JPH0256106B2 - - Google Patents

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JPH0256106B2
JPH0256106B2 JP60067311A JP6731185A JPH0256106B2 JP H0256106 B2 JPH0256106 B2 JP H0256106B2 JP 60067311 A JP60067311 A JP 60067311A JP 6731185 A JP6731185 A JP 6731185A JP H0256106 B2 JPH0256106 B2 JP H0256106B2
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JP
Japan
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output
temperature
electromagnetic wave
heating
applicator
Prior art date
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JP60067311A
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Japanese (ja)
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JPS6133668A (en
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Makoto Kikuchi
Yoshihisa Futagawa
Shinsaku Mori
Takanari Terakawa
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
Priority to JP6731185A priority Critical patent/JPS6133668A/en
Publication of JPS6133668A publication Critical patent/JPS6133668A/en
Publication of JPH0256106B2 publication Critical patent/JPH0256106B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハイパーサーミア用加温装置に係
り、特に電磁波を利用して生体内の癌組織を局所
加温し、これによつて当該癌組織の再生機能を停
止せしめ致死に至らしめるためのハイパーサーミ
ア用加温装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a heating device for hyperthermia, and in particular, uses electromagnetic waves to locally heat cancer tissue in a living body, thereby heating the cancer tissue. This invention relates to a heating device for hyperthermia that stops the regeneration function of the body and causes death.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、加温療法(「ハイパーサーミア」ともい
う)による治療法が脚光を浴びており、特に悪性
腫瘍を例えば43℃付近で1時間ないし2時間の間
連続加温するとともに、一定周期でこれを繰り返
すことにより癌細胞の再生機能を阻害せしめ、同
時にその多くを致死せしめることができるという
研究報告が相次いでなされている(計測と制御
Vol、22、No.10)。この種の加温療法としては、
全体加温法と局所加温法とがある。この内、癌組
織およびその周辺だけを選択的に温める局所加温
法としては、電磁波による方法、電磁誘導による
方法、超音波による方法等が提案されている。
In recent years, treatment methods using heating therapy (also known as "hyperthermia") have been in the spotlight, in particular in which malignant tumors are continuously heated to around 43°C for 1 to 2 hours, and this is repeated at regular intervals. A number of research reports have been published showing that this can inhibit the regenerative function of cancer cells and at the same time kill many of them (Measurement and Control).
Vol. 22, No. 10). This type of heating therapy is
There are general heating methods and local heating methods. Among these, methods using electromagnetic waves, methods using electromagnetic induction, methods using ultrasound, and the like have been proposed as local heating methods for selectively warming only the cancerous tissue and its surroundings.

一方、癌組織への加温は、当業研究者間におい
ては既に知られているように43℃付近が加温効果
のある温度とされており、これより低いと効果が
薄れ、逆にこれよりあまり高いと正常組織に対し
害を与え好ましくない。即ち、ハイパーサーミア
では、癌組織に致死障害を与え、正常組織にはあ
まり害を与えないような狭い温度範囲に生体温度
を保たなければならない。
On the other hand, as is already known among researchers in the art, the heating effect on cancer tissue is said to be around 43°C, and if it is lower than this, the effect will be diminished; If the concentration is too high, it may cause harm to normal tissue and is undesirable. That is, in hyperthermia, the temperature of the body must be maintained within a narrow temperature range that causes fatal damage to cancerous tissues but does not cause much harm to normal tissues.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、従来技術においては、生体内の
深部加温については、生体機能の特殊性たとえば
血流による冷却作用等により、当該目的の部位を
43℃前後の一定温度に1時間ないし2時間の間保
持することは容易ではない。特に電磁波による加
温療法は、生体表面の電磁波吸収率が著しく大き
いことから、従来技術では深部加温に適さないと
され、長い間放置されていた。
However, in the conventional technology, deep heating within the body cannot be performed by heating the target area due to the specificity of biological functions, such as the cooling effect of blood flow.
It is not easy to maintain a constant temperature of around 43°C for one to two hours. In particular, heating therapy using electromagnetic waves has been abandoned for a long time because the electromagnetic wave absorption rate of the surface of a living body is extremely high, so conventional techniques were considered unsuitable for deep heating.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、かかる従来技術を勘案し、特に生体
内の所定の加温箇所に電磁波を徐々に照射し、こ
れによつて深部加温を比較的容易になし得るハイ
パーサーミア用加温装置を提供することを、その
目的とする。
The present invention takes such prior art into consideration, and provides a hyperthermia heating device that gradually irradiates electromagnetic waves to a predetermined heating location in a living body, thereby relatively easily warming the deep part of the living body. That is its purpose.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明では、電磁波発生手段より出力
される電磁波を生体表面側から冷却手段を介して
生体内に向かつて照射伝播せしめるアプリケータ
と、このアプリケータに送り込まれる電磁波及び
これに基づいて生じるアプリケータ側からの反射
波の各レベル値を検出する電磁波レベル検出手段
と、前記加温箇所の温度測定を行う温度計測手段
とを備えている。さらに、温度計測手段によつて
検出される温度が予め定めた設定値より大きい場
合に当該設定温度に低下するまで電磁波発生手段
を停止制御する主制御部とを備えている。そし
て、この制御部が、更に、加温箇所の温度が設定
値より最初に高くなつた時点で直ちに加温治療時
間用の進行開始信号を出力するとともに、一定時
間毎に1ステツプづつ段階的に前記電磁波発生手
段の出力レベルを下降制御する第1の機能と、加
温箇所の温度が設定値より低くなつた場合に前記
電磁波発生手段の出力を稼働状態に設定するとと
もに、一定時間ごとに1ステツプづつ上昇制御す
る第2の機能と、電磁波レベル検出手段からの出
力信号に基づいて作動し、電磁波発生手段の出力
が予め定めた最大出力レベルを越えないように当
該電磁波発生手段の出力を制御する第3の機能と
を備える、という構成を採つている。これによつ
て前述した目的を達成しようとするものである。
Therefore, the present invention provides an applicator that directs and propagates the electromagnetic waves output from the electromagnetic wave generating means from the biological surface side into the living body via the cooling means, and the electromagnetic waves sent to this applicator and the application generated based on the applicators. The apparatus includes an electromagnetic wave level detection means for detecting each level value of the reflected wave from the data side, and a temperature measurement means for measuring the temperature of the heating location. Furthermore, the main control section controls the electromagnetic wave generation means to stop when the temperature detected by the temperature measurement means is higher than a predetermined set value until the temperature drops to the set temperature. Then, this control unit further outputs a progress start signal for the heating treatment time immediately when the temperature of the heating area first becomes higher than the set value, and also outputs a progress start signal for the heating treatment time step by step at regular intervals. A first function of decreasing the output level of the electromagnetic wave generating means, and setting the output of the electromagnetic wave generating means to an operating state when the temperature of the heating point becomes lower than a set value, and controlling the output level of the electromagnetic wave generating means at regular intervals. A second function that controls the increase step by step and operates based on the output signal from the electromagnetic wave level detection means to control the output of the electromagnetic wave generation means so that the output of the electromagnetic wave generation means does not exceed a predetermined maximum output level. The third function is to perform the following functions. This aims to achieve the above-mentioned purpose.

〔作用〕[Effect]

アプリケータを加温部の表面に当接したのち冷
却装置を稼働させ、続いて、電磁波発生手段の出
力を徐々に上昇させる。これにより、まず、当接
面における生体表面および生体内部の電磁波照射
部分の温度が上昇する。この場合、温度計測手段
が生体内部の温度を一定時間ごとに常時測定する
ようになつている。そして、この加温箇所の温度
が所定温度たとえば43.5℃を越えた場合は、直ち
に主制御部の第1の機能の作用により電磁波発生
手段の出力を例えば1ステツプづつ降下させ、こ
れによつて加温箇所の必要以上の加熱を自動的に
防止せんとしている。
After the applicator is brought into contact with the surface of the heating section, the cooling device is activated, and then the output of the electromagnetic wave generating means is gradually increased. As a result, first, the temperature of the living body surface and the electromagnetic wave irradiated portion inside the living body on the contact surface rises. In this case, the temperature measuring means constantly measures the temperature inside the living body at regular intervals. When the temperature at this heating point exceeds a predetermined temperature, for example 43.5°C, the output of the electromagnetic wave generating means is immediately lowered by, for example, one step by the action of the first function of the main control section, thereby increasing the temperature. It is intended to automatically prevent excessive heating of hot spots.

また、生体内の加温箇所が設定温度以下となつ
た場合、主制御部の第2の機能に付勢されて電磁
波発生手段が直ちに作動し、1ステツプづつその
出力が上昇制御される。
Furthermore, when the temperature of the heating point in the living body falls below the set temperature, the electromagnetic wave generating means is immediately activated by the second function of the main control section, and its output is controlled to increase one step at a time.

一方、これら一連の電磁波出力制御は際して、
主制御部の第3の機能により常に最大出力値以下
にその出力レベルが抑えられている。このため、
全体的には加温箇所の温度上昇がゆるやかとな
り、これがため、より深部にわたつて効果的に加
温治療がなされる。
On the other hand, these series of electromagnetic wave output controls are
The third function of the main control section always suppresses the output level below the maximum output value. For this reason,
Overall, the temperature rise at the heating point is gradual, and therefore, the heating treatment can be applied more effectively to deeper parts.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図ないし第7図
に基づいて説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.

この第1図ないし第7図に示す実施例は、電極
波発生手段としてのマグネトロン8より出力され
る電磁波を生体表面側から冷却手段としての冷却
機構34を介して生体内に向かつて照射伝播せし
めるアプリケータ20と、このアプリケータ20
に送り込まれる電磁波及びこれに基づいて生じる
アプリケータ側からの反射波の各レベル値を検出
する電磁波レベル検出手段としての方向性結合器
10と、加温箇所の温度測定を行う温度計測手段
としての温度センサ30とを備えている。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 7, electromagnetic waves output from a magnetron 8 as an electrode wave generating means are irradiated and propagated from the living body surface side into the living body via a cooling mechanism 34 as a cooling means. applicator 20 and this applicator 20
a directional coupler 10 as an electromagnetic wave level detection means for detecting each level value of an electromagnetic wave sent into the device and a reflected wave from the applicator side generated based on the electromagnetic wave, and a directional coupler 10 as a temperature measurement means for measuring the temperature of the heated area and a temperature sensor 30.

さらに、温度センサ30によつて検出される温
度が予め定めた設定値より大きい場合に当該設定
温度に低下するまでマグネトロン8を停止制御す
る主制御部18とを備えている。
The main control unit 18 further includes a main control unit 18 that controls the magnetron 8 to stop when the temperature detected by the temperature sensor 30 is higher than a predetermined set value until the temperature drops to the set temperature.

そして、この主制御部18は、更に、加温箇所
の温度が設定値より最初に高くなつた時点で直ち
に加温治療時間用の進行開始信号を出力するとと
もに、一定時間毎に1ステツプづつ段階的にマグ
ネトロン8の出力レベルを下降制御する第1の機
能と、加温箇所の温度が設定値より低くなつた場
合にマグネトロン8の出力を稼働状態に設定する
とともに、一定時間ごとに1ステツプづつ上昇制
御する第2の機能と、方向性結合器10からの出
力信号に基づいて作動し、マグネトロン8の出力
が予め定めた最大出力レベルを越えないように当
該マグネトロン8の出力を制御する第3の機能と
を備えている。
The main control unit 18 further outputs a progression start signal for the heating treatment time immediately when the temperature of the heating area first becomes higher than the set value, and also outputs a progression start signal for the heating treatment time, and increments the heating treatment time by one step at a fixed time interval. The first function is to control the output level of the magnetron 8 to decrease automatically, and the output level of the magnetron 8 is set to the operating state when the temperature of the heating point becomes lower than the set value, and the output level is controlled to decrease by one step at a fixed time interval. a second function that performs upward control; and a third function that operates based on the output signal from the directional coupler 10 and controls the output of the magnetron 8 so that the output of the magnetron 8 does not exceed a predetermined maximum output level. It has the following functions.

これを更に詳述すると、まず、第1図は、本発
明の一実施例を示す全体的系統図である。この第
1図において、ハイパーサーミア用加温装置は、
マイクロ波発生部2と、第1ないし第4の制御手
段を含む制御部4とマイクロ波照射部6とをその
要部として構成されている。
To explain this in more detail, first, FIG. 1 is an overall system diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the hyperthermia heating device is
The main components include a microwave generator 2, a controller 4 including first to fourth control means, and a microwave irradiator 6.

マイクロ波発生部2は、電磁波発生手段として
のマグネトロン8と、このマグネトロン8の出力
側に装備された方向性結合器10と、この方向性
結合器10を介してマグネトロン8の出力レベル
を検知するセンサーとしてのダイオード12と、
マグネトロン8の出力を調整するパワーコントロ
ールユニツト14とから成る。この内、パワーコ
ントロールユニツト14は、サイリスタによる制
御でマグネトロン8のアノード電圧を変化させて
当該マグネトロン8の出力を調整する制御回路で
ある。また、方向性結合器10は、入射波と反射
波を別々に分離して取り出す装置であり、ここで
取り出された電磁波はダイオード12で検波さ
れ、電圧変換された後アナログ−デジタル変換器
(以下、単に「A/D変換器」という)16を介
して制御部4における主制御部18へ送出される
ようになつている。
The microwave generator 2 includes a magnetron 8 as an electromagnetic wave generating means, a directional coupler 10 installed on the output side of the magnetron 8, and detects the output level of the magnetron 8 via the directional coupler 10. A diode 12 as a sensor,
The power control unit 14 adjusts the output of the magnetron 8. Of these, the power control unit 14 is a control circuit that adjusts the output of the magnetron 8 by changing the anode voltage of the magnetron 8 under control using a thyristor. Further, the directional coupler 10 is a device that separately separates and takes out incident waves and reflected waves, and the electromagnetic waves taken out here are detected by a diode 12, converted into voltage, and then converted to an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as , simply referred to as an "A/D converter") 16 to the main control section 18 in the control section 4.

この主制御部18では、取り出された入射波の
パワーレベル値と反射波のパワーレベル値との差
をとることにより、後述するアプリケータ20に
有効に供給されるマイクロ波のパワーを算出す
る。そして、この結果に基づいて当該主制御部1
8内の第1ないし第4の制御手段が機能し、マグ
ネトロン8の出力を制御するようになつている。
The main control unit 18 calculates the power of the microwave effectively supplied to the applicator 20, which will be described later, by calculating the difference between the power level value of the extracted incident wave and the power level value of the reflected wave. Then, based on this result, the main control unit 1
The first to fourth control means in the magnetron 8 function to control the output of the magnetron 8.

一方、マイクロ波照射部6は、本実施例ではマ
イクロ波を生体へ照射するアプリケータ20と、
このアプリケータ20の開口部側すなわち生体表
面を冷却するための冷却機構34とにより構成さ
れ、さらに癌組織の温度を検出する温度計測手段
としての温度センサー30を装備した構成となつ
ている。
On the other hand, in this embodiment, the microwave irradiation unit 6 includes an applicator 20 that irradiates the living body with microwaves, and
It is configured to include a cooling mechanism 34 for cooling the opening side of the applicator 20, that is, the surface of the living body, and is further equipped with a temperature sensor 30 as a temperature measuring means for detecting the temperature of cancer tissue.

アプリケータ20は、第2図に示すように生体
32に密着して、該生体32に電磁波を照射し、
目的の癌組織を加温するためのアンテナであり、
生体32との接触面には皮膚部分での誘電損失に
よる加熱によつて皮膚に熱傷が起きないようにす
る必要性から、前述したように冷却機構34が設
けられている。この冷却機構34には、本実施例
で冷却液として使用している水を通すためのパイ
プ36が設けられている。そして、冷却装置21
で冷却された水をポンプ22で強制的に循環さ
せ、当該冷却機構34内に通過させることによ
り、アプリケータ20の開口面すなわち生体32
の表面が冷却されるようになつている。
As shown in FIG. 2, the applicator 20 is in close contact with a living body 32 and irradiates the living body 32 with electromagnetic waves,
An antenna for heating the target cancer tissue,
As described above, the cooling mechanism 34 is provided on the contact surface with the living body 32 in order to prevent skin burns due to heating due to dielectric loss in the skin portion. This cooling mechanism 34 is provided with a pipe 36 for passing water, which is used as a cooling liquid in this embodiment. And the cooling device 21
By forcibly circulating the water cooled by the pump 22 and passing it through the cooling mechanism 34, the opening surface of the applicator 20, that is, the living body 32.
surface is cooled.

生体32内温度センサー30は、癌組織の温度
を検出するためのセンサーである。ここで得られ
る情報に基づいて、マグネトロン8の出力調整が
前述したように主制御部18の第1ないし第4の
制御手段により行われるようになつている。
The temperature sensor 30 inside the living body 32 is a sensor for detecting the temperature of cancer tissue. Based on the information obtained here, the output of the magnetron 8 is adjusted by the first to fourth control means of the main control section 18, as described above.

一方、主制御部18は、更に冷却液制御手段を
有している。そして、この主制御部18では、上
記各センサー12,30で得られた情報をA/D
変換器16,42を介して入力した場合、この情
報とオペレータの指示を受けた入出力部44から
の情報とに基づいて癌組織の温度が所望の値に保
たれるようポンプ22の回転数とマグネトロン8
の出力を制御するとともに、加温状態をオペレー
タに知らせるべく、上述した各情報を入出力部4
4に送出するようになつている。
On the other hand, the main control section 18 further includes a coolant control means. In this main control section 18, the information obtained from each of the sensors 12 and 30 is transferred to an A/D converter.
When input via the transducers 16 and 42, the rotational speed of the pump 22 is adjusted to maintain the temperature of the cancerous tissue at a desired value based on this information and information from the input/output section 44 that receives instructions from the operator. and magnetron 8
In order to control the output of the
It is set to be sent at 4.

次に、第3図に基づいて、上記装置の全体的な
動作について説明する。ここで、癌組織に対して
の加温を43.5〔℃〕とする。
Next, the overall operation of the above device will be explained based on FIG. Here, the heating for the cancer tissue is set to 43.5 [°C].

この実施例においては、以下に説明するよう
に、主制御部18の第1の制御機能が主に出力降
下制御機能として、第2の制御機能が主に出力上
昇制御手段として、また、第3の制御機能が最大
レベル制御機能として各々機能し、更に冷却液制
御手段が冷却液流量制御手段として機能するよう
に構成されている。
In this embodiment, as explained below, the first control function of the main control section 18 mainly functions as an output decrease control function, the second control function mainly functions as an output increase control means, and the third control function mainly functions as an output increase control function. The control functions are configured to each function as a maximum level control function, and the coolant control means is configured to function as a coolant flow rate control means.

まず、冷却装置21を稼動させ(第3図50)、
十分に水が冷却された後、主制御部18の冷却液
制御手段によつて、ポンプ22の回転数の制御が
行われる(同図52)。そして、この後オペレー
タは、癌組織の深部に合わせて予めマグネトロン
8の最大出力レベルを定め、これを入出力部44
に設定する(同図54)。
First, the cooling device 21 is operated (FIG. 3 50),
After the water has been sufficiently cooled, the rotation speed of the pump 22 is controlled by the coolant control means of the main control section 18 (52 in the same figure). Thereafter, the operator determines the maximum output level of the magnetron 8 in advance according to the deep part of the cancer tissue, and sets the maximum output level of the magnetron 8 to the input/output section 44.
(54 in the same figure).

ここで、マグネトロン8の最大出力を癌組織の
深部に合わせて設定するのは、マイクロ波の出力
が大であると加温時の温度ピークが表面近くにな
るのに対し、出力が小であると温度が徐々に深部
へ浸透するため温度ピークが深部へ移行するから
である。第4図は、生体に近似したフアントムモ
デルを作成し、これについて行つた実験結果で、
2450〔MHz〕のマイクロ波をある基準量に基づい
て照射した場合に得られる温度分布(A)と、この場
合の基準量に対し3〔dB〕出力を減じた場合の
マイクロ波の照射によつて得られる温度分布(B)と
の比較を示す。かかる周波数帯は加温療法用とし
ては最も周波数の高い領域であり、従つて加温深
さは表層に限定されている。それにもかかわらず
3〔dB〕出力を減じた温度分布(B)の方が約0.25
〔cm〕奥で温度ピークに達していることがわかる。
但し、出力を減じると癌組織を目的の温度にする
のにかなりの時間を要する。
Here, the reason why the maximum output of the magnetron 8 is set to match the deep part of the cancer tissue is that if the microwave output is large, the temperature peak during heating will be near the surface, but if the output is small, the temperature peak will be near the surface. This is because the temperature gradually penetrates deeper and the temperature peak moves deeper. Figure 4 shows the results of experiments conducted on a phantom model that approximates a living body.
Temperature distribution (A) obtained when microwaves of 2450 [MHz] are irradiated based on a certain reference amount, and the temperature distribution obtained when the output of microwaves is reduced by 3 [dB] from the reference amount in this case. A comparison with the temperature distribution (B) obtained using this method is shown. This frequency band is the highest frequency range for heating therapy, and therefore the heating depth is limited to the superficial layer. Nevertheless, the temperature distribution (B) with the output reduced by 3 [dB] is about 0.25
[cm] It can be seen that the temperature has reached its peak at the back.
However, when the output is reduced, it takes a considerable amount of time to bring the cancer tissue to the desired temperature.

第5図は一定時間ごとに測定した加温部の温度
変化を示す実験例であり、その曲線は本実施例に
おける加温特性曲線としての性質を表したものと
なつている。
FIG. 5 is an experimental example showing temperature changes in the heating section measured at regular intervals, and the curve represents the properties of the heating characteristic curve in this example.

一方、マグネトロン8の動作中における最大出
力の設定は、方向性結合器10からの情報に基づ
いて主制御部18内の第3の制御機能により行わ
れる。即ち、該方向性結合器10で検出される入
射波と反射波のパワー値の差から、アプリケータ
20に有効に供給されるマイクロ波の出力を求
め、この出力を入出力部44でオペレータによつ
て設定された値に合わせることで、マグネトロン
8の最大出力の設定が行われる。この場合、予め
フアントムモデルを使つて所定レベルに出力の設
定を行つておいてよい。
On the other hand, setting of the maximum output during operation of the magnetron 8 is performed by a third control function within the main control section 18 based on information from the directional coupler 10. That is, from the difference in the power values of the incident wave and the reflected wave detected by the directional coupler 10, the output of the microwave that is effectively supplied to the applicator 20 is determined, and this output is sent to the operator via the input/output section 44. The maximum output of the magnetron 8 is then set by matching the set value. In this case, the output may be set to a predetermined level using a phantom model in advance.

マグネトロン8の出力の設定が行われた後、一
定時間マイクロ波の照射を行い(第3図56)、
その後、マグネトロン8の出力を切り(同図5
8)、続いて温度計測にはいる(同図60)。
After the output of the magnetron 8 is set, microwave irradiation is performed for a certain period of time (Fig. 3, 56).
After that, turn off the output of magnetron 8 (see Figure 5).
8), then temperature measurement is started (60 in the same figure).

この温度計測は、癌組織の温度を計測するため
の温度センサー30によつてなされる。温度計測
時にマイクロ波の照射を行なわないのは、生体内
に挿入された前記温度センサー30がマイクロ波
の影響を受けて、誤差が生ずるからである。従つ
て、マイクロ波の影響の少ない温度センサを使用
する場合には、前述した「マグネトロンの出力オ
フ」(第3図58)なる動作は不要となる。
This temperature measurement is performed by a temperature sensor 30 for measuring the temperature of cancer tissue. The reason why microwave irradiation is not performed during temperature measurement is that the temperature sensor 30 inserted into the living body is influenced by microwaves and errors occur. Therefore, when using a temperature sensor that is less affected by microwaves, the above-described operation of "turning off the magnetron output" (FIG. 3, 58) is not necessary.

温度計測がなされた後は、加温箇所の内部温度
がオペレータによつて入力された内部温度設定値
(43.5℃)より高いか否かが判断される(同図6
2)。
After the temperature is measured, it is determined whether the internal temperature of the heated area is higher than the internal temperature set value (43.5°C) input by the operator (see Figure 6).
2).

ここで、内部温度がオペレータによつて入力さ
れた内部温度設定値よりも低いとき、主制御部1
8内では、直ちに第2の制御機能が作用してパワ
ーコントロールユニツト14に指示を与え、マグ
ネトロン8の出力設定値を上げる(同図64)。
但し、この場合、最初に設定した最大入力パワー
を越えることはない。そして、次のマイクロ波照
射時が来たときには、この設定値に基づいてマイ
クロ波の照射がなされるようになつている。即
ち、癌組織が設定値よりも高くなるまでマイクロ
波の照射と計測が繰り返され、この計測時を利用
してマグネトロン8の出力の設定値を1ステツプ
毎高くし、次の照射時には、計測時において設定
された出力によつて、マイクロ波の照射がなされ
る。
Here, when the internal temperature is lower than the internal temperature set value input by the operator, the main control unit 1
In the magnetron 8, the second control function immediately acts to give an instruction to the power control unit 14 to increase the output setting value of the magnetron 8 (64 in the same figure).
However, in this case, the maximum input power set initially will not be exceeded. Then, when the next microwave irradiation time comes, the microwave irradiation is performed based on this set value. That is, microwave irradiation and measurement are repeated until the cancer tissue becomes higher than the set value, and this measurement time is used to increase the set value of the output of the magnetron 8 step by step. Microwave irradiation is performed according to the output set in .

この結果、癌組織の温度が内部設定温度より高
くなつた場合は、主制御部18が予め備えている
出力低下制御機能が作用して癌組織の温度が設定
値より下がるまでマイクロ波の照射を中断し、温
度計測ループを繰り返す。かかる制御は総て主制
御部18でなされる。そして、その間を利用して
更に主制御部18では第1の制御機能により、マ
グネトロン8の出力設定値を1ステツプごと下げ
(同図68)、次の照射時のための出力設定を行
う。
As a result, if the temperature of the cancerous tissue becomes higher than the internal set temperature, the output reduction control function provided in the main control unit 18 operates and the microwave irradiation is stopped until the temperature of the cancerous tissue falls below the set value. Interrupt and repeat the temperature measurement loop. All such controls are performed by the main control section 18. Then, using this time, the main control section 18 uses the first control function to lower the output setting value of the magnetron 8 one step at a time (68 in the same figure), and sets the output for the next irradiation.

ところで、加温時間と癌組織を致死に至らしめ
るための相関関係は、癌組織が43℃付近の温度に
なつてからの時間によつて左右される。したがつ
て、本実施例では、癌製織が設定値を越えた時点
から加温時間を計測し、予めオペレータによつて
入力された加温時間が到来したときに加温を終了
する(同図72)。
By the way, the correlation between the heating time and the lethality of cancer tissue depends on the time it takes for the cancer tissue to reach a temperature around 43°C. Therefore, in this embodiment, the heating time is measured from the time when the cancerous weaving exceeds the set value, and the heating is terminated when the heating time inputted by the operator in advance has arrived (as shown in the same figure). 72).

第6図は、各マイクロ波照射時と計測時の癌組
織の温度状態とマグネトロン8の出力状態との関
係を示している。この図において、温度分布が上
昇している間隔がマイクロ波照射時であり、温度
分布が下降している間隔が温度計測時である。温
度計測時にはマグネトロン8の出力は零となつて
いる。図中B点はマグネトロン8の最大出力によ
るマイクロ波の照射の結果、内部温度が初めて設
定温度を越え、計測が始まつた時点を示してお
り、ここから上述した加温時間が開始される(第
3図66)。そして、この後は、内部温度が43.5
〔℃〕以下になるまで計測を続け(図中、B,
C)、この間に、主制御部18内の第1の制御機
能が作用してマグネトロン8の出力を1ステツプ
降下制御し(第3図68)、これによつて次に照
射すべきマイク波の設定が行われる。従つて、
CD間ではAB間に対して傾きが下がつている。
FIG. 6 shows the relationship between the temperature state of the cancer tissue and the output state of the magnetron 8 during each microwave irradiation and measurement. In this figure, the intervals where the temperature distribution is rising are during microwave irradiation, and the intervals where the temperature distribution is falling are during temperature measurement. At the time of temperature measurement, the output of the magnetron 8 is zero. Point B in the figure indicates the point at which the internal temperature exceeds the set temperature for the first time as a result of microwave irradiation using the maximum output of the magnetron 8, and measurement begins, and the above-mentioned heating time starts from this point ( Figure 3 66). And after this, the internal temperature is 43.5
Continue measuring until the temperature drops below [℃] (in the figure, B,
C) During this time, the first control function in the main control section 18 acts to control the output of the magnetron 8 to drop by one step (68 in Fig. 3), thereby reducing the amount of microwave to be irradiated next. Settings are made. Therefore,
The slope between CD and AB is lower.

また、温度計測時においてマグネトロン8の出
力設定値を下げすぎてしまつたため、次の照射時
で温度が43.5〔℃〕に達しなかつた場合(例えば
図中EF)は、第3図のフローチヤート内のステ
ツプ64で示したように、次の計測期間(例えば
第6図中FG)で出力のアツプが図られることか
ら、傾きが再び上昇する(同図中GH)。このよ
うな制御の繰り返しによつて、リツプルの少ない
温度制御が得られる。
In addition, if the output setting value of the magnetron 8 was lowered too much during temperature measurement and the temperature did not reach 43.5 [℃] at the next irradiation (for example, EF in the figure), the flowchart in Figure 3 As shown in step 64 in FIG. 6, since the output is increased in the next measurement period (for example, FG in FIG. 6), the slope rises again (GH in the same figure). By repeating such control, temperature control with less ripple can be obtained.

マイクロ波照射時間中、最初に43.5〔℃〕を越
える時点で43.5〔℃〕を越えても、1.5〔℃〕以上
は上昇しないようにマグネトロン8の最大出力と
照射時間を設定しておく必要がある。1.5〔℃〕以
上上昇すると45〔℃〕を越えることとなり、正常
細胞に悪影響を与えてしまうからである。この設
定値を定める方法として、例えばマイクロ波の照
射の初期の段階(第6図中OP)の温度上昇を3
〔℃〕以下にするという設定方法が考えられる。
これは第5図に示したように、各時間の温度上昇
率が初期の段階では上昇し易く、43.5〔℃〕付近
では上昇率が1/2程度になつていることが根拠と
なつている。
During the microwave irradiation time, it is necessary to set the maximum output of the magnetron 8 and the irradiation time so that even if the temperature exceeds 43.5 [°C] for the first time, it will not rise more than 1.5 [°C]. be. This is because if the temperature rises by more than 1.5 degrees Celsius, it will exceed 45 degrees Celsius, which will have an adverse effect on normal cells. As a method of determining this set value, for example, the temperature rise at the initial stage of microwave irradiation (OP in Figure 6) is
One possible setting method is to set the temperature below [°C].
This is based on the fact that, as shown in Figure 5, the temperature increase rate for each hour tends to increase in the early stages, and the rate of increase becomes about 1/2 at around 43.5 [℃]. .

第7図は、第6図と比し、マグネトロン8の最
大出力を低く設定した場合の癌組織温度状態を示
しており、加温開始時が第6図のときのものとく
らべて遅れている。
Figure 7 shows the cancer tissue temperature state when the maximum output of the magnetron 8 is set lower than in Figure 6, and the start of heating is delayed compared to that in Figure 6. .

なお、深部加温を行うには比較的低い周波数を
用いればよいことから、上記実施例で用いたマグ
ネトロン8の代わりに低い周波数のマイクロ波の
発振を行うのに適している発振器およびリニアア
ンプを用いてもよい。その場合、パワーの可変
は、マグネトロン8を制御した場合と同様に、サ
イリスタによる制御で発振器のパワー、又はリニ
アアンプのプレート電圧を変化させて行う。但
し、この場合、反射波による影響をなくすために
アイソレータを用いる必要がある。
In addition, since it is sufficient to use a relatively low frequency to perform deep heating, an oscillator and a linear amplifier suitable for oscillating low-frequency microwaves were used instead of the magnetron 8 used in the above embodiment. May be used. In that case, the power is varied by changing the power of the oscillator or the plate voltage of the linear amplifier under control using a thyristor, as in the case where the magnetron 8 is controlled. However, in this case, it is necessary to use an isolator to eliminate the influence of reflected waves.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上のように構成され機能するので、
これによると、生体内の所定箇所を予め設定した
所定温度に一定時間継続加温することができ、主
制御部の機能により、リツプルの少ない温度設定
を行うことができ、これがためリツプルが多い場
合に生じるチクチクした刺すような痛みを低減す
ることができ、最大レベルを越えないようにゆつ
くりと加温することから深部にまでわたつて有効
に加温治療することができ、生体内の加温部にお
ける過熱状態の発生を効果的に抑えることがで
き、これがため生体の性質に応じた最適出力を設
定することができるという従来にない優れたハイ
パーサーミア用加温装置を提供することができ
る。
Since the present invention is configured and functions as described above,
According to this, it is possible to continuously heat a predetermined location within a living body to a preset temperature for a certain period of time, and the function of the main control unit allows the temperature to be set with few ripples. It is possible to reduce the prickling pain that occurs in the body, and by heating slowly without exceeding the maximum level, it is possible to effectively treat the deep parts of the body. It is possible to provide a hyperthermia heating device that is unprecedented and excellent in that it is possible to effectively suppress the occurrence of overheating in the body, and therefore it is possible to set the optimum output according to the properties of the living body.

これによつて加温部が最適治療温度に長時間維
持されるという利点がある。
This has the advantage that the heating section is maintained at the optimal treatment temperature for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す全体的系統
図、第2図はアプリケータの一例を示す斜視図、
第3図は第1図の動作を示すフローチヤート、第
4図ないし第7図は各々第1図の実施例における
作用および動作を示す線図である。 8……電磁波発生手段としてのマグネトロン、
18……主制御部、20……アプリケータ、30
……温度計測手段としての温度センサー。
FIG. 1 is an overall system diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an example of an applicator,
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of FIG. 1, and FIGS. 4 to 7 are diagrams showing the action and operation of the embodiment of FIG. 1, respectively. 8...Magnetron as a means of generating electromagnetic waves,
18... Main control unit, 20... Applicator, 30
...Temperature sensor as a means of temperature measurement.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電磁波発生手段より出力される電磁波を生体
表面側から冷却手段を介して生体内に向かつて照
射伝播せしめるアプリケータと、このアプリケー
タに送り込まれる電磁波及びこれに基づいて生じ
るアプリケータ側からの反射波の各レベル値を検
出する電磁波レベル検出手段と、前記加温箇所の
温度測定を行う温度計測手段とを備えたハイパー
サーミア用加温装置において、 前記温度計測手段によつて検出される温度が予
め定めた設定値より大きい場合に当該設定温度に
低下するまで前記電磁波発生手段を停止制御する
主制御部とを備え、 この制御部が、更に、 前記加温箇所の温度が設定値より最初に高くな
つた時点で直ちに加温治療時間用の進行開始信号
を出力するとともに、一定時間毎に1ステツプづ
つ段階的に前記電磁波発生手段の出力レベルを下
降制御する第1の機能と、 前記加温箇所の温度が設定値より低くなつた場
合に前記電磁波発生手段の出力を稼働状態に設定
するとともに、一定時間ごとに1ステツプづつ上
昇制御する第2の機能と、 前記電磁波レベル検出手段からの出力信号に基
づいて作動し、前記電磁波発生手段の出力が予め
定めた最大出力レベルを越えないように当該電磁
波発生手段の出力を制御する第3の機能と、 を備えていることを特徴とするハイパーサーミア
用加温装置。
[Scope of Claims] 1. An applicator for directing and propagating electromagnetic waves output from an electromagnetic wave generating means from the living body surface side into the living body via a cooling means, and an electromagnetic wave sent to the applicator and generated based on the applicator. In a heating device for hyperthermia, comprising an electromagnetic wave level detection means for detecting each level value of a reflected wave from the applicator side, and a temperature measurement means for measuring the temperature of the heating point, the temperature measurement means a main control unit that controls the electromagnetic wave generating means to stop until the detected temperature falls to the set temperature when the detected temperature is higher than a predetermined set value; A first function that immediately outputs a progression start signal for the heating treatment time when it first becomes higher than the set value, and also controls the output level of the electromagnetic wave generating means to decrease step by step at fixed time intervals. and a second function that sets the output of the electromagnetic wave generating means to an operating state when the temperature of the heating point becomes lower than a set value, and controls the output to increase by one step at fixed time intervals, and the electromagnetic wave level a third function that operates based on the output signal from the detection means and controls the output of the electromagnetic wave generation means so that the output of the electromagnetic wave generation means does not exceed a predetermined maximum output level; A hyperthermia heating device featuring:
JP6731185A 1985-03-31 1985-03-31 Heating apparatus for hyperthermia Granted JPS6133668A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60190969A (en) * 1984-03-04 1985-09-28 菊地 眞 Heating apparatus for hyperthermia

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60190969A (en) * 1984-03-04 1985-09-28 菊地 眞 Heating apparatus for hyperthermia

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