CN2370887Y - 无创伤立体定向高强聚焦超声治疗装置 - Google Patents
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Abstract
一种人体外部无创伤立体定向高强聚焦超声治疗装置,由探头1、机械调整机构2、负压定位箱4、治疗水床3、水箱6、水处理部件5等组成。通过对佩带立体定位箱4的患者体部进行MRI、CT医学断层图象扫描,经读片机16将MRI、CT输出胶片扫描成数据文件传输给控制计算机15,对断层图象进行三维还原处理,确定病灶的形状及空间位置坐标,转换到治疗水床与探头焦点的坐标系中,打印机16输出治疗方案,电控柜14控制驱动探头,用立体定向高强聚焦超声的焦点声能对病灶实施高温细胞灭活,达到无创治疗体内病灶,保障周围正常组织的存活的目的。
Description
本实用新型属于治疗人体内肿瘤的治疗肿瘤装置，具体涉及一种无创伤立体定向高强聚焦超声治疗装置。
针对无创伤立体定向空间定位聚焦超声治疗人体内肿瘤，要求治疗的安全性、精确性、稳定性和经济性。目前，国外尚没有成熟的产品，国内采用的技术路线为利用B超断层扫描诊断设备，对准病灶实施定位治疗，由于B超相对于CT、MPI断层扫描诊断设备的图像分辨率较低，对病源检查能力不足，直接影响了肿瘤的精确治疗。
本实用新型的目的是提供一种成本低、结构简单、安全、稳定、精确的无创伤立体定向空间定位聚焦超声治疗装置，以适应人体内肿瘤治疗的需要。
为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种在人体外部无创伤立体定向高强聚焦超声治疗装置，该装置主要由高强聚焦超声瓦片状阵列探头、机械调整机构、治疗床、水箱、水处理罐等组成，其特征在于在向上发射超声的高强聚焦超声瓦片状阵列探头上部、治疗床床面上的开孔位置设置负压定位箱，并用定位销锁紧于治疗床的床面定位面，使聚焦超声焦点A的三维座标系与负压定位箱的三维座标系相重合，机械调整机构与上部的高强聚焦超声瓦片状阵列探头作刚性联结，带动高强聚焦超声瓦片状阵列探头进行三维运动，高强聚焦超声瓦片状阵列探头的焦点方向向上，焦点高度超出治疗床的床面，实现聚焦超声焦点A对人体靶点组织的瞄准；机械调整机构与治疗床刚性联结，与高强聚焦超声瓦片状阵列探头一起置于治疗床的位于负压箱底部开孔的下面；水箱置于治疗床与高强聚焦超声瓦片状阵列探头之间，与治疗床刚性联结，水箱与高强聚焦超声瓦片状阵列探头饶性联结，使得向上开孔的开放治疗区域高强聚焦超声瓦片状阵列探头的内面的阵列探头陶瓷晶片与患者皮肤之间充满水，以实现超声能量的有效传播；负压定位箱置于治疗床床面上的开孔位置，且正处于向上发射超声的高强聚焦超声瓦片状阵列探头的上部，负压定位箱用定位销与治疗床的床面定位面锁紧，形成刚性联结，使聚焦超声焦点A的三维座标系与负压定位箱的三维座标系相重合。经过MPI、CT断层图象扫描检测佩带负压定位箱的患者体部，形成人体组织与负压定位箱之间的座标系，将该座标系锁定在治疗床和超声焦点A的三维座标系中，用高强聚焦超声焦点A的高热效应杀灭人体肿瘤病灶，保证有效焦点区域外的正常组织的存活，从而达到立体定向体表层无创伤治疗肿瘤的目的。通过对患者体部佩带负压定位箱，进行MPI、CT医学断层图象扫描，经过胶片读片机将MPI、CT输出胶片扫描成数据文件，传输给治疗计划及控制计算机，计算机对断层图象进行三维还原处理，确定病灶的形状及空间位置坐标，转换到治疗床聚焦超声瓦状阵列探头焦点的坐标系中，打印机打印输出治疗方案，在聚焦超声瓦状阵列探头与人体之间的水箱充填经过温控、空气含量处理的水，电控柜控制驱动聚焦超声瓦状阵列探头，用立体定向高强聚焦超声的焦点声能对病灶实施超声高温细胞灭活的肿瘤治疗，达到无创治疗体内病灶，保障周围正常组织的存活的目的。
本实用新型由于采用立体定位负压箱，使整体治疗系统与检查肿瘤装置CT、MRI相分离，利用最先进的CT、MRI等断层诊断设备，对人体肿瘤进行最有效的检查，同时简化系统，降低成本，提高定位精度，(一次综合精度＜1mm)，治疗简便。
以下结合附图对本实用新型做进一步说明：
图1是本实用新型的立体定向高强聚焦超声治疗装置实施例的立体示意图。
图2是图1所示立体定向高强聚焦超声治疗装置的高强聚焦超声瓦片状探头结构示意图。
图3是图1所示立体定向高强聚焦超声治疗装置的机械调整机构示意图。
如图1～图3所示，本实用新型的立体定向高强聚焦超声治疗装置，包括高强聚焦超声瓦片状阵列探头1、机械调整机构2、负压定位箱4、治疗床3、水箱6及水处理罐5等，通过机械调整机构2与上部的高强聚焦超声瓦片状阵列探头1刚性联结，带动高强聚焦超声瓦片状阵列探头1进行三维运动，高强聚焦超声瓦片状阵列探头1的焦点方向向上，焦点高度超出治疗床3的床面，实现聚焦超声焦点A对人体靶点组织的瞄准；机械调整机构2与治疗床3刚性联结，与高强聚焦超声瓦片状阵列探头1一起置于治疗床3的位于负压箱底部开孔13的下面；水箱6置于治疗床3与高强聚焦超声瓦片状阵列探头1之间，与治疗床3刚性联结，水箱6与高强聚焦超声瓦片状阵列探头1饶性联结，使得向上开孔的开放治疗区域高强聚焦超声瓦片状阵列探头1的内面的阵列探头陶瓷晶片27与患者皮肤之间充满水，以实现超声能量的有效传播；负压定位箱4置于治疗床3床面上的开孔位置，且正处于向上发射超声的高强聚焦超声瓦片状阵列探头1的上部，负压定位箱4用定位销与治疗床3的床面定位面锁紧，形成刚性联结，使聚焦超声焦点A的三维座标系与负压定位箱4的三维座标系相重合。经过MRI、CT断层图象扫描检测佩带负压定位箱4的患者体部，形成人体组织与负压定位箱4之间的座标系，将该座标系锁定在治疗床3和超声焦点A的三维座标系中，用高强聚焦超声焦点A的高热效应杀灭人体肿瘤病灶，保证有效焦点区域外的正常组织的存活，从而达到立体定向体表层无创伤治疗肿瘤的目的。通过对患者体部佩带负压定位箱4，进行MRI、CT医学断层图象扫描，经过胶片读片机16将MRI、CT输出胶片扫描成数据文件，传输给治疗计划及控制计算机15，计算机15对断层图象进行三维还原处理，确定病灶的形状及空间位置坐标，转换到治疗床3与聚焦超声瓦状阵列探头1焦点的坐标系中，打印机17打印输出治疗方案，在聚焦超声瓦状阵列探头1与人体之间的水箱6充填经过温控、空气含量处理的水，电控柜14控制驱动聚焦超声瓦状阵列探头1，用立体定向高强聚焦超声的焦点声能对病灶实施超声高温细胞灭活的肿瘤治疗，达到无创治疗体内病灶，保障周围正常组织的存活的目的。
在治疗时，患者可以躺在治疗负压箱4，内置于治疗床上3，与CT、MRI的断层扫描保持同一姿态，确保了定位精度，底部开孔负压箱4使超声束穿过直接与人体接触，经过标志线18在CT、MRI成像确定人体组织与治疗系统的座标。
高强聚焦超声瓦片型阵列探头1，采用机械球冠高硬度铝材。如图2，瓦片型球冠26内弧面粘贴阵列探头陶瓷晶片27，其内半径R在10～30cm之间，用方形陶瓷晶片27，振动频率1～1.5MHz，在陶瓷晶片27表面贴防水透声层材料。驱动导线通过联接探头支杆25的内孔引出，驱动单个或多个陶瓷晶片27。多束声场在球冠上汇聚于A点(球冠机械中心)，其超声汇聚强度为1～10KW/cm2，瓦片球冠顶部不粘贴超声陶瓷晶片27，以减少从正面对人体过度集中的体表超声强度。
高强聚焦超声瓦片状阵列探头1，形状如图2为球冠，切除四边、方形、角呈弧线瓦片状。L1＝L2并小于负压定位箱4的负压箱开孔13，瓦片状阵列探头1可在100×100mm正方形区域范围移动，保证可治疗100×100mm的病灶并与负压箱开孔13边框不发生机械干涉现象。
如图3所示，机械调整机构2采用x、Y、Z轴向移动，并沿x、Z轴转动，以适应不同位置的病灶，并且避免重要器官的高强超声的热损伤。机构座标要求与负压定位箱4座标相适配，保证瓦片状阵列探头1焦点A位置(Xo、Yo、Zo)与负压定位箱4所标记病灶座标(Xp、Yp、Zp)相重合。焦点A的综合机械精度＜1mm，负压定位箱4的一次性定位精度＜1mm，重复定位精粕度＜5mm。
由于超声特性，要求人体与高强聚焦超声瓦片状阵列探头1之间有水介质，使声阻抗与人体组织相匹配。采用水袋方式会在水袋与皮肤、水袋与瓦片状阵列探头的匹配处理上带来困难。本实用新型，使人体皮肤组织直接与水亲合，探头也直接与水接触，从而克服了治疗浅表及较深层病灶的困难。
箱体结构中，采用机械结构档块左、右、前、后定位销9、10、11、12及负压定位箱4之箱底板面平定位。由负压箱侧板内置金属标志线18，经CT、MRI断层扫描诊断成像出座标亮点。
负压箱开孔13的开孔尺寸适应人体结构特征，以及病灶所处部位，方便高强聚焦超声瓦片状阵列探头1在箱底开孔13范围内移动。与负压箱侧板联接的托头架24(碳素纤维杆)，支撑杆25插入负压箱侧板内置导管，头胫部置于托头板23上，用于患者头部抬出水面，方便呼吸。
可移动水箱6用于传导功率超声，用于放置患者的治疗床板3，用定位销9、10、11、12与定位箱4配合，以确定相对机械位置座标，并转换成病灶靶点座标。水箱6与阵列探头1采用饶性水密封方式联接，以方便阵列探头1的移动、同时保证水箱内的充填水不漏出。由于治疗床板3上开孔，以及治疗床板边沿具有一定深度的储水能力，叠加上立体定位负压箱4的负压箱底开孔13，使超声通过患者的体部，正好浸于水中，并用托头架24保持患者头部抬出水平面，保证患者的正常呼吸。
采用水处理罐5是为解决治疗过程中超声产生的空化效应。在水中，以及治疗皮肤表面的超声空化效应，会直接影响高强聚焦超声的能量传递，采用蓖麻油、冻胶解决超声传导问题时，由于上述液体流动性差，无法全部去除其中的汽泡，因此效果不好，而采用水处理罐5抽除水中气泡，解决超声在不同介质的能量传导难题。
采用硅胶带对移动人体组织进行捆束，使人体松软部位在紧束带紧固下定形。硅胶带透声性良好并在硅胶带与皮肤之间不留气泡。
治疗肝脏肿瘤的举例：
1.根据原有的CT、MRI图片，将肝脏人体肿瘤置于负压定位箱4底开孔13的中央，根据CT、MRI图片，判断肿瘤病灶位)，对开孔13处患者的皮肤作处理(去毛、脱脂，松软体部用透声硅胶带束紧定形不留气泡。
2.对负压袋抽真空使人体与气压箱紧密固定。
3.在CT、MPI中，对肝脏肿瘤区域进行断层扫描，根据立体定位负压箱4上的刻度线18，在断层扫描图片上呈现亮点，可以确定人体肝脏组织与负压箱4的空间几何位置。
4.开启电控柜14电源，通过控制计算机15、胶片读片机16对CT、MP1图片进行处理。根据亮点标志、定位座标，对图片进行断层叠加。实现三维重建，并勾画出病灶的形状，预布治疗靶点，制定治疗计划，给出热剂量(座标位置、超声功率、时间)。打印机17打印治疗计划报告。
5.将配载负压箱体的患者置于治疗床上，锁定定位销9、10、11、12使负压箱4与治疗装置的座标系相重合。
6.水处理罐5，给水箱6充水，使水接触人体表面超声通过部位。
7.通过机械调整机构2，移动超强聚焦超声瓦片探头1，对准所预置靶点座标，进行给定热剂量的治疗。若多靶点治疗，需重新调整机械调整机构2到新的座标位置，再进行计划给定的热剂量治疗。
8.治疗后对肝脏肿瘤患者进行手术后护理，用CT、MPI验证治疗效果。
Claims (1)
1、一种主要由高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]、机械调整机构[2]、治疗床[3]、水箱[6]及水处理部件[5]等构成的无创伤立体定向高强聚焦超声治疗装置，其特征在于在向上发射超声的高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]上部、治疗床[3]床面上的开孔位置设置负压定位箱[4]，并用定位销锁紧于治疗床[3]的床面定位面，使聚焦超声焦点A的三维座标系与负压定位箱[4]的三维座标系相重合，机械调整机构[2]与上部的高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]作刚性联结，高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]的焦点方向向上，其高度超出治疗床[3]的床面，使聚焦超声焦点A可对人体靶点组织的瞄准；机械调整机构[2]与治疗床[3]刚性联结，并与高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]一起置于治疗床[3]的位于负压箱底部开孔[13]的下面；水箱[6]置于治疗床[3]与高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]之间，与治疗床[3]刚性联结，而与高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]则作饶性联结，使向上开孔的开放治疗区域高强聚焦超声瓦片状阵列探头[1]的内面的阵列探头陶瓷晶片[27]与患者皮肤之间充满水。
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