专利名称：在治疗癌症中量化数据的方法
技术领域：
本发明涉及了一种HIFU量化数据的方法，特别是使用HIFU治疗机在治疗癌症过程中量化数据的方法。
背景技术：
现代HIFU治疗的商品机在治疗癌症时仅根据个体研究人员或根据使用者的治疗经验来模糊采取治疗数据，因而得到的效果受到严重影响，产生这些问题的根源主要是受到历史环境的影响，如国外早期的治疗机，其实验数据的主要来源是小动物和声学模型，声热转化的公式Δt=0.26·2·I·t·f1.1/ρ·C,]]>与真正的人体治疗存在很大的偏差，不能用于人体癌组织的实际治疗，这一点是国际公认的，因为公式中不含有降温因素，如人体的血流等。在发展中的第二代热疗机，其治疗数据来源于大动物模型或大动物正常组织，虽然较第一代发生了根本的变化与进步，但治疗的靶目标并不是癌组织，因而在治疗数据的选择上产生严重失真。
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，而提供一种在治疗癌症中量化数据的方法，该方法用切除的人体癌症组织或从人体中切除的完整癌症器官进行模拟实验，对完整的癌症器官作人工灌流，恢复肿瘤的血流供应，从而可以安全、可靠地用超声波治疗癌症。
发明内容
为了实现本发明的目的，本发明在治疗癌症中量化数据的方法，其中它包括以下步骤(1)根据不同种癌症及其血流状态，建立治疗不同种癌症用的杀灭温度T及需要的超声波焦点声强Its(癌组织内)、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的贫血区数据库和富血流数据库，同时建立人体各种组织和器官声衰减系数α的数据库，(2)根据B超检测的肿瘤类型和确定的治疗点血流状态来从上述相应数据库中选择相应杀灭温度T及需要的超声波焦点声强Its(癌组织内)、发射时间t1、发射间隔时间t0。和发射次数n的数据，(3)根据癌症在人体的不同部位通过下列公式导出超声波的皮肤入射声强I0＝Its/e2·(α1·x1+α2·x2+α3·x3+α4·x4+α5·x5+α6·x6+α7·x7+α8·x8)，其中α1……α8为超声波进入各种组织的声减系数，x1……x8为上述组织的厚度，(4)建立入射声强I0、照射距离和皮肤痛阈之间关系的数据库，根据治疗所需的照射距离和步骤(3)所得到的入射声强I0，从该数据库中查出皮肤的痛阈，若皮肤的痛阈小于100瓦/平方米时，按照步骤(2)所选择的相应杀灭温度T和所需的焦点区发射时间t1、发射间隔时间t0、发射次数n的数据和步骤(3)所算出的入射声强I0进行照射，若大于100瓦/平方米时，重复步骤(2)重新选择相应杀灭温度T(降低)和焦点所需的超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的数据。
本发明在治疗癌症中量化数据的方法，其中建立治疗癌症用的杀灭温度T、焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的贫血区数据库包括以下步骤(1)在53-100℃的温度范围内分组选择杀灭温度T及需要的焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对从人体中切除的癌症组织进行超声波照射，(2)照射结束后，将上述癌症组织用台盼蓝染色100％核着色的方式进行评估，来检验该癌症组织是否已经处于热渐进性坏死状态，如果该癌症组织已经处于热渐进性坏死状态，那么将所选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n记入数据库，否则将该组数据删除，(3)在53-100℃的温度范围内选择不同的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n对同种的癌症组织进行(1)-(2)的操作，得到这种癌症组织的数据库，(4)对不同种的癌症组织进行(1)-(3)的操作，得到不同种癌症组织的数据库。
本发明在治疗癌症中量化数据的方法，其中建立治疗癌症用的杀灭温度T、焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的富血流数据库包括以下步骤(1)将从人体中切除的完整癌症器官进行仿生人工灌注，模拟该癌症器官在人体中的血流状态，(2)在53-100℃的温度范围内选择选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对上述癌症器官进行超声波照射，(3)照射结束后，将上述癌症器官用台盼蓝染色100％核着色或解剖的方式进行评估，来检验该癌症器官是否已经处于热渐进性坏死状态，如果该癌症器官已经处于热渐进性坏死状态，那么将所选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n记入数据库，否则将该组数据删除，(4)在53-100℃的温度范围内选择不同的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对同种的癌症器官进行(1)-(3)的操作，得到这种癌症器官的数据库，(5)对不同种的癌症器官进行(1)-(4)的操作，得到不同种癌症器官的数据库。
本发明在治疗癌症中量化数据的方法，其中所述组织的厚度x1……x8通过B超测出。
本发明在治疗癌症中量化数据的方法，其中重新选择的杀灭温度T小于前一次选择的杀灭温度T。
本实验方案是在前两代的基础上，治疗数据的选择是建立在人体癌组织上，因而本实验方案带有明显的进步性与先进性。特别是本方案研究充分虑及人道主义原则和循证医学原则，在实验过程中采用手术切除的整个脏器作人工灌流，易恢复肿瘤的血流供应，因此本方案带有明显的实用价值。
图1为中肿瘤血供结构示意图。
具体实施例方式
本发明是建立在癌症血液供应特点基础上癌症的血液供应有其独特之处，详见图1。癌症的中心部分1多有血供，癌组织的外周部分有大量的毛细血管网2供血，这两个血管供应区(简称富血区)的中间部分3(大部分)是缺少血液供应的贫血地带(简称贫血区)，贫血区组织营养缺乏PH呈酸性，是缺血带。缺血带的组织完全可以用手术切除的癌症组织标本来研究其超声热转化率，而外周及中心(富血区)的有血供应带则需要使用完整切除的含癌症组织的器官，用仿生人工灌注的方法(人工心肺机)来恢复其流动循环状态。在这种器官模型上进行HIFU研究，是不违背人道主义原则的。如上观点在本方案论证时已通过专家论证，专家们承认这一理论的正确性，并认为此方案切实可行。
癌组织的供应血管由于发育过快均属于不正常血管，对热反应与正常血管完全不同，正常血管遇到热后呈扩张状态，而癌组织的血管由于内皮系统发育不完全，遇热后呈收缩状态，热栓塞是临床HIFU治疗中经常看到的现象，所以观察癌症组织的热栓塞现象可以在我国以允许进行的HIFU治疗中利用超声多普勒进行观察。
热杀灭的标准是热坏死，我们将热坏死的形式确定为渐进性坏死，因为实验证实渐进性坏死需要的辐照条件是热坏死各种形式中最低的，仅6500W·S，而融解性坏死条件需要30000W·S，裂解性坏死则需要19500W·S，凝固性坏死需要13000W·S。选定渐进性坏死也就最大限度地保证了HIFU治疗的安全性，热渐进性坏死的评估标准是利用台盼蓝染色100％核着色，热杀灭范围依靠肉眼可见的白色区域来决定。
射入声强I0与焦点声强Its的关系，我们可以用公式Its＝I0·e2·α·X来推导，由于通道组织一般为皮肤、皮下脂肪、筋膜肌肉、肠管、大网膜及需要传经的癌症组织部分，因此综合的I0和Its的计算关系则改写为Its＝I0·e2·(α1·x1+α2·x2+α3·x3+α4·x4+α5·x5+α6·x6+α 7·x7+α8·x8)公式中通道组织的值可在所建立的数据库查表获得，公式中X值则需要B超扫描图像人工测量得出，并输入计算机。
根据从人体切除的癌症为癌症组织或为完整的癌症器官，来决定是否要进行仿生人工灌注，若从人体切除是癌症组织，因为癌症组织比较小，毛细血管不完整，因此不需要进行仿生人工灌注，若从人体中切除的为完整的癌症器官，它的毛细血管的回路比较完整，因此要进行仿生人工灌注。
在治疗癌症中量化数据的方法，首先是要建立四个数据库，即贫血区数据库、富血流数据库、人体各种组织和器官声衰减系数α的数据库和建立入射声强I0、照射距离和皮肤痛阈之间关系的数据库，以下为建立贫血区(即癌症的中间贫血区)数据库的方法如下(1)在53-100℃的温度范围内选择杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对从人体中切除的癌症组织进行超声波照射，(2)照射结束后，将上述癌症组织用台盼蓝染色100％核着色或解剖的方式进行评估，来检验该癌症组织是否已经处于热渐进性坏死状态，如果该癌症组织已经处于热渐进性坏死状态，那么将所选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n记入数据库，否则将该组数据删除，(3)在53-100℃的温度范围内选择不同的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对同种的癌症组织进行(1)-(2)的操作，得到这种癌症组织的数据库，(4)对不同种的癌症组织进行(1)-(3)的操作，得到不同种癌症器官的数据库。
建立富血区数据库的方法如下(1)将从人体中切除的完整癌症器官进行仿生人工灌注，模拟该癌症器官在人体中的血流状态，(2)在53-100℃的温度范围内选择杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对上述癌症器官进行超声波照射，(3)照射结束后，将上述癌症器官用台盼蓝染色100％核着色或解剖的方式进行评估，来检验该癌症器官是否已经处于热渐进性坏死状态，如果该癌症器官已经处于热渐进性坏死状态，那么将所选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n记入数据库，否则将该组数据删除，(4)在53-100℃的温度范围内选择不同的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对同种的癌症器官进行(1)-(3)的操作，得到这种癌症器官的数据库，(5)对不同种的癌症器官进行(1)-(4)的操作，得到不同种癌症器官的数据库。
建立人体各种组织和器官声衰减系数α的数据库可以使用常规的方法。
建立入射声强I0、照射距离和皮肤痛阈之间关系的数据库可以使用常规的方法。
在建立了三个数据库的基础上，在对癌症病人进行治疗时，首先用B超来探测病人的癌症的类型和探测点(即治疗点)的血流状态，若探测点的血流状态为贫血流状态，那么就在贫血区数据库中寻找相应的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的数据，若探测点的血流状态为富血流状态即是癌症的中心供血区或外周毛细血管网，那么就在富血区数据库中寻找相应的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的数据。
最后通过照射声强Its导出入射声强I0，即根据癌症在人体的不同部位通过下列公式导出超声波的入射声强I0＝Its/e2·(α1·x1+α2·x2+α3·x3+α4·x4+α5·x5+α6·x6+α7·x7+α8·x8)，其中α1……α8为超声波进入各种组织的声减系数，它们可以从人体各种组织和器官声衰减系数2的数据库中查出，x1……x8为上述组织的厚度，可以用B超测出。
根据治疗所需的照射距离和所得到的入射声强I0，从入射声强I0、照射距离和皮肤痛阈之间关系的数据库中查出皮肤的入射声强，若入射声强小于100瓦/平方米时，按照所选择的相应杀灭温度T、发射时间t1、发射间隔时间t0、发射次数n的数据和所算出的入射声强I0进行照射，若入射声强大于100瓦/平方米时，重新选择相应杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的数据，重新选择的杀灭温度T应小于前一次选择的杀灭温度T，直到皮肤的痛阈小于100瓦/平方米。
在实际的HIFU治疗中，无须医师作人工治疗数据选择，医师只许进行超声肿瘤图像三维重建和治疗层面选择，并进行治疗通道超声图像的扫描及测量，同时输入被治疗肿瘤的病理名称即可，上述数据的选择完全由计算机自动完成，从而可以避免医生超声知识的贫乏所造成的失误。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
权利要求
1.一种在治疗癌症中量化数据的方法，其特征在于它包括以下步骤(1)根据不同种癌症及其血流状态，建立治疗不同种癌症用的杀灭温度T及需要的超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的贫血区数据库和富血流数据库，同时建立人体各种组织和器官声衰减系数α的数据库，(2)根据B超检测的肿瘤类型和确定的治疗点血流状态来从上述相应数据库中选择相应杀灭温度T及需要的超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的数据，(3)根据癌症在人体的不同部位通过下列公式导出超声波的皮肤入射声强I0＝Its/e2·(α 1·x1+α2·x2+α3·x3+α4·x4+α5·x5+α6·x6+α7·x7+α8·x8)，其中α1……α8为超声波进入各种组织的声减系数，x1……x8为上述组织的厚度，(4)建立入射声强I0、照射距离和皮肤痛阈之间关系的数据库，根据治疗所需的照射距离和步骤(3)所得到的入射声强I0，从该数据库中查出皮肤的痛阈，若皮肤的痛阈小于100瓦/平方米时，按照步骤(2)所选择的相应杀灭温度T和所需的焦点区发射时间t1、发射间隔时间t0、发射次数n的数据和步骤(3)所算出的入射声强I0进行照射，若大于100瓦/平方米时，重复步骤(2)重新选择相应杀灭温度T和焦点所需的超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的数据。
2.如权利要求1所述的一种在治疗癌症中量化数据的方法，其特征在于建立治疗癌症用的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的贫血区数据库包括以下步骤(1)在53-100℃的温度范围内分组选择杀灭温度T及需要的焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对从人体中切除的癌症组织进行超声波照射，(2)照射结束后，将上述癌症组织用台盼蓝染色100％核着色或解剖的方式进行评估，来检验该癌症组织是否已经处于热渐进性坏死状态，如果该癌症组织已经处于热渐进性坏死状态，那么将所选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n记入数据库，否则将该组数据删除，(3)在53-100℃的温度范围内选择不同杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对同种的癌症组织进行(1)-(2)的操作，得到这种癌症组织的数据库，(4)对不同种的癌症组织进行(1)-(3)的操作，得到不同种癌症组织的数据库。
3.如权利要求1所述的一种在治疗癌症中量化数据的方法，其特征在于建立治疗癌症用的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n的富血流数据库包括以下步骤(1)将从人体中切除的完整癌症器官进行仿生人工灌注，模拟该癌症器官在人体中的血流状态，(2)在53-100℃的温度范围内选择杀灭温度T，选择杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n对上述癌症器官进行超声波照射，(3)照射结束后，将上述癌症器官用台盼蓝染色100％核着色或解剖的方式进行评估，来检验该癌症器官是否已经处于热渐进性坏死状态，如果该癌症器官已经处于热渐进性坏死状态，那么将所选择的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n记入数据库，否则将该组数据删除，(4)在53-100℃的温度范围内选择不同的杀灭温度T、超声波焦点声强Its、发射时间t1、发射间隔时间t0和发射次数n，对同种的癌症器官进行(1)-(3)的操作，得到这种癌症器官的数据库，(5)对不同种的癌症器官进行(1)-(4)的操作，得到不同种癌症器官的数据库。
4.如权利要求2或3所述的一种在治疗癌症中量化数据的方法，其特征在于所述组织的厚度x1……x8通过B超测出。
5.如权利要求4所述的一种在治疗癌症中量化数据的方法，其特征在于重新选择的杀灭温度T小于前一次选择的杀灭温度T。
全文摘要
本发明涉及了一种在治疗癌症中量化数据的方法，先建立模拟各种癌症组织贫血区数据库、癌症器官的富血区数据库和人体各种组织和器官声衰减系数α的数据库，得到用超声波照射后癌症热渐进性坏死状态的以下数值杀灭温度T、超声波焦点声强I
文档编号A61B19/00GK1748815SQ20051010331
公开日2006年3月22日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者何申戌 申请人:何申戌