專利名稱：無(wú)創(chuàng)傷立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于治療人體內(nèi)腫瘤的治療腫瘤裝置，具體涉及一種無(wú)創(chuàng)傷立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置。
針對(duì)無(wú)創(chuàng)傷立體定向空間定位聚焦超聲治療人體內(nèi)腫瘤，要求治療的安全性、精確性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。目前，國(guó)外尚沒(méi)有成熟的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)采用的技術(shù)路線為利用B超斷層掃描診斷設(shè)備，對(duì)準(zhǔn)病灶實(shí)施定位治療，由于B超相對(duì)于CT、MPI斷層掃描診斷設(shè)備的圖像分辨率較低，對(duì)病源檢查能力不足，直接影響了腫瘤的精確治療。
本實(shí)用新型的目的是提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全、穩(wěn)定、精確的無(wú)創(chuàng)傷立體定向空間定位聚焦超聲治療裝置，以適應(yīng)人體內(nèi)腫瘤治療的需要。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種在人體外部無(wú)創(chuàng)傷立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置，該裝置主要由高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)、治療床、水箱、水處理罐等組成，其特征在于在向上發(fā)射超聲的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭上部、治療床床面上的開(kāi)孔位置設(shè)置負(fù)壓定位箱，并用定位銷鎖緊于治療床的床面定位面，使聚焦超聲焦點(diǎn)A的三維座標(biāo)系與負(fù)壓定位箱的三維座標(biāo)系相重合，機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)與上部的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭作剛性聯(lián)結(jié)，帶動(dòng)高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭的焦點(diǎn)方向向上，焦點(diǎn)高度超出治療床的床面，實(shí)現(xiàn)聚焦超聲焦點(diǎn)A對(duì)人體靶點(diǎn)組織的瞄準(zhǔn)；機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)與治療床剛性聯(lián)結(jié)，與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭一起置于治療床的位于負(fù)壓箱底部開(kāi)孔的下面；水箱置于治療床與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭之間，與治療床剛性聯(lián)結(jié)，水箱與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭饒性聯(lián)結(jié)，使得向上開(kāi)孔的開(kāi)放治療區(qū)域高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭的內(nèi)面的陣列探頭陶瓷晶片與患者皮膚之間充滿水，以實(shí)現(xiàn)超聲能量的有效傳播；負(fù)壓定位箱置于治療床床面上的開(kāi)孔位置，且正處于向上發(fā)射超聲的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭的上部，負(fù)壓定位箱用定位銷與治療床的床面定位面鎖緊，形成剛性聯(lián)結(jié)，使聚焦超聲焦點(diǎn)A的三維座標(biāo)系與負(fù)壓定位箱的三維座標(biāo)系相重合。經(jīng)過(guò)MPI、CT斷層圖象掃描檢測(cè)佩帶負(fù)壓定位箱的患者體部，形成人體組織與負(fù)壓定位箱之間的座標(biāo)系，將該座標(biāo)系鎖定在治療床和超聲焦點(diǎn)A的三維座標(biāo)系中，用高強(qiáng)聚焦超聲焦點(diǎn)A的高熱效應(yīng)殺滅人體腫瘤病灶，保證有效焦點(diǎn)區(qū)域外的正常組織的存活，從而達(dá)到立體定向體表層無(wú)創(chuàng)傷治療腫瘤的目的。通過(guò)對(duì)患者體部佩帶負(fù)壓定位箱，進(jìn)行MPI、CT醫(yī)學(xué)斷層圖象掃描，經(jīng)過(guò)膠片讀片機(jī)將MPI、CT輸出膠片掃描成數(shù)據(jù)文件，傳輸給治療計(jì)劃及控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)斷層圖象進(jìn)行三維還原處理，確定病灶的形狀及空間位置坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換到治療床聚焦超聲瓦狀陣列探頭焦點(diǎn)的坐標(biāo)系中，打印機(jī)打印輸出治療方案，在聚焦超聲瓦狀陣列探頭與人體之間的水箱充填經(jīng)過(guò)溫控、空氣含量處理的水，電控柜控制驅(qū)動(dòng)聚焦超聲瓦狀陣列探頭，用立體定向高強(qiáng)聚焦超聲的焦點(diǎn)聲能對(duì)病灶實(shí)施超聲高溫細(xì)胞滅活的腫瘤治療，達(dá)到無(wú)創(chuàng)治療體內(nèi)病灶，保障周圍正常組織的存活的目的。
本實(shí)用新型由于采用立體定位負(fù)壓箱，使整體治療系統(tǒng)與檢查腫瘤裝置CT、MRI相分離，利用最先進(jìn)的CT、MRI等斷層診斷設(shè)備，對(duì)人體腫瘤進(jìn)行最有效的檢查，同時(shí)簡(jiǎn)化系統(tǒng)，降低成本，提高定位精度，(一次綜合精度＜1mm)，治療簡(jiǎn)便。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型的立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置實(shí)施例的立體示意圖。
圖2是
圖1所示立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是
圖1所示立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置的機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。
如
圖1～圖3所示，本實(shí)用新型的立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置，包括高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2、負(fù)壓定位箱4、治療床3、水箱6及水處理罐5等，通過(guò)機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2與上部的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1剛性聯(lián)結(jié)，帶動(dòng)高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1的焦點(diǎn)方向向上，焦點(diǎn)高度超出治療床3的床面，實(shí)現(xiàn)聚焦超聲焦點(diǎn)A對(duì)人體靶點(diǎn)組織的瞄準(zhǔn)；機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2與治療床3剛性聯(lián)結(jié)，與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1一起置于治療床3的位于負(fù)壓箱底部開(kāi)孔13的下面；水箱6置于治療床3與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1之間，與治療床3剛性聯(lián)結(jié)，水箱6與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1饒性聯(lián)結(jié)，使得向上開(kāi)孔的開(kāi)放治療區(qū)域高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1的內(nèi)面的陣列探頭陶瓷晶片27與患者皮膚之間充滿水，以實(shí)現(xiàn)超聲能量的有效傳播；負(fù)壓定位箱4置于治療床3床面上的開(kāi)孔位置，且正處于向上發(fā)射超聲的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1的上部，負(fù)壓定位箱4用定位銷與治療床3的床面定位面鎖緊，形成剛性聯(lián)結(jié)，使聚焦超聲焦點(diǎn)A的三維座標(biāo)系與負(fù)壓定位箱4的三維座標(biāo)系相重合。經(jīng)過(guò)MRI、CT斷層圖象掃描檢測(cè)佩帶負(fù)壓定位箱4的患者體部，形成人體組織與負(fù)壓定位箱4之間的座標(biāo)系，將該座標(biāo)系鎖定在治療床3和超聲焦點(diǎn)A的三維座標(biāo)系中，用高強(qiáng)聚焦超聲焦點(diǎn)A的高熱效應(yīng)殺滅人體腫瘤病灶，保證有效焦點(diǎn)區(qū)域外的正常組織的存活，從而達(dá)到立體定向體表層無(wú)創(chuàng)傷治療腫瘤的目的。通過(guò)對(duì)患者體部佩帶負(fù)壓定位箱4，進(jìn)行MRI、CT醫(yī)學(xué)斷層圖象掃描，經(jīng)過(guò)膠片讀片機(jī)16將MRI、CT輸出膠片掃描成數(shù)據(jù)文件，傳輸給治療計(jì)劃及控制計(jì)算機(jī)15，計(jì)算機(jī)15對(duì)斷層圖象進(jìn)行三維還原處理，確定病灶的形狀及空間位置坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換到治療床3與聚焦超聲瓦狀陣列探頭1焦點(diǎn)的坐標(biāo)系中，打印機(jī)17打印輸出治療方案，在聚焦超聲瓦狀陣列探頭1與人體之間的水箱6充填經(jīng)過(guò)溫控、空氣含量處理的水，電控柜14控制驅(qū)動(dòng)聚焦超聲瓦狀陣列探頭1，用立體定向高強(qiáng)聚焦超聲的焦點(diǎn)聲能對(duì)病灶實(shí)施超聲高溫細(xì)胞滅活的腫瘤治療，達(dá)到無(wú)創(chuàng)治療體內(nèi)病灶，保障周圍正常組織的存活的目的。
在治療時(shí)，患者可以躺在治療負(fù)壓箱4，內(nèi)置于治療床上3，與CT、MRI的斷層掃描保持同一姿態(tài)，確保了定位精度，底部開(kāi)孔負(fù)壓箱4使超聲束穿過(guò)直接與人體接觸，經(jīng)過(guò)標(biāo)志線18在CT、MRI成像確定人體組織與治療系統(tǒng)的座標(biāo)。
高強(qiáng)聚焦超聲瓦片型陣列探頭1，采用機(jī)械球冠高硬度鋁材。如圖2，瓦片型球冠26內(nèi)弧面粘貼陣列探頭陶瓷晶片27，其內(nèi)半徑R在10～30cm之間，用方形陶瓷晶片27，振動(dòng)頻率1～1.5MHz，在陶瓷晶片27表面貼防水透聲層材料。驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線通過(guò)聯(lián)接探頭支桿25的內(nèi)孔引出，驅(qū)動(dòng)單個(gè)或多個(gè)陶瓷晶片27。多束聲場(chǎng)在球冠上匯聚于A點(diǎn)(球冠機(jī)械中心)，其超聲匯聚強(qiáng)度為1～10KW/cm2，瓦片球冠頂部不粘貼超聲陶瓷晶片27，以減少?gòu)恼鎸?duì)人體過(guò)度集中的體表超聲強(qiáng)度。
高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1，形狀如圖2為球冠，切除四邊、方形、角呈弧線瓦片狀。L1＝L2并小于負(fù)壓定位箱4的負(fù)壓箱開(kāi)孔13，瓦片狀陣列探頭1可在100×100mm正方形區(qū)域范圍移動(dòng)，保證可治療100×100mm的病灶并與負(fù)壓箱開(kāi)孔13邊框不發(fā)生機(jī)械干涉現(xiàn)象。
如圖3所示，機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2采用x、Y、Z軸向移動(dòng)，并沿x、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)不同位置的病灶，并且避免重要器官的高強(qiáng)超聲的熱損傷。機(jī)構(gòu)座標(biāo)要求與負(fù)壓定位箱4座標(biāo)相適配，保證瓦片狀陣列探頭1焦點(diǎn)A位置(Xo、Yo、Zo)與負(fù)壓定位箱4所標(biāo)記病灶座標(biāo)(Xp、Yp、Zp)相重合。焦點(diǎn)A的綜合機(jī)械精度＜1mm，負(fù)壓定位箱4的一次性定位精度＜1mm，重復(fù)定位精粕度＜5mm。
由于超聲特性，要求人體與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1之間有水介質(zhì)，使聲阻抗與人體組織相匹配。采用水袋方式會(huì)在水袋與皮膚、水袋與瓦片狀陣列探頭的匹配處理上帶來(lái)困難。本實(shí)用新型，使人體皮膚組織直接與水親合，探頭也直接與水接觸，從而克服了治療淺表及較深層病灶的困難。
箱體結(jié)構(gòu)中，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)檔塊左、右、前、后定位銷9、10、11、12及負(fù)壓定位箱4之箱底板面平定位。由負(fù)壓箱側(cè)板內(nèi)置金屬標(biāo)志線18，經(jīng)CT、MRI斷層掃描診斷成像出座標(biāo)亮點(diǎn)。
負(fù)壓箱開(kāi)孔13的開(kāi)孔尺寸適應(yīng)人體結(jié)構(gòu)特征，以及病灶所處部位，方便高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1在箱底開(kāi)孔13范圍內(nèi)移動(dòng)。與負(fù)壓箱側(cè)板聯(lián)接的托頭架24(碳素纖維桿)，支撐桿25插入負(fù)壓箱側(cè)板內(nèi)置導(dǎo)管，頭脛部置于托頭板23上，用于患者頭部抬出水面，方便呼吸。
可移動(dòng)水箱6用于傳導(dǎo)功率超聲，用于放置患者的治療床板3，用定位銷9、10、11、12與定位箱4配合，以確定相對(duì)機(jī)械位置座標(biāo)，并轉(zhuǎn)換成病灶靶點(diǎn)座標(biāo)。水箱6與陣列探頭1采用饒性水密封方式聯(lián)接，以方便陣列探頭1的移動(dòng)、同時(shí)保證水箱內(nèi)的充填水不漏出。由于治療床板3上開(kāi)孔，以及治療床板邊沿具有一定深度的儲(chǔ)水能力，疊加上立體定位負(fù)壓箱4的負(fù)壓箱底開(kāi)孔13，使超聲通過(guò)患者的體部，正好浸于水中，并用托頭架24保持患者頭部抬出水平面，保證患者的正常呼吸。
采用水處理罐5是為解決治療過(guò)程中超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)。在水中，以及治療皮膚表面的超聲空化效應(yīng)，會(huì)直接影響高強(qiáng)聚焦超聲的能量傳遞，采用蓖麻油、凍膠解決超聲傳導(dǎo)問(wèn)題時(shí)，由于上述液體流動(dòng)性差，無(wú)法全部去除其中的汽泡，因此效果不好，而采用水處理罐5抽除水中氣泡，解決超聲在不同介質(zhì)的能量傳導(dǎo)難題。
采用硅膠帶對(duì)移動(dòng)人體組織進(jìn)行捆束，使人體松軟部位在緊束帶緊固下定形。硅膠帶透聲性良好并在硅膠帶與皮膚之間不留氣泡。
治療肝臟腫瘤的舉例1.根據(jù)原有的CT、MRI圖片，將肝臟人體腫瘤置于負(fù)壓定位箱4底開(kāi)孔13的中央，根據(jù)CT、MRI圖片，判斷腫瘤病灶位)，對(duì)開(kāi)孔13處患者的皮膚作處理(去毛、脫脂，松軟體部用透聲硅膠帶束緊定形不留氣泡。
2.對(duì)負(fù)壓袋抽真空使人體與氣壓箱緊密固定。
3.在CT、MPI中，對(duì)肝臟腫瘤區(qū)域進(jìn)行斷層掃描，根據(jù)立體定位負(fù)壓箱4上的刻度線18，在斷層掃描圖片上呈現(xiàn)亮點(diǎn)，可以確定人體肝臟組織與負(fù)壓箱4的空間幾何位置。
4.開(kāi)啟電控柜14電源，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)15、膠片讀片機(jī)16對(duì)CT、MP1圖片進(jìn)行處理。根據(jù)亮點(diǎn)標(biāo)志、定位座標(biāo)，對(duì)圖片進(jìn)行斷層疊加。實(shí)現(xiàn)三維重建，并勾畫出病灶的形狀，預(yù)布治療靶點(diǎn)，制定治療計(jì)劃，給出熱劑量(座標(biāo)位置、超聲功率、時(shí)間)。打印機(jī)17打印治療計(jì)劃報(bào)告。
5.將配載負(fù)壓箱體的患者置于治療床上，鎖定定位銷9、10、11、12使負(fù)壓箱4與治療裝置的座標(biāo)系相重合。
6.水處理罐5，給水箱6充水，使水接觸人體表面超聲通過(guò)部位。
7.通過(guò)機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2，移動(dòng)超強(qiáng)聚焦超聲瓦片探頭1，對(duì)準(zhǔn)所預(yù)置靶點(diǎn)座標(biāo)，進(jìn)行給定熱劑量的治療。若多靶點(diǎn)治療，需重新調(diào)整機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2到新的座標(biāo)位置，再進(jìn)行計(jì)劃給定的熱劑量治療。
8.治療后對(duì)肝臟腫瘤患者進(jìn)行手術(shù)后護(hù)理，用CT、MPI驗(yàn)證治療效果。
權(quán)利要求1.一種主要由高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)[2]、治療床[3]、水箱[6]及水處理部件[5]等構(gòu)成的無(wú)創(chuàng)傷立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置，其特征在于在向上發(fā)射超聲的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]上部、治療床[3]床面上的開(kāi)孔位置設(shè)置負(fù)壓定位箱[4]，并用定位銷鎖緊于治療床[3]的床面定位面，使聚焦超聲焦點(diǎn)A的三維座標(biāo)系與負(fù)壓定位箱[4]的三維座標(biāo)系相重合，機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)[2]與上部的高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]作剛性聯(lián)結(jié)，高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]的焦點(diǎn)方向向上，其高度超出治療床[3]的床面，使聚焦超聲焦點(diǎn)A可對(duì)人體靶點(diǎn)組織的瞄準(zhǔn)；機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)[2]與治療床[3]剛性聯(lián)結(jié)，并與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]一起置于治療床[3]的位于負(fù)壓箱底部開(kāi)孔[13]的下面；水箱[6]置于治療床[3]與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]之間，與治療床[3]剛性聯(lián)結(jié)，而與高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]則作饒性聯(lián)結(jié)，使向上開(kāi)孔的開(kāi)放治療區(qū)域高強(qiáng)聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]的內(nèi)面的陣列探頭陶瓷晶片[27]與患者皮膚之間充滿水。
專利摘要一種人體外部無(wú)創(chuàng)傷立體定向高強(qiáng)聚焦超聲治療裝置,由探頭1、機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)2、負(fù)壓定位箱4、治療水床3、水箱6、水處理部件5等組成。通過(guò)對(duì)佩帶立體定位箱4的患者體部進(jìn)行MRI、CT醫(yī)學(xué)斷層圖象掃描,經(jīng)讀片機(jī)16將MRI、CT輸出膠片掃描成數(shù)據(jù)文件傳輸給控制計(jì)算機(jī)15,對(duì)斷層圖象進(jìn)行三維還原處理,確定病灶的形狀及空間位置坐標(biāo),轉(zhuǎn)換到治療水床與探頭焦點(diǎn)的坐標(biāo)系中,打印機(jī)16輸出治療方案,電控柜14控制驅(qū)動(dòng)探頭,用立體定向高強(qiáng)聚焦超聲的焦點(diǎn)聲能對(duì)病灶實(shí)施高溫細(xì)胞滅活,達(dá)到無(wú)創(chuàng)治療體內(nèi)病灶,保障周圍正常組織的存活的目的。
文檔編號(hào)A61N7/02GK2370887SQ99206768
公開(kāi)日2000年3月29日 申請(qǐng)日期1999年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者錢賢偉 申請(qǐng)人:錢賢偉