CN1156321C

CN1156321C - 癌症温热疗法设备

Info

Publication number: CN1156321C
Application number: CNB011017201A
Authority: CN
Inventors: 齐藤义明
Original assignee: Nigata University
Current assignee: Saito Yoshiaki
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: US20020004674A1; JP3493428B2; RU2203700C2; KR20020004804A; JP2002017874A; CA2332162A1; EP1170030A3; KR100385942B1; EP1170030A2; HK1041601A1; US6758856B2; CN1332018A

Abstract

本发明的癌症温热疗法设备具有一个正六面体形空腔谐振器以及一个位于空腔谐振器的上内壁表面上的环形天线。该环形天线被装成其使环形面平行于两个内壁表面，这两个内壁表面相互对置，并垂直和靠近上内壁表面。使被导入空腔谐振器的高频电能以沿侧内壁表面具有一个恒定电场强度的激励模式在与侧内壁表面平行的方向上谐振。将人体沿平行于侧内壁表面的方向放入空腔谐振器内，并将谐振的高频电能施加在人体上。

Description

癌症温热疗法设备

技术领域

本发明涉及一种癌症温热疗法设备，更具体地说，涉及一种将人体置于其中并对人体的一个给定部位进行加热的癌症温热疗法设备。

背景技术

传统上，已经提出了多种癌症治疗设备的方案，但这些传统的癌症治疗设备不能对人体的深层部位进行有效的加热。

其中一种情况是，在传统的治疗设备中，采用在把人体放入其中之前使人体轴线中心处的电场分布最大的激励模式。这里，“人体轴线”是指在人体头部和腿部之间的一条线。也就是说，如果把人体放入具有这样一种激励模式的谐振器内以构成一个上述的治疗设备，其预定的优选电场分布就发生变化，从而由于在人体深层部位的电场强度较弱而不能对所需的人体深层部位进行充分的加热。

另外一种情况是，尽管在传统的治疗设备中，必须采用和谐振器的谐振频率相等的高频电能，但由于当人体被放入谐振器时造成谐振器的耗损较大，所以谐振器的谐振频率变成是不确定的。也就是说，由于谐振器的谐振频率无法测量，所以不能将等于谐振频率的高频电能加在人体上，从而使要求的人体深层部位不能被较弱的电场强度有效地加热。

本发明的目的是提供一种癌症温热疗法设备，它可以有效地加热所需的人体深层部位，从而有效地对人体进行癌症的温热治疗。

发明描述

为达到上述目的，本发明涉及一种癌症温热疗法设备，包括一个正六面体形的空腔谐振器以及至少一个安装在空腔谐振器的一个内壁表面上的环形天线，所述环形天线的环形面能平行于空腔谐振器的下述两个彼此相对的内壁表面，这两个内壁表面即与具有环形天线的内壁表面相邻且垂直的内壁表面。

本发明还涉及一种癌症温热疗法设备，包括一个正六面体形空腔谐振器以及多个设置在空腔谐振器的内壁表面上的环形天线，空腔谐振器的内壁表面环绕着一个人体，多个环形天线彼此相互对置，多个环形天线的环形面平行于空腔谐振器的长度方向，由此，通过控制向多个环形天线提供的相应高频电能的电能强度和相位而加热人体的任何部位。

本发明的癌症温热疗法设备在正六面体形空腔谐振器中以具有恒定的电场强度的激励模式谐振一个高频电能，所以电能沿着平行于空腔谐振器的两个内壁表面的方向被导入空腔谐振器内。所述的两个内壁表面相互对置并且垂直和靠近安装有环形天线的内壁表面。也就是说，本发明的癌症温热疗法设备以具有恒定电场强度的激励模式谐振沿平行于正六面体形空腔谐振器的相对内壁表面的方向导入的高频电能。该温热疗法设备的机理不同于上面所述的传统设备。

因此，尽管以具有恒定电场强度的激励模式将高频电能施加在沿平行方向放置于空腔谐振器中的人体上，由于在人体和空腔谐振器的内部空间之间的导电系数不同，该高频电能在人体的一个最前部被反射。被反射的高频电能在人体的另一个最前部再次被反射，并因而使高频电能集中在人体的所需深层部位上。

随着时间的加长，被反射的高频电能在人体的所需深层部位上叠加，因此使在所需部位处的电场强度增强。结果，可以有效地加热人体的深层部位，并可以对生长在深层部位的癌症进行有效的处理。

尽管前面所述的传统的癌症温热疗法设备仅有大约10％的完全治愈率，但本发明的癌症温热疗法设备可具有高达大约50％的完全治愈率。

附图描述

为了更好地理解本发明，参照下面的附图进行了详细的说明，其中：

图1是表示根据本发明的癌症温热疗法设备的透视图；

图2是利用图1所示癌症温热疗法设备进行的加热实验中的温度分布图；

图3是利用图1所示癌症温热疗法设备进行的加热模拟中的温度分布图；

图4是根据本发明的一个优选的癌症温热疗法设备；

图5是用图4所示癌症温热疗法设备进行的加热模拟中的温度分布图；

图6是根据本发明的另外一个优选的癌症温热疗法设备；以及

图7是根据本发明的再一个优选的癌症温热疗法设备。

具体实施方式

现将参照附图对本发明进行详细描述。

图1是表示本发明癌症温热疗法设备的一个实施例的透视图。图1示出了一个人体被置于癌症温热疗法设备中的状态。

图1所示的癌症温热疗法设备具有一个正六面体形的空腔谐振器1和一个位于该谐振器的上内壁表面1A上的环形天线2。环形天线2的环形面2A平行于空腔谐振器的侧内壁表面1B和1C，所述侧内壁表面1B和1C相互对置并且垂直于和靠近其上设置有环形天线的上内壁表面1A。

环形天线2的一端连接到一个接线器3上。接线器3通过一个阻抗匹配装置(未示出)与一个外部高频电力供应源(未示出)相连，因此将高频电能从外部高频电力供应源导入空腔谐振器1内。环形天线2的另一端2B是敞开的，以便在空腔谐振器1内在一个预定的频率上激发导入的高频电能并使之谐振。此外，在空腔谐振器1内设置一个用于放置人体6的平台4，并且在空腔谐振器的左侧形成一个用于将人体6放入或拉出空腔谐振器1的开口5。当将人体6放入或拉出空腔谐振器时，由一个给定的盖子打开或关闭开口5。在对人体进行温热治疗时，该开口由盖子关闭。

在采用根据本发明的上述设备进行癌症的温热疗法时，在将人体6放置于空腔谐振器1内之前，通过连接器3从外部高频电力供应源向空腔谐振器1内引入给定的高频电能。然后，由环形天线2激发被导入的高频电能，并使之在空腔谐振器1内以一个给定的频率谐振。

在这种情况下，由于环形天线2的环形面2A与空腔谐振器1的侧内壁表面1B和1C平行，所以被导入的高频电能以一种具有恒定电场强度的激励模式谐振，也就是沿空腔谐振器1的侧内壁表面1B和1C以电场强度不变的激励模式谐振。

然后，将人体6放入空腔谐振器1内，从而可以使人体轴线7平行于空腔谐振器1的侧内壁表面1B和1C。以上述激励模式将一个新谐振的高频电能施加在人体6上。

在这种情况下，由于人体6和空腔谐振器1的内部空间之间的导电系数不同，该高频电能在人体6的一个最前部被反射。

被反射的高频电能在人体6的另一个最前部被再次反射并集中到例如人体的一个预定部分6A处。随着时间的推移，被反射的高频电能被叠加在预定部位6A处，并由此在预定的部位6A处使电场强度增加。结果，可以有效地深度加热预定的部位6A，并可对生长在预定部位上的癌进行高效地处理。

图2是利用图1所示设备进行的加热实验中的温度分布图。在这种情况下，采用一个由TX151和水制成的模拟人体代替真实的人体。加热实验进行了60分钟，其实验条件为，将空腔谐振器的谐振频率设定为57.7MHz，将高频电能设定为500W。

从图2中可以清楚地看出，模拟人体在其位于环形天线2侧的表面部分处具有最高温度21.2℃，在其内部的温度为20.2℃。因此，本发明的癌症温热疗法设备可以对一个预定部位进行深度加热，从而可有效地对癌症生长的预定部位进行热处理。

但是，在图1所示的癌症温热疗法设备中，由于欲被加热的人体部分远离环形天线2时加热效率会降低，所以更靠近环形天线2的人体部分6被有效地加热，而远离环形天线2的人体部分6可能不会被有效地加热，因此较远的部分可能不会被加热到预定的温度。由图2所示的事实还可以显而易见地看出，模拟人体的较远部分仅被加热到17.2℃。

在这种情况，优选地是，在空腔谐振器1的下内壁表面1D上设置一个辅助的环形天线，以便使之与环形天线2相对。此外，辅助的环形天线的设置方式为，使其环形面可与环形天线2的环形面2A以及空腔谐振器1的侧内壁表面1B和1C平行。

在辅助天线与环形天线2具有相同的环形方向的情况下，以反相位分别向两个环形天线上施加相应的高频电能。在辅助天线与环形天线2具有相反的环形方向时，分别向各环形天线施加相同相位的高频电能。因而，这些环形天线的加热效率相加，并沿与人体6交叉的方向有效地加热人体。

在这种情况下，人体横截面的中心具有被加热到最高温度的倾向。因此，可以有效地加热对应于人体最深部位的人体中心，并因此可以有效地处理生长在人体中心的癌。

尤其是，辅助的环形天线最好具有与环形天线2相反的环形方向，因为只有当施加同相位的高频电能时才能达到上述的加热效率。

图3表示在空腔谐振器1的下内壁表面1D上设置具有与环形天线2相反的环形方向的辅助环形天线时对人体进行的加热模拟中的温度分布图。加热模拟实验是针对由TX151和水构成的替代真人的模拟人体而进行的并持续了60分钟，其实验条件为，将空腔谐振器的谐振频率设定为57.7MHz，将被导入的高频电能设定为600W。

从图3中可以明显地看出，在整个横截面上模拟人体被加热到40℃。特别是，模拟人体的中心被加热到42℃或更高。因此，在该优选实施例中，可以证明，人体在横截面上可以被均匀地加热，因而可以有效地加热离环形天线最远的人体中心。

也就是说，在该优选实施例中，人体的预定部位可被有效地深度加热，因此可以有效地处理生长在预定部位处的癌。

另外，如果在空腔谐振器的一些内壁上设置三个或更多个环形天线并使它们的环形面平行于空腔谐振器的一些相互对置的内壁表面，同时恰当地控制加在这些环形天线上的高频电能的相应强度和相位，则可以有效地加热人体的任何部位。

尽管环形天线可以具有任意长度，但它最好具有等于被导入空腔谐振器内的高频电能的波长的四分之一的长度。因而，可以有效地激励高频电能并使之谐振。

此外，尽管图1所示的环形天线2的环形面2A基本上为圆形，但它最好为一个横向较长的椭圆形或矩形，以便大面积地加热人体。

图4是根据本发明的癌症温热疗法设备的另一个优选实施例的透视图。在图4中，与图1中类似的部件用相同的参考标号表示。

在本发明的上述癌症温热疗法设备中，不需要加热的人体部分，例如头部和脚部会被加热。在这种情况下，优选地用如图4所示的六面体形管状金属部件12将无需加热的部位覆盖住。由于上述的谐振高频电能不会被导入金属部件内部，因此用金属部件覆盖的部分不会被加热。

另外，金属部件12之一的底面优选地用一金属板13覆盖，如图4所示。在这种情况下，可更有效地阻止将高频电能引入金属部件12的内部。

金属部件12可根据人体的形状具有任何形状，包括图4中所示的六面体形状。

图5表示用图4所示的优选设备进行的人体加热模拟实验中的温度分布图。加热模拟实验是针对用TX151和水制成的模拟人体进行的并持续了60分钟，其实验条件为，将空腔谐振器的谐振频率设定为57.7MHz，并将高频电能设定为300W。图5示出了模拟人体的横截面上的温度分布，该横截面是沿着平行于空腔谐振器1的侧内壁表面1B和1C的平面截取的。

从图5中可以清楚地看到，被金属部件12覆盖的模拟人体部分仅被加热到大约40℃，而未被金属部件覆盖的人体部位则被加热到40℃以上。因此，可以证明，利用金属部件进行覆盖可以有效地抑制被覆盖的人体部位的加热。

图6是本发明癌症温热疗法设备的再一个实施例的透视图。在图6中，与图1类似的部件采用相同的参考标号表示。

空腔谐振器1的谐振频率随着人体的尺寸和形状而改变。但是，从频率依从于外部高频电力供应源，电缆线长度或阻抗匹配装置的角度出发，希望空腔谐振器1具有一个恒定的谐振频率。因此，如图6所示，最好在空腔谐振器1内的一个预定位置上设置一个谐振频率控制部件14，以便使其谐振频率恒定。

具体地说，通过调整谐振频率控制部件14的尺寸，长度，材料和位置实现上述的使谐振频率恒定的过程。谐振频率控制部件14不仅可以定位在放置人体的平台4上，而且也可以定位在位于空腔谐振器1中的一个给定位置处的支架上。

谐振频率控制部件14可以用例如Cu，Al，Fe的金属材料，陶瓷材料，诸如Ti和油的绝缘材料，以及诸如TX151、界面剂液体和水的与人体相当的仿真材料制成。然后，通过由上述适当材料制造谐振频率控制部件14，可以控制空腔谐振器的谐振频率。

在利用如图4所示的六面体形金属部件的情况下，可以通过调整金属部件的直径，长度和在谐振器中的位置而使空腔谐振器的谐振频率成为一个常数。

下面将描述在本发明的癌症温热疗法设备中的谐振频率的测量方法。图7是这种测量方法的说明性示意图。

在根据本发明的癌症温热疗法设备有效地加热人体的一个预定部位时，谐振的高频电能被大量地吸收到人体内，从而造成空腔谐振器的Q值大大地衰减。结果，不可能利用一个设置在例如其上安装有环形天线2的上内壁表面1A或者下内壁表面1D上的接收天线由其频率-谐振特性来测量空腔谐振器的谐振频率。

在这种情况下，如图7所示，在空腔谐振器1的垂直于环形天线2的环形面2A的侧内壁表面1E上设置一个激励天线15，在空腔谐振器1的平行于环形面2A的侧内壁表面1B上设置一个接收天线16。然后，经由激励天线15从一个可变高频电能发生器向空腔谐振器1内供入高频电能。在这种情况下，所供入的高频电能在空腔谐振器1内在不被吸收到人体6内的情况下谐振。因此，在接收天线16处接收到该高频电能，因而可以由该处的最大接收信号的频率测量空腔谐振器1的谐振频率。

在图7中，激励天线15设置在垂直于环形天线2的环形面2A的侧内壁表面1E上。但是，激励天线15可设置在侧内壁表面1B上，而接收天线16可设置在侧内壁表面1E上，唯一的条件是所提供的高频电能在空腔谐振器内通过其谐振条件被谐振。此外，激励天线15和接收天线16可分别设置在垂直于环形面2A的侧内壁表面1E或侧内壁表面1C和1E上。

尽管参照上面的例子对本发明进行了详细地描述，但本发明并不局限于上述的公开内容，在不超出本发明的范围的前提下可以对本发明作出各种改动和变形。

根据本发明的癌症温热疗法设备可有效地对人体的一个给定部位进行深度加热，因而可对人体实施有效的癌症温热疗法。

Claims

1.一种癌症温热疗法设备，包括一个正六面体形的空腔谐振器以及至少一个安装在空腔谐振器的一个内壁表面上的环形天线，所述环形天线的环形面能平行于空腔谐振器的下述两个彼此相对的内壁表面，这两个内壁表面即与具有环形天线的内壁表面相邻且垂直的内壁表面。

2.如权利要求1所述的癌症温热疗法设备，其特征为，在两个相互对置的内壁表面上分别设置一个环形天线，从而可使它们的环形面平行于空腔谐振器的两个内壁表面，所述的两个内壁表面相互对置并垂直和邻接带有两个环形天线的内壁表面中的每一个。

3.如权利要求2所述的癌症温热疗法设备，其特征为，两个环形天线具有相反的环形方向。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的癌症温热疗法设备，其特征为，环形天线具有被导入空腔谐振器内的高频电能的波长的四分之一的长度。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的癌症温热疗法设备，其特征为，环形天线具有横向长的椭圆形环形面或矩形环形面。

6.权利要求1至3中的任一项所述的癌症温热疗法设备，进一步包括一个用于覆盖人体的一个预定部位的管状金属部件。

7.如权利要求6所述的癌症温热疗法设备，其中，管状金属部件的一个底面用一块金属板覆盖。

8.如权利要求1至3中的任一项所述的癌症温热疗法设备，进一步包括一个用于控制谐振腔的谐振频率的谐振频率控制部件。

9.如权利要求8所述的癌症温热疗法设备，其特征为，谐振频率控制部件由金属材料，陶瓷材料或与人体相当的仿真材料制造。

10.如权利要求1至3中的任一项所述的癌症温热疗法设备，其特征为，包括一对用于测量空腔谐振器的谐振频率的激励天线和接收天线。

11.如权利要求10所述的癌症温热疗法设备，其特征为，至少激励天线和接收天线之一设置在空腔谐振器的一个垂直于环形天线的环形面的内壁表面上。

12.一种癌症温热疗法设备，包括一个正六面体形空腔谐振器以及多个设置在空腔谐振器的内壁表面上的环形天线，空腔谐振器的内壁表面环绕着一个人体，多个环形天线彼此相互对置，多个环形天线的环形面平行于空腔谐振器的长度方向，由此，通过控制向多个环形天线提供的相应高频电能的电能强度和相位而加热人体的任何部位。