專利名稱：核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
腫瘤是目前世界上死亡率最高的疾病之一，嚴(yán)重威脅著人類的生命。然而，70% 80%的患者確診時(shí)己屬晚期，失去了手術(shù)治療的機(jī)會(huì)，然而即使是手術(shù)治療，術(shù)后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的概率仍高達(dá)50% 70%，總的治愈率不足10%。因而，準(zhǔn)確、迅速、干凈地殺死腫瘤細(xì)胞非常重要。
傳統(tǒng)治療腫瘤的方法通常包括手術(shù)切除、放療和化療等方法，其中，手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)高，尤其對(duì)于部位敏感的腫瘤，如腦腫瘤，手術(shù)危險(xiǎn)性大，成功率低。而且手術(shù)對(duì)人體的創(chuàng)傷大，使患者的免疫力降低，對(duì)疾病的抵抗力下降，且易產(chǎn)生一系列的手術(shù)并發(fā)癥；放療和化療在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)，也將正常細(xì)胞和免疫(抵抗)細(xì)胞一同殺滅，雖然通過(guò)放療和化療方法能夠局部或全身減輕腫瘤細(xì)胞負(fù)荷，但是它無(wú)法根除腫瘤細(xì)胞組織，易轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)，全身毒副作用大，極易產(chǎn)生惡心、嘔吐、脫發(fā)、食欲不振等癥狀，造成人體免疫功能損傷，加重患者病情，對(duì)癌癥患者的身心健康造成沉重的打擊，尤其是癌癥晚期患者，其身體健康狀況常常無(wú)法耐受化療的巨大副作用，因此很多晚期患者多不適合化療治療方法，特別是中晚期腫瘤或身體虛弱的病人，盲目地使用化療和放療方法，不僅會(huì)導(dǎo)致病情迅速惡化，更會(huì)加速病人的死亡。
現(xiàn)在通用的氬氦刀雖能實(shí)現(xiàn)冷凍和熱療治療腫瘤的效果，由于其熱療的原理是由氦氣在針尖急速釋放時(shí)產(chǎn)生熱量，且復(fù)溫和升溫急速，但其熱療能達(dá)到的最高溫度有限，有數(shù)據(jù)表明傳統(tǒng)的氬氦刀在體溫度只能達(dá)到20°C 30°C之間，一般認(rèn)為多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞的致死溫度的臨界點(diǎn)在42. 5 43°C，殺滅惡性腫瘤細(xì)胞的最低溫度為42°C，并且加熱持續(xù)時(shí)間需要在半小時(shí)以上；溫度越 高，殺滅癌細(xì)胞所需要的時(shí)間就越短，因此，現(xiàn)在通用的氬氦刀常常無(wú)法達(dá)到殺死癌細(xì)胞或其他病灶區(qū)域所需要的溫度，不能起到熱療的功效。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)，該冷熱療系統(tǒng)適合在核磁共振成像技術(shù)(MRI)的實(shí)時(shí)引導(dǎo)下工作。
本發(fā)明提供的核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)，包括
冷療模塊，其進(jìn)一步包括進(jìn)氣通路和出氣通路，所述進(jìn)氣通路用于將冷源引導(dǎo)至所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖，其依次包括裝有冷源的鋼瓶1、用于測(cè)量所述鋼瓶I的壓強(qiáng)的第一氣壓表2、第一閥門3 ;所述出氣通路用于吸收冷療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，其依次包括 第三閥門7、用于對(duì)所述出氣通路進(jìn)行加熱的加熱器8、用于測(cè)量所述出氣通路的壓強(qiáng)的第二氣壓表10、用于為冷源的流動(dòng)提供動(dòng)力的泵11、第四閥門12、用于容置治療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣的廢氣瓶14 ；
熱療模塊，其包括射頻發(fā)生器16和射頻熱療天線，所述射頻發(fā)生器16與控制模塊和所述射頻熱療天線相連，用于產(chǎn)生射頻波；所述射頻熱療天線貫穿整個(gè)熱絕緣冷熱刀5， 其末端通過(guò)射頻信號(hào)線與所述射頻發(fā)生器16連接，其置于所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖處的頂端，用于發(fā)射所述射頻發(fā)生器16產(chǎn)生的射頻波；
多支能單獨(dú)控制的熱絕緣冷熱刀5，用于插入到病變組織中進(jìn)行冷熱治療，每個(gè)熱絕緣冷熱刀5的刀桿內(nèi)部均包括一氬氣管道和一射頻熱療天線，氬氣管道用于把高壓氬氣輸送到刀尖處，每個(gè)熱絕緣冷熱刀5還設(shè)有一個(gè)連接所述進(jìn)氣通路的進(jìn)氣口和連接所述出氣通路的出氣口，用于為冷療過(guò)程提供冷源以及排除冷療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣；
溫度傳感器，安裝在所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖，并與所述控制模塊連接，用于實(shí)時(shí)采集所述熱絕緣冷熱刀5刀尖的溫度；
控制模塊，至少包括一與所述泵11和所述射頻發(fā)生器16連接的計(jì)算機(jī)15，用于根據(jù)事先設(shè)定的參數(shù)和所述溫度傳感器和第二氣壓表10傳回的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述泵11的流量和所述射頻發(fā)生器16的發(fā)射功率。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提出的核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下
1.該系統(tǒng)工作時(shí)可由醫(yī)學(xué)影像技術(shù)(MRI)實(shí)時(shí)監(jiān)控和引導(dǎo)，從而避免了不能動(dòng)態(tài)觀察、組織結(jié)構(gòu)不清晰、分辨率不高，存在偽影、有放射性等不足，使整個(gè)治療和使用過(guò)程中，病灶的位置、冰球的生長(zhǎng)及消融情況、病灶的消除狀況都能得到很好的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2.該系統(tǒng)的熱療過(guò)程通過(guò)射頻加熱，與氦氣在刀尖釋放使腫瘤組織升溫相比，射頻能把腫瘤組織加熱到更高的溫度，溫度越高，殺滅癌細(xì)胞所需時(shí)間就越短。進(jìn)一步，由于射頻的波長(zhǎng)比較大，對(duì)組織的穿透力很強(qiáng)，因此，熱量可以滲透到比較深的組織。
3.本發(fā)明采用的是一種介入微創(chuàng)治療的方式，具有其獨(dú)特之處，如創(chuàng)傷小、費(fèi)用低、恢復(fù)快，無(wú)需住院，隨治隨走，純綠色療法，無(wú)毒副作用，無(wú)放射性(介入治療是一種精確靶向摧毀的過(guò)程)。
4.本發(fā)明裝有4 8支型號(hào)不同且能單獨(dú)控制的熱絕緣冷熱刀，可以適合治療不同大小，不同位置，不同時(shí)期的腫瘤。


圖1為根據(jù) 本發(fā)明一實(shí)施例的核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提出一種核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括冷熱療系統(tǒng)冷療模塊、 熱療模塊、多支能單獨(dú)控制的熱絕緣冷熱刀5、控制模塊和傳感器，其中
所述冷熱療系統(tǒng)冷療模塊進(jìn)一步包括進(jìn)氣通路和出氣通路，所述進(jìn)氣通路依次包括裝有冷源的鋼瓶1、第一氣壓表2、第一閥門3，用于將冷源引導(dǎo)至所述熱絕緣冷熱刀5 的刀尖；其中，所述冷源為高壓氬氣或低溫液體(比如液氮)；所述第一氣壓表2用于測(cè)量所述鋼瓶I的壓強(qiáng)；所述出氣通路依次包括第三閥門7、加熱器8、流量計(jì)9、第二氣壓表 10、泵11、第四閥門12、第三氣壓表13、廢氣瓶14，用于吸收冷療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣；其中，所述加熱器8用于對(duì)所述出氣通路進(jìn)行加熱，以輔助調(diào)節(jié)所述出氣通路中的壓強(qiáng)；所述流量計(jì)9用于測(cè)量所述出氣通路中冷源的流量，操作者可以通過(guò)流量計(jì)9的讀數(shù)判斷儀器是否正常工作；所述第二氣壓表10用于測(cè)量所述出氣通路的壓強(qiáng)，以提供給所述控制模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)操作；所述泵11用于為冷源的流動(dòng)提供動(dòng)力；所述第三氣壓表13用于測(cè)量所述廢氣瓶14的壓強(qiáng)；所述廢氣瓶14用于容置治療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣；
所述熱療模塊包括射頻發(fā)生器16和置于所述熱絕緣冷熱刀5內(nèi)部的射頻熱療天線，其中，所述射頻發(fā)生器16與所述控制模塊和所述射頻熱療天線相連；所述射頻發(fā)生器 16用于產(chǎn)生射頻波；所述射頻熱療天線為由導(dǎo)電性材料制成的圓棒，所述射頻熱療天線貫穿整個(gè)熱絕緣冷熱刀(比如沿所述熱絕緣冷熱刀5的中心軸)，所述射頻熱療天線的末端由射頻線連接到所述射頻發(fā)生器16上，其頂端，也就是所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖處，用于發(fā)射所述射頻發(fā)生器16產(chǎn)生的射頻波，以激發(fā)刀尖周圍的病變組織(一般指人體癌變組織) 發(fā)生離子震蕩摩擦產(chǎn)熱；
所述熱絕緣冷熱刀5用于插入到病變組織中進(jìn)行冷熱治療，每個(gè)熱絕緣冷熱刀5 的刀桿內(nèi)部包括一根氬氣管道(內(nèi)徑可選為O. 3 Imm)和一根所述射頻熱療天線，氬氣管道把高壓氬氣引至冷熱刀刀頭，每個(gè)熱絕緣冷熱刀5還設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣口和出氣口，其中，所述進(jìn)氣口連接所述冷熱療系統(tǒng)冷療模塊中的進(jìn)氣通路，以為冷療過(guò)程提供冷源；所述出氣口連接所述冷熱療系統(tǒng)冷療模塊中的出氣通路，以排除冷療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，同時(shí)還通過(guò)所述控制模塊調(diào)節(jié)所述出氣口所連接的出氣通路的壓強(qiáng)，來(lái)間接控制所述熱絕緣冷熱刀 5的冷源的流量。所述熱絕緣冷熱刀5的數(shù)量通常為4 8支，直徑通常設(shè)計(jì)為I 8_， 其中，所述熱絕緣冷熱刀5的直徑和數(shù)量可根據(jù)具體使用情況而定。
在所述冷熱療系統(tǒng)中，所述熱絕緣冷熱刀5和與其相連的氣體通路以及所述射頻信號(hào)線處在核磁共振區(qū)，故這些部件需要用順磁材料制成。
進(jìn)一步地，所述熱絕緣冷熱刀5的刀桿上嵌有基于熱補(bǔ)償?shù)闹鲃?dòng)式絕熱段，以避免病變組織周圍的正常組織被冷凍傷害。
進(jìn)一步地，本發(fā)明可根據(jù)病變組織的具體種類、位置、大小以及所處的不同時(shí)期， 來(lái)選擇不同的冷熱療方案以及不同型號(hào)的刀具，另外，為了防止冷源壓強(qiáng)過(guò)大而損壞所述熱絕緣冷熱刀，可在所述熱絕緣冷熱刀的進(jìn)氣口和出氣口處分別連接一個(gè)減壓閥，如圖1 和圖2中所示的第一減壓閥4和第二減壓閥6。
所述傳感器包括壓強(qiáng)傳感器(第二氣壓表10)和溫度傳感器，其中，所述第二氣壓表10安裝在所述出氣通路中，并與所述控制模塊連接，用于采集所述出氣通路的壓強(qiáng)值， 而所述控制模塊可以根據(jù)所述第二氣壓表10采集得到的氣體壓強(qiáng)值來(lái)調(diào)節(jié)所述出氣通路的壓強(qiáng)；所述溫度傳感器安裝在所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖，并與所述控制模塊連接，用于實(shí)時(shí)采集所述熱絕緣冷熱刀5刀尖的溫度，而所述控制模塊可根據(jù)所述溫度傳感器傳回的刀尖實(shí)時(shí)溫度值，來(lái)調(diào)節(jié)所述冷熱療系統(tǒng)的工作；
所述控制模塊至少包括一計(jì)算機(jī)15，所述計(jì)算機(jī)15與所述泵11和所述射頻發(fā)生器16連接，用于根據(jù)事先設(shè)定的參數(shù)和所述傳感器傳回的信號(hào)來(lái) 調(diào)節(jié)所述泵11的流量和所述射頻發(fā)生器16的發(fā)射功率。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，該冷熱療系統(tǒng)采用氬氣來(lái)進(jìn)行制冷，如圖1所示，在采用氬氣來(lái)進(jìn)行制冷的冷熱療系統(tǒng)中，所述鋼瓶I中裝有高壓氬氣；所述進(jìn)氣通路中，在所述第一閥門3之后還設(shè)有一低溫液體(比如液氮)瓶17和一第二閥門18，用于對(duì)從所述鋼瓶I出來(lái)的高壓氬氣進(jìn)行預(yù)冷。
該系統(tǒng)工作時(shí)，冷療過(guò)程是采用氬氣的急速釋放所產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)(氬氣快速致冷技術(shù))來(lái)降溫的，借助氬氣在刀尖內(nèi)部的急速膨脹，可在30-60秒內(nèi)冷凍至-100°C以下， 即冷凍速率為100-200°C /min。在冷療過(guò)程中，所述熱絕緣冷熱刀刀尖周圍的病變組織迅速被冷凍結(jié)冰，形成冰球，且隨著冷療過(guò)程的進(jìn)行，冰球的體積不斷增大；熱療過(guò)程是采用射頻(RF)進(jìn)行加熱的，其中，射頻頻率為IOOkHz 100MHz，與微波不同，射頻的波長(zhǎng)更長(zhǎng)， 因而穿透力更強(qiáng)，同時(shí)，這種射線具有加熱和傳感的雙重功能，因此，與微波熱療相比，射頻熱療方案使得人體組織中的熱量滲透深度大，這是射頻熱療方案最為顯著的優(yōu)點(diǎn)。
具體地，在該系統(tǒng)使用氬氣快速致冷技術(shù)進(jìn)行冷療時(shí)，在核磁共振的引導(dǎo)下，將所述熱絕緣冷熱刀5插入到病變組織，比如腫瘤中，使刀尖位于所述病變組織的中心點(diǎn)上；所述控制模塊控制打開第一閥門3、第二閥門18、第三閥門7、第四閥門12、加熱器8和泵11， 從所述鋼瓶I出來(lái)的高壓氬氣先通過(guò)低溫液體瓶17進(jìn)行預(yù)冷，然后經(jīng)過(guò)一段傳輸管到達(dá)所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖，所述高壓氬氣在刀頭處由氬氣管道末端噴入體積比較大的冷熱刀內(nèi)部的氣體回流腔，此時(shí)氬氣的壓力迅速降至常壓，發(fā)生降溫類節(jié)流效應(yīng)，使得刀尖的溫度迅速下降，通?？稍?0-60秒內(nèi)冷凍至-100°C以下，即冷凍速率為100-200°C /min ;同時(shí)，回流的氬氣通過(guò)泵11抽回至廢氣瓶14中。其中，所述控制模塊根據(jù)所述第二氣壓表10 采集的信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)泵11的流量和加熱器8的加熱時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述冷療模塊中的壓強(qiáng)， 以間接控制所述冷療模塊中氬氣的流量。在核磁共振的監(jiān)控下，待冰球包圍整個(gè)病變組織時(shí)，停止冷療，此時(shí)所述控制模塊控制關(guān)閉第一閥門3、第二閥門18、第三閥門7、第四閥門 12、加熱器8和泵11。
該系統(tǒng)進(jìn)行熱療時(shí)，所述控制模塊控制打開所述射頻發(fā)生器16，與所述射頻發(fā)生器16連接的所述射頻熱療天線發(fā)出高頻射頻波，從而激發(fā)所述熱絕緣冷熱刀周圍的病變組織發(fā)生離子震蕩產(chǎn)熱，隨著病變組織自身溫度的不斷上升，冰球漸漸融化，最終使得冰球全部 融化。在熱療過(guò)程中，可根據(jù)病變組織的種類和所處不同時(shí)期決定射頻熱療所要加熱到的最高溫度點(diǎn)。一般認(rèn)為多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞的致死溫度臨界點(diǎn)在42. 5 43°C，殺滅惡性腫瘤細(xì)胞的最低溫度為42°C，并且要求加熱持續(xù)時(shí)間需在半小時(shí)以上。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該冷熱療系統(tǒng)采用低溫液體(比如液氮)來(lái)進(jìn)行制冷，以下以液氮為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)施例與上一實(shí)施例的區(qū)別在于，上一實(shí)施例中，所述鋼瓶I中裝的是高壓氬氣，而在本實(shí)施例中，鋼瓶I中裝的是液氮；另外，本實(shí)施例還在所述鋼瓶I中增加了一小功率加熱器19，用于使少部分液氮變成氣態(tài)，以增加鋼瓶I內(nèi)的壓強(qiáng)，從而將液氮壓入至所述熱絕緣冷熱刀中。
采用液氮來(lái)進(jìn)行制冷的冷熱療系統(tǒng)工作時(shí)，冷療過(guò)程是通過(guò)使低溫液氮流過(guò)所述熱絕緣冷熱刀的刀尖來(lái)降溫的(低溫液氮致冷技術(shù))，借助液氮的迅速氣化，可在20-30秒內(nèi)冷凍至_190°C以下，即冷凍速率為200-300°C /min ;與上一實(shí)施例相同，在冷療過(guò)程中， 所述熱絕緣冷熱刀刀尖周圍的病變組織迅速被冷凍結(jié)冰，形成冰球，且隨著冷療過(guò)程的進(jìn)行，冰球的體積不斷增大。在采用液氮來(lái)進(jìn)行制冷的冷熱療系統(tǒng)中，熱療過(guò)程與上一實(shí)施例相同，也是采用射頻(RF)進(jìn)行加熱的，其中，射頻頻率為IOOkHz IOOMHz。
具體地，在該系統(tǒng)采用低溫液氮致冷技術(shù)進(jìn)行冷療時(shí)，在核磁共振的引導(dǎo)下，將所述熱絕緣冷熱刀5插入到病變組織，比如腫瘤中，使刀尖位于所述病變組織的中心點(diǎn)上；所述控制模塊控制打開第一閥門3、第三閥門7、第四閥門12、加熱器8、小功率加熱器19和泵 11，所述小功率加熱器19通過(guò)給所述鋼瓶I中的液氮加熱，使部分液氮?dú)饣?，其中，所述控制模塊可以通過(guò)控制所述小功率加熱器19的加熱時(shí)間，來(lái)使所述鋼瓶I中維持一個(gè)合適的壓強(qiáng)，以確保液氮能流到所述熱絕緣冷熱刀5的刀尖上；流到刀尖的液氮迅速氣化，吸收大量的熱量，使得刀尖的溫度迅速下降，一般在20-30秒內(nèi)可冷凍至_190°C以下。同時(shí)，由于回流物質(zhì)中絕大部分為氮?dú)?，因此，可通過(guò)泵11將其抽回至廢氣瓶14。另外，所述控制模塊根據(jù)所述第二氣壓表10采集得到的信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)泵11的流量和加熱器8的加熱時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述冷療模塊中的壓強(qiáng)，以間接控制所述冷療模塊中液氮的流量。在核磁共振的監(jiān)控下，待冰球包圍整個(gè)病變組織時(shí)，停止冷療，此時(shí)所述控制模塊控制關(guān)閉第一閥門3、第三閥門7、第四閥門12、加熱器8、小功率加熱器19和泵11。
該系統(tǒng)進(jìn)行熱療時(shí)，所述控制模塊控制打開所述射頻發(fā)生器16，接下來(lái)的射頻熱療過(guò)程與上一實(shí)施例的射頻熱療過(guò)程相同，在此不再贅述。
在本發(fā)明冷熱療系統(tǒng)的實(shí)際使用中，所述冷療模塊和熱療模塊通過(guò)控制模塊的協(xié)調(diào)交替工作，另外可根據(jù)病變組織的種類、位置、大小以及所處時(shí)期的不同，來(lái)確定不同的冷熱療方案，比如選擇不同型號(hào)的熱絕緣冷熱刀、設(shè)置冷療的降溫速率和熱療的升溫速率、 熱療所要達(dá)到的最高溫度以及冷熱療交替的次數(shù)，而所述控制模塊則根據(jù)所選擇的不同的冷熱療方案來(lái)實(shí)施不同的冷熱療過(guò)程，其中，所述冷熱療交替的次數(shù)是根據(jù)病變組織種類和核磁共振監(jiān)測(cè)到病變組織的狀態(tài)變化來(lái)決定的。
本發(fā)明的上述核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)，適合在核磁共振成像技術(shù)(MRI)的實(shí)時(shí)引導(dǎo)下工作，相對(duì)于傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)(CT)而言，核磁共振成像技術(shù)的輻射劑量更低，對(duì)軟組織的分辨率更高；相對(duì)于超聲成像技術(shù)而言，核磁共振成像技術(shù)可以更精確地定位腫瘤組織，且可以實(shí)時(shí)高效的判斷腫瘤的殺傷效果。
本發(fā)明中，通過(guò)磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)可自由選擇所需剖面，從而避免了不能動(dòng)態(tài)觀察、組織結(jié)構(gòu)不清晰、分辨率不高，存在偽影、有放射性等不足，使在整個(gè)治療過(guò)程中，對(duì)于病灶的位置、冰球的生長(zhǎng)及消融情況、病灶的消除狀況都能進(jìn)行很好的實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確、迅速、干凈地殺死腫瘤細(xì)胞，且對(duì)周圍正常組織殺傷的區(qū)域比較小。
另外，由于本發(fā)明能夠比較干凈地殺死腫瘤細(xì)胞，因此大大降低了術(shù)后復(fù)發(fā)的概率。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之`內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包括冷療模塊，其進(jìn)一步包括進(jìn)氣通路和出氣通路，所述進(jìn)氣通路用于將冷源引導(dǎo)至所述熱絕緣冷熱刀(5)的刀尖，其依次包括裝有冷源的鋼瓶(I)、用于測(cè)量所述鋼瓶(I)的壓強(qiáng)的第一氣壓表(2)、第一閥門(3);所述出氣通路用于吸收冷療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，其依次包括第三閥門(7)、用于對(duì)所述出氣通路進(jìn)行加熱的加熱器(8)、用于測(cè)量所述出氣通路的壓強(qiáng)的第二氣壓表(10)、用于為冷源的流動(dòng)提供動(dòng)力的泵(11)、第四閥門(12)、用于容置治療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣的廢氣瓶(14)；熱療模塊，其包括射頻發(fā)生器(16)和射頻熱療天線，所述射頻發(fā)生器(16)與控制模塊和所述射頻熱療天線相連，用于產(chǎn)生射頻波；所述射頻熱療天線貫穿整個(gè)熱絕緣冷熱刀(5)，其末端通過(guò)射頻信號(hào)線與所述射頻發(fā)生器(16)連接，其置于所述熱絕緣冷熱刀(5)的刀尖處的頂端，用于發(fā)射所述射頻發(fā)生器(16)產(chǎn)生的射頻波；多支能單獨(dú)控制的熱絕緣冷熱刀(5)，用于插入到病變組織中進(jìn)行冷熱治療，每個(gè)熱絕緣冷熱刀(5)的刀桿內(nèi)部均包括一氬氣管道和一射頻熱療天線，氬氣管道把高壓氬氣引至冷熱刀刀頭，每個(gè)熱絕緣冷熱刀(5)還設(shè)有一個(gè)連接所述進(jìn)氣通路的進(jìn)氣口和連接所述出氣通路的出氣口，用于為冷療過(guò)程提供冷源以及排除冷療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣；溫度傳感器，安裝在所述熱絕緣冷熱刀(5)的刀尖，并與所述控制模塊連接，用于實(shí)時(shí)采集所述熱絕緣冷熱刀(5)刀尖的溫度；控制模塊，至少包括一與所述泵(11)和所述射頻發(fā)生器(16)連接的計(jì)算機(jī)(15)，用于根據(jù)事先設(shè)定的參數(shù)和所述溫度傳感器和第二氣壓表(10)傳回的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述泵(11) 的流量和所述射頻發(fā)生器(16)的發(fā)射功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷源為高壓氬氣或低溫液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述廢氣瓶(14)還連接有一第三氣壓表(13)，用于測(cè)量所述廢氣瓶(14)的壓強(qiáng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述出氣通路中還設(shè)有一流量計(jì)(9)，用于測(cè)量所述出氣通路中冷源的流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻熱療天線為由導(dǎo)電性材料制成的圓棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱絕緣冷熱刀(5)和與其相連的氣體通路以及所述射頻信號(hào)線用順磁材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱絕緣冷熱刀(5)的刀桿上嵌有基于熱補(bǔ)償?shù)闹鲃?dòng)式絕熱段，以避免病變組織周圍的正常組織被冷凍傷害。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱絕緣冷熱刀(5)的進(jìn)氣口和出氣口處分別連接一個(gè)減壓閥，以防止冷源壓強(qiáng)過(guò)大而損壞所述熱絕緣冷熱刀。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述冷源為高壓氬氣時(shí)，在所述第一閥門(3)之后還設(shè)有一低溫液體瓶(17)和一第二閥門(18)，用于對(duì)從所述鋼瓶(I)出來(lái)的高壓氬氣進(jìn)行預(yù)冷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述冷源為高壓氬氣時(shí)，在核磁共振的引導(dǎo)下，將所述熱絕緣冷熱刀(5)插入到病變組織中，使刀尖位于所述病變組織的中心點(diǎn)上；所述控制模塊控制打開第一閥門(3)、第二閥門(18)、第三閥門(7)、第四閥門(12)、加熱器⑶和泵(11)，從所述鋼瓶⑴出來(lái)的高壓氬氣先通過(guò)低溫液體瓶(17)進(jìn)行預(yù)冷， 然后經(jīng)過(guò)一段傳輸管到達(dá)所述熱絕緣冷熱刀(5)的刀尖，所述高壓氬氣在刀頭處由氬氣管道末端噴入體積比較大的冷熱刀內(nèi)部的氣體回流腔，此時(shí)氬氣的壓力迅速降至常壓，發(fā)生降溫類節(jié)流效應(yīng)，使得刀尖的溫度迅速下降；同時(shí)，回流的氬氣通過(guò)泵(11)抽回至廢氣瓶(14)中；其中，所述控制模塊根據(jù)所述第二氣壓表(10)采集的信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)泵(11)的流量和加熱器(8)的加熱時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述冷療模塊中的壓強(qiáng)，以間接控制所述冷療模塊中氬氣的流量；在核磁共振的監(jiān)控下，待冰球包圍整個(gè)病變組織時(shí)，停止冷療，此時(shí)所述控制模塊控制關(guān)閉第一閥門(3)、第二閥門(18)、第三閥門(7)、第四閥門(12)、加熱器⑶和泵(11)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述冷源為低溫液體時(shí)，所述鋼瓶(I) 中還設(shè)有一小功率加熱器(19)，用于使少部分液氮變成氣態(tài)，以增加鋼瓶(I)內(nèi)的壓強(qiáng)，從而將液氮壓入至所述熱絕緣冷熱刀中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述冷源為低溫液體時(shí)，在核磁共振的引導(dǎo)下，將所述熱絕緣冷熱刀(5)插入到病變組織中，使刀尖位于所述病變組織的中心點(diǎn)上；所述控制模塊控制打開第一閥門(3)、第三閥門(7)、第四閥門(12)、加熱器(8)、小功率加熱器(19)和泵(11)，其中，所述控制模塊通過(guò)控制所述小功率加熱器(19)的加熱時(shí)間，來(lái)使所述鋼瓶(I)中維持一個(gè)合適的壓強(qiáng)，以確保液氮能流到所述熱絕緣冷熱刀(5)的刀尖上；流到刀尖的液氮迅速氣化，吸收大量的熱量，使得刀尖的溫度迅速下降；同時(shí)，治療過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣通過(guò)泵(11)抽回至廢氣瓶(14)中；其中，所述控制模塊根據(jù)所述第二氣壓表(10)采集的信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)泵(11)的流量和加熱器(8)的加熱時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述冷療模塊中的壓強(qiáng)，以間接控制所述冷療模塊中液氮的流量；在核磁共振的監(jiān)控下，待冰球包圍整個(gè)病變組織時(shí)，停止冷療，此時(shí)所述控制模塊控制關(guān)閉第一閥門(3)、第三閥門(7)、第四閥門(12)、加熱器(8)、小功率加熱器(19)和泵(11)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)行熱療時(shí)，所述控制模塊控制打開所述射頻發(fā)生器(16)，與所述射頻發(fā)生器(16)連接的所述射頻熱療天線發(fā)出高頻射頻波，從而激發(fā)所述熱絕緣冷熱刀周圍的病變組織發(fā)生離子震蕩產(chǎn)熱，隨著病變組織自身溫度的不斷上升，冰球漸漸融化，最終使得冰球全部融化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核磁共振兼容型冷熱療系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括冷療模塊、熱療模塊、熱絕緣冷熱刀、溫度傳感器和控制模塊，其中所述冷療模塊和熱療模塊通過(guò)控制模塊的協(xié)調(diào)交替工作，所述控制模塊采集冷療過(guò)程中病灶處的溫度和回路中氣體壓強(qiáng)，并控制回路中氣體或液體的流量，所述控制模塊采集熱療過(guò)程中病灶處的溫度，控制加熱功率。通過(guò)本發(fā)明的核磁共振冷熱療系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控冰球的生長(zhǎng)及消融情況從而能夠準(zhǔn)確快速地殺死腫瘤細(xì)胞。
文檔編號(hào)A61B18/02GK103027742SQ20121059051
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者趙剛, 朱凱旋, 高大勇, 邱本勝, 許云鵬, 沈凌霄, 汪濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)