專利名稱：腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，尤其是一種利用交變磁場使鐵磁物質(zhì)產(chǎn)熱的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
腫瘤是導(dǎo)致人類死亡的最主要疾病之一，治療腫瘤的研究始終是醫(yī)學(xué)界最關(guān)注的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，經(jīng)過人們的努力已經(jīng)有很多有效的治療方法，諸如手術(shù)治療、化學(xué)治療、放射治療、生物治療、加熱治療等。其中腫瘤熱療是指，利用非電離輻射物理因子在生物組織中的熱效應(yīng)，使組織升溫將腫瘤細(xì)胞殺滅，從而達(dá)到治療目的的技術(shù)與方法。目前應(yīng)用于腫瘤臨床治療的加熱方式有全身涂熱蠟加熱、熱水毯加熱、紅外輻射倉加熱、熱水浴、股靜脈體外循環(huán)加熱、微波加熱、射頻加熱和超聲波聚焦加熱等等。影響腫瘤熱療效果最為關(guān)鍵的因素是加熱技術(shù)，最理想的加熱技術(shù)要求作到100％的癌瘤組織被加熱到有效治療溫度并維持一定時(shí)間，以使癌細(xì)胞受到顯著的死亡打擊，同時(shí)又避免正常細(xì)胞因過熱(如高于45℃)而受損傷。上述應(yīng)用于腫瘤臨床治療的各種加熱方式的熱療儀均存在腫瘤部位加熱不均勻，易損傷正常組織以及加熱部位和組織受限制等缺陷。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00310106499.6，名稱為腫瘤磁熱療治療儀，該專利自述為“一種交變磁場頻率為10-1000kHz，場強(qiáng)為1-200kA/m的腫瘤磁熱療儀，特征在于結(jié)構(gòu)包括中央操作控制器，交變磁場發(fā)生裝置，電磁感應(yīng)線圈，治療床，水冷卻裝置，影像檢測器，溫度測控裝置，輔助設(shè)備，打印機(jī)，操作臺(tái)，停電保護(hù)裝置?！痹摪l(fā)明雖然能解決現(xiàn)有腫瘤熱療儀存在的腫瘤部位加熱不均勻，易損傷正常組織以及加熱部位和組織受限制等缺陷問題，但同時(shí)產(chǎn)生了能源利用率小、磁場不均勻及安全等新問題。這是因?yàn)樯鲜瞿[瘤磁熱療治療儀治療時(shí)一旦將病人推入電磁感應(yīng)線圈內(nèi)，整個(gè)病人將處于高場強(qiáng)的交變磁場中，人體表面將產(chǎn)生很大感生電動(dòng)勢，導(dǎo)致了安全性問題；而且用于加熱的有效磁場面積只占電磁感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的整個(gè)磁場面積的很小一部分，導(dǎo)致能源的極大浪費(fèi)。另外在內(nèi)徑如此大的電磁感應(yīng)線圈內(nèi)不可能產(chǎn)生均勻的磁場分布，必定產(chǎn)生一梯度，而治療部位又處于磁場強(qiáng)度比較低的區(qū)域，交變磁場的有效利用率進(jìn)一步降低。由于存在以上三個(gè)問題使其在臨床應(yīng)用上受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，采用由導(dǎo)磁體及氣隙組成的磁路系統(tǒng)，使治療部位的磁場分布更加均勻、加熱更加高效，加熱方式更趨合理。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括變頻電源系統(tǒng)、磁場發(fā)生系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)、交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)、治療床系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)和中央操作控制系統(tǒng)。
變頻電源系統(tǒng)的電能輸入端通過導(dǎo)線與外部50Hz的工頻電源連接，電能輸出端通過導(dǎo)線連接磁場發(fā)生系統(tǒng)，輸出1kHz-500kHz交變電能；磁場發(fā)生系統(tǒng)的電能輸入端通過導(dǎo)線連接變頻電源系統(tǒng)接收1kHz-500kHz的交變電能，轉(zhuǎn)變成1kHz-500kHz的交變磁能輸出給磁路系統(tǒng)；磁路系統(tǒng)的一部分處于磁場發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)接收磁場發(fā)生系統(tǒng)輸出的1kHz-500kHz的交變磁能，并將1kHz-500kHz的交變磁能均勻地輸送給處于磁路系統(tǒng)內(nèi)的治療床系統(tǒng)上的病人的病灶部位；熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)的輸入端置于病人各個(gè)需要控制的部位實(shí)時(shí)探測各部位溫度，輸出端通過數(shù)據(jù)線與中央操作控制系統(tǒng)連接，輸出探測到的溫度的數(shù)據(jù)；交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)的輸入端放置于磁路系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時(shí)探測磁場強(qiáng)度，輸出端通過數(shù)據(jù)線與中央操作控制系統(tǒng)連接，輸出探測到的磁場強(qiáng)度的數(shù)據(jù)；屏蔽系統(tǒng)安裝敷設(shè)在治療室的四周的墻面、地面、天花板和門上，通過導(dǎo)線牢固接地；中央操作控制系統(tǒng)放置在操作室內(nèi)、屏蔽系統(tǒng)外，用電通過導(dǎo)線與外部電源接通，通過數(shù)據(jù)線與交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)連接，通過控制線與交變電源系統(tǒng)及各冷卻裝置連接。變頻電源系統(tǒng)、磁場發(fā)生系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)的冷媒輸入端、輸出端通過管道分別連接外部冷媒的輸出接口、輸入接口。
所述的變頻電源系統(tǒng)包括二極管整流器或可控硅整流器、橋式逆變頻率發(fā)生器、第一冷卻裝置。連接關(guān)系為外部輸入的50Hz的工頻電先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?，再通過橋式逆變頻率發(fā)生器變?yōu)樗桀l率，通過導(dǎo)線輸送給高頻磁場發(fā)生系統(tǒng)的電磁感應(yīng)線圈。本發(fā)明選擇的頻率范圍為1kHz-500kHz、優(yōu)選是2kHz-200kHz。橋式逆變頻率發(fā)生器貼合在第一冷卻裝置上，通過熱傳導(dǎo)的方式將橋式逆變頻率發(fā)生器的熱量傳給第一冷卻裝置內(nèi)的冷媒，達(dá)到安全、長周期運(yùn)行的目的。
變頻電源系統(tǒng)的作用是將50Hz的交變電能轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率為1kHz-500kHz交變電能，同時(shí)將在電能轉(zhuǎn)變過程中將產(chǎn)生的熱量移走。變頻電源系統(tǒng)可以通過調(diào)整與控制輸出電流達(dá)到調(diào)節(jié)磁路系統(tǒng)內(nèi)磁場強(qiáng)度的目的。本發(fā)明磁路系統(tǒng)內(nèi)氣隙部位磁場強(qiáng)度范圍為1-50kA/m，通過優(yōu)選最好是5-30kA/m。變頻電源系統(tǒng)的輸出功率、輸出頻率、運(yùn)行溫度、冷媒流量受中央操作控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制。
所述的磁場發(fā)生系統(tǒng)包括電磁感應(yīng)線圈及第二冷卻裝置。連接關(guān)系為第二冷卻裝置以伴管的形式附著在電磁感應(yīng)線圈外壁。還可以采用空心導(dǎo)體制作電磁感應(yīng)線圈則電磁感應(yīng)線圈與第二冷卻裝置二者合二為一。
磁場發(fā)生系統(tǒng)的作用是將由變頻電源系統(tǒng)輸入的1kHz-500kHz的交變電能轉(zhuǎn)變?yōu)?kHz-500kHz的交變磁能，同時(shí)利用冷媒將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍苓^程中將產(chǎn)生的熱量帶走。磁場發(fā)生系統(tǒng)運(yùn)行溫度、冷媒流量受中央操作控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制。
所述的磁路系統(tǒng)包括導(dǎo)磁體、氣隙、第三冷卻裝置、氣隙調(diào)節(jié)裝置。連接關(guān)系為導(dǎo)磁體與氣隙組成一個(gè)環(huán)路，可以采用單環(huán)路也可以采用雙環(huán)路，環(huán)路的實(shí)體部分為導(dǎo)磁體，環(huán)路的空隙部分為氣隙，環(huán)路中心線所組成的平面和通過氣隙部位的中心線均垂直于地面，氣隙占整個(gè)環(huán)路的一小部分。第三冷卻裝置以伴管的形式附著在導(dǎo)磁體外壁，還可以將導(dǎo)磁體制作成空心結(jié)構(gòu)使導(dǎo)磁體與第三冷卻裝置二者合二為一。磁路系統(tǒng)的輸出磁場強(qiáng)度、輸出頻率、運(yùn)行溫度、冷媒流量受中央操作控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制。
導(dǎo)磁體由磁導(dǎo)率高的軟磁材料制作，為滿足治療的需要導(dǎo)磁體氣隙處的橫截面積為10-1000cm2。導(dǎo)磁體的兩個(gè)磁極頭可以采用固定不動(dòng)的方式，也可以采用上磁極頭可活動(dòng)或下磁極頭可活動(dòng)的方式，還可以采用上磁極頭和下磁極頭均可活動(dòng)的方式。
氣隙在本發(fā)明的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)中的主要作用是提供一個(gè)磁場分布均勻、磁場頻率為1kHz-500kHz、磁場強(qiáng)度為1-50kA/m的治療場所或稱為治療空間。在腫瘤臨床治療時(shí)將病人需要治療的腫瘤部位先通過介入、植入或注入鐵磁物質(zhì)，然后推入氣隙中進(jìn)行治療，在頻率為1kHz-500kHz、磁場強(qiáng)度為1-50kA/m的交變磁場的作用下，使原先經(jīng)介入、植入或注入的鐵磁物質(zhì)通過馳豫、磁滯或渦流等發(fā)熱機(jī)理產(chǎn)生熱量并傳遞給腫瘤細(xì)胞，使腫瘤部位達(dá)到40-50℃并保持10-300分鐘以殺死腫瘤細(xì)胞或促使腫瘤細(xì)胞快速凋亡，達(dá)到治療腫瘤的目的。
磁路系統(tǒng)中氣隙長度可以采用固定形式，也可以采用可以調(diào)整的形式，固定氣隙指根據(jù)不同的治療部位制作不同的導(dǎo)磁體氣隙，氣隙長度如果采用固定形式則不必安裝氣隙調(diào)節(jié)裝置。可調(diào)氣隙是將導(dǎo)磁體的一個(gè)磁極頭或兩個(gè)磁極頭制作成可以移動(dòng)的方式再利用升降機(jī)械在需要的時(shí)候?qū)ζ渲幸粋€(gè)活動(dòng)磁極頭或兩個(gè)活動(dòng)磁極頭進(jìn)行升降操作，以達(dá)到改變氣隙長度目的，本發(fā)明氣隙長度的范圍在5-60cm之間。
氣隙調(diào)節(jié)裝置實(shí)際就是一個(gè)升降裝置，它安裝在導(dǎo)磁體的活動(dòng)磁極頭上，當(dāng)需要調(diào)整氣隙長度時(shí)，對其中一個(gè)活動(dòng)磁極頭進(jìn)行升降操作或?qū)蓚€(gè)活動(dòng)磁極頭均進(jìn)行升降操作都可以達(dá)到目的。氣隙調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)力可以是人力、也可以是電力。利用氣隙調(diào)節(jié)裝置移動(dòng)導(dǎo)磁體磁極頭的傳動(dòng)方式采用機(jī)械傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。
采用導(dǎo)磁體加氣隙的磁路系統(tǒng)可以方便地在氣隙內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場，而且使病人身體落在磁場內(nèi)的面積大大減小，提高了安全性能。
所述的熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)，采用磁共振成像裝置或超聲成像裝置等或光纖溫度傳感器，在線實(shí)時(shí)檢測病人各個(gè)需要的控制部位的溫度，并將所測數(shù)據(jù)傳送給中央控制系統(tǒng)，通過臨床軟件自動(dòng)或操作臺(tái)人工控制、調(diào)整交變電源系統(tǒng)的輸出功率達(dá)到控制磁場強(qiáng)度進(jìn)而控制治療溫度的目的。
所述的交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)，由磁場檢測探頭、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)處理器組成。在線檢測磁場強(qiáng)度并將所測數(shù)據(jù)傳送給中央控制系統(tǒng)，通過臨床軟件自動(dòng)或操作臺(tái)人工控制、調(diào)整交變電源系統(tǒng)的輸出功率，達(dá)到控制磁場強(qiáng)度，確保治療過程中磁場強(qiáng)度控制在預(yù)先設(shè)定范圍內(nèi)，保證熱療儀治療過程中交變磁場對人體的安全。
所述的治療床系統(tǒng)，由床面板、床面板支撐架和調(diào)節(jié)裝置組成。床面板設(shè)置在床面板支撐架上，調(diào)節(jié)裝置設(shè)置在床面板支撐架上，治療床系統(tǒng)用于承載病人，并根據(jù)病人的不同治療部位可對治療床進(jìn)行上下、左右和前后移動(dòng)，便于對治療部位準(zhǔn)確定位。治療床需進(jìn)入磁路系統(tǒng)氣隙內(nèi)的部分必須采用絕緣材料制作。治療床系統(tǒng)的中心線與磁路系統(tǒng)內(nèi)氣隙中心線垂直相交。
所述的屏蔽系統(tǒng)，由電場屏蔽層、磁場屏蔽層、屏蔽門組成。電場屏蔽層由多層密閉的金屬網(wǎng)或金屬薄板組成，主要屏蔽電場的干擾，磁場屏蔽層由多層密閉的軟磁材料網(wǎng)或軟磁材料薄板組成，主要屏蔽磁場的干擾。敷設(shè)在四周的墻面、地面和天花板上，接縫處必須牢固連接，電場屏蔽層、磁場屏蔽層和屏蔽門都需通過連接線與接地線連接，牢固接地。
所述的中央操作控制系統(tǒng)，由中央操作臺(tái)、一臺(tái)裝有臨床控制軟件的電子計(jì)算機(jī)、控制柜和打印機(jī)組成，放置在操作室內(nèi)，計(jì)算機(jī)、打印機(jī)放置在中央操作臺(tái)上。中央操作控制系統(tǒng)對腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，顯示各系統(tǒng)工作狀態(tài)與故障報(bào)警，保存治療方案及治療過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立病人檔案，方便查閱與統(tǒng)計(jì)。
本發(fā)明還可以包括觀察與交流系統(tǒng)，包括攝像頭、監(jiān)視顯示器、控制器、對講話筒和耳機(jī)。其中一個(gè)話筒和一個(gè)耳機(jī)帶在病人頭上，攝像頭安裝在屏蔽室內(nèi)墻上，監(jiān)視顯示器、控制器放置在中央操作臺(tái)上，便于醫(yī)生觀察病人在治療過程中的反應(yīng)，另一個(gè)話筒和一個(gè)耳機(jī)帶在醫(yī)生頭上，方便病人和醫(yī)生之間的實(shí)時(shí)溝通、聯(lián)系，醫(yī)生可以根據(jù)觀察和與病人的交流的具體情況對治療進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
本發(fā)明中，中央操作控制系統(tǒng)是整個(gè)腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)的大腦，它通過裝有臨床控制軟件的電子計(jì)算機(jī)將溫度測量與反饋系統(tǒng)、交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)傳輸來的在線實(shí)時(shí)測量的磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù)和病人各個(gè)需要的控制部位溫度數(shù)據(jù)通過臨床軟件與原定治療方案比較，自動(dòng)控制、調(diào)整交變電源系統(tǒng)的輸出功率達(dá)到控制磁場強(qiáng)度進(jìn)而控制治療溫度直至治療結(jié)束，醫(yī)生也可以根據(jù)病人體內(nèi)溫度、血壓、心率等數(shù)據(jù)對治療過程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控以符合最佳治療效果，并將治療方案及治療過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)上，并建立病人檔案，方便查閱與統(tǒng)計(jì)。還對腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)本身的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行自動(dòng)控制，如交變電源系統(tǒng)輸出的電壓、電流、頻率、運(yùn)行溫度，磁場發(fā)生系統(tǒng)的運(yùn)行溫度，磁路系統(tǒng)的運(yùn)行溫度、磁場強(qiáng)度，交變電源系統(tǒng)、磁場發(fā)生系統(tǒng)和磁路系統(tǒng)的冷媒流量等，并顯示各系統(tǒng)工作狀態(tài)，對故障報(bào)警提醒。
本發(fā)明通過在電磁感應(yīng)線圈內(nèi)引入導(dǎo)磁體及氣隙所組成的磁路系統(tǒng)將交變磁場集中、均勻地分布在10-1000cm2面積的氣隙范圍內(nèi)，治療時(shí)只需將病人所需治療部位先通過介入、植入或注入鐵磁物質(zhì)，然后將病人所需治療部位推入氣隙內(nèi)，在該機(jī)產(chǎn)生的頻率為1kHz-500kHz，磁場強(qiáng)度為1-50kA/m交變磁場的作用下，將病人所需治療部位暴露于分布均勻的高場強(qiáng)的交變磁場中，使原先經(jīng)介入、植入或注入的鐵磁物質(zhì)通過馳豫、磁滯或渦流等發(fā)熱機(jī)理產(chǎn)生熱量并傳遞給腫瘤細(xì)胞，使腫瘤部位達(dá)到40-50℃并保持10-300分鐘以殺死腫瘤細(xì)胞或促使腫瘤細(xì)胞快速凋亡，達(dá)到治療腫瘤的目的。并且使腫瘤在臨床治療時(shí)加熱更加高效，既保證了治療效果又大大提高了安全性，而且提高了能源利用率。
本發(fā)明的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)適合于各種腫瘤的熱療，尤其適合于原發(fā)性實(shí)體腫瘤，特別適合于原發(fā)性富血供實(shí)體腫瘤。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框2為本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)示意3為圖2中A-A向剖面4為圖2中B向視5為圖2中C-C向剖面6本發(fā)明單環(huán)路結(jié)構(gòu)、氣隙長度固定的導(dǎo)磁體、氣隙結(jié)構(gòu)示意7本發(fā)明雙環(huán)路結(jié)構(gòu)、上、下磁極頭均可調(diào)節(jié)的導(dǎo)磁體、氣隙、氣隙調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意中，變頻電源系統(tǒng)1、磁場發(fā)生系統(tǒng)2、磁路系統(tǒng)3、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)4、交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)5、治療床系統(tǒng)6、屏蔽系統(tǒng)7、中央操作控制系統(tǒng)8、整流器10、橋式逆變頻率發(fā)生器11、第一冷卻裝置12、電磁感應(yīng)線圈13、第二冷卻裝置14、導(dǎo)磁體15、氣隙16、第三冷卻裝置17、氣隙調(diào)節(jié)裝置18、磁場檢測探頭19、數(shù)據(jù)線20、數(shù)據(jù)處理器21、床面板22、床面板支撐架23、調(diào)節(jié)裝置24、電場屏蔽層25、磁場屏蔽層26、屏蔽門27、中央操作臺(tái)28、電子計(jì)算機(jī)29、控制柜30、打印機(jī)31、攝像頭32、監(jiān)視顯示器33、控制器34、話筒35、耳機(jī)36。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括變頻電源系統(tǒng)1、磁場發(fā)生系統(tǒng)2、磁路系統(tǒng)3、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)4、交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)5、治療床系統(tǒng)6、屏蔽系統(tǒng)7和中央操作控制系統(tǒng)8。
變頻電源系統(tǒng)1的電能輸入端通過導(dǎo)線與外部50Hz的工頻電源連接，電能輸出端通過導(dǎo)線連接磁場發(fā)生系統(tǒng)2，輸出1kHz-500kHz交變電能；磁場發(fā)生系統(tǒng)2的電能輸入端通過導(dǎo)線連接變頻電源系統(tǒng)1接收1kHz-500kHz的交變電能，轉(zhuǎn)變成1kHz-500kHz的交變磁能輸出給磁路系統(tǒng)3；磁路系統(tǒng)3的一部分處于磁場發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)接收磁場發(fā)生系統(tǒng)2輸出的1kHz-500kHz的交變磁能，并將1kHz-500kHz的交變磁能均勻地輸送給處于磁路系統(tǒng)3內(nèi)的氣隙中的治療床系統(tǒng)上的病人的病灶部位；熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)4的輸入端置于病人各個(gè)需要控制的部位實(shí)時(shí)探測各部位溫度，輸出端通過數(shù)據(jù)線與中央操作控制系統(tǒng)8連接，輸出探測到的溫度的數(shù)據(jù)；交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)5的輸入端放置于磁路系統(tǒng)3內(nèi)實(shí)時(shí)探測磁場強(qiáng)度，輸出端通過數(shù)據(jù)線與中央操作控制系統(tǒng)8連接，輸出探測到的磁場強(qiáng)度的數(shù)據(jù)；屏蔽系統(tǒng)7安裝敷設(shè)在治療室的四周的墻面、地面、天花板和門上，通過導(dǎo)線牢固接地；中央操作控制系統(tǒng)8放置在操作室內(nèi)、屏蔽系統(tǒng)7外，用電通過導(dǎo)線與外部電源接通，通過數(shù)據(jù)線與交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)4、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)5連接，通過控制線與交變電源系統(tǒng)1及各冷卻裝置連接。變頻電源系統(tǒng)1、磁場發(fā)生系統(tǒng)2、磁路系統(tǒng)3的冷媒輸入端、輸出端通過管道分別連接外部冷媒的輸出接口、輸入接口。
所述的變頻電源系統(tǒng)1包括二極管整流器或可控硅整流器10、橋式逆變頻率發(fā)生器11、第一冷卻裝置12。連接關(guān)系為外部輸入的50Hz的工頻電先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?，再通過橋式逆變頻率發(fā)生器11變?yōu)樗桀l率，通過導(dǎo)線輸送給高頻磁場發(fā)生系統(tǒng)2的電磁感應(yīng)線圈。橋式逆變頻率發(fā)生器11貼合在第一冷卻裝置12上，通過熱傳導(dǎo)的方式將橋式逆變頻率發(fā)生器11的熱量傳給第一冷卻裝置12內(nèi)的冷媒。
本發(fā)明變頻電源系統(tǒng)1選擇的頻率范圍為1kHz-500kHz、優(yōu)選是2kHz-200kHz。變頻電源系統(tǒng)1的輸出功率、輸出頻率、運(yùn)行溫度、冷媒流量受中央操作控制系統(tǒng)8調(diào)節(jié)控制。
所述的磁場發(fā)生系統(tǒng)2包括電磁感應(yīng)線圈13及第二冷卻裝置14。連接關(guān)系為第二冷卻裝置14以伴管的形式附著在電磁感應(yīng)線圈13外壁。還可以采用空心導(dǎo)體制作電磁感應(yīng)線圈則電磁感應(yīng)線圈13與第二冷卻裝置14二者合二為一。
磁場發(fā)生系統(tǒng)2運(yùn)行溫度、冷媒流量受中央操作控制系統(tǒng)8調(diào)節(jié)控制。
所述的磁路系統(tǒng)3包括導(dǎo)磁體15、氣隙16、第三冷卻裝置17、氣隙調(diào)節(jié)裝置18。連接關(guān)系為導(dǎo)磁體15與氣隙16組成一個(gè)環(huán)路，可以采用單環(huán)路也可以采用雙環(huán)路，環(huán)路的實(shí)體部分為導(dǎo)磁體15，環(huán)路的空隙部分為氣隙16，環(huán)路中心線所組成的平面和通過氣隙部位的中心線均垂直于地面，氣隙占整個(gè)環(huán)路的一小部分。第三冷卻裝置17以伴管的形式附著在導(dǎo)磁體15外壁，還可以將導(dǎo)磁體制作成空心結(jié)構(gòu)使導(dǎo)磁體15與第三冷卻裝置17二者合二為一。磁路系統(tǒng)3的輸出磁場強(qiáng)度、輸出頻率、運(yùn)行溫度、冷媒流量受中央操作控制系統(tǒng)8調(diào)節(jié)控制。
導(dǎo)磁體15由磁導(dǎo)率高的軟磁材料制作，為滿足治療的需要導(dǎo)磁體氣隙處的橫截面積為10-1000cm2。導(dǎo)磁體15的兩個(gè)磁極頭采用固定不動(dòng)的方式，也可以采用上磁極頭可活動(dòng)或下磁極頭可活動(dòng)的方式，還可以采用上磁極頭和下磁極頭均可活動(dòng)的方式。
氣隙16長度可以采用固定形式，也可以采用可以調(diào)整的形式，固定氣隙指根據(jù)不同的治療部位制作不同的導(dǎo)磁體氣隙，氣隙16長度如果采用固定形式則不必安裝氣隙調(diào)節(jié)裝置。可調(diào)氣隙16是將導(dǎo)磁體15的一個(gè)磁極頭或兩個(gè)磁極頭制作成可以移動(dòng)的方式再利用升降機(jī)械對其中一個(gè)活動(dòng)磁極頭或兩個(gè)活動(dòng)磁極頭進(jìn)行升降操作，以達(dá)到改變氣隙長度目的，本發(fā)明氣隙長度的范圍在5-60cm之間。磁路系統(tǒng)3內(nèi)氣隙16部位磁場強(qiáng)度范圍為1-50kA/m，優(yōu)選是5-30kA/m。
氣隙調(diào)節(jié)裝置18實(shí)際就是一個(gè)升降裝置，它安裝在導(dǎo)磁體15的活動(dòng)磁極頭上，當(dāng)需要調(diào)整氣隙長度時(shí)，對其中一個(gè)活動(dòng)磁極頭進(jìn)行升降操作或?qū)蓚€(gè)活動(dòng)磁極頭均進(jìn)行升降操作都可以達(dá)到目的。氣隙調(diào)節(jié)裝置的驅(qū)動(dòng)力可以是人力、也可以是電力。氣隙調(diào)節(jié)裝置18調(diào)節(jié)導(dǎo)磁體磁極頭移動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)方式采用機(jī)械傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。
磁路系統(tǒng)3根據(jù)導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)、氣隙長度是否可以調(diào)節(jié)以及調(diào)節(jié)方式的不同有多種實(shí)施方案方案1導(dǎo)磁體15為單環(huán)路結(jié)構(gòu)，氣隙16長度固定，不需氣隙調(diào)節(jié)裝置18；方案2導(dǎo)磁體15為雙環(huán)路結(jié)構(gòu)，氣隙16長度固定，不需氣隙調(diào)節(jié)裝置18；方案3導(dǎo)磁體15為單環(huán)路結(jié)構(gòu)，氣隙16的長度由單獨(dú)移動(dòng)導(dǎo)磁體上磁極頭或?qū)Т朋w下磁極頭調(diào)節(jié)，需一組氣隙調(diào)節(jié)裝置18；方案4導(dǎo)磁體15為單環(huán)路結(jié)構(gòu)，氣隙16的長度由單獨(dú)移動(dòng)導(dǎo)磁體上磁極頭或?qū)Т朋w下磁極頭調(diào)節(jié)，也可以同時(shí)移動(dòng)導(dǎo)磁體上磁極頭和導(dǎo)磁體下磁極頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，需二組氣隙調(diào)節(jié)裝置18；方案5導(dǎo)磁體15為雙環(huán)路結(jié)構(gòu)，氣隙16的長度由單獨(dú)移動(dòng)導(dǎo)磁體上磁極頭或?qū)Т朋w下磁極頭調(diào)節(jié)，需一組氣隙調(diào)節(jié)裝置18；方案6導(dǎo)磁體15為雙環(huán)路結(jié)構(gòu)，氣隙16的長度由單獨(dú)移動(dòng)導(dǎo)磁體上磁極頭或?qū)Т朋w下磁極頭調(diào)節(jié)，也可以同時(shí)移動(dòng)導(dǎo)磁體上磁極頭和導(dǎo)磁體下磁極頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，需二組氣隙調(diào)節(jié)裝置18。
所述的熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)4，采用磁共振成像裝置或超聲成像裝置等或光纖溫度傳感器，在線實(shí)時(shí)檢測病人各個(gè)需要的控制部位的溫度，并將所測數(shù)據(jù)傳送給中央控制系統(tǒng)，通過臨床軟件自動(dòng)或操作臺(tái)人工控制、調(diào)整交變電源系統(tǒng)的輸出功率達(dá)到控制磁場強(qiáng)度進(jìn)而控制治療溫度的目的。
所述的交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)5，由磁場檢測探頭19、數(shù)據(jù)線20、數(shù)據(jù)處理器21組成。磁場檢測探頭19放置于氣隙16內(nèi)在線檢測磁場強(qiáng)度，磁場強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器21處理后通過數(shù)據(jù)線20將所測數(shù)據(jù)傳送給中央控制系統(tǒng)8。
所述的治療床系統(tǒng)6，由床面板22、床面板支撐架23和調(diào)節(jié)裝置24組成。床面板22設(shè)置在床面板支撐架23上，調(diào)節(jié)裝置24設(shè)置在床面板支撐架23上，治療床進(jìn)入磁路系統(tǒng)氣隙內(nèi)的部分必須采用絕緣材料制作。治療床系統(tǒng)6的中心線與磁路系統(tǒng)3內(nèi)氣隙中心線垂直相交。
所述的屏蔽系統(tǒng)7，由電場屏蔽層25及磁場屏蔽層26、屏蔽門27組成。電場屏蔽層25由多層密閉的金屬網(wǎng)或金屬薄板組成，磁場屏蔽層26由多層密閉的軟磁材料網(wǎng)或軟磁材料薄板組成，敷設(shè)在四周的墻面、地面和天花板上，接縫處必須牢固連接，電場屏蔽層25、磁場屏蔽層26和屏蔽門27都需通過連接線與接地線連接，牢固接地。
所述的中央操作控制系統(tǒng)8，由中央操作臺(tái)28、一臺(tái)裝有臨床控制軟件的電子計(jì)算機(jī)29、控制柜30和打印機(jī)31組成，放置在操作室內(nèi)，計(jì)算機(jī)29、打印機(jī)31放置在中央操作臺(tái)28上。中央操作控制系統(tǒng)8對腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，顯示各系統(tǒng)工作狀態(tài)與故障報(bào)警，保存治療方案及治療過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立病人檔案，方便查閱與統(tǒng)計(jì)。
本發(fā)明還可以包括觀察與交流系統(tǒng)9，包括攝像頭32、監(jiān)視顯示器33、控制器34、話筒35和耳機(jī)36。其中一個(gè)話筒35和一個(gè)耳機(jī)36帶在病人頭上，攝像頭32安裝在屏蔽室內(nèi)墻上，監(jiān)視顯示器33、控制器34放置中央操作臺(tái)28上，一個(gè)話筒35和一個(gè)耳機(jī)36帶在醫(yī)生頭上。
權(quán)利要求
1.一種腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，包括變頻電源系統(tǒng)(1)、磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)(4)、治療床系統(tǒng)(6)、中央操作控制系統(tǒng)(8)，其特征在于，磁路系統(tǒng)(3)、交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)(5)、屏蔽系統(tǒng)(7)，變頻電源系統(tǒng)(1)的電能輸入端與外部50Hz的工頻電源連接，電能輸出端連接磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)，輸出1kHz-500kHz交變電能；磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)的電能輸入端連接變頻電源系統(tǒng)(1)接收1kHz-500kHz的交變電能，轉(zhuǎn)變成1kHz-500kHz的交變磁能輸出給磁路系統(tǒng)(3)；磁路系統(tǒng)(3)的一部分處于磁場發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)接收磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)輸出的1kHz-500kHz的交變磁能，并將1kHz-500kHz的交變磁能均勻地輸送給處于磁路系統(tǒng)(3)內(nèi)的治療床系統(tǒng)(6)上的病人的病灶部位；熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)(4)的輸入端置于病人需要測溫部位，輸出端與中央操作控制系統(tǒng)(8)連接；交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)(5)的輸入端置于磁路系統(tǒng)(3)內(nèi)實(shí)時(shí)探測磁場強(qiáng)度，輸出端與中央操作控制系統(tǒng)(8)連接；屏蔽系統(tǒng)(7)安裝敷設(shè)在治療室的四周的墻面、地面、天花板和門上，通過導(dǎo)線牢固接地；中央操作控制系統(tǒng)(8)放置在操作室內(nèi)、屏蔽系統(tǒng)(7)外，用電通過導(dǎo)線與外部電源接通，通過數(shù)據(jù)線與交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)(4)、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)(5)連接，通過控制線與交變電源系統(tǒng)(1)及各冷卻裝置連接，變頻電源系統(tǒng)(1)、磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)、磁路系統(tǒng)(3)的冷媒輸入端、輸出端通過管道分別連接外部冷媒的輸出接口、輸入接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的變頻電源系統(tǒng)(1)包括二極管整流器或可控硅整流器(10)、橋式逆變頻率發(fā)生器(11)、第一冷卻裝置(12)，外部輸入的50Hz的工頻電先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^橋式逆變頻率發(fā)生器(11)變?yōu)樗桀l率，通過導(dǎo)線輸送給磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)的電磁感應(yīng)線圈，橋式逆變頻率發(fā)生器(11)在貼合第一冷卻裝置(12)上，通過熱傳導(dǎo)的方式將橋式逆變頻率發(fā)生器(11)的熱量傳給第一冷卻裝置(12)內(nèi)的冷媒，變頻電源系統(tǒng)(1)的頻率范圍為2kHz-200kHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的磁場發(fā)生系統(tǒng)(2)包括電磁感應(yīng)線圈(13)及第二冷卻裝置(14)，第二冷卻裝置(14)以伴管的形式附著在電磁感應(yīng)線圈(13)外壁，或者采用空心導(dǎo)體制作電磁感應(yīng)線圈則電磁感應(yīng)線圈(13)與第二冷卻裝置(14)二者為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的磁路系統(tǒng)(3)包括導(dǎo)磁體(15)、氣隙(16)、第三冷卻裝置(17)、氣隙調(diào)節(jié)裝置(18)，導(dǎo)磁體(15)與氣隙(16)組成一個(gè)環(huán)路，采用單環(huán)路或者雙環(huán)路，環(huán)路的實(shí)體部分為導(dǎo)磁體(15)，環(huán)路的空隙部分為氣隙(16)，環(huán)路中心線所組成的平面和通過氣隙(16)部位的中心線均垂直于地面，氣隙(16)占整個(gè)環(huán)路的一小部分，第三冷卻裝置(17)以伴管的形式附著在導(dǎo)磁體(15)外壁，或者將導(dǎo)磁體(15)制作成空心結(jié)構(gòu)使導(dǎo)磁體(15)與第三冷卻裝置(17)二者為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，導(dǎo)磁體(15)由磁導(dǎo)率高的軟磁材料制作，導(dǎo)磁體(15)在氣隙(16)處的橫截面積為10-1000cm2，導(dǎo)磁體(15)的上下磁極頭采用固定方式，或采用上磁極頭或/和下磁極頭活動(dòng)的方式；氣隙(16)長度采用固定形式，或者采用調(diào)整的形式，當(dāng)采用固定氣隙(16)時(shí)，則省略氣隙調(diào)節(jié)裝置(18)，氣隙長度的范圍在5-60cm之間，磁路系統(tǒng)(3)內(nèi)氣隙(16)部位磁場強(qiáng)度范圍為1-50kA/m；氣隙調(diào)節(jié)裝置(18)是一個(gè)升降裝置，它設(shè)置在導(dǎo)磁體(15)的活動(dòng)磁極頭上，氣隙調(diào)節(jié)裝置(18)的驅(qū)動(dòng)力是人力或者電力，氣隙調(diào)節(jié)裝置(18)調(diào)節(jié)導(dǎo)磁體(15)磁極頭移動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)方式采用機(jī)械傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)或液壓傳動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)(5)，由磁場檢測探頭(19)、數(shù)據(jù)線(20)、數(shù)據(jù)處理器(21)組成，磁場檢測探頭(19)放置于氣隙(16)內(nèi)在線檢測磁場強(qiáng)度，磁場強(qiáng)度信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器(21)處理后通過數(shù)據(jù)線(20)將所測數(shù)據(jù)傳送給中央控制系統(tǒng)(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的治療床系統(tǒng)(6)，治療床進(jìn)入磁路系統(tǒng)(3)氣隙(16)內(nèi)的部分必須采用絕緣材料制作，治療床系統(tǒng)(6)的中心線與磁路系統(tǒng)(3)內(nèi)氣隙中心線垂直相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的屏蔽系統(tǒng)(7)，由電場屏蔽層(25)及磁場屏蔽層(26)、屏蔽門(27)組成，電場屏蔽層(25)由多層密閉的金屬網(wǎng)或金屬薄板組成，磁場屏蔽層(26)由多層密閉的軟磁材料網(wǎng)或軟磁材料薄板組成，敷設(shè)在四周的墻面、地面和天花板上，接縫處必須牢固連接，電場屏蔽層(25)及磁場屏蔽層(26)、屏蔽門(27)都通過連接線與接地線連接，牢固接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，所述的中央操作控制系統(tǒng)(8)，由中央操作臺(tái)(28)、一臺(tái)裝有臨床控制軟件的電子計(jì)算機(jī)(29)、控制柜(30)和打印機(jī)(31)組成，放置在操作室內(nèi)，計(jì)算機(jī)(29)、打印機(jī)(31)放置在中央操作臺(tái)(28)上，中央操作控制系統(tǒng)(8)對腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，顯示各系統(tǒng)工作狀態(tài)與故障報(bào)警，保存治療方案及治療過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立病人檔案，方便查閱與統(tǒng)計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)，其特征是，或者包括觀察與交流系統(tǒng)(9)，包括攝像頭(32)、監(jiān)視顯示器(33)、控制器(34)、話筒(35)和耳機(jī)(36)，其中一個(gè)話筒(35)和一個(gè)耳機(jī)(36)帶在病人頭上，攝像頭(32)設(shè)置在屏蔽室內(nèi)墻上，監(jiān)視顯示器(33)、控制器(34)放置中央操作臺(tái)(28)上，一個(gè)話筒(35)和一個(gè)耳機(jī)(36)帶在醫(yī)生頭上。
全文摘要
一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的腫瘤交變磁場熱療系統(tǒng)。本發(fā)明包括交變電源系統(tǒng)、磁場發(fā)生系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、熱療溫度測量與反饋系統(tǒng)、交變磁場強(qiáng)度測量與反饋系統(tǒng)、治療床系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)和中央操作控制系統(tǒng)。交變電源系統(tǒng)的頻率輸出范圍為1kHz－500kHz。磁路系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)磁體由磁導(dǎo)率高的軟磁材料制作，導(dǎo)磁體在氣隙處的橫截面積為10－1000cm
文檔編號(hào)A61F7/00GK1748814SQ20051003011
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者程存康, 侯麗英 申請人:上海奧潤微納新材料科技有限公司