CN101234232A

CN101234232A - 导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机

Info

Publication number: CN101234232A
Application number: CNA2008100193314A
Authority: CN
Inventors: 顾宁; 徐睿智; 陈功; 张宇
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2008-08-06

Abstract

导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机是一种可以进一步发挥具有一定分散性纳米颗粒的发热效果，提高医疗效率，减小对外电源的难度要求，从而使有关装置小型并节约能源。该治疗机的电源(3)由多个小功率电源相互串联或者并联组成，聚焦式磁场发射器(8)由多个输出导引头(81)串联或者并联组成，根据输出导引头(81)的个数和参数，各个小功率电源在功率频率调节器(6)中进行分配，达到多个小功率电源与多个输出导引头(81)的最佳匹配效果；多个输出导引头(81)把不同能量的磁场实现在目标区域内聚焦，实现目标区域内磁场能量满足临床各种温度值的热疗需求。

Description

导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机

技术领域

本发明是一种用于肿瘤治疗的设备，属于生物医学工程中热疗技术的技术领域。

背景技术

热疗已被证明是医治肿瘤的一种很有效的方法。到目前为止，已经发展出许多种热疗技术，包括射频、微波、超声、热水灌注、磁致热疗等。在这些方法中，磁致热疗是采用通过交变磁场发生器在病灶部位产生一个交变磁场，同时在病灶中放置热种籽或铁磁性的微粒来形成病灶区的温度升高，从而杀灭肿瘤细胞的方法。这个技术因为是通过手术在病灶部位预先埋置热种籽，或者通过一定的介入方法将微粒分布于病灶中，因而对外磁场的加载没有很高的定位要求；另外，因为热种籽或者铁磁颗粒相当于一种电磁能吸收的天线，如果其合理分布，可达到对病灶区均匀加热的目的。这些都是该方法优异于其它技术的一些地方。当然，磁致热疗也存在着一些不足，就是体内使用的热种籽或者铁磁微粒必须有非常好的生物相容性和很高的热效，如何将这些材料合理有效地放置于病灶部位是需要专门研究的；此外，体外所加的磁场因为场强很大，实现起来还很困难。

因为纳米技术的发展，为磁致热疗等技术的发展带来了新的活力。纳米磁性材料因为可以精确地控制粒径、分散性和表面分子修饰等，包括从铁磁性转为超顺磁性纳米颗粒的获得，从而可以优选出在某些频率点上的热效最好的材料；又因为纳米颗粒的优点，可以以更多的给药方式在体内病灶部分分布这些纳米颗粒，甚至可以通过靶向、结合载咬功能等来进行更高级的热疗，从而使该技术均匀、微创、高效等优势得到进一步的发扬。

在实际技术的发展中，一方面需要认真地考虑纳米颗粒作为热疗剂的作用，另一方面依然要十分重视外加交变磁场发生装置的研究，需要不断地研究如何提高电源的使用效率、磁场与纳米颗粒热效的配合，以及有利于医疗技术实现的装置结构和功能等。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机，可以进一步发挥具有一定分散性纳米颗粒的发热效果，提高医疗效率，减小对外电源的难度要求，从而使有关装置小型并节约能源。

技术方案：本发明的导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机，包括进水口、出水口、电源、接地箱壳、单个电源机芯、输出端子排、可控式病床，其特征在于该治疗机还包括功率频率调节器、聚焦式磁场发射器；电源由多个小功率电源相互串联或者并联组成，聚焦式磁场发射器由多个输出导引头串联或者并联组成，根据输出导引头的个数和参数，各个小功率电源在功率频率调节器中进行分配，达到多个小功率电源与多个输出导引头的最佳匹配效果；多个输出导引头把不同能量的磁场实现在目标区域内聚焦，实现目标区域内磁场能量满足临床各种温度值的热疗需求。所述的输出导引头81根据目标靶区的空间体积和能量需求，为阵列聚焦式排列、或镜面聚焦式排列，实现各个输出导引头81最佳能量聚焦效果。

本发明涉及交变磁场频率为1KHz-10MHz、场强为1-300kA/m的导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机。本发明采用不同的电源(包括不同的设计供电场强、频率)、不同的线圈以及线圈之间的配合、放置结构等，来实现在病灶部位的特定场强分布，在一些部分增强(聚焦)，在某些部位减弱；同时，可结合医学图象与计算机控制扫描(或者病床运动)进行相关位置的确定，改变磁场加载时间等来进行相关病灶的实际热疗效果的控制。

结构中包括交变磁场发生装置、医疗计划与控制装置、辅助设备等。

交变磁场发生装置：可以调整的不同电源配置，电源供电结合一定的线圈可产生频率为1KHz-10MHz、场强为1-300kA/m的磁场；电磁感应线圈可以是螺距与圈径可以变化的螺线线圈、平面线圈等；线圈与电源的连接可以是通过柔性线管的柔性连接，便于线圈的位置等调整；对线圈的水冷、或风冷装置等。

有益效果：

1)通过多个磁场导引头的连接(包括线圈的不同方式连接)，达到相应与病灶区部位形状与大小等特点相匹配的的磁场分布，包括场强与频率的配合，可以提高医疗效率；

2)通过不同导引头磁场的不同频率可以使得纳米磁性材料的热效充分得以发挥，因为不同频率的磁场所对应热效最好的颗粒粒径是一定的，多个频率的联合使用，可以进一步发挥具有一定分散性纳米颗粒的发热效果；

3)引入医学影象及其相关参数估计，结合多导引头以及可控制扫描运动的病人床可以进一步提高热疗的效果，减小对外电源的难度要求，从而使有关装置小型并节约能源。

附图说明

图1是多交变磁场聚焦式磁致热治疗机设备示意图，

图2是多交变磁场聚焦式磁致热治疗机系统框图，

图3是多交变磁场聚焦式磁致热治疗机主机电路图，

图4a是输出方式一：多导引探头阵列聚焦式示意图，

图4b是输出方式二：多导引镜面聚焦式示意图，

图5是多交变磁场聚焦式磁致热治疗机水冷示意图，

图6是利用空间多个磁场输出端子的叠加聚焦磁场能量于肿瘤靶区，

图7是两个导引头引导磁场在病灶区集中磁场的示意图。

以上的图中有：进水口1、出水口2、380V动力电源3、箱壳接地4、单个电源机芯5、功率、频率调节器6、输出端子排7、聚焦式磁场发射器8、单个输出导引头81、可控式病床9。

具体实施方式

本发明的导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机，包括进水口1、出水口2、电源3、接地箱壳4、单个电源机芯5、输出端子排7、可控式病床9，其特征在于该治疗机还包括功率频率调节器6、聚焦式磁场发射器8；电源3由多个小功率电源相互串联或者并联组成，聚焦式磁场发射器8由多个输出导引头81串联或者并联组成，根据输出导引头81的个数和参数，各个小功率电源在功率频率调节器6中进行分配，达到多个小功率电源与多个输出导引头81的最佳匹配效果；多个输出导引头81把不同能量的磁场实现在目标区域内聚焦，实现目标区域内磁场能量满足临床各种温度值的热疗需求。所述的输出导引头81根据目标靶区的空间体积和能量需求，为阵列聚焦式排列、或镜面聚焦式排列，实现各个输出导引头81最佳能量聚焦效果。

以图-6为例，交变磁场发生装置的供点电源可以是两组，左边一组产生的磁场为100kHz，10KA/M；右边一组产生的磁场为150kHz，8kA/M；两个磁场导引头相对成90度角；两个螺线线圈采用同方向绕制以减小互感引起的损耗。

线圈采用水冷方式，温度控制在室温与体温之间，接近体温。线圈中铁氧体磁性为40型，截面为10cm×10cm。两导引头因为软连接，可以充分接近病灶部位的身体，并保证导引头前端充分的绝缘。

可以根据医疗计划系统控制运动的病人床。

结合20纳米粒径的铁氧体纳米颗粒(浓度10mg/ml)，在直径10mm球形(病肝组织)病灶中可形成42-48度的温度区，室温25度。

医疗计划与控制装置：用于病灶成像与热疗模型参数计算的影像系统；在医疗计划指导下多个磁场导引头的相互连接与配合装置；病灶区温度测控装置；通过计算机连接医疗计划系统的可控制移动以改变病人病灶位置的治疗床等。

辅助设备：打印机、操作台、停电与过电、过热保护装置等。

Claims

1、一种导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机，包括进水口(1)、出水口(2)、电源(3)、接地箱壳(4)、单个电源机芯(5)、输出端子排(7)、可控式病床(9)，其特征在于该治疗机还包括功率频率调节器(6)、聚焦式磁场发射器(8)；电源(3)由多个小功率电源相互串联或者并联组成，聚焦式磁场发射器(8)由多个输出导引头(81)串联或者并联组成，根据输出导引头(81)的个数和参数，各个小功率电源在功率频率调节器(6)中进行分配，达到多个小功率电源与多个输出导引头(81)的最佳匹配效果；多个输出导引头(81)把不同能量的磁场实现在目标区域内聚焦，实现目标区域内磁场能量满足临床各种温度值的热疗需求。

2.根据权利要求1所述的导引多交变磁场聚焦式磁致热治疗机，其特征在于所述的输出导引头(81)根据目标靶区的空间体积和能量需求，为阵列聚焦式排列、或镜面聚焦式排列，实现各个输出导引头(81)最佳能量聚焦效果。