CN109247993A - 一种肿瘤治疗系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肿瘤治疗系统及其使用方法。该系统包括：定位框架、CT检查床、手术床、连接器、CT探测仪、处理器和聚焦超声换能器，以定位框架的底部所在平面为X‑Y平面，以定位框架的中心为原点，建立定位框架坐标系，定位框架上设置有定位器，定位器上设置有定位标记，定位标记用于与人体上的定位标志进行对准；手术床与CT检查床构造相同；连接器用于连接定位框架与CT检查床或连接定位框架与手术床；CT探测仪用于对定位框架以及人体同时进行扫描；处理器与CT探测仪相连接，用于根据CT定位法确定肿瘤的位置；聚焦超声换能器用于向肿瘤位置发射聚焦超声波。本发明能够对肿瘤组织进行精准定位，进而达到优化治疗的目的。

Description

一种肿瘤治疗系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别是涉及一种肿瘤治疗系统及其使用方法。

背景技术

适当频率的超声波可以在人体内传播足够深度。1998年Umermura首次报道利用超声波激活血卟啉获得成功，血卟啉释放的活性氧可以产生明显的抗肿瘤作用。随后，特别是近年来，人们在声动力治疗肿瘤领域做了大量工作，取得了一定的进展。超声激活血卟啉的原理被认为是超声能够对血卟啉产生类似激光的作用，从而激活血卟啉并使其产生如单线态氧以及自由基等杀伤肿瘤细胞。

在声动力治疗过程中，若要使的肿瘤区域声场强度达到所需，则整个声场覆盖范围内的组织都将承受较高的声辐射，离发射头越近，增强度越高。因此在进行声动力治疗肿瘤时，超声波不能有效集中于目标处，治疗效率较低，同时对正常组织产生形成不必要的损伤。因此，需要对肿瘤患者肿瘤部位进行精准对焦，而精准聚焦的前提是建立在对肿瘤组织的形状和位置，深度充分了解的情况下进行的。因此，对肿瘤组织的形状和位置的精确定位成为了亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种肿瘤治疗系统及其使用方法，能够对肿瘤组织进行精准定位，进而达到优化治疗的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种肿瘤治疗系统，所述系统包括：

定位框架，以所述定位框架的底部所在平面为X-Y平面，以所述定位框架的中心为原点，建立定位框架坐标系，所述定位框架上设置有定位器，所述定位器上设置有定位标记，所述定位标记用于与人体上的定位标志进行对准；

CT检查床；

手术床，与所述CT检查床构造相同；

连接器，所述连接器用于固定连接所述定位框架与所述CT检查床，还用于固定连接所述定位框架与所述手术床；

CT探测仪，用于对定位框架以及人体同时进行扫描成像；

处理器，与所述CT探测仪相连接，用于根据CT定位法确定肿瘤的位置；

聚焦超声换能器，用于向肿瘤位置发射聚焦超声波。

可选的，所述CT检查床与所述手术床上均设置有定位标尺，用于对人体在所述CT检查床中或所述手术床中的位置进行定位。

可选的，所述定位器的数量为多个。

可选的，所述定位器为激光定位器，所述定位标记由激光产生。

可选的，所述定位器包括透明玻璃和金属丝，所述金属丝镶嵌于所述透明玻璃中，所述金属丝的形状为所述定位标记。

可选的，所述金属丝的形状为N形。

可选的，所述透明玻璃为有机玻璃。

可选的，所述聚焦超声换能器的数量为多个，等距离排列分布在人体上方的、以肿瘤为中心的同一个半球冠面上。

本发明还提供了一种肿瘤治疗系统的使用方法，所述使用方法应用于本发明提供的肿瘤治疗系统，所述使用方法包括：

采用CT探测仪对定位框架以及人体同时进行扫描成像；

采用CT定位法对肿瘤在定位框架坐标系中的位置坐标进行确定；

采用聚焦超声换能器对准所述肿瘤的坐标位置进行聚焦超声波发射。

可选的，所述采用CT定位法对肿瘤在定位框架坐标系中的位置坐标进行确定，具体包括：

将肿瘤的中心记为靶点，将经过肿瘤中心的、平行于定位框架坐标系X-Y平面的平面记为靶面；

将定位框架坐标系的X轴和Y轴向所述靶面进行投影，确定肿瘤的X坐标和Y坐标。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的肿瘤治疗系统通过设置定位框架，建立了三维空间坐标体系，通过定位器的设置以及定位标尺的设置保证了人体在CT检查床以及手术床上位置的相同，避免了由于人体位置不同所造成的定位误差，而且，根据定位框架建立的三维空间坐标体系，为肿瘤位置的定位提供了参考基准，同时，结合CT定位法实现了肿瘤位置的精准定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例肿瘤治疗系统的结构示意图。

图2为本发明实施例肿瘤治疗系统的使用方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种肿瘤治疗系统及其使用方法，能够对肿瘤组织进行精准定位，进而达到优化治疗的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例肿瘤治疗系统的结构示意图，如图1所示，本发明提供的肿瘤治疗系统包括：定位框架1、CT检查床2、手术床、连接器、CT探测仪、处理器和聚焦超声换能器，以定位框架1的底部所在平面为X-Y平面，以定位框架1的中心为原点，建立定位框架坐标系，定位框架1上设置有定位器，定位器上设置有定位标记，定位标记用于与人体上的定位标志进行对准；手术床与CT检查床2构造相同；连接器用于固定连接定位框架1与CT检查床2，还用于固定连接定位框架1与手术床；CT探测仪用于对定位框架1以及人体同时进行扫描成像；处理器与CT探测仪相连接，用于根据CT定位法确定肿瘤的位置；聚焦超声换能器用于向肿瘤位置发射聚焦超声波。

CT检查床2与手术床上均设置有定位标尺，用于对人体在CT检查床中或手术床中的位置进行定位。定位器的数量可以为多个。

定位器可以为激光定位器，定位标记由激光产生，使用时，将激光器发出的激光点与人体身上的标记对准以实现定位。定位器也可以包括透明玻璃和金属丝，金属丝镶嵌于四块透明玻璃中，金属丝的形状为定位标记，使用时，将金属丝的形状与人体身上的标记的形状对准重合以实现定位。其中，金属丝的形状可以设置为N形。透明玻璃为有机玻璃。聚焦超声换能器的数量为多个，等距离排列分布在人体上方的、以肿瘤为中心的同一个半球冠面上。

本发明还提供了一种肿瘤治疗系统的使用方法，使用方法应用于本发明提供的肿瘤治疗系统，使用方法包括：

步骤201：采用CT探测仪对定位框架以及人体同时进行扫描成像；

步骤202：采用CT定位法对定位框架坐标系中的肿瘤进行不同层面扫描，得出CT影像，确定肿瘤在定位框架坐标系中的位置坐标；

步骤203：采用聚焦超声换能器对准肿瘤的坐标位置进行聚焦超声波发射。

其中，步骤202具体包括：

将肿瘤的中心记为靶点，将经过肿瘤中心的、平行于定位框架坐标系X-Y平面的平面记为靶面；

在靶面上构建二维靶面坐标系，将坐标系中原点在靶面的投影点设为0，将0作为靶面坐标系的原点，框架坐标系的X轴在靶面上投影为靶面坐标系的X轴，框架体系的Y轴在靶面上的投影为靶面坐标系的Y轴，进而，确定肿瘤的X坐标和Y坐标。

在对肿瘤系统精准定位以后，利用多频率无创超声系统对肿瘤组织进行精准定点声动力治疗。具体如下：

在治疗前24小时注射光敏剂，利用上述立体定位方法将超生诊断探头对准肿瘤组织位置，调整聚焦超声换能器超声波焦距，发射低功率多频率聚焦超声至肿瘤组织，激发光敏剂产生单线态氧，杀伤肿瘤细胞。本发明立体定位无创声动力肿瘤治疗系统中多频率聚焦超声换能器发射多种频率的聚焦超声到肿瘤组织，我们在同一个半球冠同一平面位置等距离的装置了多组发射不同频率超声波的压电晶体，相同频率的压电晶体在统一球冠的同一平面等距离排列，形成该频率聚焦超声波，多组不同频率的压电晶体在统一球冠同一平面等距离排列，就会产生多频率超声波在同一焦点形成焦斑，而该焦斑内包括了复合频率超声波，其频率分布为300KHz/550KHz/800KHz。

多频率聚焦超声换能器的另一种优选结构方案，是在同一个半球冠内同一平面位置，等距离排列多个自聚焦或声透镜聚焦的超声换能器，实现不同频率聚焦超声通过球冠实现二次超声聚焦，在超声波焦斑内包括多频率聚焦超声波。

本发明中立体定向无创声动力肿瘤治疗系统中应用的光敏剂属于光敏物质，光敏物质传统上是一类含有光敏成分，能被一定波长激活发生光氧化反应产生活性氧的物质。本发明中所涉及的光敏剂是能够受激发释放活性氧，并且能够在肿瘤组织中潴留的杀伤性光敏物质。光敏剂的使用的基本方法是将光敏剂输入人体内，使之在一定时间后较多地在肿瘤内发生聚集，再以特定频率的超声波放射肿瘤部位，在组织内氧的参与下，引起光氧化反应，产生单态氧等氧化性极强的物质或自由基，对生物体内的蛋白、脂类、核酸等生物分子产生破坏作用，从而导致对肿瘤细胞的杀伤，达到治疗肿瘤的目的。常用的光敏剂为卟啉类物质，其吡咯环能够吸收600-800nm红光，引发光氧化反应。

在本发明中所使用光敏剂为CFDA批准上市的卟啉衍生物，其能够安全五毒的潴留在肿瘤组织中，并且在被超声波激活后能够产生活性氧，对肿瘤进行杀伤。光敏剂的多为亲脂性化合物，其成品多为配置好注射液。本发明对所使用光敏剂的类型没有过多的限制，只要能够在肿瘤组织分布，在低功率聚焦超声波的作用下能进行声动力反应，对肿瘤能够进行有效杀伤即可。

本发明的聚焦超声换能器通过智能化超声波控制装置进行控制，智能化超声波控制装置至少包括电源与振荡器单元，换能器，传感器，该电源以及振荡器通过线缆同时与换能器和传感器相连，换能器与传感器连接；该装置还进一步包括主处理器，数/模转换模块，接口控制单元，监控单元和治疗部位指导模块。所述的监控单元至少包括功率显示单元，时域显示单元，治疗时间显示单元和输出方式显示单元，换能器温度显示单元，分别通过LCD显示器，定时显示超声波输出功率(w)，时域(脉冲频率占空比值)，设定的治疗时间和超声波输出方式(连续/间断)，显示单元与显示器相连，显示器为CRT或LCD点阵显示器。治疗部位指导模块是一个单独拥有微处理器的工作模块，能够在选定的治疗部位自动定时发射超声波，避免同一部位重复治疗现象出现，防止选定治疗部位以外的区域收到超声波发射，提高了超声波治疗仪的安全性，可靠性和准确度。微处理器发送启动信号经通用模块传输至主处理机，启动超声波功率振荡器，发射超声波，并以声光显示方式显示该部位治疗正在进行，发射时间由设定的延时数值控制，当定时超声功率发射完成后，自动停止发射超声波功率。智能化超声波控制装置还可包括一用户输入装置，该用户输入装置用来设置参数和控制设备，该用户输入装置采用触摸屏作为用户输入装置。本系统采用闭环方式进行自动控制，第一个反馈控制环是超声波换能器温度自动控制系统，安装在换能器外壳表面的温度传感器持续监测换能器外壳温度，主控制模块对比预置的温度警报阈值，如果实时测量温度超过警报阈值。

本发明提供的肿瘤治疗系统及其使用方法通过设置定位框架，建立了三维空间坐标体系，通过定位器的设置以及定位标尺的设置保证了人体在CT检查床以及手术床上位置的相同，避免了由于人体位置不同所造成的定位误差，而且，根据定位框架建立的三维空间坐标体系，为肿瘤位置的定位提供了参考基准，同时，结合CT定位法实现了肿瘤位置的精准定位，之后，利用多频率无创超声系统对肿瘤组织进行精准定点声动力治疗，优化了治疗效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种肿瘤治疗系统，其特征在于，所述系统包括：

定位框架，以所述定位框架的底部所在平面为X-Y平面，以所述定位框架的中心为原点，建立定位框架坐标系，所述定位框架上设置有定位器，所述定位器上设置有定位标记，所述定位标记用于与人体上的定位标志进行对准；

CT检查床；

手术床，与所述CT检查床构造相同；

连接器，所述连接器用于固定连接所述定位框架与所述CT检查床，还用于固定连接所述定位框架与所述手术床；

CT探测仪，用于对定位框架以及人体同时进行扫描成像；

处理器，与所述CT探测仪相连接，用于根据CT定位法确定肿瘤的位置；

聚焦超声换能器，用于向肿瘤位置发射聚焦超声波。

2.根据权利要求1所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述CT检查床与所述手术床上均设置有定位标尺，用于对人体在所述CT检查床中或所述手术床中的位置进行定位。

3.根据权利要求1所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述定位器的数量为多个。

4.根据权利要求1或3所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述定位器为激光定位器，所述定位标记由激光产生。

5.根据权利要求1或3所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述定位器包括透明玻璃和金属丝，所述金属丝镶嵌于所述透明玻璃中，所述金属丝的形状为所述定位标记。

6.根据权利要求5所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述金属丝的形状为N形。

7.根据权利要求5所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述透明玻璃为有机玻璃。

8.根据权利要求1所述的肿瘤治疗系统，其特征在于，所述聚焦超声换能器的数量为多个，等距离排列分布在人体上方的、以肿瘤为中心的同一个半球冠面上。

9.一种肿瘤治疗系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法应用于如权利要求1-7任一项所述的肿瘤治疗系统，所述使用方法包括：

采用CT探测仪对定位框架以及人体同时进行扫描成像；

采用CT定位法对肿瘤在定位框架坐标系中的位置坐标进行确定；

采用聚焦超声换能器对准所述肿瘤的坐标位置进行聚焦超声波发射。

10.根据权利要求9所述的肿瘤治疗系统的使用方法，其特征在于，所述采用CT定位法对肿瘤在定位框架坐标系中的位置坐标进行确定，具体包括：

将肿瘤的中心记为靶点，将经过肿瘤中心的、平行于定位框架坐标系X-Y平面的平面记为靶面；

将定位框架坐标系的X轴和Y轴向所述靶面进行投影，确定肿瘤的X坐标和Y坐标。