CN1748813A

CN1748813A - 动物体内进行局部加热的方法与装置

Info

Publication number: CN1748813A
Application number: CN 200510096048
Authority: CN
Inventors: 刘兆远; 王印月; 刘晓真; 沈利亚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: CN100515517C

Abstract

本发明公开一种对于动物体内某些特定位置进行定点加热的方法及装置。本发明的方法是在需加热部位临时置入铁磁材料的加热元件，然后在动物体外且与被加热部位相对应的位置建立交变磁场，使被临时置入的加热元件在交变磁场作用下形成涡流，产生热量，对被加热部位进行加热。本发明的装置由高频功率发生器、用线导体或管状导体绕制成的螺线管，以及可临时植入动物体内的加热元件构成，其中螺线管的两磁极间隙为可容纳动物体的空间。本发明的螺线管中可置有用软铁磁性材料制成的磁芯。

Description

动物体内进行局部加热的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种对于动物体内，特别是对人体内，某些特定位置进行定点加热的方法及装置。

背景技术

对动物体内，特别是对人体内特定的病变部位进行加热是一种有效的治疗手段。例如对于肿瘤等占位性病变采用局部加热，可以使其组织坏死，并有效杀灭肿瘤细胞。

现有技术中对体内进行局部加热的方法有如下几类：

1、微波加热

这种方法是向体内发射微波束，在高频电磁波作用下，动物体内的水分子、蛋白质分子等极性分子发生极化，并随外场的频率产生振荡，由于振动的偶极子与相邻的分子产生磨擦碰撞，产生热量。例如中国专利申请99117361.9，02806478.X

这一方法的不足是微波穿透的路径上的肌体均被加热，并且体表受到的伤害最大，其穿透深度不大，无法做到定点定域加热。

2、射频电流加热法

采用手术方法将电极植入体内被加热位置，在体外向电极上加射频电压，使机体中的离子在电场的驱动下，与周围分子磨擦产生热量。这种加热法实质上是以人体的组织为具有阻抗电介质，产生欧姆热。

这种方法的不足是其加热区域呈弥散分布，因此其加热区域并不具有严格的边界；而且还需要用手术的方法植入电极。

3、磁流体加热法

这种方法是将细微的铁磁物质颗粒(其颗粒尺度一般是纳米级)与水形成混悬液(被称为磁流体)，再将这种混悬液注入到需加热的部位，再在体外作用交变磁场，利用交变磁场在铁磁性物质上的磁滞效应，产生热量。如“肿瘤磁致温热治疗设备研发的进展”，洛阳大学学报2004年12月第19卷第4期。

该方法的不足是：1)需要很强的交变磁场。在目前人体允许承受的电磁场下，其产热甚微。2)由于所用磁性物质为纳米颗粒，其进入体内后会产生有害作用，且难于排出。

4、高能超声聚焦加热法

中国专利99102923.2公开的高能超声体外聚焦热疗机功率超声发射器是在半球形内面上密集固定压电片，由各压电片产生超声波束在体内聚焦进行加热。

该专利的不足是超声波在体内的衰减较大。另一方面其技术实现较为困难。另外，现有技术中所采用的设备较为复杂，其制造难度较大。

发明内容

本发明提供一种新的对动物体内局部区域进行加热的方法，以及这种方法所使用的装置，这一方法及装置可以克服现有技术的不足，其装置较现有技术简单，制造较为容易，能对体内特定的局部区域进行有效加热，而对其周围的组织无影响。

本发明的方法是在需加热部位临时置入铁磁材料的加热元件，例如采用穿刺的方法，在被加热部位刺入一个或多个其前端为铁磁材料制的针状物，然后在动物体外且与被加热部位相对应的位置建立交变磁场，使被临时置入的加热元件在交变磁场作用下形成涡流，产生热量，对被加热部位进行加热。

由于本发明的方法是在动物体外被加热部位的相应位置交变磁场，并在需要加热的部位临时置入加热元件，这样加热元件在交变磁场作用下产生热量，即可将该部位加热，其加热的区域被严格即制于加热元件的区域内，在加热作业完成时即可将加热元件拔出，因此加热元件不会在“术后”滞留于体内产生负面的影响；另一方面由于是将加热元件直接临时置入体内，因此不受加热部位与体表深度的影响。

本发明采用高频交变磁场，利用涡流效应进行加热，可以有最佳的加热效果。

本发明的装置由高频功率发生器、用线导体或管状导体绕制成的螺线管，以及可临时植入动物体内的加热元件构成，其中螺线管的两磁极间隙为可容纳动物体的空间。

本发明采用管状导体，如采用铜管，主要是考虑解决导体在工作时的热量问题，用冷却水通过管状导体，以带走所产生热量。本发明所用的功率发生器可采用现有教课书或相关手册公开的技术内容，特别是可以使用多种型号定型产品，如郑州日佳电子有限公司生产的GPH-16型产品。本发明的功率发生器频率在30～100KHz范围内，将可能有最佳的性价比。

本发明的上述螺线管中置有用软铁磁性材料制成的磁芯，以提高磁场强度，并使磁力线集中。这样，用两个磁芯的端头为磁极，将被加热区域置于极间，会有较大的效率。本发明所用的磁芯材料建议采用锰锌铁氧体制成。

本发明所用的加热元件为其头部用铁磁材料制成的类针状物，针状物的未端用非铁磁材料制成的杆固定，在杆与针状物的固定部分设有绝热材料。在使用时这种针状物可以直接通过体表插入被加热部位，在进行加热“作业”时作为热源，而在加热完成后，可以直接从体内拔除。针状物的大小和形状可以根据被加热部位的情况事先确定。对于部位较大的加热局部，也可以采用插入多个元件的方式解决。例如按被加热区域的周边布置加热元件，同时在被加热区域的内部了插入一些加热元件，这样就可以使加热区域全部被加热以达到所要求的生理效果。

本发明的加热元件未端的非铁磁材料杆为奥氏体不锈钢，或者采用铝、钛、镁等金属合金材料，也可以采用非金属的高分子材料。

本发明与现有技术相比有如下优点：

1、其产热理论与实践均非常成熟，实施中没有技术上的问题；

2、其装置相对现有技术更为简单，其制造成本低廉；

3、加热元件仅是临时置入体内，在实施相应的加热作业后可以拔除，不留于体内，因此加热元件本身不会对体内产生影响；

4、其加热效果相对现有技术更好，从理论上讲，在局部区域内其加热的温度可以达数百度，这在现有技术中是难以实现的；

5、本发明可以在体内形成定位定域定温的加热场，如利用现有CT、超声定位等方法确定加热元件应当插入的部位；在被加热区域的插入多个加热元件，构成特定形状的加热区域；

6、实施加热对体内组织的损伤极小，其加热元件的置入仅相当穿刺术或肌肉注射，可以称其为微创手术；

7、通过后叙的实施例可见，本发明加热所产生的温度分布梯度极陡，因此在加热作业的整个过程以及术后对肌体内正常组织的影响也非常小。

8、本发明可采用插入式测温及实现温控，亦可采用非插入式测温、控制技术。当本发明采用这些技术措施时可在对加热区域实施温度测量，并及时反馈给高频功率发生器，实现温度的控制；

9、本发明在加热过程中，高频交变磁场仅作用于动物体的局部，且强度较弱。因此，高频电磁场对生物体的影响可以忽略。

附图说明

附图1为本发明的装置中螺线管与实施加热状态的示意图，附图2为本发明的加热元件示意图，附图3为试验所测得加热时温度梯度变化图。

图中：1为螺线管，2为磁芯，3为选定的加热区域，4为磁极，5为螺线管接线端，6为针状物尾端的杆，7为硅铁合金制成的针状物头部，8为设于杆与头部间的绝热材料，9为用于防止头部与杆脱离的固定物。

具体实施方式

以下结合附图以及一个演示性的实施例及其实测的数据对本发明进行进一步说明。

参见图1，在一个用锰锌铁氧体制成呈U型的磁芯2上设有螺线管1，磁芯2的两个端部形成两个磁极4，螺线管1的接线端5接高频功率发生器(图1中未表示)。在磁极4间的间隙为人体放置的部位。在工作状态下，两磁极4应处于被选定加热区域3的相应位置，如图示。

本发明的加热元件的一个实施例参见附图2。其中在一个用非铁磁性材料制成的杆6的前端固定有一个用硅铁合金(可直接使用矽钢材料)制成的头部7，形成一个针状物。这里所述的杆6的材料建议采用聚四氟乙烯材料等有较高耐热性和较好刚、强度的材料。在杆6与头部7间的固定处设有绝热材料，如高分子材料或非金属的有较好绝热性能的无机材料，或者有机材料。为防止杆6与头部7间在拔插作业时脱离，在本实施例中在杆6与对部7配合处开有一个孔，并用一个嵌件9穿过该孔，使两者间的结合更为可靠。

本发明的一个演示性实施例如下：

用现市场所售的电磁炉为功率发生器，将其输出导线緾于一直筒状的骨架上，形成加热装置。

用尼龙线为杆，其前端置一尖头的直径为1.5毫米长为10毫米的铁针，形成加热元件。

取一块5×5×5厘米大小的新鲜离体肌肉为受试物。

试验前在受试肌肉的厚度中心处内按20毫米直径的圆上均匀插入六根加热元件，，并在圆心处再插入一根加热元件。同时在所插入的加热元件附近多点插入铜-康铜热电偶进行测温。热电偶的直径为1.2mm。

试验时将受试肌肉置入螺线管中，打开电源，同时进行测温。经加热试验后剖开受试肌肉可见，在加热部位形成一个直径约30毫米，高度约为20毫米的，边界清晰的柱状熟肉区，而其它部分的肌肉仍保持原样不变。

试验中的测量表明，在中心区(即插入的加热元件处)附近形成了一近似等温的加热区，其温度达90℃，而且加热区的加界清晰，在此边界以外温度下降的梯度很陡，边界5毫米外温度已与受度肌体温度无二。参见图3。

由于受条件的限制，无法使试验与本发明的装置相对应。但这一试验结果已经足以说明本发明的效果与可行性。

Claims

1、动物体内进行局部加热的方法，其特征在于在需加热部位临时置入铁磁材料的加热元件，在动物体外且与被加热部位相对应的位置建立交变磁场，使被临时置入的加热元件在交变磁场作用下形成涡流，产生热量，对加热部位进行加热。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于在动物体外建立的交变磁场为高频交变磁场。

3、实现权利要求1或2所述的动物体内进行局部加热的方法的装置，其特征在于装置由高频功率发生器、用线导体或管状导体绕制成的螺线管，以及可临时植入动物体内的加热元件构成，其中螺线管的两磁极间隙为可容纳动物体的空间。

4、根据要求3所述的装置，其特征在于装置的功率发生器频率为30～100KHz。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于其中的螺线管中置有用软铁磁性材料制成的磁芯。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于螺线管所用的磁芯材料采用锰锌铁氧体制成。

7、根据权利要求3至6所述的任一装置，其特征在于所用的加热元件为其头部用铁磁材料制成的针状物，类针状物的未端用非铁磁材料制成的杆固定，在杆与针状物的固定部分有绝热材料。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于加热元件未端的非铁磁材料杆为奥氏体不锈钢。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于加热元件未端的非铁磁材料杆为非金属的高分子材料。

10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于加热元件未端的非铁磁材料杆为铝合金材料。

11、根据权利要求7所述的装置，其特征在于加热元件未端的非铁磁材料杆为钛合金材料。

12、根据权利要求7所述的装置，其特征在于加热元件未端的非铁磁材料杆为镁合金材料。