专利名称：一种微波热疗装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗设备，进一步是指用于人体热疗的微波热疗装置。
背景技术：
一般微波体外热疗是把微波辐射器对准病灶，以贴近的或远离的方式进行持续加热。本实用新型引述实用新型专利申请号90106492.0，该实用新型采用中远距离聚焦辐射场方式进行固定位置的热疗。现有技术的同共点是，把微波辐射器对准被辐照的病灶部位进行持续的加热，以期利用微波透热效果达到杀死病变组织的目的。
根据研究，无论采用近场微波还是采用中远场聚焦微波，微波的强度在人体组织内被迅速吸收而衰减，特别是病变部位较深的(5-15cm)热疗。采用专利申请号90106492.0的实用新型，实际实施中发现在皮肤耐受极限的条件下需持续加温60一75分钟才能达到杀死癌细胞的目的，可见皮肤与人的精神在治疗过程中承受了很大的压力。虽然人体内病变(肿瘤)部位微循环较差、升温较快，但要达到深层肿瘤的治疗目的，肿瘤部位的热聚积单靠皮肤极限耐受条件下的大功率加热是风险很高的作法。急骤衰减的微波到达深部病灶时能量已经很微弱了，因此通常微波深部加热的时间就很长。病人由于不能动，长达120分钟以上的治疗更显得痛苦。同时，长时间的加热造成人体生物组织的“热耐受”严重，影响下次治疗效果。
热耐受是所有生物组织的普遍现象，其表现为第一次加热后引起细胞对再次加热的抗拒。其不但影响肿瘤对加温的敏感性也影响到肿瘤对放疗化疗的敏感性，同时使高热抗癌效应减弱。经研究，长时间较低温度缓慢升温，容易导致热耐受发生；这提示在加温治癌时，必须在尽可能短的时间内，使肿瘤达到足够的致死温度。由于正常的细胞与肿瘤细胞热耐受不同，热疗技术是在肿瘤细胞得到应有加温前，应避免肿瘤组织发生热耐受，而导致先使正常组织热耐受。现有技术受到皮肤极限耐受力的影响，对深部肿瘤的加温，需要长时间的热聚积，非常容易使正常组织先于肿瘤组织发生热耐受。
另外，由于人体表面适于采用微波热疗的、内有肿瘤病灶的各部位或多或少呈现外凸的曲面形态，特别是沿身体长度即X向呈外凸柱状、外凸锥状、外凸腰鼓状(统称外凸柱状或柱状凸曲率)的局部曲面形态比较多，如大腿、臂膀、胸部等，现有技术的热疗对病变部位凸曲率或柱状凸曲率的表面采用较大加热面(大焦癍)直射式加热，其实也属不均匀加热。凸起的最高点较少发生散射但接受辐射功率密度大，容易灼伤；而边缘部分反射、散射严重，吸收微波能量少。因此，在人体凸起部作常规微波热疗时除了加热不均匀外需要更多的加热时间。
实用新型内容本实用新型的目的是，研制出微波热疗装置，它可使微波辐射器始终对准病灶且与皮肤各种表面形态保持定距离扫描运动，并可有效减少皮肤灼伤，以克服现有技术的所述缺陷，还具有适用范围宽、对人体病灶部位加热时间短、可提高疗效的特点。
本实用新型的技术方案是，所述微波热疗装置包括床体和连接了微波馈线的辐射器，其技术特点是，所述辐射器安装在使该辐射器始终对准辐射目标并相对该目标空间表面作定距离及一个或一个以上方向摆动扫描的摆动机构上。
以下对本实用新型做出进一步说明。
本实用新型所述一个或一个以上方向是指病床长度方向之纵向(X向)或与该方向垂直在同一平面的横向(Y向)，或平行于所述横向的平行轴线方向。
参见图1和图2，本实用新型的一种具体结构是，所述微波热疗装置有连接了微波馈线15的辐射器2和床身55，所述床身55装有可使其沿长度方向作前后平移的驱动机构(可以是已有技术之机构)，该床身55下部装有托架65，升降机构46的上端45同所述托架65相连接，其技术特点是，所述升降机构46的下端固定安装在定圈43下部而所述床身55一端则位于所述定圈43的圈孔中，该定圈43下部固定安装在由左支架47和右支架51组成的底座上，所述定圈43外周装有一个与该定圈43组成滑动副的摆动圈42；如图2所示，该摆动圈42下部有轮齿与装在动力轴49上的驱动齿轮50相啮合，空心悬臂41的一端固定安装在所述摆动圈42上部而另一端(悬空端)装有一个固定盘38，轴套5的上端与安装在该固定盘38中心孔中的铰接轴一端相连而该铰接轴另一端与驱动机构57的动力轴相连接，装在所述轴套5中的空心轴56的下端安装了带有镜头1的辐射器2，该空心轴56上端装有由顶部动力装置39驱动的螺杆37而组成可使所述空心轴56相对所述轴套5作轴向移动的辐射器伸缩机构，所述空心悬臂41的悬空端及固定盘38、轴套5、空心轴56置于一个由上部刚性护罩40和下部双向折叠罩44组成的护罩中。
本实用新型所述装置的机械运行工作原理是，与动力源相接的所述动力轴49按设定角度作正反(顺、逆时针)往复转动时，则经驱动齿轮50带动摆动圈42以一定频率作相对于定圈43左、右往复摆动(参见图1和图3)，即实现了使固定安装在摆动圈42上的空心悬臂41及辐射器2作相应运动；参见图1和图3，当合理设置所述辐射器2相对患者身体病灶21的距离和摆动角度，就可实现微波辐射器始终对准该病灶而微波透过皮肤的位置却不断发生变换而有效减少了对皮肤的灼伤，从而克服了现有技术的不足。所述床身55沿长度(亦即人体长度)方向的移动和辐射器2的Y向摆动，就组成了适于实际需要的复合扫描运动。床身55下部的升降机构46和所述辐射器伸缩机构可调节患者病灶21处于装置中心点58，而辐射器2经轴套56上端的铰接轴以固定盘38中心轴孔为园心的转动则可适应人体体表不同凸曲率情况下的扫描。
由以上可知，本实用新型为微波热疗装置，它可使微波辐射始终对准病灶并可效减少皮肤灼伤，克服了现有技术的所述缺陷，还具有适用范围宽、因皮肤及相关组织内热交换相对减少而对人体病灶部位加热时间短、减轻病人痛苦、可提高疗效的特点。
图1是本实用新型一种实施例正视结构图；图2是图1所示装置的左视结构示意图(带局部剖视)；图3是本实用新型辐射器工作原理图；图4和图5分别是本实用新型另一种实施例的正视图和侧图视。
在附图中1-镜头，2-辐射器，4-引线孔，5-轴套，15-馈线 19-人体凸曲率部位，6-轴， 7-动力装置， 8-Y轴向摆动符号，9-下横架， 10-X轴向摆动符号，11-辐射器轴向移动符号，12-上立架，13-轴，20-薄胶囊， 21-病灶，24-主轴线，
25-辐射器轴线，31-最高测点，32-辐射器在0锥度时与凸曲率最高测点的距离，33-摆动角，34-偏心距，35-反射角，37-螺杆， 36-凸曲率上扫描点的法线，38-固定盘，39-动力装置， 40-刚性护罩，41-悬臂， 42-摆动圈，43-定圈44-双向折叠罩，45-上端， 46-导向套，47-左支架，48-动力装置， 49-动力轴，50-驱动齿轮， 51-右支架，52-螺杆53-螺母， 55-床身， 56-空心轴，57-驱动机构， 58-中心点，59-X向轴线60-Y向轴线，61-辐射器转轴线，62-正、反旋转方向， 64-上侧孔，65-托架， 66-垫块， 68-孔。
具体实施方式
按照附图和上述结构的本实用新型微波热疗装置，可采用如下原理和方法确定辐射器的运行线路和实际结构。
适当小的聚焦微波束(小直径焦癍—照射到皮肤表面的热象图简称焦癍)，围绕离病灶最近的体表凸起部法线为轴线，向病灶部作类似圆锥运动的扫描辐射；对皮肤表面来说因聚焦微波束周期的扫描使皮肤较少接受辐射，也就是焦癍运动面积大于焦癍面积，因聚焦微波束始终聚焦在病灶上，虽然微波到达实际病灶的过程有所损耗，但因实际病灶部热聚积时间比皮肤表面多，所以病灶部温升较快。
本实用新型规定，当人体呈平躺或平卧姿式，顺着人体的方向为X向，横向为Y向。根据CT或其它手段确认的病灶部位中心与病灶部位最接近皮肤表面的一个确定的点(设为D)作一连线，同时认为该连线是皮肤柱状凸曲面中心位置的法线(简称中心法线)。把本实用新型装置辐射器轴线重合到中心法线，以D为中心确定装置运动范围。
在辐射器轴线始终描准病灶部位前提下，辐射器轴线作Y向角度和轴向距离的改变，目的是在皮肤表面发生尽可能小的微波反射角的条件下获得尽可能大或小的锥角设置。本实用新型设置最大反射角为0°-15°，最好0°-5°。该反射角指的是辐射器轴线与所在位置凸曲率法线在X和Y向立面上的投影线的不重合度。
本实用新型注意到人体适应微波体外辐射治疗的部位，大多属于凸曲率部位特别是柱状凸曲率比较多。现有技术在凸曲率部位只作固定式的长时间的持续辐射。凸曲率越大，现有技术发生微波散射的可能也越大，造成病灶部位需更长时间加温，导致皮肤灼伤和热耐受的风险更大，以及能源浪费和微波污染；本实用新型通过测量治疗位置的人体凸曲率或柱状凸曲率形态尺寸作为控制装置的扫描模型，并在辐射能量接触皮肤部分采用较小聚焦直径(焦癍)防止了散射；聚焦辐射器围绕所建控制模型的凸曲率或柱状凸曲率部位在描准病灶的前提下，焦癍在皮肤表面作封闭轨迹或摆动轨迹的扫描。从而实现在病灶始终被加热的情况下，减轻了皮肤承担大剂量辐射而灼伤的风险，同时，由于皮肤及其相关组织内热交换相对减少，从而整体上减少了加热时间，减少了病人痛苦，提高了治疗效率。
本实用新型装置的一种实际结构是，辐射器2与装入轴套5的空心轴56刚性相连，空心轴56另一端有贯通螺母，其通过结合在动力装置39上的螺杆37，带动螺杆37穿过贯通螺母带动辐射器2作轴向移动，以实现外凸锥状和外凸腰鼓状表面形态的径向移动以保持辐射器与皮肤表面变化的形态有相等的距离，防止距离变化引起辐射能量变化而致的灼伤。在轴套5的中上侧，固定有一平行于Y向轴线60的转轴，该转轴插入固定盘38的一端并通过其间贯通中孔，与固定在另一端的辐射器摇摆驱动机构57连接。在治疗中把病灶定位在中心点58上，辐射器2轴线25与中心法线重合后的位置作为摆动平衡位置。摇摆驱动机构57带动辐射器2，X向跟踪病灶21作摆动，摆动的依据是病灶凸起的程度，以在皮肤表面尽可能小的微波反射角的条件下以尽可能大些或小些的锥角设置。固定盘38与固定在摆动圈42上的空心且有上侧孔64的悬臂41刚性相连。悬臂41中孔对准摆动圈42上孔68部位固定。微波馈线15穿过摆动圈42上孔68和悬臂中孔从上侧孔64穿出，成弧状引入空心轴56的下侧孔4并接入辐射器2，弧状馈线可保持馈线在机构运动时呈弹性变形，而不致发生损坏及发生辐射泄漏危险。在悬臂41上固定有馈线刚性护罩40，下侧连有双向折叠罩44。摆动圈42与定圈43成圆周滑动或滚动副。在摆动圈上孔68的径向对侧有一段传动齿(可以嵌一段齿圈)，固定在定圈43下方的左右支架47、51下方孔内的摇摆动力轴49在摆动驱动机构的带动下，驱动齿轮50带动摆动圈42，Y向摇摆，从而带动聚焦辐射器2实现定心圆周辐射。
在定圈43空心部位下方正中固有一垫块66，其中间固有一导向套，其中仅作轴向滑动的导杆内固定有一贯通螺母53，内有螺杆52与病床升降动力装置48固接，动力装置48固定在垫块66的中孔内。导杆上端与床托架65固接，床托架65和床身55内分别装有可分别沿X、Y轴作自动定位移动的驱动源和驱动装置。
本实用新型的另一种实施例结构是，X向摆动的动力装置7的轴6上固定有L形下横架9，下横架9的另一端与Y向摆动的动力装置57相连，其轴13上固定有L形上立架12，上立架12的另一端接有伸缩动力装置39，并通过轴套5内的螺杆37带动另一端有贯通螺母的空心轴56作轴向伸缩运动，辐射器2在空心轴56的另一端；轴6和轴13相交于同一平面，本装置是正交于同一平面。目标(病灶21)在交点上，辐射器2的轴线25垂直于X、Y相交平面上。
权利要求1.一种微波热疗装置，包括床体和连接了微波馈线的辐射器，其特征是，所述辐射器安装在使该辐射器始终对准辐射目标并相对该目标空间表面作定距离及一个或一个以上方向摆动扫描的摆动机构上。
2.根据权利要求1所述的微波热疗装置，它有连接了微波馈线(15)的辐射器2和床身(55)，所述床身(55)装有可使其沿长度方向作前后平移的驱动机构，该床身(55)下部装有托架(65)，升降机构(46)的上端(45)同所述托架(65)相连接，其特征是，所述升降机构(46)的下端固定安装在定圈(43)下部而所述床身(55)一端则位于所述定圈(43)的圈孔中，该定圈(43)下部固定安装在由左支架(47)和右支架(51)组成的底座上，所述定圈(43)外周装有一个与该定圈(43)组成滑动副的摆动圈(42)；该摆动圈42下部有轮齿与装在动力轴(49)上的驱动齿轮(50)相啮合，空心悬臂(41)的一端固定安装在所述摆动圈(42)上部而另一端装有一个固定盘(38)，轴套(5)的上端与安装在该固定盘(38)中心孔中的铰接轴一端相连而该铰接轴另一端与驱动机构(57)的动力轴相连接，装在所述轴套(5)中的空心轴(56)的下端安装了带有镜头(1)的辐射器(2)，该空心轴(56)上端装有由顶部动力装置(49)驱动的螺杆(37)而组成可使所述空心轴(56)相对所述轴套(5)作轴向移动的辐射器伸缩机构，所述空心悬臂(41)的悬空端及固定盘(38)、轴套(5)、空心轴(56)置于一个由上部刚性护罩(40)和下部双向折叠罩(44)组成的护罩中。
3.根据权利要求2所述的微波热疗装置，其特征是，馈线15穿过摆动圈42上孔68和悬臂中孔从上侧孔64穿出，成弧状引入空心轴56的下侧孔4并接入辐射器2。
4.根据权利要求1所述的微波热疗装置，其特征是，所述摆动机构的结构是，X向摆动的动力装置7的轴6上固定有L形下横架9，下横架9的另一端与Y向摆动的动力装置57相连，其轴13上固定有L形上立架12，上立架12的另一端接有伸缩动力装置39，并通过轴套5内的螺杆37带动另一端有贯通螺母的空心轴56作轴向伸缩运动，辐射器2在空心轴56的另一端；轴6和轴13正交于同一平面。
专利摘要本实用新型为一种微波热疗装置，包括床体和连接了微波馈线的辐射器，其结构特点是，所述辐射器安装在使该辐射器始终对准辐射目标并相对该目标空间表面作定距离及一个或一个以上方向摆动扫描的摆动机构上。本装置可使辐射器始终对准病灶而显著减轻对皮肤的灼伤，对人体病灶加热时间短、疗效高。
文档编号A61N5/04GK2610946SQ0322695
公开日2004年4月14日 申请日期2003年2月18日 优先权日2003年2月18日
发明者吴伟祖 申请人:孙映辉