專利名稱：：一種人體微波透熱方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)一種人體微波透熱方法及裝置。熱療與放療或化療配合是人類用于治療癌癥及其它人類疾病的重要方法。目前常用的熱療是利用微波透熱能力強能量集中的特點，來進行微波熱療，又稱微波透熱。其原理是由微波幅射器口面射出的微波形成一微波場，在微波場內(nèi)，人體組織的極性分子因高速轉(zhuǎn)動而發(fā)熱，使微波場區(qū)域內(nèi)的溫度上升明顯，從而殺死癌細胞，或降低癌細胞的活性。目前國際上全是采用貼近式透熱法(見附件一)，它是由微波電源輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器的口面，并直接將其口面貼近人體被透熱部位體表進行透熱，通過測溫系統(tǒng)測量被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，其中微波電源頻率為915MHZ，連續(xù)最大功率輸出小于0.5KW。依據(jù)該方法制造的裝置，如美國BSD-400型微波熱療機(見附件二)，包括微波電源1、微波幅射器2、測溫系統(tǒng)4、計算機控制及顯示系統(tǒng)5，其中微波電源1的連續(xù)最大功率輸出為400w，頻率為915MHZ，測溫系統(tǒng)4采用光纖測溫系統(tǒng)，微波幅射器2采用園波導(dǎo)幅射器，計算機控制及顯示系統(tǒng)采用IBM-PC機。該裝置的特點是加熱區(qū)域集中，有效透熱深度為3～4厘米。但有兩點不足，一是由于采用了將幅射器口面直接貼近人體被加熱部位體表進行透熱，容易對人體表層組織造成灼傷，二是透熱深度不夠，對人體深部器臟的腫瘤也就無能為力。究其原因，主要是貼近式透熱法中其微波功率隨離開微波幅射器口面的距離增大，而呈雙曲線衰減。也就是說靠近幅射器口面附近，微波功率密度急劇下降，衰減很大，曲線十分陡峭;遠離幅射器口面，微波功率密度變化平緩，衰減很少，曲線較平坦。由于貼近式透熱法是將幅射器2的口面直接貼近在人體被透熱部位的體表，因此，其功率衰減十分明顯，勢必造成人體體表溫度高，而內(nèi)部溫度低的狀態(tài)，從而導(dǎo)致上述之不足。為了解決上述問題，各國學(xué)者，在這方面做了大量工作，但仍未取得突破性進展，但是又發(fā)展了另外兩種透熱方式，即侵入式透熱法和射頻透熱法。侵入式透熱法是通過外科手術(shù)，直接將幅射器插入病人的癌組織中，對癌組織進行加熱，由于此方法要引起附加的創(chuàng)傷，要動用外科手術(shù)，因而難于為病人接受。射頻透熱法也是利用射頻段電磁波穿透能力強的特點，對人體深部進行透熱。如美國生產(chǎn)的BSD-2000型射頻熱療裝置(見附件二)，該裝置的射頻電源頻率可調(diào)，頻率范圍為55MHZ至120MHZ，輸出功率為2KW，輸出功率送至環(huán)形相控陣天線的四對偶極子，四對偶極子裝在透明的塑料圓柱體上，構(gòu)成射頻幅射器，病人則用塑料病床放入圓柱體中心，充水的硅橡膠薄膜水囊與病人體表接觸，冷卻病人身體表面。該裝置雖然能解決透熱深度問題，但由于透熱范圍過大，對人體正常部位造成了不必要的損害，危險性大，同時，射頻幅射器還存在體積大、造價高等不足。鑒于上述幾種透熱法及裝置的不足，發(fā)明一種新的人體透熱法及裝置已為急需。本發(fā)明的目的在于提供一種人體微波透熱法及裝置，能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而具有適用范圍廣、透熱深度大、對表層組織損傷少、加熱均勻等特點。本發(fā)明的解決方案是根據(jù)微波功率密度衰減的規(guī)律，即靠近微波幅射器口面處，微波功率密度衰減大，而遠離幅射器口面處，微波功率密度衰減很小的特點，在現(xiàn)有貼近式透熱法的基礎(chǔ)上，直接將幅射器口面貼近人體被透熱部位體表改為將幅射器口面離開人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時在微波幅射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，微波電源的輸出功率可自動調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kw。這樣，能較好地解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而達到本發(fā)明的目的。本發(fā)明是由微波電源輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器的口面對人體被透熱部位進行透熱，通過測溫系統(tǒng)測量被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，其特征在于微波幅射器口面離開人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時在微波幅射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，微波電源的輸出功率可自動調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kw。其特征還在于微波幅射器口面距離人體被透熱部位體表為30～50cm，微波電源頻率采用915MHZ，其最大輸出功率為2kw時效果為最佳。依據(jù)上述方法所述的裝置，包括微波電源、微波幅射器、測溫系統(tǒng)、計算機控制及顯示系統(tǒng)，由微波電源輸出一定功率的微波，通過微波幅射器的口面對人體被透熱部位進行透熱，由測溫系統(tǒng)測量被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，其特征在于還包括有一聚焦裝置，聚焦裝置設(shè)置在微波幅射器的口面前。這樣，通過聚焦裝置將微波聚焦，使加熱區(qū)集中在腫瘤組織及其附近，以減少對周圍正常組織的不必要的加熱所可能產(chǎn)生的影響。其特征還在于聚焦裝置由一外殼和若干金屬小球組成，金屬小球在外殼內(nèi)按空間點陣排列成凸透鏡狀，焦距可為30～80cm。其特征還在于聚焦裝置的焦距為30～50cm為最佳，其特征還在于測溫系統(tǒng)采用紅外測溫儀。當該裝置工作時，由微波電源產(chǎn)生一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器，通過聚焦裝置對人體被加熱部位透熱，并控制微波幅射器口面距人體被加熱部位體表15～70cm的距離，由測溫系統(tǒng)將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)微波電源輸出的功率，來控制人體被透熱部位的溫度，達到殺死癌細胞或降低癌細胞活性的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點1.本發(fā)明由于采用非貼近式透熱法，利用了微波功率密度的衰減在離開微波幅射器口面一定距離時衰減很小這一特點，通過將微波幅射器口面離開人體被透熱部位體表一定距離，在微波幅射器口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源的輸出功率，且連續(xù)最大輸出功率大于1.2kw這一措施，使透熱深度由原來的3cm左右增加到10厘米以上，最大可達15厘米。2.本發(fā)明由于采用非貼近式透熱，較之貼近式透熱法，體表與內(nèi)部加熱更均勻，內(nèi)部溫度升高，同時體表散熱效果更好，避免了表層組織灼傷。3.本發(fā)明由于采用了聚焦裝置，使被透熱部位周圍器官的熱損傷大為減少。4.本發(fā)明的微波電源功率以及幅射器口面與被透熱部位體表之間的距離可配合調(diào)整，使該裝置使用范圍更大。5.本發(fā)明也可用于人體其它疾病的治療(如關(guān)節(jié)炎、腰肌損傷、肌力扭傷等)，以及動物的疾病治療與食品的防霉處理。6.本發(fā)明還具有簡單、成本低、使用方便等特點。圖1是本裝置的方框圖。圖2是實施例中的聚焦裝置的主剖視圖。圖3是實施例中的聚焦裝置的A-A剖視圖。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明是由微波電源1輸出一定功率的微波，經(jīng)微波幅射器2的口面對人體被透熱部位進行透熱，通過測溫系統(tǒng)4測量被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)5，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，本發(fā)明的特征在于微波幅射器2的口面離開人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時在微波幅射器2的口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源1的輸出功率，微波電源1的輸出功率可自動調(diào)節(jié)，且連接最大功率輸出大于1.2kw。其特征還在于微波幅射器2的口面距離人體被透熱部位體表為30～50cm，微波電源1的頻率采用915MHZ，其最大輸出功率為2kw為最佳。依據(jù)該方法所制成的裝置，如圖1所示，包括微波電源1、微波幅射器2、測溫系統(tǒng)4、計算機控制及顯示系統(tǒng)5，由微波電源1輸出一定功率的微波，通過微波幅射器2的口面對人體被透熱部位進行透熱，由測溫系統(tǒng)4測量被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)5，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，其特征在于還包括一聚焦裝置3，聚焦裝置3設(shè)置在微波幅射器2的口面前。這樣通過聚焦裝置3將微波聚焦，使加熱區(qū)集中在腫瘤組織及其附近，以減少對周圍正常組織的不必要損害。其特征還在于聚焦裝置3由一外殼6和若干金屬小球7組成，金屬小球7在外殼6內(nèi)按空間點陣排列成凸透鏡狀，焦距為30～80cm。其特征還在于聚焦裝置3的焦距為30～50cm最佳。如圖2與圖3所示、外殼6可采用泡沫塑料制成，它既是外殼，又是金屬小球7的支撐件。金屬小球7的直徑為2.0～4.0cm，最好為2.0cm，可為實心球，亦可為空心球，各球心間的距離可為2～5cm，最好為3cm。另外，測溫裝置4可為光纖測溫裝置，亦可為紅外測溫儀，最好為紅外測溫儀;微波電源1的頻率可選600MHZ～1500MHZ范圍的某一固定頻率，最好為915MHZ;其最大連續(xù)輸出功率至少應(yīng)大于1.2kw，如取2kw，且在0～2kw之間可調(diào)，微波幅射器2可采用口徑為15cm的圓幅射器。計算機控制及顯示系統(tǒng)5可采用IBM-PC機。計算機控制及顯示系統(tǒng)5與測溫裝置4采用I/O接口連接，與微波電源1采用I/O接口連接。微波電源1與微波幅射器2采用同軸電纜連接。聚焦裝置3則單獨置于微波幅射器2的口面前。使用該裝置時，將微波幅射器2對準人體被透熱部位，并調(diào)整微波幅射器2與人體被透熱部位體表之間的距離，控制在15～70cm之間，同時將聚焦裝置3單獨置于微波幅射器2的口面前。當該裝置工作時，由微波電源1產(chǎn)生一定功率和頻率的微波，經(jīng)幅射器2，通過聚焦裝置3對人體被加熱部位透熱，通過紅外測溫儀4，直接監(jiān)視被加熱區(qū)體表溫度，并反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)5進行信息處理，由計算機控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，來控制被加熱部位的溫度，從而殺死癌細胞或降低癌細胞的活性。該裝置具有簡單、成本低、使用方便、加熱均勻，透熱深度大等特點，透熱深度達10cm以上，最大可達15cm。附動物實驗測試結(jié)果動物為80kg重的活豬，微波電源頻率為915MHZ，最大連續(xù)輸出功率為2kw，透熱部位為腹部，微波幅射器2的口面距腹部的距離為30cm，其測試結(jié)果為</tables></tables>從以上結(jié)果可以看出，加熱深度可達10cm以上，且加熱十分均勻，體表溫度低于深部溫度，達到了本發(fā)明的目的。權(quán)利要求1.一種人體微波透熱方法，是由微波電源1輸出一定功率的微波，經(jīng)微波輻射器2的口面對人體被透熱部位進行透熱，通過測溫系統(tǒng)4測量人體被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機控制及顯示系統(tǒng)5，從而控制并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，本發(fā)明的特征在于微波幅射器2的口面離開人體被透熱部位體表15～70cm的距離，同時，在微波幅射器2的口面前加一聚焦裝置，并加大微波電源1的輸出功率，微波電源1的輸出功率可自動調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kw。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體微波透熱方法，其特征在于微波幅射器2的口面距離人體被透熱部位體表為30～50cm，微波電源1的頻率采用915MHz，其最大輸出功率為2kw為最佳。3.根據(jù)一種人體微波透熱方法所述的裝置，包括微波電源1、微波幅射器2、測溫系統(tǒng)4、計算機控制及顯示系統(tǒng)5，由微波電源1輸出一定功率的微波，通過微波幅射器2的口面對人體被透熱部位進行透熱，由測溫系統(tǒng)4測量人體被透熱部位的溫度，并將測得的溫度反饋至計算機制控及顯示系統(tǒng)5，從而制控并調(diào)節(jié)微波電源1輸出的功率，其特征在于還包括有一聚焦裝置3，聚焦裝置3設(shè)置在微波幅射器2的口面前。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于聚焦裝置3由一外殼6和若干金屬小球7組成，金屬小球7在外殼6內(nèi)按空間點陣排列成凸透鏡狀，焦距為30～80cm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于聚焦裝置3的焦距為30～50cm最佳。6.根據(jù)權(quán)利要求3或者4或者5所述的裝置，其特征在于測溫系統(tǒng)4采用紅外測溫儀。全文摘要本發(fā)明是有關(guān)一種人體微波透熱法及裝置，它是根據(jù)微波功率密度衰減的規(guī)律，在現(xiàn)有貼近式透熱法的基礎(chǔ)上，將微波輻射器2的口面離開人體被透熱部位體表15～70cm的距離，在微波輻射器2口面前加一聚焦裝置3，并加大微波電源1的輸出功率，微波電源1的輸出功率可自動調(diào)節(jié)，且連續(xù)最大功率輸出大于1.2kW。該方法與裝置能較好地解決透熱深度淺、表皮易灼傷、加熱不均勻等問題，適用于人體與動物的某些疾病治療，特別適用于人體深部癌的治療。文檔編號A61N5/02GK1062850SQ9010649公開日1992年7月22日申請日期1990年12月29日優(yōu)先權(quán)日1990年12月29日發(fā)明者任長學(xué)申請人:湖南大學(xué)