無創傷立體定向高強聚焦超聲治療裝置的製作方法
2023-12-10 16:17:12
專利名稱：無創傷立體定向高強聚焦超聲治療裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於治療人體內腫瘤的治療腫瘤裝置，具體涉及一種無創傷立體定向高強聚焦超聲治療裝置。
針對無創傷立體定向空間定位聚焦超聲治療人體內腫瘤，要求治療的安全性、精確性、穩定性和經濟性。目前，國外尚沒有成熟的產品，國內採用的技術路線為利用B超斷層掃描診斷設備，對準病灶實施定位治療，由於B超相對於CT、MPI斷層掃描診斷設備的圖像解析度較低，對病源檢查能力不足，直接影響了腫瘤的精確治療。
本實用新型的目的是提供一種成本低、結構簡單、安全、穩定、精確的無創傷立體定向空間定位聚焦超聲治療裝置，以適應人體內腫瘤治療的需要。
為了達到上述目的，本實用新型採用了以下技術方案一種在人體外部無創傷立體定向高強聚焦超聲治療裝置，該裝置主要由高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭、機械調整機構、治療床、水箱、水處理罐等組成，其特徵在於在向上發射超聲的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭上部、治療床床面上的開孔位置設置負壓定位箱，並用定位銷鎖緊於治療床的床面定位面，使聚焦超聲焦點A的三維座標系與負壓定位箱的三維座標系相重合，機械調整機構與上部的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭作剛性聯結，帶動高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭進行三維運動，高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭的焦點方向向上，焦點高度超出治療床的床面，實現聚焦超聲焦點A對人體靶點組織的瞄準；機械調整機構與治療床剛性聯結，與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭一起置於治療床的位於負壓箱底部開孔的下面；水箱置於治療床與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭之間，與治療床剛性聯結，水箱與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭饒性聯結，使得向上開孔的開放治療區域高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭的內面的陣列探頭陶瓷晶片與患者皮膚之間充滿水，以實現超聲能量的有效傳播；負壓定位箱置於治療床床面上的開孔位置，且正處於向上發射超聲的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭的上部，負壓定位箱用定位銷與治療床的床面定位面鎖緊，形成剛性聯結，使聚焦超聲焦點A的三維座標系與負壓定位箱的三維座標系相重合。經過MPI、CT斷層圖象掃描檢測佩帶負壓定位箱的患者體部，形成人體組織與負壓定位箱之間的座標系，將該座標系鎖定在治療床和超聲焦點A的三維座標系中，用高強聚焦超聲焦點A的高熱效應殺滅人體腫瘤病灶，保證有效焦點區域外的正常組織的存活，從而達到立體定向體表層無創傷治療腫瘤的目的。通過對患者體部佩帶負壓定位箱，進行MPI、CT醫學斷層圖象掃描，經過膠片讀片機將MPI、CT輸出膠片掃描成數據文件，傳輸給治療計劃及控制計算機，計算機對斷層圖象進行三維還原處理，確定病灶的形狀及空間位置坐標，轉換到治療床聚焦超聲瓦狀陣列探頭焦點的坐標系中，印表機列印輸出治療方案，在聚焦超聲瓦狀陣列探頭與人體之間的水箱充填經過溫控、空氣含量處理的水，電控櫃控制驅動聚焦超聲瓦狀陣列探頭，用立體定向高強聚焦超聲的焦點聲能對病灶實施超聲高溫細胞滅活的腫瘤治療，達到無創治療體內病灶，保障周圍正常組織的存活的目的。
本實用新型由於採用立體定位負壓箱，使整體治療系統與檢查腫瘤裝置CT、MRI相分離，利用最先進的CT、MRI等斷層診斷設備，對人體腫瘤進行最有效的檢查，同時簡化系統，降低成本，提高定位精度，(一次綜合精度＜1mm)，治療簡便。
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明
圖1是本實用新型的立體定向高強聚焦超聲治療裝置實施例的立體示意圖。
圖2是
圖1所示立體定向高強聚焦超聲治療裝置的高強聚焦超聲瓦片狀探頭結構示意圖。
圖3是
圖1所示立體定向高強聚焦超聲治療裝置的機械調整機構示意圖。
如
圖1～圖3所示，本實用新型的立體定向高強聚焦超聲治療裝置，包括高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1、機械調整機構2、負壓定位箱4、治療床3、水箱6及水處理罐5等，通過機械調整機構2與上部的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1剛性聯結，帶動高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1進行三維運動，高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1的焦點方向向上，焦點高度超出治療床3的床面，實現聚焦超聲焦點A對人體靶點組織的瞄準；機械調整機構2與治療床3剛性聯結，與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1一起置於治療床3的位於負壓箱底部開孔13的下面；水箱6置於治療床3與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1之間，與治療床3剛性聯結，水箱6與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1饒性聯結，使得向上開孔的開放治療區域高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1的內面的陣列探頭陶瓷晶片27與患者皮膚之間充滿水，以實現超聲能量的有效傳播；負壓定位箱4置於治療床3床面上的開孔位置，且正處於向上發射超聲的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1的上部，負壓定位箱4用定位銷與治療床3的床面定位面鎖緊，形成剛性聯結，使聚焦超聲焦點A的三維座標系與負壓定位箱4的三維座標系相重合。經過MRI、CT斷層圖象掃描檢測佩帶負壓定位箱4的患者體部，形成人體組織與負壓定位箱4之間的座標系，將該座標系鎖定在治療床3和超聲焦點A的三維座標系中，用高強聚焦超聲焦點A的高熱效應殺滅人體腫瘤病灶，保證有效焦點區域外的正常組織的存活，從而達到立體定向體表層無創傷治療腫瘤的目的。通過對患者體部佩帶負壓定位箱4，進行MRI、CT醫學斷層圖象掃描，經過膠片讀片機16將MRI、CT輸出膠片掃描成數據文件，傳輸給治療計劃及控制計算機15，計算機15對斷層圖象進行三維還原處理，確定病灶的形狀及空間位置坐標，轉換到治療床3與聚焦超聲瓦狀陣列探頭1焦點的坐標系中，印表機17列印輸出治療方案，在聚焦超聲瓦狀陣列探頭1與人體之間的水箱6充填經過溫控、空氣含量處理的水，電控櫃14控制驅動聚焦超聲瓦狀陣列探頭1，用立體定向高強聚焦超聲的焦點聲能對病灶實施超聲高溫細胞滅活的腫瘤治療，達到無創治療體內病灶，保障周圍正常組織的存活的目的。
在治療時，患者可以躺在治療負壓箱4，內置於治療床上3，與CT、MRI的斷層掃描保持同一姿態，確保了定位精度，底部開孔負壓箱4使超聲束穿過直接與人體接觸，經過標誌線18在CT、MRI成像確定人體組織與治療系統的座標。
高強聚焦超聲瓦片型陣列探頭1，採用機械球冠高硬度鋁材。如圖2，瓦片型球冠26內弧面粘貼陣列探頭陶瓷晶片27，其內半徑R在10～30cm之間，用方形陶瓷晶片27，振動頻率1～1.5MHz，在陶瓷晶片27表面貼防水透聲層材料。驅動導線通過聯接探頭支杆25的內孔引出，驅動單個或多個陶瓷晶片27。多束聲場在球冠上匯聚於A點(球冠機械中心)，其超聲匯聚強度為1～10KW/cm2，瓦片球冠頂部不粘貼超聲陶瓷晶片27，以減少從正面對人體過度集中的體表超聲強度。
高強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並小於負壓定位箱4的負壓箱開孔13，瓦片狀陣列探頭1可在100×100mm正方形區域範圍移動，保證可治療100×100mm的病灶並與負壓箱開孔13邊框不發生機械幹涉現象。
如圖3所示，機械調整機構2採用x、Y、Z軸向移動，並沿x、Z軸轉動，以適應不同位置的病灶，並且避免重要器官的高強超聲的熱損傷。機構座標要求與負壓定位箱4座標相適配，保證瓦片狀陣列探頭1焦點A位置(Xo、Yo、Zo)與負壓定位箱4所標記病灶座標(Xp、Yp、Zp)相重合。焦點A的綜合機械精度＜1mm，負壓定位箱4的一次性定位精度＜1mm，重複定位精粕度＜5mm。
由於超聲特性，要求人體與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1之間有水介質，使聲阻抗與人體組織相匹配。採用水袋方式會在水袋與皮膚、水袋與瓦片狀陣列探頭的匹配處理上帶來困難。本實用新型，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。
箱體結構中，採用機械結構檔塊左、右、前、後定位銷9、10、11、12及負壓定位箱4之箱底板面平定位。由負壓箱側板內置金屬標誌線18，經CT、MRI斷層掃描診斷成像出座標亮點。
負壓箱開孔13的開孔尺寸適應人體結構特徵，以及病灶所處部位，方便高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭1在箱底開孔13範圍內移動。與負壓箱側板聯接的託頭架24(碳素纖維杆)，支撐杆25插入負壓箱側板內置導管，頭脛部置於託頭板23上，用於患者頭部抬出水面，方便呼吸。
可移動水箱6用於傳導功率超聲，用於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，以確定相對機械位置座標，並轉換成病灶靶點座標。水箱6與陣列探頭1採用饒性水密封方式聯接，以方便陣列探頭1的移動、同時保證水箱內的充填水不漏出。由於治療床板3上開孔，以及治療床板邊沿具有一定深度的儲水能力，疊加上立體定位負壓箱4的負壓箱底開孔13，使超聲通過患者的體部，正好浸於水中，並用託頭架24保持患者頭部抬出水平面，保證患者的正常呼吸。
採用水處理罐5是為解決治療過程中超聲產生的空化效應。在水中，以及治療皮膚表面的超聲空化效應，會直接影響高強聚焦超聲的能量傳遞，採用蓖麻油、凍膠解決超聲傳導問題時，由於上述液體流動性差，無法全部去除其中的汽泡，因此效果不好，而採用水處理罐5抽除水中氣泡，解決超聲在不同介質的能量傳導難題。
採用矽膠帶對移動人體組織進行捆束，使人體鬆軟部位在緊束帶緊固下定形。矽膠帶透聲性良好並在矽膠帶與皮膚之間不留氣泡。
治療肝臟腫瘤的舉例1.根據原有的CT、MRI圖片，將肝臟人體腫瘤置於負壓定位箱4底開孔13的中央，根據CT、MRI圖片，判斷腫瘤病灶位)，對開孔13處患者的皮膚作處理(去毛、脫脂，鬆軟體部用透聲矽膠帶束緊定形不留氣泡。
2.對負壓袋抽真空使人體與氣壓箱緊密固定。
3.在CT、MPI中，對肝臟腫瘤區域進行斷層掃描，根據立體定位負壓箱4上的刻度線18，在斷層掃描圖片上呈現亮點，可以確定人體肝臟組織與負壓箱4的空間幾何位置。
4.開啟電控櫃14電源，通過控制計算機15、膠片讀片機16對CT、MP1圖片進行處理。根據亮點標誌、定位座標，對圖片進行斷層疊加。實現三維重建，並勾畫出病灶的形狀，預布治療靶點，制定治療計劃，給出熱劑量(座標位置、超聲功率、時間)。印表機17列印治療計劃報告。
5.將配載負壓箱體的患者置於治療床上，鎖定定位銷9、10、11、12使負壓箱4與治療裝置的座標系相重合。
6.水處理罐5，給水箱6充水，使水接觸人體表面超聲通過部位。
7.通過機械調整機構2，移動超強聚焦超聲瓦片探頭1，對準所預置靶點座標，進行給定熱劑量的治療。若多靶點治療，需重新調整機械調整機構2到新的座標位置，再進行計劃給定的熱劑量治療。
8.治療後對肝臟腫瘤患者進行手術後護理，用CT、MPI驗證治療效果。
權利要求1.一種主要由高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]、機械調整機構[2]、治療床[3]、水箱[6]及水處理部件[5]等構成的無創傷立體定向高強聚焦超聲治療裝置，其特徵在於在向上發射超聲的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]上部、治療床[3]床面上的開孔位置設置負壓定位箱[4]，並用定位銷鎖緊於治療床[3]的床面定位面，使聚焦超聲焦點A的三維座標系與負壓定位箱[4]的三維座標系相重合，機械調整機構[2]與上部的高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]作剛性聯結，高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]的焦點方向向上，其高度超出治療床[3]的床面，使聚焦超聲焦點A可對人體靶點組織的瞄準；機械調整機構[2]與治療床[3]剛性聯結，並與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]一起置於治療床[3]的位於負壓箱底部開孔[13]的下面；水箱[6]置於治療床[3]與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]之間，與治療床[3]剛性聯結，而與高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]則作饒性聯結，使向上開孔的開放治療區域高強聚焦超聲瓦片狀陣列探頭[1]的內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創傷立體定向高強聚焦超聲治療裝置,由探頭1、機械調整機構2、負壓定位箱4、治療水床3、水箱6、水處理部件5等組成。通過對佩帶立體定位箱4的患者體部進行MRI、CT醫學斷層圖象掃描,經讀片機16將MRI、CT輸出膠片掃描成數據文件傳輸給控制計算機15,對斷層圖象進行三維還原處理,確定病灶的形狀及空間位置坐標,轉換到治療水床與探頭焦點的坐標系中,印表機16輸出治療方案,電控櫃14控制驅動探頭,用立體定向高強聚焦超聲的焦點聲能對病灶實施高溫細胞滅活,達到無創治療體內病灶,保障周圍正常組織的存活的目的。
文檔編號A61N7/02GK2370887SQ99206768
公開日2000年3月29日 申請日期1999年4月15日 優先權日1999年4月15日
發明者錢賢偉 申請人:錢賢偉