CN113558758A - 用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统及其控制方法 - Google Patents

用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统及其控制方法，涉及医疗设备技术领域，上述系统主要包括热疗仪本体、微波辐射装置、微波接收装置、微波成像单元、微波测温单元、热疗方案生成单元、热疗方案执行单元以及热疗控制装置，上述热疗仪本体用于为人体以及相关功能装置提供稳定的支撑面，微波辐射装置用于向设定方向辐射设定波长及频率的微波，微波接收装置及微波成像装置用于对肿瘤组织所在的位置进行精确定位，热疗方案生成单元用于生成热疗参数信息，热疗方案执行单元基于上述热疗参数信息生成对应的热疗方案执行信息，控制装置基于上述执行信息对微波辐射装置加以控制，利用微波聚焦加热肿瘤组织，精准杀灭人体肿瘤组织。

Description

用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，更具体地说，它涉及一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统及其控制方法。
背景技术
当前对于肿瘤疾病的治疗，较为常用的方法是放疗、化疗以及手术治疗。放疗是指利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法，例如利用放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其他粒子束等照射或轰击肿瘤细胞，使得靶区内的肿瘤细胞被消灭。化疗则是化学药物治疗的简称，其主要手段是通过使用化学治疗药物杀灭癌细胞达到治疗目的。手术治疗顾名思义，便是通过手术切除的方式将肿瘤组织从人体正常组织中剥离切除以达到治疗的目的。
化疗、放疗以及手术治疗作为治疗恶性肿瘤的重要手段，优点均是可杀灭肿瘤细胞、抑制其生长繁殖。副作用也很明显，即在治疗的过程中会对正常的人体细胞或免疫细胞造成伤害，导致患者免疫功能下降、骨髓抑制、患上放射性肺炎等。
如何能够在杀灭肿瘤细胞的同时不伤害正常的人体细胞或组织，即实现肿瘤细胞的精准杀灭，是当前亟待攻克的难题。
发明内容
针对肿瘤疾病治疗过程中，容易对人体正常细胞和组织造成伤害，产生治疗副作用这一问题，本发明目的一在于提出一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统，其利用微波成像及微波加热的原理，精准找到肿瘤组织所在位置并对其进行精确加热，以达到杀灭肿瘤细胞或组织而不对人体正常细胞或组织造成损伤的效果。基于上述热疗系统，本发明目的二在于提供一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统的控制方法，其能够精准的确定肿瘤瘤体位置所在并且快速生成对应的加热控制方案，实现对肿瘤病灶部位的精准快速加热，达到杀灭肿瘤组织的目的，具体方案如下：
一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统，包括：
热疗仪本体，配置为用于为热疗中的患者提供至少一个稳定支撑面以及为各个系统功能模块提供安装位点；
微波辐射装置，配置为与微波源相连接，用于生成并根据控制信号朝向设定方位辐射设定波长及频率的微波；
微波接收装置，配置为接收并输出被辐射体反射和/或散射的散射回波信号；
微波成像单元，配置为与所述微波接收装置信号连接，接收所述散射回波信号，根据设定算法生成并确认肿瘤组织所在位置及形状大小，输出成像坐标信息；
微波测温单元，配置为与所述微波接收装置信号连接，接收所述散射回波信号，根据设定算法生成肿瘤组织所在位置及附近的热成像数据，输出测温信息；
热疗方案生成单元，配置为用于生成或关联存储杀灭人体不同位置处不同形状大小的肿瘤组织所需的热疗参数信息；
热疗方案执行单元，配置为与所述微波成像单元、微波测温单元以及热疗方案生成单元数据连接，基于采集的成像坐标信息以及测温信息结合热疗参数信息，生成用于杀灭当前肿瘤组织的热疗方案执行信息；
热疗控制装置，配置为与所述微波辐射装置控制连接，接收并响应于所述热疗方案执行信息，输出控制信号控制所述微波辐射装置动作。
通过上述技术方案，在利用微波杀灭人体内肿瘤细胞或组织时，首先通过微波辐射装置朝向人体辐射设定波长及频率的微波，微波接收装置接收辐射后人体反射和/或散射的散射回波信息，微波成像单元利用上述散射回波信号生成并确认肿瘤组织在人体中的具体位置，并且输出成像坐标信息；热疗方案生成单元根据上述成像坐标信息生成相应的热疗参数信息，而后基于上述热疗参数信息，由热疗方案执行单元生成对应的治疗方案。热疗控制装置根据上述热疗方案执行信息精准控制微波辐射装置对人体某一位置处进行持续性微波加热，进而消灭病灶位置处的肿瘤细胞或组织。
进一步的，所述热疗仪本体包括：
热疗床，包括床体以及支撑床体的床板支架；
辐射头安装支架，整体呈环形且整体与所述热疗床床体呈滑移设置；
第一驱动装置，配置为与所述热疗床和/或辐射头安装支架传动连接，且与热疗控制装置控制连接，接收所述热疗控制装置输出的控制信号，驱动所述热疗床和/或辐射头安装支架运动；
其中，所述微波辐射装置包括多个沿所述辐射头安装支架活动设置的微波辐射器，多个所述微波辐射器与微波源以及功率适配器相连接，且微波辐射方向朝向所述床体设置。
通过上述技术方案，可以实现微波辐射器与人体相对位置的灵活调节，使得多个沿所述辐射头安装支架活动设置的微波辐射器能够将微波准确的聚焦到人体中的设定位置，实现对设定位置的人体组织进行加热，杀灭肿瘤组织的同时不伤及正常的人体组织。
进一步的，所述辐射头安装支架上沿其长度方向开设有滑移槽，所述滑移槽中滑动卡接有多个滑移安装块，多个所述微波辐射器分别活动设置于所述滑移安装块上；
所述滑移槽和/或滑移安装块上还设置有用于驱动上述滑移安装块沿所述滑移槽运动的第二驱动装置，所述第二驱动装置配置为与所述热疗控制装置控制连接，接收所述热疗控制装置输出的控制信号，驱动所述滑移安装块运动至设定位置。
通过上述技术方案，热疗控制装置可以根据热疗方案执行信息中的各项参数，实现对上述多个微波辐射器微波发射方位的自动调节，进而实现微波的精准聚焦，可以快速准确的杀灭人体肿瘤组织。
进一步的，所述床体的两侧或两相对侧壁上设置有第一滑轨，所述第一滑轨中滑移设置有第一滑块，所述滑移通道中沿其长度方向设置有第二滑轨，所述第二滑轨中滑移设置有第二滑块；
所述辐射头安装支架包括第一环形段以及第二环形段，所述第一环形段呈圆弧状且两端与所述第一滑块固定连接，所述第二环形段呈圆弧状且与所述第二移动块固定连接；或
所述辐射头安装支架呈圆环形设置，所述床体平行于所述辐射头安装支架的轴向穿设于所述辐射头安装支架中，所述床体与地面之间设置有床体安装座，所述床体安装座上设置有第三滑轨，所述床体通过上述第三滑轨与所述床体安装座滑移设置；
所述第一驱动装置包括用于驱动上述第一滑块以及第二滑动块分别沿第一滑轨以及第二滑轨同步往复运动，或驱动上述床体沿第三滑轨往复运动的丝杆传动组件或传动链条组件。
通过上述技术方案，辐射头安装支架整体呈环形设置，使得安置其上的微波辐射器能够从各个方位发射微波至人体肿瘤组织处，实现肿瘤组织的精准加热，也能够尽可能的减小微波对人体正常组织的损伤。
进一步的，所述微波辐射器与滑移安装块活动连接且二者之间设置有用于调节微波辐射器辐射角度的自动调节件和/手动调节件。
通过上述技术方案，可以通过自动控制或手动控制的方式实现对微波发射器上微波发射方向的调节，进而更为精确地调整微波聚焦的位置，实现对肿瘤细胞的精准加热。
进一步的，所述热疗方案执行单元包括：
微波辐射器角度生成模块，配置为接收所述成像坐标信息，计算热疗床与辐射头安装支架的相对位置以及各微波辐射器的偏转角度，输出角度偏转参数；
微波辐射器功率生成模块，配置为接收所述热疗参数信息，生成并输出各个微波辐射器的输出功率参数、微波波长参数以及频率参数；
所述热疗控制装置包括：
临时数据存储单元，配置为与所述微波成像单元、微波测温单元、热疗方案执行单元数据连接，接收并存储所述成像坐标信息、测温信息、角度偏转参数、输出功率参数、微波波长参数以及频率参数；
控制器，配置为与第一驱动装置、第二驱动装置以及各微波辐射器的功率适配器电连接，接收上述各参数，生成控制所述第一驱动装置、第二驱动装置运动以及各功率适配器输出功率的控制信号；
反馈控制单元，配置为与所述微波测温单元信号连接，接收所述测温信息，输出调节信号至所述控制器，对所述控制信号进行反馈调整。
通过上述技术方案，热疗方案执行单元基于热疗方案生成单元输出的热疗参数信息，输出角度偏转参数、各个微波辐射器的输出功率参数、微波波长参数以及频率参数，控制器控制各个微波辐射器的动作，确保各个微波辐射器输出的微波能够聚焦到设定的位置，实现肿瘤组织细胞的精准杀灭，在上述过程中，临时数据存储单元不仅能够存储待实施的各项热疗参数信息，为后续的治疗提供数据保证，同时上述数据信息也可以作为患者治疗过程中的历史数据被存储，便于后期分析复盘患者的治疗过程，得到更为优化的热疗方案。上述反馈控制单元的设置，使得整个治疗过程中控制器可以实时监测微波聚焦区域的肿瘤组织温度变化情况，并且根据上述变化情况及时调整热疗参数，实现热疗的闭环控制，避免热疗区域的温度过高或过低，保证热疗效果。
进一步的，所述微波辐射器与滑移安装块之间设置为自动调节件，所述自动调节件与所述控制器控制连接，接收并响应于控制器输出的控制信号调节微波辐射器的微波辐射方向；
所述微波辐射器角度生成模块数据连接有辐射路径规划模块，所述辐射路径规划模块与所述微波成像单元数据连接，接收所述成像坐标信息，并根据肿瘤组织的形状大小计算生成各微波辐射器围成的辐射中心点设定时间段内的移动路径，基于所述移动路径生成各微波辐射器以时间为参考变量的角度偏转参数表，并输出至所述临时数据存储单元和/或控制器。
通过上述技术方案，能够利用控制器自动的控制上述各个微波辐射器的微波辐射方向，由此改变各个微波束的聚焦位置。通过设置辐射路径规划模块，能够根据肿瘤组织的形状大小合理地规划微波聚焦点，即辐射中心点的位置，使得上述辐射中心点的移动路径覆盖整个肿瘤组织且不触及正常的组织细胞，使得肿瘤组织的杀灭更为彻底。
进一步的，所述系统还配置有热疗方案优化单元，包括：
热疗数据存储模块，配置为与所述临时数据存储单元数据连接，接收并存储患者各次热疗时对应的成像坐标信息、测温信息、角度偏转参数、输出功率参数、微波波长参数以及频率参数；
热疗效果分析模块，配置为与所述热疗数据存储模块数据连接，接收患者各次热疗后的肿瘤组织成像坐标信息，基于自身内置的算法模块，分析生成上述各次热疗间肿瘤组织成像坐标信息的变化数据，预判肿瘤组织的生长趋势以及受用的热疗参数信息，生成热疗优化方案并存储或输出至热疗方案生成单元。
基于上述用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统的控制系统，本发明还提出了一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统的控制方法，包括：
以热疗仪本体中的设定平面或位点为参照，标定三维空间中的各位置坐标，生成各位置的坐标信息并存储；
计算生成杀灭各位置坐标处不同形状大小肿瘤组织所需的热疗参数信息表并存储；
基于微波成像单元以及微波测温单元，扫描获取人体中肿瘤组织的形状大小信息、所在坐标信息以及当前温度信息并临时存储；
基于上述肿瘤组织的形状大小信息、所在坐标信息以及温度信息，根据上述热疗参数信息表选定设定的热疗参数；
基于选定的热疗参数，根据设定算法生成对应的热疗方案执行信息；
基于所述热疗方案执行信息生成对应的控制信号，控制微波辐射装置和/或热疗仪本体的动作。
进一步的，所述计算生成杀灭各位置坐标处不同形状大小肿瘤组织所需的热疗参数信息表并存储，包括：
建立人体数字模型，计算热疗参数与人体中各位置处组织温度变化之间的关联关系；
将设定形状大小的肿瘤组织数字模型添加到上述人体数据模型中并进行微波加热仿真，调节所述热疗参数并获取仿真数据；
基于上述仿真数据获取到目标仿真数据对应的热疗参数，生成热疗参数信息表并存储。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）通过在辐射头安装支架上设置多个微波辐射探头，并且利用微波成像以及测温技术，实现肿瘤组织位置的精确定位以及聚焦加热，进而在不影响正常人体组织的前提下杀灭肿瘤组织细胞，实现肿瘤无创治疗的目的；
（2）通过在热疗过程中对肿瘤组织区域进行实时测温，热疗过程中能够根据温度的变化调整微波辐射器的输出功率与辐射中心点的位置，进而实现肿瘤组织的精准升温热疗；
（3）通过对比各次治疗后肿瘤组织的形状大小，分析生成肿瘤组织在治疗过程中的生长趋势，利用微波热疗技术实现提前热疗，阻断肿瘤组织的扩散，提升治愈率。
附图说明
图1为本发明热疗系统的整体示意图（实施例一）；
图2为本发明热疗系统的整体示意图（实施例一，略去床体）；
图3为图2中A部的局部放大示意图；
图4为本发明热疗系统的整体示意图（实施例二）；
图5为本发明热疗系统的整体示意图（实施例二，略去床体安装座）；
图6为图5中B部的局部放大示意图；
图7为本发明的结构框架示意图；
图8为本发明热疗系统控制方法的示意图。
附图标记：1、热疗仪本体；2、热疗床；3、床体；4、床板支架；5、辐射头安装支架；6、第一环形段；7、第二环形段；8、滑移槽；9、滑移安装块；10、第一驱动装置；11、床体安装座；12、第一滑轨；13、第一滑块；14、第二滑轨；15、第二滑块；16、微波辐射器角度生成模块；17、微波辐射器功率生成模块；18、临时数据存储单元；19、控制器；20、反馈控制单元；21、辐射路径规划模块；22、热疗数据存储模块；23、热疗效果分析模块；24、微波辐射器；25、微波辐射装置；26、微波接收装置；27、微波成像单元；28、微波测温单元；29、热疗方案生成单元；30、热疗方案执行单元；31、热疗控制装置；32、热疗方案优化单元。
具体实施方式
下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统，如图1和图7所示，主要包括热疗仪本体1、微波辐射装置25、微波接收装置26、微波成像单元27、微波测温单元28、热疗方案生成单元29、热疗方案执行单元30以及热疗控制装置31。
上述热疗仪本体1配置为用于为热疗中的患者提供至少一个稳定支撑面以及为各个系统功能模块提供安装位点。上述稳定支撑面目的在于使得患者在接受微波热疗时能够保持身体位置与微波辐射装置25位置之间的相对稳定，以确保微波聚焦的辐射中心点位置固定或者设定的运动轨迹可以稳定实现。
上述微波辐射装置25、微波接收装置26均设置于热疗仪本体1上，其余微波成像单元27、微波测温单元28、热疗方案生成单元29、热疗方案执行单元30以及热疗控制装置31与上述热疗仪本体1分体设置，在一特定的实施方式中，微波辐射装置25、微波接收装置26与上述各功能单元之间可基于互联网实现远程连接。
微波辐射装置25配置为与微波源相连接，用于生成并根据热疗控制装置31的控制信号朝向设定方位辐射设定波长及频率的微波。详述的，在本发明中，上述微波辐射装置25包括多个微波辐射器24，多个所述微波辐射器24与微波源以及功率适配器相连接。
为了使得上述多个微波辐射器24能够稳定的朝向设定方位辐射微波，在本发明中，如图1和图3所示，所述热疗仪本体1包括：热疗床2、与所述热疗床2滑移设置的辐射头安装支架5、以及用于驱动上述热疗床2与辐射头安装支架5相对运动的第一驱动装置10。
上述热疗床2包括床体3以及支撑床体3的床板支架4。在特定实施方式中，为了能够调节上述热疗床2的高度，所述床板支架4包括一剪叉式升降机，所述剪叉式升降机的支杆分设于床体3宽度方向的两侧，位于所述床体3底部以及剪叉式升降机两支杆之间形成滑移通道。
辐射头安装支架5整体呈圆环形且整体与所述热疗床2床体3呈相对滑移设置。第一驱动装置10配置为与所述热疗床2和/或辐射头安装支架5传动连接，且与热疗控制装置31控制连接，接收所述热疗控制装置31输出的控制信号，驱动所述热疗床2和/或辐射头安装支架5运动。多个所述微波辐射器24沿所述辐射头安装支架5活动设置且微波辐射方向朝向所述床体3。
详述的，所述辐射头安装支架5上沿其长度方向开设有滑移槽8，所述滑移槽8中滑动卡接有多个滑移安装块9，多个所述微波辐射器24分别活动设置于所述滑移安装块9上。所述滑移槽8和/或滑移安装块9上还设置有用于驱动上述滑移安装块9沿所述滑移槽8运动的第二驱动装置，所述第二驱动装置配置为与所述热疗控制装置31控制连接，接收所述热疗控制装置31输出的控制信号，驱动所述滑移安装块9运动至设定位置。在具体实施例中，上述滑移槽8中可沿其长度方向设置齿条，上述第二驱动装置配置为固定安装于所述滑移安装块9上的伺服电机，上述伺服电机的端部固定设置有与上述齿条相适配的齿轮，热疗控制装置31通过控制上述伺服电机的转动控制上述滑移安装块9的运动。
上述技术方案，热疗控制装置31可以实现对上述多个微波辐射器24微波发射方位的自动调节，进而实现微波的精准聚焦，可以快速准确的杀灭人体内的肿瘤组织。
在一实施例中，如图4和图6所示，所述床体3的两侧或两相对侧壁上设置有第一滑轨12，所述第一滑轨12中滑移设置有第一滑块13，所述滑移通道中沿其长度方向设置有第二滑轨14，所述第二滑轨14中滑移设置有第二滑块15。所述辐射头安装支架5包括第一环形段6以及第二环形段7，所述第一环形段6呈圆弧状且两端与所述第一滑块13固定连接，所述第二环形段7呈圆弧状且与所述第二移动块固定连接。上述第一环形段6与第二环形段7二者构成圆环形，在床体3不运动的情况下可以从360°对人体某一位置加以微波辐射。
在另一实施例中，如图2和图3所示，所述辐射头安装支架5呈圆环形设置，所述床体3平行于所述辐射头安装支架5的轴向穿设于所述辐射头安装支架5中，所述床体3与地面之间设置有床体安装座11，所述床体安装座11上设置有第三滑轨，所述床体3通过上述第三滑轨与所述床体安装座11滑移设置。基于上述设置，设置于辐射头安装支架5上的微波辐射器24能够对人体进行全方位的微波辐射。
优选的，上述床体3材料采用不阻隔微波束的设定材料制成，如陶瓷、玻璃或其组合物等。
所述第一驱动装置10包括用于驱动上述第一滑块13以及第二滑动块分别沿第一滑轨12以及第二滑轨14同步往复运动，或驱动上述床体3沿第三滑轨往复运动的丝杆传动组件或传动链条组件。上述第一驱动装置10可以配置为与控制装置控制连接的伺服电机等，利用电机轴上安装的齿轮带动链条运动实现动力输出。
通过上述技术方案，辐射头安装支架5整体呈环形设置，使得安置其上的微波辐射器24能够从各个方位发射微波至人体肿瘤组织处，实现肿瘤组织的精准加热，也能够尽可能的减小微波对人体正常组织的损伤。
详述的，所述微波辐射器24与滑移安装块9活动连接且二者之间设置有用于调节微波辐射器24辐射角度的自动调节件和/手动调节件。上述技术方案可以通过自动控制或手动控制的方式实现对微波发射器上微波发射方向的调节，进而更为精确地调整微波聚焦的位置，实现对肿瘤细胞的精准加热。
在优选的实施方式中，所述微波辐射器24与滑移安装块9之间设置为自动调节件，所述自动调节件与所述控制器19控制连接，接收并响应于控制器19输出的控制信号调节微波辐射器24的微波辐射方向。
在本发明中，微波接收装置26配置为接收并输出被辐射体反射和/或散射的散射回波信号，如采用微波接收器等，上述微波接收器与微波辐射器24配置方式相同，均活动设置于辐射头安装支架5上，通过改变位置使其可以从多个角度接收被辐射体反射和/或散热的散射回波信号并经设定算法转化为电信号输出。
微波成像单元27配置为与所述微波接收装置26信号连接，接收所述散射回波信号，根据设定算法生成并确认肿瘤组织所在位置及形状大小，输出成像坐标信息。不同的人体组织具有不同的反射形状，不同的组织细胞在收到相同波长或频率的微波辐射时其温度变化也会有所差异，通过上述不同的特征，能够方便地对人体内的肿瘤组织进行成像，获取到肿瘤组织的形状大小及其位置坐标。
微波测温单元28配置为与所述微波接收装置26信号连接，接收所述散射回波信号，根据设定算法生成肿瘤组织所在位置及附近的热成像数据，输出测温信息。在实践中，利用微波测温已经较为常见，例如微波测温探头等，在此不再赘述。
热疗方案生成单元29配置为用于生成或关联存储杀灭人体不同位置处不同形状大小的肿瘤组织所需的热疗参数信息。在实践中，上述热疗方案生成单元29包括内置有特定算法模块的计算机或专用数据处理器，通过现场的局域网或远程互联网与微波成像单元27、微波测温单元28数据连接。当输入肿瘤组织的位置坐标以及形状大小信息后，能够快速的生成或在数据表中查找到对应的热疗参数信息，如微波的辐射频率、波长、辐射持续的时间、辐射方向以及在辐射过程中微波频率或波长的变化等信息。
热疗方案执行单元30配置为与所述微波成像单元27、微波测温单元28以及热疗方案生成单元29数据连接，基于采集的成像坐标信息以及测温信息结合热疗参数信息，生成用于杀灭当前肿瘤组织的热疗方案执行信息。上述热疗方案执行信息包括各个微波辐射器24辐射头应该偏转的角度（即明确各个微波辐射器24与人体之间的相对位置参数）、上述第一驱动装置10及第二驱动装置的驱动参数等控制执行参数。
热疗控制装置31配置为与所述微波辐射装置25控制连接，接收并响应于所述热疗方案执行信息，输出控制信号控制所述微波辐射装置25动作，包括微波辐射器24或床体3位置、角度以及辐射功率上的改变。
进一步详述的，如图7所示，所述热疗方案执行单元30包括微波辐射器角度生成模块16与微波辐射器功率生成模块17。
微波辐射器角度生成模块16配置为接收所述成像坐标信息，计算热疗床2与辐射头安装支架5的相对位置以及各微波辐射器24的偏转角度，输出角度偏转参数等信息。微波辐射器功率生成模块17配置为接收所述热疗参数信息，生成并输出各个微波辐射器24的输出功率参数、微波波长参数以及频率参数。
所述微波辐射器角度生成模块16数据连接有辐射路径规划模块21，所述辐射路径规划模块21与所述微波成像单元27数据连接，接收所述成像坐标信息，并根据肿瘤组织的形状大小计算生成各微波辐射器24围成的辐射中心点设定时间段内的移动路径，基于所述移动路径生成各微波辐射器24以时间为参考变量的角度偏转参数表，并输出至所述临时数据存储单元18和/或控制器19。通过上述技术方案能够利用控制器19自动的控制上述各个微波辐射器24的微波辐射方向，由此改变各个微波束的聚焦位置。通过设置辐射路径规划模块21，能够根据肿瘤组织的形状大小合理地规划微波聚焦点，即辐射中心点的位置，使得上述辐射中心点的移动路径覆盖整个肿瘤组织且不触及正常的组织细胞，使得肿瘤组织的杀灭更为彻底。
进一步详述的，所述热疗控制装置31包括临时数据存储单元18、控制器19以及反馈控制单元20。临时数据存储单元18配置为与所述微波成像单元27、微波测温单元28、热疗方案执行单元30数据连接，接收并存储所述成像坐标信息、测温信息、角度偏转参数、输出功率参数、微波波长参数以及频率参数。控制器19配置为与第一驱动装置10、第二驱动装置以及各微波辐射器24的功率适配器电连接，接收上述各参数，生成控制所述第一驱动装置10、第二驱动装置运动以及各功率适配器输出功率的控制信号。在本发明中，上述热疗控制装置31包括与各个驱动装置、微波辐射装置25等功能装置控制连接的单片机模块、FPGA模块或专用控制电路模块。反馈控制单元20配置为与所述微波测温单元28信号连接，接收所述测温信息，输出调节信号至所述控制器19，对所述控制信号进行反馈调整。
上述技术方案，热疗方案执行单元30基于热疗方案生成单元29输出的热疗参数信息，输出角度偏转参数、各个微波辐射器24的输出功率参数、微波波长参数以及频率参数，控制器19控制各个微波辐射器24的动作，确保各个微波辐射器24输出的微波能够聚焦到设定的位置，实现肿瘤组织细胞的精准杀灭，在上述过程中，临时数据存储单元18不仅能够存储待实施的各项热疗参数信息，为后续的治疗提供数据保证，同时上述数据信息也可以作为患者治疗过程中的历史数据被存储，便于后期分析复盘患者的治疗过程，得到更为优化的热疗方案。上述反馈控制单元20的设置，使得整个治疗过程中控制器19可以实时监测微波聚焦区域的肿瘤组织温度变化情况，并且根据上述变化情况及时调整热疗参数，实现热疗的闭环控制，避免热疗区域的温度过高或过低，保证热疗效果。
为了进一步提升热疗效果，所述系统还配置有热疗方案优化单元32，包括热疗数据存储模块22以及热疗效果分析模块23。热疗数据存储模块22配置为与所述临时数据存储单元18数据连接，接收并存储患者各次热疗时对应的成像坐标信息、测温信息、角度偏转参数、输出功率参数、微波波长参数以及频率参数。热疗效果分析模块23配置为与所述热疗数据存储模块22数据连接，接收患者各次热疗后的肿瘤组织成像坐标信息，基于自身内置的算法模块，分析生成上述各次热疗间肿瘤组织成像坐标信息的变化数据，包括各次热疗后肿瘤组织形状大小的差异，预判肿瘤组织的生长趋势以及受用的热疗参数信息，生成热疗优化方案并存储或输出至热疗方案生成单元29，如在肿瘤组织可能扩散的组织区域提前进行微波的热疗等，进而阻断肿瘤组织的扩散。
本发明的工作原理以及有益效果概述如下：
在利用微波杀灭人体内肿瘤细胞或组织时，首先通过微波辐射装置25朝向人体辐射设定波长及频率的微波，微波接收装置26接收辐射后人体反射和/或散射的散射回波信息，微波成像单元27利用上述散射回波信号生成并确认肿瘤组织在人体中的具体位置，并且输出成像坐标信息；热疗方案生成单元29根据上述成像坐标信息生成相应的热疗参数信息，而后基于上述热疗参数信息，由热疗方案执行单元30生成对应的治疗方案。热疗控制装置31根据上述热疗方案执行信息精准控制微波辐射装置25对人体某一位置处进行持续性微波加热，进而消灭病灶位置处的肿瘤细胞或组织。
基于上述用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统的控制系统，本发明还提出了一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统的控制方法，如图8所示，包括：
S1，以热疗仪本体1中的设定平面或位点为参照，标定三维空间中的各位置坐标，生成各位置的坐标信息并存储；
S2，计算生成杀灭各位置坐标处不同形状大小肿瘤组织所需的热疗参数信息表并存储；
S3，基于微波成像单元27以及微波测温单元28，扫描获取人体中肿瘤组织的形状大小信息、所在坐标信息以及当前温度信息并临时存储；
S4，基于上述肿瘤组织的形状大小信息、所在坐标信息以及温度信息，根据上述热疗参数信息表选定设定的热疗参数；
S5，基于选定的热疗参数，根据设定算法生成对应的热疗方案执行信息；
S6，基于所述热疗方案执行信息生成对应的控制信号，控制微波辐射装置25和/或热疗仪本体1的动作。
进一步的，所述步骤S2进一步包括：
S21，建立人体数字模型，计算热疗参数与人体中各位置处组织温度变化之间的关联关系；
S22，将设定形状大小的肿瘤组织数字模型添加到上述人体数据模型中并进行微波加热仿真，调节所述热疗参数并获取仿真数据；
S23，基于上述仿真数据获取到目标仿真数据对应的热疗参数，生成热疗参数信息表并存储。
在上述步骤S6中，还包括热疗过程中，实时反馈肿瘤组织区域的温度变化，预估温度变化的趋势并于上述温度值达到或将要达到设定值时，调整热疗参数，进而实现闭环动态控制。
应当说明的是，在步骤S4中，上述热疗参数包括但不限于微波辐射的频率、波长、方向、辐射中心点的运动轨迹等参数。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统，其特征在于，包括：
热疗仪本体(1)，配置为用于为热疗中的患者提供至少一个稳定支撑面以及为各个系统功能模块提供安装位点；
微波辐射装置(25)，配置为与微波源相连接，用于生成并根据控制信号朝向设定方位辐射设定波长及频率的微波；
微波接收装置(26)，配置为接收并输出被辐射体反射和/或散射的散射回波信号；
微波成像单元(27)，配置为与所述微波接收装置(26)信号连接，接收所述散射回波信号，根据设定算法生成并确认肿瘤组织所在位置及形状大小，输出成像坐标信息；
微波测温单元(28)，配置为与所述微波接收装置(26)信号连接，接收所述散射回波信号，根据设定算法生成肿瘤组织所在位置及附近的热成像数据，输出测温信息；
热疗方案生成单元(29)，配置为用于生成或关联存储杀灭人体不同位置处不同形状大小的肿瘤组织所需的热疗参数信息；
热疗方案执行单元(30)，配置为与所述微波成像单元(27)、微波测温单元(28)以及热疗方案生成单元(29)数据连接，基于采集的成像坐标信息以及测温信息结合热疗参数信息，生成用于杀灭当前肿瘤组织的热疗方案执行信息；
热疗控制装置(31)，配置为与所述微波辐射装置(25)控制连接，接收并响应于所述热疗方案执行信息，输出控制信号控制所述微波辐射装置(25)动作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热疗仪本体(1)包括：
热疗床(2)，包括床体(3)以及支撑床体(3)的床板支架(4)；
辐射头安装支架(5)，整体呈环形且整体与所述热疗床(2)床体(3)呈滑移设置；
第一驱动装置(10)，配置为与所述热疗床(2)和/或辐射头安装支架(5)传动连接，且与热疗控制装置(31)控制连接，接收所述热疗控制装置(31)输出的控制信号，驱动所述热疗床(2)和/或辐射头安装支架(5)运动；
其中，所述微波辐射装置(25)包括多个沿所述辐射头安装支架(5)活动设置的微波辐射器(24)，多个所述微波辐射器(24)与微波源以及功率适配器相连接，且微波辐射方向朝向所述床体(3)设置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述辐射头安装支架(5)上沿其长度方向开设有滑移槽(8)，所述滑移槽(8)中滑动卡接有多个滑移安装块(9)，多个所述微波辐射器(24)分别活动设置于所述滑移安装块(9)上；
所述滑移槽(8)和/或滑移安装块(9)上还设置有用于驱动上述滑移安装块(9)沿所述滑移槽(8)运动的第二驱动装置，所述第二驱动装置配置为与所述热疗控制装置(31)控制连接，接收所述热疗控制装置(31)输出的控制信号，驱动所述滑移安装块(9)运动至设定位置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述床体(3)的两侧或两相对侧壁上设置有第一滑轨(12)，所述第一滑轨(12)中滑移设置有第一滑块(13)，所述滑移通道中沿其长度方向设置有第二滑轨(14)，所述第二滑轨(14)中滑移设置有第二滑块(15)；所述辐射头安装支架(5)包括第一环形段(6)以及第二环形段(7)，所述第一环形段(6)呈圆弧状且两端与所述第一滑块(13)固定连接，所述第二环形段(7)呈圆弧状且与所述第二移动块固定连接；或
所述辐射头安装支架(5)呈圆环形设置，所述床体(3)平行于所述辐射头安装支架(5)的轴向穿设于所述辐射头安装支架(5)中，所述床体(3)与地面之间设置有床体安装座(11)，所述床体安装座(11)上设置有第三滑轨，所述床体(3)通过上述第三滑轨与所述床体安装座(11)滑移设置；
所述第一驱动装置(10)包括用于驱动上述第一滑块(13)以及第二滑动块分别沿第一滑轨(12)以及第二滑轨(14)同步往复运动，或驱动上述床体(3)沿第三滑轨往复运动的丝杆传动组件或传动链条组件。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微波辐射器(24)与滑移安装块(9)活动连接且二者之间设置有用于调节微波辐射器(24)辐射角度的自动调节件和/手动调节件。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，
所述热疗方案执行单元(30)包括：
微波辐射器角度生成模块(16)，配置为接收所述成像坐标信息，计算热疗床(2)与辐射头安装支架(5)的相对位置以及各微波辐射器(24)的偏转角度，输出角度偏转参数；
微波辐射器功率生成模块(17)，配置为接收所述热疗参数信息，生成并输出各个微波辐射器(24)的输出功率参数、微波波长参数以及频率参数；
所述热疗控制装置(31)包括：
临时数据存储单元(18)，配置为与所述微波成像单元(27)、微波测温单元(28)、热疗方案执行单元(30)数据连接，接收并存储所述成像坐标信息、测温信息、角度偏转参数、输出功率参数、微波波长参数以及频率参数；
控制器(19)，配置为与第一驱动装置(10)、第二驱动装置以及各微波辐射器(24)的功率适配器电连接，接收上述各参数，生成控制所述第一驱动装置(10)、第二驱动装置运动以及各功率适配器输出功率的控制信号；
反馈控制单元(20)，配置为与所述微波测温单元(28)信号连接，接收所述测温信息，输出调节信号至所述控制器(19)，对所述控制信号进行反馈调整。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述微波辐射器(24)与滑移安装块(9)之间设置为自动调节件，所述自动调节件与所述控制器(19)控制连接，接收并响应于控制器(19)输出的控制信号调节微波辐射器(24)的微波辐射方向；
所述微波辐射器角度生成模块(16)数据连接有辐射路径规划模块(21)，所述辐射路径规划模块(21)与所述微波成像单元(27)数据连接，接收所述成像坐标信息，并根据肿瘤组织的形状大小计算生成各微波辐射器(24)围成的辐射中心点设定时间段内的移动路径，基于所述移动路径生成各微波辐射器(24)以时间为参考变量的角度偏转参数表，并输出至所述临时数据存储单元(18)和/或控制器(19)。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还配置有热疗方案优化单元(32)，包括：
热疗数据存储模块(22)，配置为与所述临时数据存储单元(18)数据连接，接收并存储患者各次热疗时对应的成像坐标信息、测温信息、角度偏转参数、输出功率参数、微波波长参数以及频率参数；
热疗效果分析模块(23)，配置为与所述热疗数据存储模块(22)数据连接，接收患者各次热疗后的肿瘤组织成像坐标信息，基于自身内置的算法模块，分析生成上述各次热疗间肿瘤组织成像坐标信息的变化数据，预判肿瘤组织的生长趋势以及受用的热疗参数信息，生成热疗优化方案并存储或输出至热疗方案生成单元(29)。
9.一种用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统的控制方法，其特征在于，基于如权利要求7或8所述的用于肿瘤治疗的物理靶向热疗系统，包括：
以热疗仪本体(1)中的设定平面或位点为参照，标定三维空间中的各位置坐标，生成各位置的坐标信息并存储；
计算生成杀灭各位置坐标处不同形状大小肿瘤组织所需的热疗参数信息表并存储；
基于微波成像单元(27)以及微波测温单元(28)，扫描获取人体中肿瘤组织的形状大小信息、所在坐标信息以及当前温度信息并临时存储；
基于上述肿瘤组织的形状大小信息、所在坐标信息以及温度信息，根据上述热疗参数信息表选定设定的热疗参数；
基于选定的热疗参数，根据设定算法生成对应的热疗方案执行信息；
基于所述热疗方案执行信息生成对应的控制信号，控制微波辐射装置(25)和/或热疗仪本体(1)的动作。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述计算生成杀灭各位置坐标处不同形状大小肿瘤组织所需的热疗参数信息表并存储，包括：
建立人体数字模型，计算热疗参数与人体中各位置处组织温度变化之间的关联关系；
将设定形状大小的肿瘤组织数字模型添加到上述人体数据模型中并进行微波加热仿真，调节所述热疗参数并获取仿真数据；
基于上述仿真数据获取到目标仿真数据对应的热疗参数，生成热疗参数信息表并存储。
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