治療肝癌門靜脈癌栓的超聲消融系統的製作方法

2023-12-03 20:00:56 2

專利名稱：治療肝癌門靜脈癌栓的超聲消融系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫療器械技術領域，是一種治療肝癌門靜脈癌栓的超聲消融系統。
肝癌是世界上流行最廣的10種惡性腫瘤之一，居我國癌症死亡率第三位。儘管由於早期診斷和外科技術的發展，肝癌的治療已有長足的進步，但從總體上說，由於大多數患者就診時已處於晚期，使手術切除率降低，預後仍較差。晚期肝癌病人的主要特徵之一是門靜脈系統內形成癌栓，進而向肝內或遠處發展轉移，並迅速致門脈高壓、肝功能衰竭而死亡。至今對肝癌門靜脈癌栓的治療還沒有找到有效可靠的方法。雖然近年來有如B超引導下行門靜脈癌栓的無水酒精(或化療藥物)注射，或是門脈內栓塞等，但臨床實踐證明其療效極有限，而且由於門靜脈仍有阻塞，仍不能解決門靜脈高壓等併發症。因此很有必要尋找新的技術或方法來徹底治療門靜脈內癌栓，以提高晚期肝癌病人的整體療效。
本發明的目的在於提供一種既能消融癌栓，疏通門靜脈血管，降低門靜脈壓力，能有效破壞癌細胞，又對正常組織損傷性小的治療肝癌門靜脈癌栓的超聲消融系統。
為便於敘述，先介紹附圖

圖1是微機控制下的治療肝癌門靜脈癌栓的超聲消融系統示意圖。
圖2是體外門靜脈穿刺用的穿刺針示意圖。
圖3是體外門靜脈穿刺行肝癌門靜脈癌栓超聲消融治療模式圖。
圖4是超聲波發生器電路及工作原理示意圖。
本系統包括微機1、超聲波發生器2、換能器3、變幅杆導絲4、穿刺針8和印表機5。
超聲波發生器2按微機1的指令發出脈衝電能，通過換能器3晶體的壓電效應，產生一定頻率和功率的超聲波，超聲波通過變幅杆導絲4的頭部，產生劇烈振蕩效應，這種振蕩效應直接作用於癌栓組織，使癌栓組織消融。變幅杆導絲4是通過穿刺針管8深入到門靜脈癌栓處的。為防止消融下來的癌細胞擴散轉移，也為加大對癌細胞的殺傷作用，穿刺針管8的根部設兩個側孔6和7，其中一個側孔可用於化學藥物的灌注，以便在超聲消融的同時灌入化學藥物以殺死癌細胞，另一側孔可與吸引裝置連接，以便將超聲消融的癌栓碎屑吸出體外，從而達到清除癌栓，疏通血管，殺死癌細胞及防止癌細胞擴散轉移的目的。將整個儀器集裝於專用的推車上，可機動靈活地藉助B超定位操作。
下面結合附圖對本發明作進一步介紹參見圖1，微機1設定超聲波發生頻率、功率和相關治療參數，然後指令超聲波發生器2發出脈衝電能，通過換能器3晶體的壓電效應，產生相應的超聲波頻率和功率，然後作用於變幅杆導絲4的頭部，產生超聲振蕩效應。治療參數和治療結果由印表機5列印出來。換能器3的形狀為後部為圓柱體，前部為圓錐體，圓柱體直徑30-50mm，高50-120mm。圓錐體高30-50mm。圓錐體頂部有內螺紋，與變幅杆導絲4尾部的外螺紋相匹配，以相旋連接。變幅杆導絲4為彈性鋼絲材料，其頭部烙有鈦合金圓球。其他各部件的連接均為線性連接。
參見圖2，穿刺針8為不鏽鋼材料，根部有兩個側孔6、7，似一小支管，側孔內徑約1mm，外突3mm，以便套乳膠管分別與灌注裝置和吸引裝置連接。在消融時一孔可灌入化療藥物，另一孔則將消融後癌栓碎屑吸出體外。
參見圖3，治療開始時，先將穿刺針8在B超定位下穿刺入肝門靜脈內，根據門靜脈管徑大小不同，選擇管徑不同的穿刺針，通常針管長100～150mm，內徑0.4～0.6mm。然後將變幅杆導絲4通過穿刺針管8深入到門靜脈癌栓處進行超聲消融，變幅杆導絲4通常長150～200mm，粗0.2～0.4mm，通過側孔6和7分別灌入化療藥物和吸出癌栓碎屑。化療藥物常用卡鉑+表阿黴素，用生理鹽水配製，濃度為卡鉑4mg/ml，表阿黴素0.8mg/ml，總量為50ml左右，灌注速度為60滴/分。碎屑吸引時，負壓為0.02Kpa，由定時吸引裝置提供。消融完畢後拔出變幅杆導絲4和穿刺針8。治療完畢。
超聲消融術的作用機理，主要是利用超聲波的機械振動、空化效應和物理化學反應來消融癌栓的。癌栓由於缺乏正常的膠原纖維和彈性纖維，質地堅硬易碎，彈性極限小，容易被超聲能量分裂和崩解，而正常的管壁組織富含膠原纖維和彈性纖維，具有彈性和柔韌性，彈性極限大，能夠緩衝超聲的作用，不易被超聲的機械振動和空化效應破壞，因此對正常的血管壁組織損傷較小，也不會引起血管痙攣、誘發血栓形成或遠端栓塞。空化效應是指在聲學區內，當(液體)拉力大於內聚力時，微泡快速形成，突然爆裂，在瞬間產生巨大衝力，達1-3個大氣壓，可衝斷高分子化學鍵或使細胞融解。另外還產生微聲流、自由基等物理化學效應，致細胞DNA斷裂、膜破裂等。體內研究也發現經超聲照射過的癌組織其生長明顯受到抑制，也不會引起腫瘤擴散。這些說明了超聲消融術本身具有融解癌細胞的能力，選擇一個合適的劑量，就能防止癌栓碎屑遠處播散轉移的可能。此外，超聲具有促使藥物滲透入細胞的作用。利用這種效應，設想超聲結合化療或免疫治療，可達到1+1＞2的增效作用，同時更有效地防止超聲碎屑的擴散，也更有效地防止門靜脈癌栓消融後的再生，取得事半功倍的效果。
參見圖4，超聲波發生器電路及工作原理由於在換能器工作期間，其諧振頻率有一定範圍的變化，而這個變化卻會使功率放大管處於失諧狀態，其後果是使輸出部分阻抗不能很好匹配，從而導致功率放大管發熱，極易燒毀。為此設計了一個自動頻率控制電路(AFCF)，且該電路受數位訊號控制。該數位訊號取自於功率放大管(VMOS)的源極，當失諧時，電流將增大，則經整流二極體與濾波後的直流電平也將增大，因而模/數轉換(A/D)電路會輸出相應的數位訊號去控制AFCF電路，使之輸出一個頻率信號總是朝使功率放大管電流變小的方向變化，直到電流最小時，也就是達到諧振時為止。如圖4所示該電路由五個部分組成1.高頻變壓器、VMOS功率放大管、功率電源組成功率放大高頻變壓器的作用是進行與超聲換能器的阻抗匹配，功率放大管負責功率放大，其電源由功率電源提供；2.R、D、PR為取樣電阻，D為整流二極體，P進行濾波，其目的是給A/D(模擬電路與數字電路轉換)電路提供模擬電壓；
3.A/D、AFCF電路A/D電路輸出一個對應於R、D、P輸入的模擬電平的數位訊號，AFCF電路即自動頻率控制電路，該控制電路由一個晶體振蕩器和一個頻率合成器組成，頻率合成器在數位訊號的控制下，其頻率會按一定的規律輸出高頻信號，並將此信號送到驅動電路；4.驅動電路驅動電路接收到AFCF信號，將其加以放大，以達到符合VMOS功率放大管的驅動要求。
大量動物實驗和體外研究證實，本發明具有如下優點及積極效果本發明既能消融門靜脈癌栓，疏通門靜脈血管，降低門靜脈壓力，又能有效破壞癌細胞，為肝癌的後續治療如肝動脈化療栓塞、免疫生物治療得以繼續順利進行創造了條件。同時也適合用於其他血管內癌栓或泥沙樣結石的清除治療。
實驗一我們解剖了12例人肝癌伴門靜脈癌栓新鮮手術標本，發現l1例癌栓是腫瘤局部突破門靜脈管壁作為基部向門靜脈腔內生長的，除基部外，癌栓與門靜脈內膜無緊密粘連。因此，癌栓可被超聲消融術消融，而門靜脈管壁未受損傷，這是本發明用於門靜脈癌栓治療的解剖學基礎。
實驗二我們選用變幅杆導絲直徑為0.4mm，在超聲頻率42KHz，功率為0.22W情況下，消融5×5×5mm3新鮮癌栓標本，結果平均消融時間為4min，91％超聲碎屑小於10μm。消融導絲頭溫度，5min內不超過10℃。對正常門靜脈、膽管內膜的消融實驗發現，未見明顯損傷。說明超聲消融治療是有效和安全的。
實驗三超聲消融體外培養Walker-256細胞後，電鏡觀察發現細胞膜破裂、細胞器紊亂不清，核染色質碎裂，提示細胞已受到嚴重的損傷。流式細胞儀檢查發現，隨著超聲劑量的增大，細胞S期下降，G2+M期增加，說明細胞合成抑制，放射敏感性增加，從細胞水平驗證了超聲消融術對癌細胞的殺傷效應。
實驗四超聲消融結合化療卡鉑殺傷癌細胞的體外實驗發現，超聲消融能顯著增強化療卡鉑藥物的殺傷效果。體內實驗證實超聲結合化療可有效防止癌細胞向遠處擴散轉移。另外發現超聲可促使卡鉑誘導的癌細胞凋亡作用提前發生，並能增強卡鉑的癌細胞凋亡作用。最佳實施例微機1用586型超聲波發生器2用自動頻率控制電路(AFCF)；換能器3圓柱體部分，高80mm，直徑30mm。圓錐體部分，圓錐體高30mm，變幅杆導絲4為彈性鋼絲材料，直徑0.4mm，長200mm，其頭部烙有鈦合金圓球，直徑0.5mm。穿刺針管8為不鏽鋼材料，內徑為0.6mm，長120mm。印表機5用EpsonLX-400。
權利要求
1.一種治療門靜脈癌栓的超聲消融系統，其特徵在於包括微機(1)、超聲波發生器(2)、換能器(3)、變幅杆導絲(4)、穿刺針(8)和印表機(5)，換能器(3)的形狀後部為圓柱體，前部為圓錐體，圓柱體直徑30-50mm，高50-120mm，圓錐體高30-50mm，圓錐體頂部有內螺紋，與變幅杆導絲(4)尾部的外螺紋相匹配，以相旋連接，變幅杆導絲(4)為彈性鋼絲材料，長為150-200mm，粗0.2-0.4mm，其頭部烙有鈦合金圓球，與穿刺針(8)配套使用。
2.根據權利要求1所述的治療門靜脈癌栓的超聲消融系統，其特徵在於所說的穿刺針管(8)根端設有側孔(6)和(7)其針管的長度和粗細與使用的變幅杆導絲(4)相匹配。
全文摘要
本發明是一種治療肝癌門靜脈癌栓的超聲消融系統,它包括微機1、超聲波發生器2、換能器3、變幅杆導絲4、穿刺針8和印表機5。超聲波通過變幅杆導絲可直接消融癌栓,配合化療藥物的灌注及吸引裝置將消融後的碎屑吸出體外,可達到疏通血管,消除癌栓,防止癌細胞播散的良好治療效果。超聲消融過程由計算機控制。本發明操作方便,療效好,對正常組織損傷小,還可用於其他血管內癌栓或泥沙樣結石的治療。
文檔編號A61B17/34GK1277064SQ9911377
公開日2000年12月20日 申請日期1999年6月10日 優先權日1999年6月10日
發明者程樹群, 錢德初, 吳孟超 申請人:上海東方肝膽外科醫院