CN1062850A - 一种人体微波透热方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关一种人体微波透热法及装置，它是
根据微波功率密度衰减的规律，在现有贴近式透热法
的基础上，将微波辐射器2的口面离开人体被透热部
位体表15～70cm的距离，在微波辐射器2口面前加
一聚焦装置3，并加大微波电源1的输出功率，微波
电源1的输出功率可自动调节，且连续最大功率输出
大于1.2kW。该方法与装置能较好地解决透热深度
浅、表皮易灼伤、加热不均匀等问题，适用于人体与动
物的某些疾病治疗，特别适用于人体深部癌的治疗。
Description
本发明是有关一种人体微波透热方法及装置。
热疗与放疗或化疗配合是人类用于治疗癌症及其它人类疾病的重要方法。目前常用的热疗是利用微波透热能力强能量集中的特点，来进行微波热疗，又称微波透热。其原理是由微波幅射器口面射出的微波形成一微波场，在微波场内，人体组织的极性分子因高速转动而发热，使微波场区域内的温度上升明显，从而杀死癌细胞，或降低癌细胞的活性。目前国际上全是采用贴近式透热法（见附件一），它是由微波电源输出一定功率的微波，经微波幅射器的口面，并直接将其口面贴近人体被透热部位体表进行透热，通过测温系统测量被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统，从而控制并调节微波电源输出的功率，其中微波电源频率为915MHZ，连续最大功率输出小于0.5KW。依据该方法制造的装置，如美国BSD-400型微波热疗机（见附件二），包括微波电源1、微波幅射器2、测温系统4、计算机控制及显示系统5，其中微波电源1的连续最大功率输出为400w，频率为915MHZ，测温系统4采用光纤测温系统，微波幅射器2采用园波导幅射器，计算机控制及显示系统采用IBM-PC机。该装置的特点是加热区域集中，有效透热深度为3～4厘米。但有两点不足，一是由于采用了将幅射器口面直接贴近人体被加热部位体表进行透热，容易对人体表层组织造成灼伤，二是透热深度不够，对人体深部器脏的肿瘤也就无能为力。究其原因，主要是贴近式透热法中其微波功率随离开微波幅射器口面的距离增大，而呈双曲线衰减。也就是说靠近幅射器口面附近，微波功率密度急剧下降，衰减很大，曲线十分陡峭;远离幅射器口面，微波功率密度变化平缓，衰减很少，曲线较平坦。由于贴近式透热法是将幅射器2的口面直接贴近在人体被透热部位的体表，因此，其功率衰减十分明显，势必造成人体体表温度高，而内部温度低的状态，从而导致上述之不足。
为了解决上述问题，各国学者，在这方面做了大量工作，但仍未取得突破性进展，但是又发展了另外两种透热方式，即侵入式透热法和射频透热法。
侵入式透热法是通过外科手术，直接将幅射器插入病人的癌组织中，对癌组织进行加热，由于此方法要引起附加的创伤，要动用外科手术，因而难于为病人接受。
射频透热法也是利用射频段电磁波穿透能力强的特点，对人体深部进行透热。如美国生产的BSD-2000型射频热疗装置（见附件二），该装置的射频电源频率可调，频率范围为55MHZ至120MHZ，输出功率为2KW，输出功率送至环形相控阵天线的四对偶极子，四对偶极子装在透明的塑料圆柱体上，构成射频幅射器，病人则用塑料病床放入圆柱体中心，充水的硅橡胶薄膜水囊与病人体表接触，冷却病人身体表面。该装置虽然能解决透热深度问题，但由于透热范围过大，对人体正常部位造成了不必要的损害，危险性大，同时，射频幅射器还存在体积大、造价高等不足。
鉴于上述几种透热法及装置的不足，发明一种新的人体透热法及装置已为急需。
本发明的目的在于提供一种人体微波透热法及装置，能克服现有技术的不足，而具有适用范围广、透热深度大、对表层组织损伤少、加热均匀等特点。
本发明的解决方案是根据微波功率密度衰减的规律，即靠近微波幅射器口面处，微波功率密度衰减大，而远离幅射器口面处，微波功率密度衰减很小的特点，在现有贴近式透热法的基础上，直接将幅射器口面贴近人体被透热部位体表改为将幅射器口面离开人体被透热部位体表15～70cm的距离，同时在微波幅射器口面前加一聚焦装置，并加大微波电源的输出功率，微波电源的输出功率可自动调节，且连续最大功率输出大于1.2kw。这样，能较好地解决现有技术的不足，而达到本发明的目的。
本发明是由微波电源输出一定功率的微波，经微波幅射器的口面对人体被透热部位进行透热，通过测温系统测量被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统，从而控制并调节微波电源输出的功率，其特征在于微波幅射器口面离开人体被透热部位体表15～70cm的距离，同时在微波幅射器口面前加一聚焦装置，并加大微波电源的输出功率，微波电源的输出功率可自动调节，且连续最大功率输出大于1.2kw。其特征还在于微波幅射器口面距离人体被透热部位体表为30～50cm，微波电源频率采用915MHZ，其最大输出功率为2kw时效果为最佳。依据上述方法所述的装置，包括微波电源、微波幅射器、测温系统、计算机控制及显示系统，由微波电源输出一定功率的微波，通过微波幅射器的口面对人体被透热部位进行透热，由测温系统测量被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统，从而控制并调节微波电源输出的功率，其特征在于还包括有一聚焦装置，聚焦装置设置在微波幅射器的口面前。这样，通过聚焦装置将微波聚焦，使加热区集中在肿瘤组织及其附近，以减少对周围正常组织的不必要的加热所可能产生的影响。其特征还在于聚焦装置由一外壳和若干金属小球组成，金属小球在外壳内按空间点阵排列成凸透镜状，焦距可为30～80cm。其特征还在于聚焦装置的焦距为30～50cm为最佳，其特征还在于测温系统采用红外测温仪。当该装置工作时，由微波电源产生一定功率的微波，经微波幅射器，通过聚焦装置对人体被加热部位透热，并控制微波幅射器口面距人体被加热部位体表15～70cm的距离，由测温系统将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统，从而调节微波电源输出的功率，来控制人体被透热部位的温度，达到杀死癌细胞或降低癌细胞活性的目的。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1.本发明由于采用非贴近式透热法，利用了微波功率密度的衰减在离开微波幅射器口面一定距离时衰减很小这一特点，通过将微波幅射器口面离开人体被透热部位体表一定距离，在微波幅射器口面前加一聚焦装置，并加大微波电源的输出功率，且连续最大输出功率大于1.2kw这一措施，使透热深度由原来的3cm左右增加到10厘米以上，最大可达15厘米。
2.本发明由于采用非贴近式透热，较之贴近式透热法，体表与内部加热更均匀，内部温度升高，同时体表散热效果更好，避免了表层组织灼伤。
3.本发明由于采用了聚焦装置，使被透热部位周围器官的热损伤大为减少。
4.本发明的微波电源功率以及幅射器口面与被透热部位体表之间的距离可配合调整，使该装置使用范围更大。
5.本发明也可用于人体其它疾病的治疗（如关节炎、腰肌损伤、肌力扭伤等），以及动物的疾病治疗与食品的防霉处理。
6.本发明还具有简单、成本低、使用方便等特点。
图1是本装置的方框图。
图2是实施例中的聚焦装置的主剖视图。
图3是实施例中的聚焦装置的A-A剖视图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明是由微波电源1输出一定功率的微波，经微波幅射器2的口面对人体被透热部位进行透热，通过测温系统4测量被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统5，从而控制并调节微波电源1输出的功率，本发明的特征在于微波幅射器2的口面离开人体被透热部位体表15～70cm的距离，同时在微波幅射器2的口面前加一聚焦装置，并加大微波电源1的输出功率，微波电源1的输出功率可自动调节，且连接最大功率输出大于1.2kw。其特征还在于微波幅射器2的口面距离人体被透热部位体表为30～50cm，微波电源1的频率采用915MHZ，其最大输出功率为2kw为最佳。依据该方法所制成的装置，如图1所示，包括微波电源1、微波幅射器2、测温系统4、计算机控制及显示系统5，由微波电源1输出一定功率的微波，通过微波幅射器2的口面对人体被透热部位进行透热，由测温系统4测量被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统5，从而控制并调节微波电源1输出的功率，其特征在于还包括一聚焦装置3，聚焦装置3设置在微波幅射器2的口面前。这样通过聚焦装置3将微波聚焦，使加热区集中在肿瘤组织及其附近，以减少对周围正常组织的不必要损害。其特征还在于聚焦装置3由一外壳6和若干金属小球7组成，金属小球7在外壳6内按空间点阵排列成凸透镜状，焦距为30～80cm。其特征还在于聚焦装置3的焦距为30～50cm最佳。如图2与图3所示、外壳6可采用泡沫塑料制成，它既是外壳，又是金属小球7的支撑件。金属小球7的直径为2.0～4.0cm，最好为2.0cm，可为实心球，亦可为空心球，各球心间的距离可为2～5cm，最好为3cm。另外，测温装置4可为光纤测温装置，亦可为红外测温仪，最好为红外测温仪;微波电源1的频率可选600MHZ～1500MHZ范围的某一固定频率，最好为915MHZ;其最大连续输出功率至少应大于1.2kw，如取2kw，且在0～2kw之间可调，微波幅射器2可采用口径为15cm的圆幅射器。计算机控制及显示系统5可采用IBM-PC机。计算机控制及显示系统5与测温装置4采用I/O接口连接，与微波电源1采用I/O接口连接。微波电源1与微波幅射器2采用同轴电缆连接。聚焦装置3则单独置于微波幅射器2的口面前。使用该装置时，将微波幅射器2对准人体被透热部位，并调整微波幅射器2与人体被透热部位体表之间的距离，控制在15～70cm之间，同时将聚焦装置3单独置于微波幅射器2的口面前。当该装置工作时，由微波电源1产生一定功率和频率的微波，经幅射器2，通过聚焦装置3对人体被加热部位透热，通过红外测温仪4，直接监视被加热区体表温度，并反馈至计算机控制及显示系统5进行信息处理，由计算机控制并调节微波电源1输出的功率，来控制被加热部位的温度，从而杀死癌细胞或降低癌细胞的活性。该装置具有简单、成本低、使用方便、加热均匀，透热深度大等特点，透热深度达10cm以上，最大可达15cm。
附动物实验测试结果：
动物为80kg重的活猪，微波电源频率为915MHZ，最大连续输出功率为2kw，透热部位为腹部，微波幅射器2的口面距腹部的距离为30cm，其测试结果为：
| 透热深度（单位：cm) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 相应的温度（单位：℃） | 38.3 | 41.6 | 42.3 | 42.6 | 42.7 | 42.6 | 42.5 |
| 透热深度（单位：cm) | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| 相应的温度（单位：℃） | 42.3 | 42.1 | 42.0 | 41.9 | 41.7 | 41.6 | |
从以上结果可以看出，加热深度可达10cm以上，且加热十分均匀，体表温度低于深部温度，达到了本发明的目的。
Claims (6)
1、一种人体微波透热方法，是由微波电源1输出一定功率的微波，经微波辐射器2的口面对人体被透热部位进行透热，通过测温系统4测量人体被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机控制及显示系统5，从而控制并调节微波电源1输出的功率，本发明的特征在于微波幅射器2的口面离开人体被透热部位体表15～70cm的距离，同时，在微波幅射器2的口面前加一聚焦装置，并加大微波电源1的输出功率，微波电源1的输出功率可自动调节，且连续最大功率输出大于1.2kw。
2、根据权利要求1所述的一种人体微波透热方法，其特征在于微波幅射器2的口面距离人体被透热部位体表为30～50cm，微波电源1的频率采用915MHz，其最大输出功率为2kw为最佳。
3、根据一种人体微波透热方法所述的装置，包括微波电源1、微波幅射器2、测温系统4、计算机控制及显示系统5，由微波电源1输出一定功率的微波，通过微波幅射器2的口面对人体被透热部位进行透热，由测温系统4测量人体被透热部位的温度，并将测得的温度反馈至计算机制控及显示系统5，从而制控并调节微波电源1输出的功率，其特征在于还包括有一聚焦装置3，聚焦装置3设置在微波幅射器2的口面前。
4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于聚焦装置3由一外壳6和若干金属小球7组成，金属小球7在外壳6内按空间点阵排列成凸透镜状，焦距为30～80cm。
5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于聚焦装置3的焦距为30～50cm最佳。
6、根据权利要求3或者4或者5所述的装置，其特征在于测温系统4采用红外测温仪。
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