委熍R床研究中,對(duì)約35名乳房癌患者所作的治療證明這樣的功率水平是安全的??梢酝ㄟ^(guò)皮膚溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)皮膚溫度并據(jù)此來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)加熱通道的微波功率,以使得皮膚溫度在溫?zé)嶂委熯^(guò)程中保持為約41℃以下。當(dāng)以本發(fā)明的溫?zé)嶂委煂?duì)早期乳房癌、局部晚期乳房癌、良性乳房病變之一進(jìn)行溫?zé)嶂委熂白魅榉堪╊A(yù)防性治療時(shí),最好是使皮膚溫度保持在約40℃到42℃以下。然而,如上所述,所生成的腫瘤溫度為約43℃到約50℃之間或更高。當(dāng)進(jìn)行Celsion Microfocus 1000外聚焦自適應(yīng)相控陣列微波系統(tǒng)的I期和II期臨床試驗(yàn)時(shí),本申請(qǐng)人注意到,在少數(shù)情況下,乳房基部靠近胸廓壁附近的皮膚組織被過(guò)度地加熱。另外還發(fā)現(xiàn),對(duì)乳房組織的機(jī)械加壓有時(shí)會(huì)在加壓板的邊緣處(此處的壓強(qiáng)最大)造成非加熱性的起泡。因此,本發(fā)明對(duì)該受讓人的自適應(yīng)相控陣列微波系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),以緩解和/或減少這些副作用。
對(duì)乳管癌及乳腺癌及周?chē)榉拷M織進(jìn)行加熱的方法
圖5所示為一個(gè)用于對(duì)完整乳房?jī)?nèi)的癌進(jìn)行加熱的優(yōu)選系統(tǒng),該系統(tǒng)使用一個(gè)自適應(yīng)微波相控陣列高溫系統(tǒng),該高溫系統(tǒng)帶有電場(chǎng)及溫度反饋。為了在微波頻率下對(duì)深層組織可靠地進(jìn)行加熱,必須圍繞著身體(乳房)設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)相干的施加器100,該施加器100受控于一個(gè)自適應(yīng)相控陣列算法。圖中標(biāo)注為焦點(diǎn)190的黑色園點(diǎn)代表一個(gè)待加熱的腫瘤或健康組織。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,使用了一個(gè)用于使微波射線聚焦的電場(chǎng)反饋探頭175,還使用了幾個(gè)附著在乳房表面上的溫度反饋傳感器410,該溫度反饋傳感器的用途為幫助調(diào)節(jié)微波功率水平以將腫瘤加熱到要求的溫度。系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)雙通道的自適應(yīng)相控陣列來(lái)對(duì)受壓的乳房的深層組織加熱,其位置關(guān)系和X射線乳房照相相似。優(yōu)選的是,所述電場(chǎng)探頭如授予Fenn的美國(guó)專(zhuān)利No.5,810,888所述那樣和一個(gè)自適應(yīng)相控陣列的快加速梯度搜索算法(fast-acceleration gradient search algorithm)一起使用,以將微波射線聚焦到治療位點(diǎn)上。另外,空氣冷卻的波導(dǎo)施加器開(kāi)口優(yōu)選用于提供能夠?qū)腥楣馨┖腿橄侔┑拇篌w積乳房組織加熱的加熱模型。用來(lái)冷卻波導(dǎo)開(kāi)口的空氣可以是經(jīng)過(guò)致冷的、經(jīng)過(guò)空調(diào)的、或是室溫的空氣。由于在915兆赫的頻率下高含水量的組織和脂肪性的乳房組織的介電性能的差異,高含水量的乳腺癌及乳管癌組織預(yù)期會(huì)比正常的乳房組織更快地加熱。于是,目標(biāo)加熱區(qū)域?qū)?huì)集中在高含水量的癌組織(癌及前期癌)及諸如纖維腺瘤及囊腫等良性病變上而很少會(huì)波及到正常的(健康的)乳房組織。待治療的乳房被夾在兩個(gè)加壓板200之間,該加壓板200用諸如有機(jī)玻璃等絕緣材料制成,這種材料對(duì)微波是透明的。對(duì)于完整乳房的溫?zé)嶂委焷?lái)說(shuō),對(duì)乳房進(jìn)行加壓有許多可能的優(yōu)點(diǎn)。治療中對(duì)乳房進(jìn)行壓縮,結(jié)果使得要求達(dá)到的微波加熱穿透深度減少了,并且乳房的壓縮還使血流率降低因而也提高了對(duì)組織加熱的能力。對(duì)乳房加壓使得乳房表面成為平面,這改善了微波施加器和乳房組織之間的界面和電場(chǎng)耦合關(guān)系,使得僅用一對(duì)極即可治療很大尺寸范圍的各種乳房。在進(jìn)行溫?zé)嶂委煏r(shí)要對(duì)乳房加壓板以空氣進(jìn)行冷卻,這有助于避免皮膚表面可能出現(xiàn)的熱會(huì)聚點(diǎn)。使患者處于俯伏姿態(tài)并對(duì)其乳房進(jìn)行加壓,就像實(shí)施20到40分鐘的立體定位針吸活組織檢查程序(Bassett等人,A Cancer Journal for Clinicians,Vol.47,pp.171-190,1997)時(shí)那樣,這可以使位于加壓器件之間的乳房組織的量達(dá)到最大。輕度的壓縮可以使得乳房組織被固定起來(lái),從而可以避免發(fā)生任何可能的和患者的活動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題。加壓板200上可以包括小孔。加壓板200和X射線及超聲成像技術(shù)兼容,以通過(guò)它們使中央乳腺/乳管區(qū)域能夠準(zhǔn)確的定位并且?guī)椭鷮⒕哂星忠u性的電場(chǎng)探頭傳感器布置到正確的位置上。壓縮后的乳房的厚度可以在約4到8厘米之間變化,以使患者能夠忍受住20分鐘到40分鐘或是更長(zhǎng)時(shí)間的溫?zé)嶂委?。一?xiàng)關(guān)于患者在作X射線乳房攝影使乳房受壓時(shí)的舒適性的研究結(jié)果表明在560名婦女受試者中僅有8%的人感到X射線乳房攝影術(shù)是有疼痛的(定義為感到很不舒適或是感到不能忍受)。在這項(xiàng)研究中壓縮后乳房的平均厚度為4.63厘米,標(biāo)準(zhǔn)偏差(1σ)為1.28厘米(Sullivan等人,Radiology,Vol.181,pp.355-357,1991)。因此說(shuō),在乳房輕度壓縮的情況下作20分鐘到40分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間的溫?zé)嶂委熓强尚械摹T谶M(jìn)行高溫治療之前,將乳房夾在兩塊加壓板200之間并將一個(gè)侵襲性的電場(chǎng)反饋傳感器175按平行于微波施加器100極化的方向插到乳房?jī)?nèi)的中央乳腺/乳管/腫瘤組織位點(diǎn)(焦點(diǎn)190)處。該電場(chǎng)探頭175的用途為監(jiān)測(cè)聚焦電場(chǎng)的振幅,應(yīng)用自適應(yīng)相控陣列的梯度搜索算法調(diào)節(jié)移相器以給出最大反饋信號(hào)。無(wú)創(chuàng)的溫度探頭410用帶子捆綁或固定在乳房表面上以監(jiān)測(cè)皮膚溫度。溫度探頭通常取向?yàn)楹碗妶?chǎng)極化方向垂直以不被微波能量加熱。該發(fā)明的雙施加器自適應(yīng)相控陣列和電場(chǎng)反饋探頭一起使得移相器受到調(diào)節(jié)而生成會(huì)聚的電場(chǎng),該會(huì)聚電場(chǎng)能夠?qū)ι顚拥慕M織進(jìn)行加熱。圖6及圖14到圖17所示為一個(gè)安全方法的實(shí)施例,該安全方法用于外部聚焦自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熤?,該溫?zé)嶂委熡糜谥委熑榉磕[瘤(包括惡性腫瘤及良性腫瘤)。在如6所示的優(yōu)選實(shí)施例中,患者俯伏地躺著其乳房懸垂穿過(guò)治療臺(tái)210上的開(kāi)孔,而待治療的乳房220則夾在兩塊平塑料加壓板200之間。這樣的加壓使得乳房組織得到固定,還使得血液流率降低,并降低了對(duì)微波輻射穿透深度的要求。治療臺(tái)210可以和立體定位成像乳房針吸活組織檢查所用的諸如Fischer Imaging(Denver,Colorado)生產(chǎn)的桌子相似。治療臺(tái)210用金屬制成,桌面上鋪設(shè)軟墊以使患者舒適。為了進(jìn)行乳房成像,該金屬治療臺(tái)210起堅(jiān)固的支承構(gòu)造的作用。為了進(jìn)行乳房溫?zé)嶂委煟摻饘僦委熍_(tái)210起微波輻射屏蔽作用,該屏蔽作用使得患者的整個(gè)身體特別是患者的頭部和眼睛完全不會(huì)被來(lái)自微波施加器100的雜散微波射線所照射。金屬治療臺(tái)210可以用鋁或鋼制成或是用塑料制成并包覆一層金屬箔或金屬篩網(wǎng)。桌墊212可以是一種泡沫材料并可以含有微波吸收材料以對(duì)來(lái)自施加器的雜散微波射線起附加的屏蔽作用。乳房加壓板以微波透明塑料制成。乳房加壓板上可以包括一個(gè)或多個(gè)矩形或圓形的開(kāi)孔以允許進(jìn)行乳房組織的成像并允許將微創(chuàng)的電場(chǎng)反饋探頭175布置到要求的聚焦深度上。電場(chǎng)反饋探頭175的插入可以在一個(gè)超聲變換器的導(dǎo)引下進(jìn)行。為了提供附加的保護(hù)措施來(lái)防止皮膚受到微波場(chǎng)強(qiáng)的傷害,系統(tǒng)中還設(shè)有一個(gè)或多個(gè)冷卻風(fēng)扇(圖中未表示)。如圖5所示,在乳房皮膚表面上附有兩個(gè)或多個(gè)溫度反饋探頭傳感器410,該傳感器410產(chǎn)生溫度反饋信號(hào)400。在加壓板200的相對(duì)的兩側(cè)上設(shè)有兩個(gè)空氣冷卻的微波波導(dǎo)施加器100。915兆赫的微波振蕩器105等分地位于節(jié)點(diǎn)107上并向兩個(gè)移相器120饋送信號(hào)。相位控制信號(hào)125將微波信號(hào)的相位控制在0到360電度(electrical degrees)的范圍內(nèi)。微波信號(hào)從移相器120饋送到微波功率放大器130,該放大器130受控于一個(gè)計(jì)算機(jī)生成的控制信號(hào)135,該控制信號(hào)135設(shè)置初始微波功率水平。相干的915兆赫的微波功率被傳遞給兩個(gè)波導(dǎo)施加器100,同時(shí)兩個(gè)通道中的移相器120被調(diào)節(jié)到使得電場(chǎng)反饋探頭175上的電場(chǎng)振幅達(dá)到最大值并將微波能量聚焦到該探頭175上,于是在焦點(diǎn)位置190上微波功率達(dá)到最大值。然后開(kāi)始進(jìn)行治療。在高熱治療過(guò)程中,要測(cè)量傳遞到每個(gè)施加器100的微波功率水平并作為反饋信號(hào)500饋送給控制中心。功率控制信號(hào)受到手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)以對(duì)由皮膚傳感器410來(lái)測(cè)量的皮膚溫度及當(dāng)量熱劑量進(jìn)行控制,以避免過(guò)高的溫度使皮膚燒傷或起泡。在治療過(guò)程中,如果有必要,可以通過(guò)調(diào)節(jié)加壓板200來(lái)調(diào)節(jié)乳房的壓縮量以使患者舒適。每次對(duì)乳房的壓縮量進(jìn)行調(diào)節(jié)或是乳房重新定位后,移相器120便會(huì)重新調(diào)節(jié)/聚焦,直至電場(chǎng)探頭傳感器175接受到最大的功率。計(jì)算機(jī)250對(duì)從開(kāi)始治療時(shí)刻算起的傳遞到微波施加器的總微波能量進(jìn)行計(jì)算并將結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)顯示器260上。當(dāng)傳遞給微波施加器100的總微波能量達(dá)到要求數(shù)值時(shí)治療便完成了。備選的是,也可以根據(jù)電場(chǎng)探頭傳感器175所接受的電場(chǎng)反饋信號(hào)450來(lái)計(jì)算總微波能量并根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)控制治療的延續(xù)時(shí)間。為了確定溫?zé)嶂委煹男Ч谶M(jìn)行要求劑量的微波能量溫?zé)嶂委熤凹爸蠖家獙?duì)乳房作包括X射線及磁共振成像以及乳房組織的針吸活組織檢查的病理學(xué)分析。在一個(gè)備選實(shí)施例中,單個(gè)侵襲性的電場(chǎng)探頭175由兩個(gè)無(wú)創(chuàng)的電場(chǎng)探頭185來(lái)替代,這兩個(gè)無(wú)創(chuàng)電場(chǎng)探頭布置在乳房的相對(duì)兩面的皮膚表面上。通過(guò)調(diào)節(jié)微波移相器120使得這兩個(gè)電場(chǎng)探頭測(cè)量到的總微波功率達(dá)到最小(如美國(guó)專(zhuān)利No.5,810,888所述),這使得在乳房中央的某個(gè)部位上形成聚焦的電場(chǎng)探頭。對(duì)于這樣的實(shí)施例,不存在由于探頭的插入而引起感染的危險(xiǎn),也不會(huì)由于在皮膚上制作切口并插入探頭而在乳房皮膚上形成疤痕,也不存在由于探頭通過(guò)腫瘤病灶而引起任何癌細(xì)胞擴(kuò)散的危險(xiǎn)性。同樣,由于這樣的實(shí)施例的溫度探頭及電場(chǎng)探頭都可以布置在乳房皮膚上,因此即使是不存在單個(gè)確定的目標(biāo)區(qū)域此方法也將工作得很好。相控陣列的每個(gè)通道(在節(jié)點(diǎn)107的任何一側(cè))都最好包括一個(gè)可用電子學(xué)方法來(lái)調(diào)節(jié)的微波功率放大器130(可在0到100瓦之間調(diào)節(jié))、一個(gè)可用電子學(xué)方法來(lái)調(diào)節(jié)的移相器120(可在0到360度之間調(diào)節(jié))、以及空氣冷卻的線性極化的矩形波導(dǎo)施加器100。施加器100可以用Celsion Corporation,Columbia,MD.生產(chǎn)的TEM-2型施加器。優(yōu)選的雙TEM-2型金屬波導(dǎo)施加器上的矩形開(kāi)口的尺寸為6.5厘米×13.0厘米。盡管優(yōu)選實(shí)施例所公開(kāi)的微波能量為約915MHz的,溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)的微波能量的頻率可以為從約100MHz到約10GHz之間。微波能量的頻率可以從902MHz到928MHz之間選擇。事實(shí)上,可以用更低頻率的能量來(lái)消滅或阻止癌細(xì)胞。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,傳遞給每個(gè)波導(dǎo)施加器的初始微波功率為約20瓦到約60瓦。為了傳遞要求的微波能量劑量并避免使皮膚過(guò)熱,到整個(gè)治療結(jié)束時(shí),傳遞給每個(gè)波導(dǎo)施加器的微波功率可以在約0-150瓦之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。施加器100的矩形波導(dǎo)區(qū)域的側(cè)壁上的介電載荷(Dielectricloading)的用途為使TEM施加器的微波輻射獲得良好的阻抗匹配條件(Cheung等人,“Dual-beam TEM Applicator for Direct-Contact heating ofDielectrically encapsulated malignant mouse tumor”,Radio Science,Vol.12,No.6(s)Supplement,pp.81-85,1997;Gautherie編,Methods of externalhyperthermic heating,Springer-Verlag,New York,pp.33,1990)。在1997年的Cheung等人的著作中展示了一個(gè)實(shí)例,該實(shí)例中以?xún)蓚€(gè)對(duì)置的非相干的微波施加器先后對(duì)一個(gè)鼠的腫瘤進(jìn)行加熱,實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有使用電場(chǎng)探頭。穿過(guò)波導(dǎo)開(kāi)口的冷卻空氣是依靠一個(gè)風(fēng)扇(圖中未表示)來(lái)提供的,該風(fēng)扇裝在一個(gè)打了孔的導(dǎo)電篩網(wǎng)的后面,該導(dǎo)電篩網(wǎng)作為一個(gè)平行的反射底面用作饋送微波的輸入單極子??鄢伺c波導(dǎo)側(cè)壁相接觸的介電板的厚度后,TEM-2施加器的冷卻空氣通道的有效截面尺寸為約6.5厘米×9.0厘米。由于高含水量的腫瘤和正常乳房組織在915兆赫頻率上的介電性能的差異,高含水量的乳管癌及乳腺癌及良性病變預(yù)期將比正常乳房組織更快地加熱。因此,50%SAR(比吸收率)區(qū)域?qū)⒓性诟吆康?癌、前期癌、以及包括纖維腺瘤及囊腫在內(nèi)的良性病變)組織中而很少波及正常組織。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,使用了一種0.9毫米外徑的侵襲性的電場(chǎng)同軸單極探頭(半剛性的RG-034),其具有伸出1厘米的中心導(dǎo)體,可以用來(lái)測(cè)量射向組織的電場(chǎng)并提供反饋信號(hào),該反饋信號(hào)用于在進(jìn)行治療之前確定電子移相器所需的相對(duì)相位。這種類(lèi)型的同軸饋送的單極探頭過(guò)去曾經(jīng)用來(lái)精確地測(cè)量壓縮乳房模型中的線性極化電場(chǎng)(Fenn等人,International Symposium on Electromagnetic Compatibility,17-19 May 1994,pp.566-569;International Journal of Hyperthermia,Vol.10,No.2,March-April,pp.189-208,1994)。這種線性極化電場(chǎng)探頭通過(guò)一個(gè)1.5毫米外徑的氟塑料導(dǎo)管插入體內(nèi)。在治療過(guò)程中也有人使用熱電偶來(lái)測(cè)量腫瘤內(nèi)的局部溫度(Physitemp Instrument,Inc.,生產(chǎn)的T型銅-康銅熱電偶,包封在外徑0.6毫米的氟塑料導(dǎo)管內(nèi))。這樣的溫度探頭的響應(yīng)時(shí)間為約100毫秒,精度0.1℃。
壓縮的活體乳房組織的加熱試驗(yàn)
作為FDA批準(zhǔn)的項(xiàng)目的一部分,本發(fā)明的受讓人Celsion公司曾在1999年12月開(kāi)始進(jìn)行I期臨床研究。幾個(gè)患有乳房腫瘤的志愿者參與了試驗(yàn),她們的腫瘤的最大尺寸從3厘米到6厘米不等。試驗(yàn)中以自適應(yīng)微波相控陣列對(duì)她們進(jìn)行治療,同時(shí)將電場(chǎng)及溫度探頭插入到乳房組織中?;颊呓邮?0分鐘溫?zé)嶂委?,并在約一星期后作乳房切除術(shù)。該臨床研究包括測(cè)量輸送給微波施加器的功率,該項(xiàng)測(cè)量結(jié)果用來(lái)計(jì)算所傳遞的微波能量劑量而不是用來(lái)控制治療的持續(xù)時(shí)間。該項(xiàng)I期臨床研究的詳細(xì)情況可參見(jiàn)Gardner等人的“Focused Microwave Phased Array Thermotherpyfor Primary Brease Cancer”,Annals Surg Oncol,Vol.9(4),pp.326-332,May6,2002。電場(chǎng)探頭如授予Fenn的美國(guó)專(zhuān)利No.5,810,888所述那樣和一個(gè)自適應(yīng)相控陣列的快加速梯度搜索算法一起使用,以將微波射線聚焦到治療位點(diǎn)上。侵襲性的溫度探頭所感受到的腫瘤內(nèi)溫度用來(lái)作為治療過(guò)程中的實(shí)時(shí)反饋信號(hào)。該反饋信號(hào)用來(lái)控制可變功率放大器的微波輸出功率水平,該可變功率放大器將腫瘤位點(diǎn)的聚焦溫度設(shè)置并保持在43℃到46℃的范圍內(nèi)。傳遞給相控陣列的兩個(gè)通道的功率及相位乃由計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器作自適應(yīng)調(diào)節(jié)。乳房加壓板用丙烯酸衍生物(有機(jī)玻璃)制成,這是一種低損耗的介電材料,這種材料對(duì)于微波場(chǎng)來(lái)說(shuō)幾乎是透明的。加壓板上包括一個(gè)邊長(zhǎng)約5.5厘米的正方形的開(kāi)孔,該開(kāi)孔適于裝入一個(gè)小型超聲變換器(通常4厘米長(zhǎng))以便于微創(chuàng)探頭(電場(chǎng)探頭及溫度探頭)的布位。該正方形開(kāi)孔還能改善空氣的流動(dòng)以冷卻皮膚。根據(jù)最近的自適應(yīng)相控陣列微波溫?zé)嶂委熍R床試驗(yàn)的結(jié)果,申請(qǐng)人看到,對(duì)于壓縮到4.5厘米至6.5厘米的活體乳房組織來(lái)說(shuō),劑量在138千焦耳(或是千瓦秒)到192千焦耳之間的微波能量能夠產(chǎn)生相對(duì)于43℃的當(dāng)量熱劑量范圍為24.5分鐘到67.1分鐘,如下面的表1所列。
表1.四個(gè)壓縮的活體乳房試驗(yàn)中傳遞的當(dāng)量熱劑量(分鐘)及總微波能量(千焦耳)腫瘤內(nèi)T43℃當(dāng)量熱劑量總微波能量劑量(千焦耳)(分鐘)試驗(yàn)141.0 192.0試驗(yàn)224.5 162.0
試驗(yàn)367.1 186.0試驗(yàn)447.8 138.0平均 45.1 169.5
因此,總微波能量劑量可以用來(lái)估算所需的加熱時(shí)間。這樣,申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到,可以用一種無(wú)創(chuàng)的等效的溫度感受手段來(lái)替代侵襲性的溫度探頭,而可以根據(jù)總微波能量劑量來(lái)控制治療的持續(xù)時(shí)間。表1中,平均熱劑量為45.1分鐘而平均總微波能量為169.5千焦耳。在這四個(gè)試驗(yàn)中,最大能量值(192.0kJ)對(duì)平均值的偏差僅為13%而最小能量值對(duì)平均值的偏差僅為14%。如前面所述,試驗(yàn)中對(duì)乳房進(jìn)行了加壓,這將可能消除血流量對(duì)治療中所需的微波總能量的影響,這可以有助于說(shuō)明為什么試驗(yàn)中能量要求劑量的偏差這樣小。申請(qǐng)人還看到,這四個(gè)試驗(yàn)的患者所作的治療后的乳房成像典型地表明腫瘤已被明顯的破壞,而患者的皮膚、乳房脂肪、以及正常的乳腺、乳管、及結(jié)締組織則損傷很小或沒(méi)有損傷。根據(jù)本方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,用來(lái)確定治療是否完成的傳遞給波導(dǎo)施加器的總微波能量指標(biāo)為25千焦耳到250千焦耳之間。能夠破壞任何癌或前期癌組織的微波能量劑量的總量為約175千焦耳。但是在某些條件下所需的微波能量劑量可以低到25千焦耳。在該發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,高至400千焦耳的微波能量劑量可以用來(lái)完全破壞癌腫瘤細(xì)胞。下面的表2列出了這四個(gè)試驗(yàn)中乳房組織的壓縮厚度。應(yīng)當(dāng)指出,其中最小的壓縮厚度(4.5厘米)對(duì)應(yīng)于傳遞的最小的能量劑量(138kJ),這兩個(gè)數(shù)據(jù)都出現(xiàn)在試驗(yàn)4中。正如申請(qǐng)人所看到并將在下面從理論上予以證明壓縮后的乳房的厚度越小,為了有效地阻止或破壞癌、前期癌、或良性病變所要求的微波能量劑量也越小(和大的乳房厚度相比)。
表2.四個(gè)壓縮的活體乳房組織試驗(yàn)中的乳房壓縮后的厚度乳房壓縮后厚度(厘米)試驗(yàn)1 6.5試驗(yàn)2 6.5
試驗(yàn)3 6試驗(yàn)4 4.5
從這些臨床研究可以很清楚的看到,為了將微波能量聚焦到待治療的區(qū)域上,重要的是要合適地選擇傳遞給每個(gè)施加器的初始微波功率水平(P1,P2)以及兩個(gè)施加器之間的相位差。四次壓縮的乳房實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)如表3所列表3.將射線聚焦到壓縮的活體乳房組織而選擇的初始微波功率及初始微波相位初始微波功率P1P2(瓦) 微波相對(duì)相位(度)試驗(yàn)130 -90試驗(yàn)230 -180試驗(yàn)340 -180試驗(yàn)440 -10
如表1及表3所示,每個(gè)施加器傳遞30瓦到40瓦的初始微波功率便足以獲得明顯的治療劑量。另外,兩個(gè)施加器之間的初始微波相位差在-10度到-180度之間變化并沒(méi)有引起任何確定的趨勢(shì),條件是必須通過(guò)電場(chǎng)傳感器來(lái)會(huì)聚微波射線。對(duì)于厚度相當(dāng)?shù)膲嚎s乳房試驗(yàn)(與厚度6.5厘米及6.0厘米相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)2、3),在起始幾分鐘內(nèi)使微波功率水平保持不變以測(cè)定腫瘤內(nèi)的溫度上升速率,這實(shí)際上是測(cè)量SAR(比吸收率)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)于30瓦的初始功率,腫瘤內(nèi)溫度上升1℃所需時(shí)間為2.5分鐘。對(duì)于40瓦的初始功率,腫瘤內(nèi)溫度上升1℃所需時(shí)間僅為1.5分鐘。在進(jìn)行高熱治療時(shí)必須對(duì)皮膚溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),務(wù)必使皮膚溫度明顯超過(guò)約41℃的持續(xù)時(shí)間不能超過(guò)幾分鐘??梢杂肧apareto等人發(fā)表在International Journal of Radiation Oncology Biology Physics,Vol.10,pp.787-800,1984上的方法來(lái)計(jì)算皮膚的當(dāng)量熱劑量,并將其用作為反饋信號(hào)。通常必須避免向患者額外傳遞超過(guò)幾分鐘的當(dāng)量熱劑量。根據(jù)該發(fā)明,在進(jìn)行治療的過(guò)程中可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)或計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)的方式來(lái)對(duì)兩個(gè)施加器各自的功率(P1,P2)進(jìn)行調(diào)節(jié),以保證皮膚溫度不致過(guò)高。申請(qǐng)人:看到,在進(jìn)行治療之前及治療過(guò)程中可以用多普勒超聲方法來(lái)測(cè)量腫瘤內(nèi)及周?chē)M織中的血液流動(dòng)以策劃并調(diào)整微波能量劑量。例如,當(dāng)乳房受到壓縮和/或腫瘤被加熱到治療溫度時(shí)腫瘤內(nèi)的血液流率會(huì)下降,這時(shí)就需要減少能量劑量。備選的是,可以在進(jìn)行治療之前對(duì)乳房組織作針吸活組織檢測(cè)來(lái)測(cè)量乳房腫瘤組織的含水量及介電性能,并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)確定要求的微波能量劑量。例如,如果腫瘤組織的含水量及電導(dǎo)率高,則可以減少微波能量劑量。除了上述因素以外,腫瘤的尺寸也影響所需要的微波能量劑量。大的腫瘤比小的腫瘤更難以加熱,因此需要更大的微波能量劑量。在開(kāi)始進(jìn)行治療的策劃期間內(nèi)可以包括一段低微波能量劑量的試探期以估計(jì)腫瘤的加熱性能,隨后再以全額的微波能量劑量來(lái)完成治療。
簡(jiǎn)化的微波輻射理論
從高熱治療施加器輸出的微波能量在身體的近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)以球面波的形式輻射,所形成的電場(chǎng)的振幅部分地和距施加器的距離r成反比。此外,振幅的衰減和身體組織的衰減常數(shù)α及微波在體內(nèi)的渡越距離(或穿入深度)d的乘積成指數(shù)函數(shù)關(guān)系。電場(chǎng)的相位則根據(jù)相位傳播常數(shù)β和距離d的乘積隨著距離d線性地變化。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),這里僅對(duì)相對(duì)的兩個(gè)施加器的情況進(jìn)行分析,并假設(shè)施加器以近似于平面波的方式輻射微波。從數(shù)學(xué)上講,平面波電場(chǎng)和組織深度的函數(shù)關(guān)系可以以式E(d)=E0exp(-αd)exp(-iβd)來(lái)表達(dá),式中,E0為表面電場(chǎng)(通常代表一個(gè)振幅及相位角),i為虛數(shù)(Field and Hand,An Introduction to the Practical Aspect ofClinical Hyper thermia,Tylor & Francis,New York,pp.263,1990)。在915兆赫的頻率上,平面波電磁能量在諸如乳管或乳腺腫瘤等高含水量的組織中的衰減率為約每厘米3分貝,而在正常組織中的衰減率為約每厘米1分貝。因此,單個(gè)輻射極所輻射的微波能量,和深入深層組織的微波能量相比,有相當(dāng)一部分能量被介入其間的淺層的身體組織所吸收,這就可能在淺層組織中形成熱會(huì)聚點(diǎn)。由于皮膚表面受空氣或水分冷卻保護(hù)的最大深度僅為約0.25到0.5厘米,為了避免形成熱會(huì)聚點(diǎn),就必須引入一個(gè)相位相干的第二施加器,該第二施加器輻射和第一施加器相同振幅的微波。相位相干的第二施加器的使用,和僅使用單個(gè)施加器相比,理論上可以使傳遞給深層組織的功率(因此也是能量)增加到4倍(Fieldand hand,pp.290,1990)。從兩個(gè)或多個(gè)極(稱(chēng)為相陣列)輻射出的電磁場(chǎng)的相位特征可以對(duì)傳送給不同組織的能量的分布產(chǎn)生顯著影響。均質(zhì)組織中的相對(duì)比吸收率(SAR)近似于電場(chǎng)振幅的平方|E|2。SAR和給定的時(shí)間段內(nèi)的溫度升高成正比。下面將對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)化的情況進(jìn)行詳細(xì)描述,其中微波輻射被會(huì)聚在均質(zhì)的乳房組織的中央位點(diǎn)上。如Fenn等人的著作所述(Fenn等人,International Symposium on Electromagnetic Compatibility,Sendai,Japan,Vol.10,No.2,May 17-19,1994,pp.566-569,1994),多個(gè)微波信號(hào)在乳房身體模型內(nèi)的反射的影響可以忽略不計(jì)。頻率為915兆赫的微波在均質(zhì)的正常乳房組織內(nèi)(介電常數(shù)為約12.5,電導(dǎo)率為約0.21S/m(取自Chaudhary等人1984年、及Joines等人1994年的平均值))的波長(zhǎng)為約9.0厘米,微波損失為1分貝/厘米,衰減常數(shù)α等于0.11弧度/厘米,傳播常數(shù)β等于0.60弧度/厘米。對(duì)于一個(gè)厚度為4.5厘米的身體模型,單個(gè)施加器輻射在左側(cè)表面上的電場(chǎng)為E0,輻射到中央位點(diǎn)上(深度為2.25厘米)的電場(chǎng)為-i0.8E0(這里i表示90度的相位移),輻射到右側(cè)表面的電場(chǎng)為-0.6E0。兩個(gè)相位相干的施加器綜合作用在兩側(cè)表面上電場(chǎng)為0.4E0,作用在中央位點(diǎn)上(深度為2.25厘米)的電場(chǎng)為-i0.6E0。因此,對(duì)于乳房來(lái)說(shuō)表面上的SAR明顯低于中央位點(diǎn)的SAR(只有16分之一)。微波場(chǎng)發(fā)射穿過(guò)4.5厘米厚的乳房組織后便發(fā)生180度的相位移,并和相位移為0度的進(jìn)入組織的電場(chǎng)部分地抵消或平衡。由于背離中央焦點(diǎn)方向行進(jìn)的微波的相消干涉作用,預(yù)期淺層乳房組織的溫度將比深層組織更低。乳房的相對(duì)兩側(cè)表面的SAR值較低,這有效地將微波能量會(huì)聚到乳房的深處。符合該發(fā)明的自適應(yīng)相控陣列系統(tǒng)使用了兩個(gè)由公共振蕩器105來(lái)饋送的微波通道。該系統(tǒng)包括兩個(gè)以電可調(diào)移相器120,以將微波能量會(huì)聚到電場(chǎng)反饋探頭175上。符合該發(fā)明的自適應(yīng)相控陣列系統(tǒng)和非自適應(yīng)的相控陣列相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。雙通道的非自適應(yīng)相控陣列理論上可以視其兩個(gè)微波的相位差是180度、或是0度、或是某個(gè)中間值而對(duì)應(yīng)地生成一個(gè)零電場(chǎng)、或是最大電場(chǎng)、或是中間值電場(chǎng)。而符合該發(fā)明的系統(tǒng)在進(jìn)行治療之前或是治療過(guò)程中可以對(duì)傳遞給兩個(gè)微波施加器的微波的相位在-180度到180度的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),以在乳房組織內(nèi)生成一個(gè)聚焦電場(chǎng)。由于符合該發(fā)明的自適應(yīng)相控陣列能夠在整個(gè)組織都存在分散構(gòu)造的情況下自動(dòng)地使電場(chǎng)會(huì)聚,因此這類(lèi)陣列應(yīng)當(dāng)能夠提供比手動(dòng)調(diào)節(jié)或治療前預(yù)先設(shè)置的相控陣列更可靠的深度會(huì)聚加熱,如授予Turner的美國(guó)專(zhuān)利No.4,589,423所述。另外,符合該發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的自適應(yīng)相控陣列系統(tǒng)不使用侵襲性的金屬溫度探頭,這種金屬溫度探頭會(huì)耗散或改變腫瘤位點(diǎn)的電場(chǎng)。
微波能量的計(jì)算
電能消耗的單位通常以千瓦小時(shí)來(lái)表示。一個(gè)施加器所傳遞的微波能量W可以以數(shù)學(xué)式W=Δt∑Pi(1)來(lái)表示(Vitrogan,Element of Electric and Magnetic Circuits,RinehartPress,San Francisco,pp.31-34,1971)。式中Δt為等間隔的進(jìn)行微波功率測(cè)量的時(shí)間段(單位為秒),算子∑在整個(gè)治療時(shí)間段內(nèi)求和,Pi為第i個(gè)時(shí)間段內(nèi)的微波功率(單位為瓦)。微波能量W的單位為瓦-秒,此單位也稱(chēng)作焦耳。例如,在三個(gè)連貫的60秒的時(shí)間段內(nèi)如果測(cè)得相應(yīng)的微波功率為30瓦、50瓦、60瓦,那么在這180秒的時(shí)間內(nèi)所輸送的微波能量W=60(30+50+60)=8400瓦-秒=8400焦耳=8.4千焦耳。為了更好的了解單位時(shí)間內(nèi)沉積在不同厚度(以D表示)的均質(zhì)乳房組織中央位點(diǎn)上的由兩個(gè)施加器輸出的聚焦微波能量W’(其中‘表示初始(prime)),可作下列計(jì)算。讓P1及P2分別代表兩個(gè)施加器輸出的微波功率。每個(gè)施加器輻射出的電場(chǎng)和輸入給該施加器的功率的平方根成正比。假設(shè)這兩個(gè)施加器發(fā)出的電場(chǎng)是對(duì)稱(chēng)的,那么這兩個(gè)電場(chǎng)在中央聚焦位點(diǎn)上的相位是重合的。又假設(shè)兩個(gè)施加器輸出的功率相等,亦即P1=P2=P,并假設(shè)電場(chǎng)的輻射為平面波模型,那么中央位點(diǎn)上單位時(shí)間內(nèi)的聚焦能量可表示為W’(D)=|E|2=4P exp(-αD)。(2)用方程(2)對(duì)厚度從4厘米到8厘米的各種正常乳房組織中央位點(diǎn)上單位時(shí)間內(nèi)會(huì)聚的915兆赫的微波能量進(jìn)行了計(jì)算,其中乳房組織的衰減常數(shù)取為0.11弧度/厘米。計(jì)算結(jié)果示于表4及圖7中。
表4.兩個(gè)對(duì)置的915兆赫平面波聚集在模擬的正常乳房組織中央的微波能量相對(duì)值壓縮厚度(厘米)焦點(diǎn)處能量相對(duì)值4.00 0.6434.25 0.6264.50 0.6084.75 0.5925.00 0.5765.25 0.5605.50 0.5455.75 0.5306.00 0.5166.25 0.5026.50 0.4886.75 0.4757.00 0.4627.25 0.4497.50 0.4377.75 0.425
8.00 0.413
對(duì)給定的功率水平,當(dāng)焦點(diǎn)朝皮膚方向移動(dòng)時(shí)焦點(diǎn)處發(fā)生的能量更高。
相量熱劑量計(jì)算
相對(duì)于43℃的累計(jì)當(dāng)量熱劑量或總當(dāng)量熱劑量可由下式來(lái)累加計(jì)算(Sapareto等人,International Journal of Radiation Oncology BiologyPhysics,Vol.10,pp.787-800,1984)t43℃當(dāng)量(分鐘)=Δt ∑R(43-T), (3)式中算子∑在整個(gè)治療時(shí)間段內(nèi)對(duì)一系列的溫度測(cè)量值求和,T為這一系列溫度測(cè)量值(T1,T2,T3,T4,……),Δt為等間隔的進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間段(單位為秒并換算成分),如果T>43℃則取R等于0.5,如果T<43℃則取R等于0.25。當(dāng)量熱劑量的計(jì)算對(duì)于評(píng)估任何可能出現(xiàn)的乳房組織或皮膚的熱破壞是很有用的。
模擬乳房組織中的比吸收率詳細(xì)計(jì)算
為了評(píng)估正常乳房組織及帶有腫瘤的正常乳房組織暴露在微波輻射下時(shí)的加熱模型,利用有限差分時(shí)域理論及計(jì)算機(jī)仿真(Taflove,Computational ElectrodynamicsThe finite-difference time-domain method,Artech House,Inc.,Norwood,Massachusetts,p.642,1995)進(jìn)行了三維比吸收率(SAR)加熱模型計(jì)算。如圖7所示,該計(jì)算機(jī)仿真的模型是兩個(gè)對(duì)置的TEM-2波導(dǎo)施加器(Celsion Corp.,Columbia,Maryland),工作頻率為915兆赫。這兩個(gè)施加器相干地共同將微波射束聚焦在6厘米厚的均質(zhì)正常乳房組織(脂肪和乳腺的混合物)的中央位置上。申請(qǐng)人還假設(shè)微波射線穿過(guò)一層有機(jī)玻璃薄板以模擬自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)中用來(lái)壓縮乳房的加壓板。每個(gè)金屬波導(dǎo)的側(cè)壁上裝有高介電常數(shù)的材料,這些材料的用途是和波導(dǎo)開(kāi)口內(nèi)的射線相匹配并構(gòu)成該射線的形狀。波導(dǎo)施加器在y方向上進(jìn)行線性極化如圖8所示。每個(gè)施加器上附有一塊3毫米厚的有機(jī)玻璃平板,該平板平行于波導(dǎo)開(kāi)口。在兩個(gè)對(duì)置的TEM-2施加器之間是一個(gè)6厘米厚的均質(zhì)正常乳房的身體模型。在剩余的容積中以小立方計(jì)算單元來(lái)模擬空氣。為了計(jì)算SAR的分布,將電場(chǎng)振幅取平方并乘以組織的電導(dǎo)率。通常以相對(duì)于最大值的50%水平的SAR的分布模型來(lái)討論問(wèn)題(50%通常用來(lái)表示有效加熱區(qū)域)。如果忽略血液流動(dòng)及熱傳導(dǎo)的影響,SAR正比于單位時(shí)間的初始溫升。在三個(gè)主平面(xy,xz,yz)上對(duì)均質(zhì)正常乳房組織進(jìn)行SAR計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如圖9到圖13所示。圖9所示為均質(zhì)正常乳房組織的SAR的50%及75%等值面模型的側(cè)視圖(xy平面,z=0)。圖9中的等值線大致地呈鐘形,并位于兩個(gè)施加器TEM-2之間的空間的中心。圖10為SAR的50%及75%等值面模型的頂視圖(xz平面,y=0)。圖10中的75%等值線輪廓為一個(gè)小橢圓形,其周?chē)且粋€(gè)雙瓣的橢圓形的50%SAR等值線輪廓。由于該類(lèi)型的施加器輻射的電場(chǎng)模型的形狀的原因,因此圖10中的75%SAR等值線區(qū)域的尺寸較小。圖11為SAR的50%及75%等值面模型的端視圖(yz平面,x=0)。圖11中的75%等值線輪廓為一個(gè)小圓形,其周?chē)且粋€(gè)雙瓣的橢圓形的50%SAR等值線輪廓區(qū)域。該輪廓區(qū)域的尺寸近似于波導(dǎo)開(kāi)口的尺寸。圖9到圖11所示的結(jié)果表明,用兩個(gè)TEM-2(溫度-2)波導(dǎo)施加器的自適應(yīng)相控陣列可以對(duì)大體積的深層乳房組織進(jìn)行加熱而同時(shí)基本上不加熱淺層組織。任何暴露在這個(gè)大加熱范圍內(nèi)的高含水量組織都會(huì)比周?chē)恼H榉拷M織更優(yōu)先的被加熱。為了證實(shí)這種選擇性的(優(yōu)先性的)加熱特征,在FDTD(有限差分時(shí)域)仿真計(jì)算中將兩個(gè)直徑為1.5厘米的模擬腫瘤(介電常數(shù)58.6,電導(dǎo)率1.05S/m)埋入正常乳房組織模型中,兩個(gè)模擬腫瘤之間的間隔為5厘米。計(jì)算結(jié)果的頂視圖展示在圖12中。對(duì)圖10和圖12進(jìn)行比較可以看到SAR模型有了明顯變化,而兩個(gè)高含水量的腫瘤區(qū)域被選擇性地優(yōu)先加熱。為了展示這種選擇性加熱的敏銳性,圖13展示了所計(jì)算的SAR模型沿著z軸的變化狀況(x=0)。圖中,在兩個(gè)腫瘤的位置上出現(xiàn)了尖銳的高峰,這進(jìn)一步證明高含水量的癌比周?chē)恼H榉拷M織具有選擇性的加熱效應(yīng)。預(yù)期諸如纖維腺瘤及囊腫等良性乳房病變也會(huì)有相似的計(jì)算結(jié)果。圖14所示為在如圖5所示的外部聚焦自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)的施加器100上加上兩個(gè)安全措施的情況。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,一個(gè)寬1到2厘米的金屬薄片屏蔽帶605遮擋在矩形波導(dǎo)開(kāi)口600的頂部的一段面積上,以阻止雜散的射線照射到胸廓壁區(qū)域附近的乳房基部。另外,在波導(dǎo)施加器100(例如Celsion Corporation的TEM-2波導(dǎo)施加器)的整個(gè)頂表面上覆蓋了一層薄的微波吸收襯墊610(例如,0.125英寸厚的Cuming Microwave Corporation的片狀吸收層,衰減常數(shù)40分貝/英寸)。該微波吸收襯墊610能夠衰減或抑止任何的微波表面電流(microwavesurface current),該微波表面電流能夠朝著乳房基部及胸廓壁區(qū)域再輻射微波能量。微波吸收襯墊610膠接或附著在波導(dǎo)施加器的頂表面上。圖15所示為外部聚焦自適應(yīng)相控陣列溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)的施加器100以及設(shè)在T形的簡(jiǎn)化乳房模型700兩側(cè)的乳房加壓板200的側(cè)視圖,該T形模型700用來(lái)在微波加熱實(shí)驗(yàn)中模擬身體的乳房。施加器100上包括襯墊610及微波屏蔽帶605。加壓板200和T形模型700上部之間還設(shè)有絕緣墊620,該T形模型的上部代表支撐乳房組織的胸廓壁及肌肉部分。加壓板200上還設(shè)有一個(gè)最好用有機(jī)玻璃或其它塑料制成的T形的乳房模型包封件。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,加壓板200的該T形上部延伸在襯墊610及襯墊620之間并具有一定的厚度如圖15所示。T形身體乳房模型700的上段包含和肌肉等效的模型材料(M.Gauthrie編Methods of ExternalHyperthermic Heating,Springer Verlag,p.11(chou formulation),1990),而該模型700的下段則包含和乳房等效的脂肪捏塑體模型材料(J.J.W.Lagendijk and P.Nilsson,“Hyperthermia DoughA Fat and Bone EquivalentPhantom to Test Microwave/Radiofrequency Hyperthermia Heating System”,Physics in Medicine and Biology,Vol.30,No.7,pp.709-712,1985)。襯墊620是柔軟的以使患者舒適。襯墊620還包含微波吸收材料以減少雜散微波能量。施加器100設(shè)計(jì)成其和乳房組織之間留有一個(gè)間隙區(qū)域635,該間隙區(qū)域635使得對(duì)準(zhǔn)該間隙的外部風(fēng)扇或?qū)Ч苣軌蛱峁饬鱽?lái)冷卻乳房基部的各個(gè)側(cè)面及胸廓壁區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,可以用諸如Lockwood Producta,Inc.,Lake Oswego,OR制造的帶有喇叭形或錐形噴咀的塑料導(dǎo)管來(lái)將冷卻空氣導(dǎo)入到間隙區(qū)域635內(nèi)以對(duì)乳房區(qū)域進(jìn)行冷卻。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,一個(gè)光纖溫度傳感器探頭415及一個(gè)電場(chǎng)微波聚焦探頭175互相平行地一起套在一根導(dǎo)管內(nèi)。光纖溫度傳感器的頂端布位在腫瘤位點(diǎn)或焦點(diǎn)位置190內(nèi),電場(chǎng)聚焦探頭175則位于兩個(gè)加壓板之間的和腫瘤相同深度處。腫瘤內(nèi)的光纖溫度傳感器可以是氟光學(xué)(fluroroptic)型的非金屬材料,這種材料和微波能量互不干涉(M.Gauthrie編,Methods of External Hyperthermic Heating,Springer Verlag,p.119,1990)。金屬材料的電場(chǎng)探頭175由非常細(xì)的0.020英寸直徑的金屬同軸電纜(UT-20)組成。電場(chǎng)聚焦探頭175的末梢由同軸電纜的中心銷(xiāo)來(lái)組成,該中心銷(xiāo)伸出同軸電纜外套約1厘米。電場(chǎng)聚焦探頭的末梢位于離光纖溫度傳感器頂端約0.5厘米處。圖16展示了一個(gè)形狀更為真實(shí)的一些的乳房模型710,圖中的乳房是曲線形狀的。對(duì)于該乳房,其曲線部分可以用一個(gè)塑料袋(聚乙烯的)內(nèi)裝以一個(gè)和乳房形狀一致的可壓縮的脂質(zhì)模型材料來(lái)制成。可壓縮的超聲乳房成像模型也可以用在微波實(shí)驗(yàn)中。圖16中,位置標(biāo)記7和8是位于靠近胸廓壁附近的乳房基部的皮膚上。另外,如圖所示,同軸的金屬電場(chǎng)會(huì)聚探頭175中有一部分(進(jìn)入乳房部段以下的部分)沒(méi)有受到乳房組織的遮擋而直接暴露在兩個(gè)波導(dǎo)施加器100輻射的微波能量中。該微波能量可能使得所暴露的金屬同軸電纜過(guò)熱,結(jié)果使得電場(chǎng)聚焦探頭進(jìn)入乳房皮膚點(diǎn)附近的皮膚被燒傷。在這樣的情況下,就要求在微波調(diào)焦步驟完成后,在開(kāi)始對(duì)乳房加熱之前將電場(chǎng)聚焦探頭175從乳房中取走。優(yōu)選的是,電場(chǎng)聚焦探頭175是一個(gè)帶有中心銷(xiāo)的同軸電纜,該中心銷(xiāo)伸出電纜形成一個(gè)單極天線。然而,聚焦探頭也可以由一個(gè)單極或雙極的天線制成,該天線和平行的金屬材料或電纜材料的傳輸線相連。備選的是,聚焦探頭可以是一個(gè)帶有微波信號(hào)-光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的單極或雙極天線,該轉(zhuǎn)換器和光纜相連,從而可以避免在進(jìn)入皮膚點(diǎn)處發(fā)生金屬加熱效應(yīng)。該備選實(shí)施例所用的光學(xué)調(diào)制器可以是,例如,一個(gè)Mach Zehnder調(diào)制器。圖17所示為加上了安全改善措施的加壓板200及襯墊620的詳細(xì)的三維圖。加壓板的邊緣210是一個(gè)損傷皮膚的潛在根源,因?yàn)樵撨吘?10是由加壓板的垂直表面和水平表面相交而形成的直角,并且該直角邊緣貼近胸廓壁及乳房組織。因此,在胸廓壁和該邊緣210之間鋪設(shè)有微波吸收襯墊620。該襯墊620起兩方面的作用。首先是襯墊620包含有柔軟的泡沫材料,該泡沫材料可以在加壓板200對(duì)乳房加壓時(shí)防止其邊緣210擦傷或壓傷乳房皮膚。第二是,襯墊620中含有微波吸收材料,該吸收材料能夠衰減任何來(lái)自施加器100的雜散微波射線以防止附近的組織過(guò)熱。加壓板或加壓葉片200上可以包括一個(gè)或多個(gè)矩形孔205,以允許將一個(gè)超聲變換器通過(guò)該孔205和皮膚相接觸以對(duì)乳房進(jìn)行超聲成像,同時(shí)還允許電場(chǎng)聚焦探頭及溫度探頭從這里插入到乳房腫瘤區(qū)域內(nèi)。在該發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中,如圖18所展示的波導(dǎo)施加器100、加壓板200、及金屬屏蔽帶615的側(cè)視圖所示,該金屬屏蔽帶615膠接或附著在加壓板200的背離乳房皮膚的一面上。
屏蔽實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[109]如上所述,圖15展示了外部聚焦自適應(yīng)相控陣列高溫療法對(duì)乳房腫瘤進(jìn)行治療時(shí)的幾何位置關(guān)系。試驗(yàn)中以?xún)蓚€(gè)Celsion CorporationTEM-2微波施加器以915兆赫的頻率輻射微波能量以進(jìn)行溫?zé)嶂委煛榱撕?jiǎn)單起見(jiàn),試驗(yàn)中以一個(gè)有機(jī)玻璃盒子組成的T形的身體乳房模型來(lái)代表患者組織,該T形模型的下部包含模擬的乳房組織,該模型的上部包含模擬的肌肉組織。此外,在位置1處還放置了一個(gè)直徑約1.5厘米的由肌肉身體模型組織所組成的模擬乳房腫瘤。實(shí)驗(yàn)中使用了7個(gè)溫度探頭(標(biāo)號(hào)#1至#7)。1號(hào)探頭是光纖溫度探頭,其余的探頭是放在模擬的乳房組織皮膚外的熱電偶探頭。1號(hào)探頭位于要求的焦點(diǎn)位置190上,模擬的腫瘤就位于這里。2號(hào)及3號(hào)探頭位于主微波電場(chǎng)外的加壓板200的頂部角落處。4號(hào)及5號(hào)探頭位于微波電場(chǎng)的中心處,這里的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大值。6號(hào)及7號(hào)探頭位于4號(hào)及5號(hào)探頭的上方,這里的電場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)期較低些。在1號(hào)探頭的位置的同樣深度上還布置了一個(gè)電場(chǎng)聚焦探頭175以會(huì)聚微波能量。電場(chǎng)聚焦探頭175及1號(hào)光纖溫度探頭共同套在一個(gè)1.65毫米外徑的特氟隆公共導(dǎo)管內(nèi)。進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)驗(yàn),其中傳遞給每個(gè)通道的微波功率都是70瓦,并且陣列中的移相器都自適應(yīng)地將能量會(huì)聚到6厘米厚的身體乳房模型的中央1號(hào)探頭的位置上。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)不使用微波吸收材料或金屬屏蔽物,如圖5所示;第二個(gè)實(shí)驗(yàn)使用了微波吸收材料并將施加器開(kāi)口的頂部2厘米區(qū)域用金屬帶屏蔽起來(lái),如圖15所示。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,算出了各個(gè)傳感器測(cè)量到的起始30秒鐘加熱期間內(nèi)的初始溫升斜率(℃/分鐘),如表5、表6所列。
表5.無(wú)微波吸收材料及屏蔽物時(shí)的溫升速率的測(cè)量值溫度傳感器 溫升速率(無(wú)吸收材料,無(wú)屏蔽物)#1模擬腫瘤位點(diǎn) 3.8℃/分鐘#2左側(cè)胸廓壁表面位點(diǎn) 4.4℃/分鐘#3右側(cè)胸廓壁表面位點(diǎn) 5.2℃/分鐘#4左側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心 0.8℃/分鐘#5右側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心 1.0℃/分鐘#6左側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心上方 0.8℃/分鐘#7右側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心上方 1.6℃/分鐘[111]胸廓壁表面比模擬腫瘤位點(diǎn)加熱得更快。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖示于圖19中。
表6.在乳房加壓板和波導(dǎo)施加器頂面鋪設(shè)微波吸收材料和在施加器開(kāi)口頂部覆蓋屏蔽物時(shí)的溫升速率的測(cè)量值溫度傳感器溫升速率#1模擬腫瘤位點(diǎn)5.6℃/分鐘#2左側(cè)胸廓壁表面位點(diǎn) 1.8℃/分鐘#3右側(cè)胸廓壁表面位點(diǎn) 2.4℃/分鐘
#4左側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心 2.2℃/分鐘#5右側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心 1.6℃/分鐘#6左側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心上方 0.8℃/分鐘#7右側(cè)皮膚表面,電場(chǎng)中心上方 1.2℃/分鐘[112]由表6可見(jiàn),模擬腫瘤位點(diǎn)的加熱速率明顯快于包括胸廓壁區(qū)域在內(nèi)的其它位點(diǎn)。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖示于圖20中。因此,使用了安全改善措施后,腫瘤加熱得更快了,而2號(hào)及3號(hào)傳感器位置上的溫升斜率卻下降到只有沒(méi)有采用安全措施時(shí)的一半。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果清楚地說(shuō)明微波吸收襯墊及蓋在波導(dǎo)施加器開(kāi)口上部的屏蔽帶在減少胸廓壁附近表面的加熱方面的明顯效果。4號(hào)及5號(hào)傳感器位置的溫升斜率由于采用了安全措施而有所提高,但仍只有腫瘤位置溫升斜率的一半以下。附加的氣流及冷卻空氣還將有助于更進(jìn)一步的減少對(duì)表面的加熱。
小乳房治療(女性和男性)[113]在某些情況下,即當(dāng)女性或男性乳房較小(與由相對(duì)的相干陣列施加器形成的治療孔相比),或者腫瘤位于相干陣列施加器治療孔外側(cè)時(shí),需要考慮采用其它方法來(lái)加熱乳房腫瘤。圖21示出了處于俯臥位置的受壓乳房940的側(cè)視圖,其中腫瘤位于略高于如虛線101所示的施加器頂部的位置。這樣,腫瘤正好位于由加壓板200形成的治療孔上邊緣處,該處布置有施加器100的單極反饋件104。腫瘤的這種位置是由于男性或女性患者乳房較小造成的,或者僅由于腫瘤較靠近于胸壁。在這些情況下,可以想到腫瘤難于被加熱,因?yàn)樗谑┘悠?00的初始加熱范圍以外。如前所述,圖21的例子示出了患者處于俯臥位置的方法,并且由正y軸來(lái)表示垂直方向。本發(fā)明的一種備選治療構(gòu)型可采用單一空氣冷卻能量施加器100,該施加器的單極反饋件104的位置設(shè)置成當(dāng)患者處于俯臥位置時(shí),它朝向腫瘤發(fā)射能量來(lái)加熱如圖22所示的乳房腫瘤。施加器100可以是矩形或其它形狀的波導(dǎo),并且單極反饋件104位于其中。施加器100的波導(dǎo)孔應(yīng)設(shè)置成覆蓋乳房,這樣被治療的腫瘤或組織位于或十分靠近波導(dǎo)孔的中點(diǎn)或中央?yún)^(qū)域,如圖22-26大致所示。圖22示出了俯臥位置懸垂乳房的側(cè)視圖和施加器波導(dǎo)100的位置,其中乳房較小,并且這種乳房可以是女性或男性患者的。我們期望單個(gè)施加器100的能量能夠相對(duì)容易地將腫瘤加熱至適當(dāng)溫度,因?yàn)閳D22的腫瘤在施加器100的初始加熱范圍之內(nèi)。這種單個(gè)施加器加熱方法可以采用前面相應(yīng)于圖5和14所述的類(lèi)似方式來(lái)對(duì)施加器進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和功率控制,以及采用類(lèi)似的結(jié)束治療的方式。施加器100設(shè)計(jì)成或者為非接觸直接空氣耦合,或者為直接與低損耗介質(zhì)接觸(如下面參考圖27的描述)。這就是說(shuō),施加器100本身不與被治療的乳房皮膚接觸,而是留有一個(gè)間隙106,其中通有氣流,形成與被治療的乳房的耦合。通過(guò)間隙106的氣流溫度根據(jù)情況可以在致冷與加溫范圍內(nèi)變化,以實(shí)現(xiàn)不同的醫(yī)療目的。空氣與被治療的乳房能量的耦合溫度范圍可以為0℃至50℃。該變化的溫度可用于以治療點(diǎn)和/或被治療的區(qū)域治療后的狀況為前提條件。例如,一些情況為建議對(duì)皮膚或組織的不同深度進(jìn)行冷卻或加熱,以達(dá)到期望的治療效果。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中,溫度探頭可插入到腫瘤中,以便在治療過(guò)程中監(jiān)測(cè)加熱組織的溫度。這些溫度測(cè)量可用于在治療過(guò)程中控制微波功率。圖23示出了沿x軸的視圖,其中患者俯臥,溫度探頭410以大致垂直于電場(chǎng)的方向插入到腫瘤中。備選的是,如圖24所示,患者可仰臥,可從乳房上部對(duì)乳房腫瘤進(jìn)行加熱。這就是說(shuō),施加器100可以從處于俯臥位置的患者下部移到處于仰臥位置的患者上部,以便使施加器從乳房940上方發(fā)射能量。圖25示出了沿x軸的視圖,其中患者仰臥,溫度探頭410以大致垂直于電場(chǎng)的方向插入到腫瘤中。值得注意的是,對(duì)于處于仰臥位置的患者來(lái)說(shuō),與處于俯臥位置的乳房(重力背向胸壁拉動(dòng)乳房)相比,此時(shí)的乳房因?yàn)橹亓Χ鴥A向于較扁平(即,重力將乳房組織拉向胸壁)。仰臥位置的優(yōu)點(diǎn)是乳房組織扁平,乳房腫瘤相對(duì)于乳房皮膚的深度變淺。俯臥位置的優(yōu)點(diǎn)在于保持治療區(qū)域遠(yuǎn)離胸壁區(qū)域,為胸壁組織提供了安全空間。在一些情況下,在患者俯臥或仰臥時(shí)采用環(huán)繞患者軀干的,與乳房相比具有一定寬度的布帶1000來(lái)對(duì)乳房加壓是有益的。圖26示出了患者俯臥時(shí)采用布帶來(lái)對(duì)乳房加壓的例子。以該方式對(duì)乳房加壓,如圖26所示使乳房組織變平,可減少被治療的腫瘤/組織附近的血流,并降低了被治療的腫瘤或組織相對(duì)于皮膚的深度,從而更易于對(duì)被治療的腫瘤或組織進(jìn)行加熱。加壓帶優(yōu)選由薄的例如尼龍等布類(lèi)材料制成,允許氣流從施加器穿過(guò)加壓帶,冷卻乳房皮膚。如在一個(gè)例子中,乳房加壓帶在治療期間可象管狀上衣那樣穿著??刹捎脦Щ虿粠Ъ訅旱膯蝹€(gè)施加器治療方法有利地治療一些患者。類(lèi)似地,當(dāng)患者面朝下(俯臥)或面朝上(仰臥)時(shí)可采用單個(gè)施加器治療。單個(gè)施加器治療可用于直接加熱胸壁區(qū)域,并因此可以想象在治療或預(yù)防男性乳房癌和女性乳房癌和預(yù)防這些癌癥復(fù)發(fā)中能夠取得成功。如果對(duì)小乳房患者進(jìn)行乳房癌治療或者進(jìn)行乳房癌預(yù)防,則將單個(gè)施加器對(duì)準(zhǔn)腫瘤或乳房上部,其中乳房癌主要發(fā)生在此處。在優(yōu)選實(shí)施例中,對(duì)乳房施以約90千焦耳(50瓦微波功率持續(xù)30分鐘)的微波能量劑量,以消滅進(jìn)行乳房腫瘤切除術(shù)之前的乳房腫瘤,或消滅針對(duì)DCIS進(jìn)行乳房腫瘤切除術(shù)之后的微觀乳房癌細(xì)胞。在給予他莫西芬預(yù)防乳房癌期間,可以在進(jìn)行一年一次的多次治療中,每次采用同樣劑量進(jìn)行溫?zé)嶂委?。皮膚溫度傳感器可用于監(jiān)測(cè),并且可以對(duì)單通道微波功率進(jìn)行調(diào)節(jié),以便在熱療過(guò)程中使皮膚溫度保持在約低于41℃。在備選實(shí)施例中,溫度傳感器可位于治療區(qū)域內(nèi),并且可采用測(cè)量到的腫瘤溫度來(lái)控制傳遞到熱療施加器的微波功率,從而在120分鐘至240分鐘內(nèi)將當(dāng)量熱劑量傳遞到腫瘤或乳房組織治療區(qū)域。圖27示出了一個(gè)備選實(shí)施例,其中施加器100由例如水1500等低損耗介質(zhì)充填,并且由塑料或其它非導(dǎo)電防水材料制成的袋子包裹著波導(dǎo)施加器的口部,以形成與進(jìn)入到乳房組織的微波能量耦合的水丸1010??沙蛉榉拷M織按壓水丸1010,從而對(duì)乳房施壓來(lái)減少被治療區(qū)域的血流,并減少皮膚表面和被治療的乳房腫瘤或組織之間的厚度。水可以是蒸餾水或去離子水,并且可以是冷水或熱水,以貼著乳房組織形成循環(huán)。水可循環(huán)進(jìn)行波導(dǎo)施加器100并通過(guò)以本領(lǐng)域公知的方式相連接的管(未示出)環(huán)繞乳房940。在上述的有關(guān)微波的實(shí)施例以外,申請(qǐng)人還展望可能使用其它任何類(lèi)型的聚焦能量的實(shí)施例,這包括采用聚焦的電磁能量、超聲能量、射頻能量、激光能量或本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員公知的其它聚焦能量源。亦即,任何形式的能量或不同形式能量的組合,只要它們能夠被聚集起來(lái)對(duì)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的組織進(jìn)行加熱及消融便可以用到符合申請(qǐng)人發(fā)明的方法中。盡管聚集的能量可以是主要的加熱源,但它還可以和一種物質(zhì)的引入結(jié)合起來(lái)使用,該引入物質(zhì)能夠增加或增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)區(qū)域(腫瘤)的加熱作用。該物質(zhì)可以是鹽水或是水和金屬或諸如一個(gè)金屬的外科乳房夾子(metallicsurgical breast clip)等其它導(dǎo)電物質(zhì)的混合,這使得這種物質(zhì)能夠增強(qiáng)傳遞給目標(biāo)區(qū)域的加熱量。由于所引入的物質(zhì)增強(qiáng)了對(duì)目標(biāo)區(qū)域的加熱作用,這就是一種使目標(biāo)區(qū)域獲得選擇性加熱的替代方法。因此,本申請(qǐng)人展望將非聚焦的能量和鹽水或水和金屬混合等引入物質(zhì)組合起來(lái)使用,這將對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行充分的加熱以消滅那里的癌細(xì)胞和/或良性病變細(xì)胞。因此,這種實(shí)施例所使用的施加器可以是傳遞非聚焦能量的施加器。在這種實(shí)施例中,由于根據(jù)該發(fā)明僅僅使用了非聚焦的能量,因此不必使用電場(chǎng)探頭。盡管已經(jīng)結(jié)合幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了具體描述,但本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,在不違背由所附的權(quán)利要求書(shū)確定的本發(fā)明的精神及范圍的情況下還可以對(duì)這些實(shí)施例作很多修改或變型。例如,盡管以上所述溫?zé)嶂委熛到y(tǒng)針對(duì)乳房癌及良性乳房病變的治療,但該發(fā)明可以用來(lái)治療諸如前列腺癌、肝癌、肺癌、及卵巢癌等其它類(lèi)型的癌以及諸如良性前列腺增生(BPH)等良性病變。同樣,這里所公開(kāi)的改善安全性的方法也可以應(yīng)用于對(duì)諸如腿、臂及軀干等人體的其它附件或部分進(jìn)行治療的微波或射頻高溫療法中。還要指出,使用更多或更少數(shù)目的天線陣列的施加器或單天線的施加器其結(jié)果也是一樣的。另外,這里所公開(kāi)的方法也可以用在非相干的多施加器治療系統(tǒng)中,當(dāng)然在非相干的系統(tǒng)中就不必使用電場(chǎng)聚焦探頭。在不要求或不適合進(jìn)行乳房壓縮或其它器官壓縮的場(chǎng)合下,本發(fā)明方法中的加壓步驟便可以省去。如果不使用加壓步驟,那么就可以不必使用吸收襯墊及其它金屬屏蔽物。這里所公開(kāi)的某些方法和技術(shù)也可以應(yīng)用到超聲溫?zé)嶂委熛到y(tǒng),特別是用于反饋控制的能量劑量的使用。本發(fā)明的方法可以用來(lái)增強(qiáng)放射療法的效果或是用來(lái)以熱敏的脂質(zhì)體和/或目標(biāo)基因來(lái)遞送目標(biāo)藥物。該發(fā)明也可以應(yīng)用于諸如工業(yè)材料或食品加熱等非醫(yī)療目的的高溫加熱系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)用能量對(duì)身體組織進(jìn)行選擇性照射,以治療癌性或良性身體病變的方法,該方法包括下列步驟a)監(jiān)測(cè)鄰近被照射身體組織的皮膚表面的溫度;b)將至少一個(gè)能量施加器定位在被治療的身體位點(diǎn)附近;c)設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每一個(gè)的初始功率水平;d)將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器,以便用能量選擇性地照射身體組織和治療至少一種癌性和良性身體病變;e)在治療過(guò)程中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每一個(gè)的功率水平;f)監(jiān)測(cè)傳遞到所述至少一個(gè)能量施加器的能量;g)在治療過(guò)程中實(shí)時(shí)確定傳遞到所述至少一個(gè)能量施加器的總能量;和h)當(dāng)已通過(guò)所述至少一個(gè)能量施加器將期望的總能量劑量傳遞給身體組織時(shí)完成治療。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述能量為電磁,超聲,射頻和激光波中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述身體為女性患者或男性患者之一的乳房,并且用單一施加器來(lái)加熱乳房。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其中女性患者或男性患者處于俯臥位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其中女性患者或男性患者處于仰臥位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法,還包括采用管狀布料朝向胸部對(duì)按壓乳房的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其中所述能量為電磁,超聲,射頻和激光波中至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述身體為一器官。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述身體為患者頭,頸,軀干,手臂和腿其中之一的表淺區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,還包括如下步驟在將能量傳遞給至少一個(gè)施加器之前采用通過(guò)被治療的身體位點(diǎn)的流通冷卻氣體和通過(guò)身體位點(diǎn)的流通加溫氣體其中之一來(lái)預(yù)調(diào)被治療的身體組織。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,還包括如下步驟在將能量傳遞給至少一個(gè)施加器結(jié)束之后采用通過(guò)被治療的身體位點(diǎn)的流通冷卻氣體和通過(guò)身體位點(diǎn)的流通加溫氣體其中之一來(lái)事后調(diào)節(jié)被治療的身體組織。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述至少一個(gè)施加器包括含有低損耗介質(zhì)的彈丸,該彈丸附著到鄰近被治療的身體的至少一個(gè)施加器的端部,其中該低損耗介質(zhì)與從施加器傳遞到身體組織的能量耦合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法,其中所述低損耗介質(zhì)為蒸餾水和去離子水其中之一。
14.一種用能量對(duì)乳房組織進(jìn)行選擇性照射,以治療癌性或良性乳房病變,或預(yù)防男性或女性患者乳房出現(xiàn)癌癥或癌癥復(fù)發(fā)的方法,該方法包括下列步驟a)監(jiān)測(cè)被治療的乳房組織周?chē)鷧^(qū)域的溫度;b)將具有能量反饋的單個(gè)能量施加器定位于乳房附近,該施加器具有波導(dǎo),該波導(dǎo)具有孔寬和孔高,該施加器定位成被照射的乳房組織十分接近于孔寬和孔高的中點(diǎn);c)將能量傳遞到單個(gè)能量施加器,以便用能量來(lái)選擇性地照射乳房組織,并對(duì)乳房癌性和良性病變的至少一種進(jìn)行治療;d)在治療過(guò)程中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到單個(gè)能量施加器的功率水平;e)在治療過(guò)程中實(shí)時(shí)確定傳遞到單個(gè)能量施加器的總能量;h)當(dāng)已通過(guò)單個(gè)能量施加器將期望的總能量劑量傳遞給受照射的乳房組織時(shí)完成治療。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中當(dāng)患者接受良性乳房腫瘤,乳房癌治療或進(jìn)行乳房癌預(yù)防時(shí),單個(gè)施加器的定位步驟為使能量對(duì)準(zhǔn)乳房腫瘤或乳房上部其中之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中總能量劑量為高達(dá)約360千焦耳的微波劑量。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中傳遞給單個(gè)能量施加器的功率為高達(dá)約200瓦的微波功率約30分鐘。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中監(jiān)測(cè)乳房組織周?chē)鷧^(qū)域溫度的步驟包括將皮膚傳感器放置到被治療的乳房表面上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法,其中對(duì)所述皮膚傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)單個(gè)施加器的功率,以保持所測(cè)皮膚溫度低于約41℃。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中監(jiān)測(cè)乳房組織周?chē)鷧^(qū)域溫度的步驟包括將溫度探頭插入到被治療的組織區(qū)域中,并采用內(nèi)部所測(cè)溫度來(lái)控制傳遞到單個(gè)施加器的功率。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法,其中內(nèi)部所測(cè)溫度控制傳遞到單個(gè)能量施加器的功率,并將在約120分鐘至240分鐘的當(dāng)量劑量傳遞給受照射的乳房組織。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中定位步驟包括在施加器端部和相鄰乳房之間設(shè)有間隙,以使能量通過(guò)空氣與乳房耦合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法,其中將來(lái)自施加器的能量與乳房耦合的空氣的溫度在約0℃至約50℃的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法,進(jìn)一步包括如下步驟在將能量傳遞給單個(gè)施加器之前采用通過(guò)乳房的流通冷卻氣體和通過(guò)乳房的流通加溫氣體其中之一來(lái)預(yù)調(diào)被治療的乳房組織。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法,還包括如下步驟在將能量傳遞給單個(gè)施加器結(jié)束之后采用通過(guò)乳房的流通冷卻氣體和通過(guò)乳房的流通加溫氣體其中之一來(lái)事后調(diào)節(jié)被治療的乳房組織。
26.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,其中單個(gè)施加器包括含有低損耗介質(zhì)的彈丸,該彈丸附著到鄰近被治療的乳房的單個(gè)施加器的端部,其中該低損耗介質(zhì)與從施加器傳遞到身體組織的能量耦合。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法,其中所述低損耗介質(zhì)為蒸餾水和去離子水其中之一。
28.根據(jù)權(quán)利要求14的方法,還包括如下步驟采用他莫西芬或其它抗雌激素藥物與選擇性照射一起來(lái)阻止雌激素與乳房癌的雌激素受體結(jié)合,并通過(guò)加熱直接殺死癌細(xì)胞。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法,其中在5年之內(nèi)給接受選擇性照射溫?zé)岑煼ǖ幕颊呙刻焯峁┘s10至20毫克的他莫西芬或其它抗雌激素藥物,并在同樣的5年期間以規(guī)定間隔給患者進(jìn)行溫?zé)岑煼ā?br> 30.一種用能量對(duì)身體組織進(jìn)行選擇性照射,以治療癌性或良性身體病變的方法,該方法包括下列步驟a)監(jiān)測(cè)鄰近被照射身體組織的皮膚表面的溫度;b)將至少一個(gè)能量施加器定位在被治療的身體位點(diǎn)附近;c)設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的初始功率水平;d)將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器,以便用能量來(lái)選擇性照射身體組織,和在癌性和良性身體病變的至少一種處加熱;e)在選擇性照射和加熱身體步驟中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的功率水平;f)其中由至少一個(gè)能量施加器提供的熱量對(duì)被治療的身體組織內(nèi)的蛋白質(zhì)進(jìn)行加熱,從而促進(jìn)蛋白質(zhì)抑制劑的生成,該蛋白質(zhì)抑制劑阻止癌癥或其它相關(guān)的病變或疾病的擴(kuò)散與生長(zhǎng)。
31.一種用能量對(duì)身體組織選擇性照射,以治療癌性或良性身體病變的方法,該方法包括下列步驟a)監(jiān)測(cè)鄰近被照射身體組織的皮膚表面的溫度;b)將至少一個(gè)能量施加器定位在被治療的身體位點(diǎn)附近;c)設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的初始功率水平;d)將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器,以便用能量來(lái)選擇性照射身體組織,并在癌性和良性身體病變的至少一種處加熱;;以及e)在選擇性照射和加熱身體步驟中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的功率水平;f)其中至少一個(gè)能量施加器提供的熱量在加熱損傷了與蛋白質(zhì)相關(guān)聯(lián)的DNA分子時(shí)去除該蛋白質(zhì),從而增強(qiáng)癌細(xì)胞的凋亡,其中所述蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)癌細(xì)胞進(jìn)行自我修復(fù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法,其中由至少一個(gè)能量施加器提供的熱量殺死或抑制負(fù)責(zé)癌細(xì)胞生長(zhǎng)和擴(kuò)散到癌原位之外的抗凋亡蛋白質(zhì)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法,其中由至少一個(gè)能量施加器提供的熱量在細(xì)胞毒素與輻射,化學(xué)療法和加熱其中之一結(jié)合損傷DNA分子時(shí)刪去了負(fù)責(zé)癌細(xì)胞進(jìn)行自我修復(fù)的蛋白質(zhì)。
34.一種用能量對(duì)身體組織進(jìn)行選擇性照射,以減少脂肪團(tuán),癌性或良性身體病變的方法,該方法包括下列步驟a)在選擇照射身體組織之前向被治療的身體選定區(qū)域注射一種材料;b)監(jiān)測(cè)鄰近被照射身體組織的皮膚表面的溫度;c)將至少一個(gè)能量施加器定位在被治療的身體位點(diǎn)附近;d)設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的初始功率水平;e)將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器,以便用能量來(lái)選擇性照射身體組織,并減少癌性和良性身體病變的至少一種;f)在治療過(guò)程中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每一個(gè)的功率水平;g)監(jiān)測(cè)傳遞到至少一個(gè)能量施加器的能量;h)在治療過(guò)程中實(shí)時(shí)確定傳遞到至少一個(gè)能量施加器的總能量;i)當(dāng)已通過(guò)至少一個(gè)能量施加器將期望的總能量劑量傳遞給身體組織時(shí)完成治療,其中所述注射的材料與被治療區(qū)域周?chē)纳眢w組織相比具有更高的電導(dǎo)率,這樣被治療的區(qū)域優(yōu)先吸收至少一個(gè)能量施加器產(chǎn)生的熱量,從而使得產(chǎn)生的熱量局部化,并消滅選定的包括脂肪的癌性或良性組織。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法,其中所述注射的材料為鹽水溶液和包含金屬化合物的溶液中之一。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法,還包括如下步驟在產(chǎn)生熱量之后對(duì)被治療的身體施加足夠的壓力,這樣被治療的身體區(qū)域中任何凸起中至少之一變得光滑,被治療的身體區(qū)域被塑形或成形。
37.一種用能量對(duì)乳房組織進(jìn)行選擇性照射,以治療癌性或良性乳房病變的方法,該方法包括下列步驟a)監(jiān)測(cè)鄰近被照射乳房組織的皮膚表面的溫度;b)將至少一個(gè)能量施加器定位在被治療的乳房位點(diǎn)附近;c)設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的初始功率水平;d)將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器,以便用能量來(lái)選擇性照射乳房組織;以及e)在對(duì)乳房進(jìn)行選擇性照射的過(guò)程中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每一個(gè)的功率水平;其中傳遞能量的步驟加熱消滅癌性和良性乳房病變中至少一種,并且導(dǎo)致的加熱選擇性去除雌激素受體,從而阻止雌激素與癌性和良性乳房病變中至少一種結(jié)合。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法,還包括如下步驟采用他莫西芬或其它抗雌激素藥物與選擇性照射一起增強(qiáng)雌激素阻斷作用,從而防止雌激素與乳房癌的雌激素受體結(jié)合。
39.一種用能量對(duì)乳房組織進(jìn)行選擇性照射,以治療癌性或良性乳房病變的方法,該方法包括下列步驟a)監(jiān)測(cè)鄰近被照射乳房組織的皮膚表面的溫度;b)將至少一個(gè)能量施加器定位在被治療的乳房位點(diǎn)附近;c)設(shè)定傳遞到至少一個(gè)能量施加器中每一個(gè)的初始功率水平;d)將能量傳遞到至少一個(gè)能量施加器,以便用能量來(lái)選擇性照射乳房組織;以及e)在對(duì)乳房進(jìn)行選擇性照射過(guò)程中基于監(jiān)測(cè)到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器中的每一個(gè)的功率水平;其中傳遞能量的步驟加熱消滅癌性和良性乳房病變中至少一種,并且由至少一個(gè)能量施加器提供的熱量選擇性去除雌激素受體,這樣導(dǎo)致的加熱能夠采用激素替代程序,而無(wú)顯著的乳房癌危險(xiǎn)。
全文摘要
一種治療身體或器官的癌性或良性病變的方法,采用用能量選擇性地輻射身體組織。該方法包括如下步驟監(jiān)視鄰近身體的皮膚表面的溫度;將至少一個(gè)能量施加器定位在身體周?chē)?;將能量傳遞給至少一個(gè)能量施加器,以便用能量選擇性地輻射身體組織和治療至少一種身體的癌性或良性病變;在治療過(guò)程中基于監(jiān)視到的皮膚溫度來(lái)調(diào)節(jié)傳遞到至少一個(gè)能量施加器上的功率水平;監(jiān)視傳遞到至少一個(gè)能量施加器上的能量,確定傳遞到至少一個(gè)能量施加器上的總能量,以及當(dāng)所需總能量劑量已通過(guò)至少一個(gè)能量施加器傳遞到身體時(shí)完成治療。
文檔編號(hào)A61FGK1694657SQ03824300
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者A·J·芬恩, J·蒙 申請(qǐng)人:效思因公司
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