CN1868415A - 冷循环微波肿瘤治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷循环微波肿瘤治疗仪，属于医疗设备技术领域。该治疗仪由主机、穿刺针、冷却系统、以及测温装置构成。测温装置至少含有二只独立分布的热敏电阻，其中之一安置在病灶附近，另一安置在穿刺针的针杆上，穿刺针的微波发生电路含有电压调控电路，冷却系统含有流量控制器件，热敏电阻的信号输出端分别接微处理芯片的对应输入端，微处理芯片的第一控制输出端接穿刺针的微波发生电路的电压调控电路，第二控制输出端接冷却系统的流量控制器件。采用本发明后，可以准确监控病灶与皮肤处的温度，通过对输出电压与冷却液流量的控制，形成理想的温度场，在热凝肿瘤组织的同时，避免灼伤皮肤等正常组织，达到最佳的治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种治疗仪，尤其是一种微波肿瘤治疗仪的改进，属于医疗设备技术领域。
背景技术
恶性肿瘤是威胁人类健康和导致死亡的主要原因之一。近年来，微创治疗肿瘤因具有创伤小、并发症低、病人痛苦少等特点，而得到广泛关注。这种治疗方法与传统的热疗、放疗等方法相比，可以对肿瘤瘤体直接产生摧毁作用，更易达到类似外科手术的根治效果。
目前，肿瘤微创治疗设备主要有射频、微波、氩氦刀、超声聚焦刀等。其治疗机理都是在B超、CT或MRI引导下，把能量聚集在肿瘤瘤体，用热凝或冷冻的方法使肿瘤组织变性、坏死。
其中，射频集束针在手术过程中存在穿刺不方便、损伤大等缺点。氩氦刀、超声聚焦刀除了存在不能穿过骨骼治疗的缺陷外，均价格昂贵，难以在临床得到广泛应用。相对而言，冷循环微波刀安全性高，复发率低，病人负担轻，因此具有较好的推广应用前景。
据申请人了解，现有微波肿瘤治疗仪主要由主机、含微波发生器件的穿刺针(又称微波刀)以及测温装置等构成，主机主要由控制电路、电源电路和键盘/显示板电路构成。控制电路中含有微处理芯片以及电压调控电路，安置在病灶上作为测温装置的热电偶的信号输出端经A/D转换器件接微处理芯片的输入端，微处理芯片的控制输出端经电压调控电路接穿刺针的微波发生器件。
临床医疗实践表明，用热电偶作为测温器件，将温度信号通过A/D转换送入微处理(89c51)芯片，不仅准确度较差，抗干扰能力弱，难以满足微波治疗仪要求精确掌控温度的应用需求，而且由于肿瘤病变组织与正常组织联系密切，只监控病灶处的温度，在治疗中无法形成理想的突变温度场，往往难免损伤正常组织，经常发生穿刺针灼伤皮肤等现象，既给病人带来额外的痛苦，又不利于治疗。
发明内容
本发明的目的是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以精确控制温度的冷循环微波肿瘤治疗仪，从而既保证热凝肿瘤组织，又避免灼伤皮肤等正常组织，以期达到最佳的治疗效果。
为了达到以上目的，本发明的冷循环微波肿瘤治疗仪由主机、含微波发生电路的穿刺针(又称微波刀)、接穿刺针进液口的冷却系统、以及测温装置构成；所述主机主要由控制电路、电源电路和键盘/显示板电路构成，所述控制电路中含有微处理芯片；所述微波发生电路含有电压调控电路；所述测温装置至少含有二只独立分布的热敏电阻，其中之一用于安置在病灶附近，另一安置在穿刺针的针杆上；所述冷却系统含有流量控制器件；所述热敏电阻的信号输出端分别接微处理芯片的对应输入端，所述微处理芯片的第一控制输出端接所述穿刺针的微波发生电路的电压调控电路，第二控制输出端接冷却系统的流量控制器件。
采用本发明的冷循环微波肿瘤治疗仪后，不仅测温精度大大提高，抗干扰能力强，而且可以监控病灶与皮肤处的温度，通过分别对输出电压与冷却液流量的准确控制，形成理想的温度场，增加冷循环功能，有效的降低了穿刺针的杆温，在热凝肿瘤组织的同时，可靠避免灼伤皮肤等正常组织，从而达到最佳的治疗效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一个实施例的整体框图图。
图2是图1实施例中控制电路的电路原理图。
图3是图1实施例含有调压电路的微波发生电路原理图。
图4是图1实施例的显示电路原理图。
图5是图1实施例的穿刺针结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的微波治疗仪如图1所示，由主机、穿刺针、冷却系统、以及测温装置构成。主机通过同轴电缆接含微波发生器件的穿刺针，冷却系统接穿刺针的进液口和出液口，形成冷却循环，测温装置以热敏电阻作为传感探头，分别安置在病灶肿瘤组织和穿刺针上。
主机主要由控制电路、电源电路和键盘/显示板电路构成。其中，控制电路如图2所示，含有两片并接的89C4051微处理芯片U1和U9。测温装置采用测量范围在-50℃～150℃、精度在±0.1℃NTC的热敏电阻作为测温元件，分别安置在病灶和针杆上，此二只独立分布热敏电阻之一输出的测温信号通过接插口JP3的1脚输入，经放大器U5的2脚输入、6脚输出，被放大后由TLC25431模数转换芯片U2的6脚输入；另一热敏电阻输出的测温信号经接插口JP3的7脚输入到TLC25431模数转换芯片U2的7脚。此两测温信号经U2模数转换后，从16、18脚输出，分别输入到微处理芯片U1的17脚和U9的14脚，并分别由其7脚和8脚将控制信号以低电平经二极管D7、D8输出到接插口JP1的4脚和5脚。由JP1将此两控制信号分别输出到穿刺针的微波发生调压电路(参见图3)和冷却系统的流量控制器件。
图2中的两微处理芯片U1和U9的显示输出口11、13、14、15脚经接插口JP2外接显示电路(参见图4)，从而可以实现监测温度、输出功率等参数的显示输出。
此外，图2中还含有如下辅助电路：
1、电源电路——由图2左上角的D1、U7、U8整流稳压电路构成，向各器件提供电源。
2、运放电路——由图1右上角的2904四运放芯片U6构成。模数转换芯片U2的运放输出端5脚分别经阻容器件与运放芯片U6的输入端3脚和5脚连接，U6芯片的输出端1脚和7脚分别回接模数转换芯片U2的5脚和6脚。这样，可以提高信号精度，有利于精确控制温度。
3、反倍压电路——主要由图1右下角的7660反倍压芯片U4构成，其作用是提供负电压给U5和U10芯片。由电路提供的正电压信号进入到U4后，经过放大反向，输出到U5和U10的第4脚，供应其负电压信号。
4、稳压基准电路——由U4右侧的三极管TL431极其周围的可调电位计以及电容器件组合而成，通过调节可调电位计可以调整供应电压，并使电压稳定的输出。
5、看门狗电路——由U1左下方的X5045存储芯片U3构成，用于锁定存储。
微波发生电路如图3所示，左上角的电源经过变压器T3的原边与该变压器副边的磁控管M1耦合。右上角来自控制电路的调压控制信号由接插口J5、J6接入电压调控电路，经过光电耦合器U2接可控硅U1的控制极，所述可控硅的输出由接插口接变压器T3的原边，从而根据微处理芯片输出的控制信号调节磁控管M1输出到天线J7的微波发射电压，达到控制病灶处温度的目的。
图4中的显示电路中的数码管经显示驱动芯片由接插口接微处理芯片的显示输出口，与现有技术相同，故不详述。
由图5可以看出，穿刺针的针尖内装有微波天线4，该微波天线的后端连有同轴电缆9。针杆内制有环状空腔7。针把上的进液口外接冷却循环泵，出液口与空腔7连通，外接排液管。在针杆内微波天线4周围的环状空腔7内固定有与进液口连通的毛细管8。作为测温探头的热敏电阻10固定在针杆内环状空腔7的前端，该测温探头的信号输出端经安置在同轴电缆9内的信号线连接到图2的接插口JP3，测量温度的精度可达到±0.1℃。
工作时，具体测温控温过程如下：位于病灶和针杆上的两测温热敏电阻线接接插口JP3的1、2两头，由于热敏电阻具有随温度升高电阻变小的特性，因此加在两端的电压会随着温度的增加而降低。测温电压信号经电阻进入OP07信号放大芯片U5的2、3脚，经过放大后由第6脚输出。而后进入到TLC2543I芯片U2的5、6脚进行A/D转换，再接到主控制微处理芯片U1或U9的89C4051芯片的17脚。
经此数据传输，测温数据进入到主程序，经过程序对数据的分析后，输出到显示电路，从而显示出测温探头所测量的温度值。同时微处理芯片比较测量温度与预设温度，并根据比较结果输出相应的控制信号，控制穿刺针的微波发射电压，调节病灶处的温度；并控制接冷却系统的泵流量，调节穿刺针对皮肤等正常组织的温度。
由于采用了敏感的热敏电阻，并分别由两组微处理芯片对病灶和正常组织的温度进行合理控制，因此测温精度高达±0.1℃，可以形成正常组织到肿瘤组织的突变温度场，从而获得最佳治疗效果。
临床治疗证明，本实施例的微波治疗仪具有以下优点：
1、除灭活作用外，还有抑制效果——在B超、CT、MRI或X光引导下，把穿刺针(又称微波刀)植入肿瘤瘤体后，可以使其中的极性分子在微波场的作用下高速运动磨擦产生热量，由于温度控制准确，因此不仅可以使肿瘤细胞的蛋白质变性凝固，逆坏死，而且灭活的肿瘤组织可生产热休克蛋白，刺激机体的免疫系统，提高机体的免疫功能，起到抑制肿瘤细胞扩散的作用。
2、消融范围大——由于对冷却系统的有效控制，不必担心正常组织受损，因此可以充分发挥微波效能，使肿瘤凝固治疗更快，灭活范围更大，可原位灭活5cm直径的肿瘤。
3、术中病人负担轻——传统微波穿刺针的高杆温刺激肝包膜等组织，术中病人疼痛感强，常迫使手术停顿，有时不得不以全麻来解决，而本实施例可以确保穿刺针的杆温不超过体温，术中病人负担轻、痛苦少，不会烫伤皮肤。
4、安全性高——高精度测温系统可在不切断微波输出的状态下实现同步探测和控制肿瘤核心的边缘温度，得到确实的灭活数据，测温精度高达±0.1℃，安全保护功能强，可靠性高，针道创伤小，出血少，愈合快。
5、使用范围广——不仅可用于肝癌，也可用于肺癌，乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、骨癌、子宫肌瘤等实体瘤的治疗。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，冷却系统的流量控制器件可以是驱动冷却泵的调速电机，也可以是冷却管路中的流量控制阀等等，
凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种冷循环微波肿瘤治疗仪，由主机、含微波发生电路的穿刺针、接穿刺针进液口的冷却系统、以及测温装置构成；所述主机主要由控制电路、电源电路和键盘/显示板电路构成，所述控制电路中含有微处理芯片；所述微波发生电路含有电压调控电路；其特征在于：所述测温装置至少含有二只独立分布的热敏电阻，其中之一用于安置在病灶附近，另一安置在穿刺针的针杆上；所述冷却系统含有流量控制器件；所述热敏电阻的信号输出端分别接微处理芯片的对应输入端，所述微处理芯片的第一控制输出端接所述穿刺针的微波发生电路的电压调控电路，第二控制输出端接冷却系统的流量控制器件。
2.根据权利要求1所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：还含有由运放芯片构成的运放电路，所述热敏电阻的信号输出经模数转换芯片接微处理芯片的对应输入端，所述模数转换芯片的运放输出端经阻容器件与运放芯片的输入端连接，所述运放芯片的输出端回接模数转换芯片。
3.根据权利要求1所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：所述控制电路含有两片并接的微处理芯片，其输入端分别接用于安置在病灶附近和安置在穿刺针的针杆上的热敏电阻，其输出端分别接微波发生电路的电压调控电路和冷却系统的流量控制器件。
4.根据权利要求2或3所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：所述微波发生电路的电源经过变压器的原边与该变压器副边的磁控管耦合，来自控制电路的调压控制信号经过光电耦合器接电压调控电路中可控硅的控制极，所述可控硅的输出由接所述变压器的原边。
5.根据权利要求4所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：所述穿刺针的针尖内装有微波天线，所述微波天线的后端连有同轴电缆。
6.根据权利要求5所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：所述穿刺针的针杆内制有环状空腔，针把上的进液口外接冷却循环泵，出液口与所述空腔连通，外接排液管。
7.根据权利要求6所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：所述穿刺针的针杆内的环状空腔固定有与进液口连通的毛细管，作为测温探头的热敏电阻固定在针杆内环状空腔的前端。
8.根据权利要求7所述冷循环微波肿瘤治疗仪，其特征在于：所述测温探头的信号输出端经安置在同轴电缆内的信号线连接到微处理芯片。
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