CN1180856C

CN1180856C - 治疗肝癌门静脉癌栓的超声消融系统

Info

Publication number: CN1180856C
Application number: CNB991137779A
Authority: CN
Inventors: 程树群; 钱德初; 吴孟超
Original assignee: DONGFANG LIVER AND GALL SURGERY HOSPITAL
Current assignee: DONGFANG LIVER AND GALL SURGERY HOSPITAL
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: CN1277064A

Abstract

本发明是一种治疗肝癌门静脉癌栓的超声消融系统，它包括微机1、超声波发生器2、换能器3、变幅杆导丝4、穿刺针8和打印机5。超声波通过变幅杆导丝可直接消融癌栓，配合化疗药物的灌注及吸引装置将消融后的碎屑吸出体外，可达到疏通血管，消除癌栓，防止癌细胞播散的良好治疗效果。超声消融过程由计算机控制。本发明操作方便，疗效好，对正常组织损伤小，还可用于其他血管内癌栓或泥沙样结石的治疗。

Description

治疗肝癌门静脉癌栓的超声消融系统

本发明涉及医疗器械技术领域，是一种治疗肝癌门静脉癌栓的超声消融系统。

肝癌是世界上流行最广的10种恶性肿瘤之一，居我国癌症死亡率第三位。尽管由于早期诊断和外科技术的发展，肝癌的治疗已有长足的进步，但从总体上说，由于大多数患者就诊时已处于晚期，使手术切除率降低，预后仍较差。晚期肝癌病人的主要特征之一是门静脉系统内形成癌栓，进而向肝内或远处发展转移，并迅速致门脉高压、肝功能衰竭而死亡。至今对肝癌门静脉癌栓的治疗还没有找到有效可靠的方法。虽然近年来有如B超引导下行门静脉癌栓的无水酒精(或化疗药物)注射，或是门脉内栓塞等，但临床实践证明其疗效极有限，而且由于门静脉仍有阻塞，仍不能解决门静脉高压等并发症。因此很有必要寻找新的技术或方法来彻底治疗门静脉内癌栓，以提高晚期肝癌病人的整体疗效。

本发明的目的在于提供一种既能消融癌栓，疏通门静脉血管，降低门静脉压力，能有效破坏癌细胞，又对正常组织损伤性小的治疗肝癌门静脉癌栓的超声消融系统。

为便于叙述，先介绍附图：

图1是微机控制下的治疗肝癌门静脉癌栓的超声消融系统示意图。

图2是体外门静脉穿刺用的穿刺针示意图。

图3是体外门静脉穿刺行肝癌门静脉癌栓超声消融治疗模式图。

图4是超声波发生器电路及工作原理示意图。

本系统包括微机1、超声波发生器2、换能器3、变幅杆导丝4、穿刺针8和打印机5。

超声波发生器2按微机1的指令发出脉冲电能，通过换能器3晶体的压电效应，产生一定频率和功率的超声波，超声波通过变幅杆导丝4的头部，产生剧烈振荡效应，这种振荡效应直接作用于癌栓组织，使癌栓组织消融。变幅杆导丝4是通过穿刺针管8深入到门静脉癌栓处的。为防止消融下来的癌细胞扩散转移，也为加大对癌细胞的杀伤作用，穿刺针管8的根部设两个侧孔6和7，其中一个侧孔可用于化学药物的灌注，以便在超声消融的同时灌入化学药物以杀死癌细胞，另一侧孔可与吸引装置连接，以便将超声消融的癌栓碎屑吸出体外，从而达到清除癌栓，疏通血管，杀死癌细胞及防止癌细胞扩散转移的目的。将整个仪器集装于专用的推车上，可机动灵活地借助B超定位操作。

下面结合附图对本发明作进一步介绍：

参见图1，微机1设定超声波发生频率、功率和相关治疗参数，然后指令超声波发生器2发出脉冲电能，通过换能器3晶体的压电效应，产生相应的超声波频率和功率，然后作用于变幅杆导丝4的头部，产生超声振荡效应。治疗参数和治疗结果由打印机5打印出来。换能器3的形状为：后部为圆柱体，前部为圆锥体，圆柱体直径30-50mm，高50-120mm。圆锥体高30-50mm。圆锥体顶部有内螺纹，与变幅杆导丝4尾部的外螺纹相匹配，以相旋连接。变幅杆导丝4为弹性钢丝材料，其头部烙有钛合金圆球。其他各部件的连接均为线性连接。

参见图2，穿刺针8为不锈钢材料，根部有两个侧孔6、7，似一小支管，侧孔内径约1mm，外突3mm，以便套乳胶管分别与灌注装置和吸引装置连接。在消融时一孔可灌入化疗药物，另一孔则将消融后癌栓碎屑吸出体外。

参见图3，治疗开始时，先将穿刺针8在B超定位下穿刺入肝门静脉内，根据门静脉管径大小不同，选择管径不同的穿刺针，通常针管长100～150mm，内径0.4～0.6mm。然后将变幅杆导丝4通过穿刺针管8深入到门静脉癌栓处进行超声消融，变幅杆导丝4通常长150～200mm，粗0.2～0.4mm，通过侧孔6和7分别灌入化疗药物和吸出癌栓碎屑。化疗药物常用卡铂+表阿霉素，用生理盐水配制，浓度为卡铂4mg/ml，表阿霉素0.8mg/ml，总量为50ml左右，灌注速度为60滴/分。碎屑吸引时，负压为0.02Kpa，由定时吸引装置提供。消融完毕后拔出变幅杆导丝4和穿刺针8。治疗完毕。

超声消融术的作用机理，主要是利用超声波的机械振动、空化效应和物理化学反应来消融癌栓的。癌栓由于缺乏正常的胶原纤维和弹性纤维，质地坚硬易碎，弹性极限小，容易被超声能量分裂和崩解，而正常的管壁组织富含胶原纤维和弹性纤维，具有弹性和柔韧性，弹性极限大，能够缓冲超声的作用，不易被超声的机械振动和空化效应破坏，因此对正常的血管壁组织损伤较小，也不会引起血管痉挛、诱发血栓形成或远端栓塞。空化效应是指在声学区内，当(液体)拉力大于内聚力时，微泡快速形成，突然爆裂，在瞬间产生巨大冲力，达1-3个大气压，可冲断高分子化学键或使细胞融解。另外还产生微声流、自由基等物理化学效应，致细胞DNA断裂、膜破裂等。体内研究也发现经超声照射过的癌组织其生长明显受到抑制，也不会引起肿瘤扩散。这些说明了超声消融术本身具有融解癌细胞的能力，选择一个合适的剂量，就能防止癌栓碎屑远处播散转移的可能。此外，超声具有促使药物渗透入细胞的作用。利用这种效应，设想超声结合化疗或免疫治疗，可达到1+1＞2的增效作用，同时更有效地防止超声碎屑的扩散，也更有效地防止门静脉癌栓消融后的再生，取得事半功倍的效果。

参见图4，超声波发生器电路及工作原理：由于在换能器工作期间，其谐振频率有一定范围的变化，而这个变化却会使功率放大管处于失谐状态，其后果是使输出部分阻抗不能很好匹配，从而导致功率放大管发热，极易烧毁。为此设计了一个自动频率控制电路(AFCF)，且该电路受数字信号控制。该数字信号取自于功率放大管(VMOS)的源极，当失谐时，电流将增大，则经整流二极管与滤波后的直流电平也将增大，因而模/数转换(A/D)电路会输出相应的数字信号去控制AFCF电路，使之输出一个频率信号总是朝使功率放大管电流变小的方向变化，直到电流最小时，也就是达到谐振时为止。如图4所示该电路由五个部分组成：

1.高频变压器、VMOS功率放大管、功率电源组成功率放大：高频变压器的作用是进行与超声换能器的阻抗匹配，功率放大管负责功率放大，其电源由功率电源提供；

2.R、D、P：R为取样电阻，D为整流二极管，P进行滤波，其目的是给A/D(模拟电路与数字电路转换)电路提供模拟电压；

3.A/D、AFCF电路：A/D电路输出一个对应于R、D、P输入的模拟电平的数字信号，AFCF电路即自动频率控制电路，该控制电路由一个晶体振荡器和一个频率合成器组成，频率合成器在数字信号的控制下，其频率会按一定的规律输出高频信号，并将此信号送到驱动电路；

4.驱动电路：驱动电路接收到AFCF信号，将其加以放大，以达到符合VMOS功率放大管的驱动要求。

大量动物实验和体外研究证实，本发明具有如下优点及积极效果：

本发明既能消融门静脉癌栓，疏通门静脉血管，降低门静脉压力，又能有效破坏癌细胞，为肝癌的后续治疗如肝动脉化疗栓塞、免疫生物治疗得以继续顺利进行创造了条件。同时也适合用于其他血管内癌栓或泥沙样结石的清除治疗。

实验一：我们解剖了12例人肝癌伴门静脉癌栓新鲜手术标本，发现11例癌栓是肿瘤局部突破门静脉管壁作为基部向门静脉腔内生长的，除基部外，癌栓与门静脉内膜无紧密粘连。因此，癌栓可被超声消融术消融，而门静脉管壁未受损伤，这是本发明用于门静脉癌栓治疗的解剖学基础。

实验二：我们选用变幅杆导丝直径为0.4mm，在超声频率42KHz，功率为0.22W情况下，消融5×5×5mm³新鲜癌栓标本，结果平均消融时间为4min，91％超声碎屑小于10μm。消融导丝头温度，5min内不超过10℃。对正常门静脉、胆管内膜的消融实验发现，未见明显损伤。说明超声消融治疗是有效和安全的。

实验三：超声消融体外培养Walker-256细胞后，电镜观察发现：细胞膜破裂、细胞器紊乱不清，核染色质碎裂，提示细胞已受到严重的损伤。流式细胞仪检查发现，随着超声剂量的增大，细胞S期下降，G₂+M期增加，说明细胞合成抑制，放射敏感性增加，从细胞水平验证了超声消融术对癌细胞的杀伤效应。

实验四：超声消融结合化疗卡铂杀伤癌细胞的体外实验发现，超声消融能显著增强化疗卡铂药物的杀伤效果。体内实验证实超声结合化疗可有效防止癌细胞向远处扩散转移。另外发现超声可促使卡铂诱导的癌细胞凋亡作用提前发生，并能增强卡铂的癌细胞凋亡作用。

最佳实施例：

微机1用586型；超声波发生器2用自动频率控制电路(AFCF)；换能器3圆柱体部分，高80mm，直径30mm。圆锥体部分，圆锥体高30mm，变幅杆导丝4为弹性钢丝材料，直径0.4mm，长200mm，其头部烙有钛合金圆球，直径0.5mm。穿刺针管8为不锈钢材料，内径为0.6mm，长120mm。打印机5用EpsonLX-400。

Claims

1、一种治疗门静脉癌栓的超声消融系统，其特征在于包括微机(1)、超声波发生器(2)、换能器(3)、变幅杆导丝(4)、穿刺针(8)和打印机(5)，超声波发生器(2)按微机(1)的指令发出脉冲电能，通过换能器(3)晶体的压电效应，产生一定频率和功率的超声波，超声波通过变幅杆导丝(4)的头部，产生剧烈振荡效应，变幅杆导丝(4)是通过穿刺针管(8)深入到门静脉癌栓处的，治疗参数和治疗结果通过微机指令由打印机(5)打印出来，换能器(3)的形状：后部为圆柱体，前部为圆锥体，圆柱体直径30-50mm，高50-120mm，圆锥体高30-50mm，圆锥体顶部有内螺纹，与变幅杆导丝(4)尾部的外螺纹相匹配，以相旋连接，变幅杆导丝(4)为弹性钢丝材料，长为150-200mm，粗0.2-0.4mm，其头部烙有钛合金圆球，与穿刺针(8)配套使用。

2、根据权利要求1所述的治疗门静脉癌栓的超声消融系统，其特征在于所说的穿刺针管(8)根端设有侧孔(6)和(7)，其针管的长度和粗细与使用的变幅杆导丝(4)相匹配。