專利名稱：癌癥溫熱療法設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種癌癥溫熱療法設備，更具體地說，涉及一種將人體置于其中并對人體的一個給定部位進行加熱的癌癥溫熱療法設備。
傳統上，已經提出多種癌癥治療設備的方案，但這些傳統的癌癥治療設備不能對人體的深層部位進行有效的加熱。
其中一種情況是，在傳統的治療設備中，采用在把人體放入其中之前使人體軸線中心處的電場分布最大的激勵模式。這里，“人體軸線”是指在人體頭部和腿部之間的一條線。也就是說，如果把人體放入具有這樣一種激勵模式的諧振器內以構成一個上述的治療設備，其預定的優選電場分布就發生變化，從而由于在人體深層部位的電場強度較弱而不能對所需的人體深層部位進行充分的加熱。
另外一種情況是，盡管在傳統的治療設備中，必須采用和諧振器的諧振頻率相等的高頻電能，但由于當人體被放入諧振器時造成諧振器的耗損較大，所以諧振器的諧振頻率變成是不確定的。也就是說，由于諧振器的諧振頻率無法測量，所以不能將等于諧振頻率的高頻電能加在人體上，從而使要求的人體深層部位不能被較弱的電場強度有效地加熱。
本發明的目的是提供一種癌癥溫熱療法設備，它可以有效地加熱所需的人體深層部位，從而有效地對人體進行癌癥的溫熱治療。
為達到上述目的，本發明涉及一種癌癥溫熱療法設備，它包括一個正六面體形的空腔諧振器以及至少一個環形天線，該天線安裝在空腔諧振器的內壁表面上，從而其環形面可以與空腔諧振器的兩個內壁表面平行，所述的兩個內壁表面相互對置并且垂直和靠近帶有環形天線的內壁表面。
本發明的癌癥溫熱療法設備在正六面體形空腔諧振器中以具有恒定的電場強度的激勵模式諧振一個高頻電能，所述電能沿著平行于空腔諧振器的兩個內壁表面的方向被導入空腔諧振器內。所述的兩個內壁表面相互對置并且垂直和靠近安裝有環形天線的內壁表面。也就是說，本發明的癌癥溫熱療法設備以具有恒定電場強度的激勵模式諧振沿平行于正六面體形空腔諧振器的相對內壁表面的方向導入的高頻電能。該溫熱療法設備的機理不同于上面所述的傳統設備。
因此，盡管以具有恒定電場強度的激勵模式將高頻電能施加在沿平行方向放置于空腔諧振器中的人體上，由于在人體和空腔諧振器的內部空間之間的導電系數不同，該高頻電能在人體的一個最前部被反射。被反射的高頻電能在人體的另一個最前部再次被反射，并因而使高頻電能集中在人體的所需深層部位上。
隨著時間的加長，被反射的高頻電能在人體的所需深層部位上疊加，因此使在所需部位處的電場強度增強。結果，可以有效地加熱人體的深層部位，并可以對生長在深層部位的癌癥進行有效的處理。
盡管前面所述的傳統的癌癥溫熱療法設備僅有大約10％的完全治愈率，但本發明的癌癥溫熱療法設備可具有高達大約50％的完全治愈率。
為了更好地理解本發明，參照下面的附圖進行了詳細的說明，其中
圖1是表示根據本發明的癌癥溫熱療法設備的透視圖；圖2是利用圖1所示癌癥溫熱療法設備進行的加熱實驗中的溫度分布圖；圖3是利用圖1所示癌癥溫熱療法設備進行的加熱模擬中的溫度分布圖；圖4是根據本發明的一個優選的癌癥溫熱療法設備；圖5是用圖4所示癌癥溫熱療法設備進行的加熱模擬中的溫度分布圖；圖6是根據本發明的另外一個優選的癌癥溫熱療法設備；以及圖7是根據本發明的再一個優選的癌癥溫熱療法設備。
現將參照附圖對本發明進行詳細描述。
圖1是表示本發明癌癥溫熱療法設備的一個實施例的透視圖。圖1示出了一個人體被置于癌癥溫熱療法設備中的狀態。
圖1所示的癌癥溫熱療法設備具有一個正六面體形的空腔諧振器1和一個位于該諧振器的上內壁表面1A上的環形天線2。環形天線2的環形面2A平行于空腔諧振器的側內壁表面1B和1C，所述側內壁表面1B和1C相互對置并且垂直于和靠近其上設置有環形天線的上內壁表面1A。
環形天線2的一端連接到一個接線器3上。接線器3通過一個阻抗匹配裝置(未示出)與一個外部高頻電力供應源(未示出)相連，因此將高頻電能從外部高頻電力供應源導入空腔諧振器1內。環形天線2的另一端2B是敞開的，以便在空腔諧振器1內在一個預定的頻率上激發導入的高頻電能并使之諧振。此外，在空腔諧振器1內設置一個用于放置人體6的平臺4，并且在空腔諧振器的左側形成一個用于將人體6放入或拉出空腔諧振器1的開口5。當將人體6放入或拉出空腔諧振器時，由一個給定的蓋子打開或關閉開口5。在對人體進行溫熱治療時，該開口由蓋子關閉。
在采用根據本發明的上述設備進行癌癥的溫熱療法時，在將人體6放置于空腔諧振器1內之前，通過連接器3從外部高頻電力供應源向空腔諧振器1內引入給定的高頻電能。然后，由環形天線2激發被導入的高頻電能，并使之在空腔諧振器1內以一個給定的頻率諧振。
在這種情況下，由于環形天線2的環形面2A與空腔諧振器1的側內壁表面1B和1C平行，所以被導入的高頻電能以一種具有恒定電場強度的激勵模式諧振，也就是沿空腔諧振器1的側內壁表面1B和1C以電場強度不變的激勵模式諧振。
然后，將人體6放入空腔諧振器1內，從而可以使人體軸線7平行于空腔諧振器1的側內壁表面1B和1C。以上述激勵模式將一個新諧振的高頻電能施加在人體6上。
在這種情況下，由于人體6和空腔諧振器1的內部空間之間的導電系數不同，該高頻電能在人體6的一個最前部被反射。
被反射的高頻電能在人體6的另一個最前部被再次反射并集中到例如人體的一個預定部分6A處。隨著時間的推移，被反射的高頻電能被疊加在預定部位6A處，并由此在預定的部位6A處使電場強度增加。結果，可以有效地深度加熱預定的部位6A，并可對生長在預定部位上的癌進行高效地處理。
圖2是利用圖1所示設備進行的加熱實驗中的溫度分布圖。在這種情況下，采用一個由TX151和水制成的模擬人體代替真實的人體。加熱實驗進行了60分鐘，其實驗條件為，將空腔諧振器的諧振頻率設定為57.7MHz，將高頻電能設定為500W。
從圖2中可以清楚地看出，模擬人體在其位于環形天線2側的表面部分處具有最高溫度21.2℃，在其內部的溫度為20.2℃。因此，本發明的癌癥溫熱療法設備可以對一個預定部位進行深度加熱，從而可有效地對癌癥生長的預定部位進行熱處理。
但是，在圖1所示的癌癥溫熱療法設備中，由于欲被加熱的人體部分遠離環形天線2時加熱效率會降低，所以更靠近環形天線2的人體部分6被有效地加熱，而遠離環形天線2的人體部分6可能不會被有效地加熱，因此較遠的部分可能不會被加熱到預定的溫度。由圖2所示的事實還可以顯而易見地看出，模擬人體的較遠部分僅被加熱到17.2℃。
在這種情況，優選地是，在空腔諧振器1的下內壁表面1D上設置一個輔助的環形天線，以便使之與環形天線2相對。此外，輔助的環形天線的設置方式為，使其環形面可與環形天線2的環形面2A以及空腔諧振器1的側內壁表面1B和1C平行。
在輔助天線與環形天線2具有相同的環形方向的情況下，以反相位分別向兩個環形天線上施加相應的高頻電能。在輔助天線與環形天線2具有相反的環形方向時，分別向各環形天線施加相同相位的高頻電能。因而，這些環形天線的加熱效率相加，并沿與人體6交叉的方向有效地加熱人體。
在這種情況下，人體橫截面的中心具有被加熱到最高溫度的傾向。因此，可以有效地加熱對應于人體最深部位的人體中心，并因此可以有效地處理生長在人體中心的癌。
尤其是，輔助的環形天線最好具有與環形天線2相反的環形方向，因為只有當施加同相位的高頻電能時才能達到上述的加熱效率。
圖3表示在空腔諧振器1的下內壁表面1D上設置具有與環形天線2相反的環形方向的輔助環形天線時對人體進行的加熱模擬中的溫度分布圖。加熱模擬實驗是針對由TX151和水構成的替代真人的模擬人體而進行的并持續了60分鐘，其實驗條件為，將空腔諧振器的諧振頻率設定為57.7MHz，將被導入的高頻電能設定為600W。
從圖3中可以明顯地看出，在整個橫截面上模擬人體被加熱到40℃。特別是，模擬人體的中心被加熱到42℃或更高。因此，在該優選實施例中，可以證明，人體在橫截面上可以被均勻地加熱，因而可以有效地加熱離環形天線最遠的人體中心。
也就是說，在該優選實施例中，人體的預定部位可被有效地深度加熱，因此可以有效地處理生長在預定部位處的癌。
另外，如果在空腔諧振器的一些內壁上設置三個或更多個環形天線并使它們的環形面平行于空腔諧振器的一些相互對置的內壁表面，同時恰當地控制加在這些環形天線上的高頻電能的相應強度和相位，則可以有效地加熱人體的任何部位。
盡管環形天線可以具有任意長度，但它最好具有等于被導入空腔諧振器內的高頻電能的波長的四分之一的長度。因而，可以有效地激勵高頻電能并使之諧振。
此外，盡管圖1所示的環形天線2的環形面2A基本上為圓形，但它最好為一個橫向較長的橢圓形或矩形，以便大面積地加熱人體。
圖4是根據本發明的癌癥溫熱療法設備的另一個優選實施例的透視圖。在圖4中，與圖1中類似的部件用相同的參考標號表示。
在本發明的上述癌癥溫熱療法設備中，不需要加熱的人體部分，例如頭部和腳部會被加熱。在這種情況下，優選地用如圖4所示的六面體形管狀金屬構件12將無需加熱的部位覆蓋住。由于上述的諧振高頻電能不會被導入金屬構件內部，因此用金屬構件覆蓋的部分不會被加熱。
另外，金屬構件12之一的底面優選地用一金屬板13覆蓋，如圖4所示。在這種情況下，可更有效地阻止將高頻電能引入金屬構件12的內部。
金屬構件12可根據人體的形狀具有任何形狀，包括圖4中所示的六面體形狀。
圖5表示用圖4所示的優選設備進行的人體加熱模擬實驗中的溫度分布圖。加熱模擬實驗是針對用TX151和水制成的模擬人體進行的并持續了60分鐘，其實驗條件為，將空腔諧振器的諧振頻率設定為57.7MHz，并將高頻電能設定為300W。圖5示出了模擬人體的橫截面上的溫度分布，該橫截面是沿著平行于空腔諧振器1的側內壁表面1B和1C的平面截取的。
從圖5中可以清楚地看到，被金屬構件12覆蓋的模擬人體部分僅被加熱到大約40℃，而未被金屬構件覆蓋的人體部位則被加熱到40℃以上。因此，可以證明，利用金屬構件進行覆蓋可以有效地抑制被覆蓋的人體部位的加熱。
圖6是本發明癌癥溫熱療法設備的再一個實施例的透視圖。在圖6中，與圖1類似的部件采用相同的參考標號表示。
空腔諧振器1的諧振頻率隨著人體的尺寸和形狀而改變。但是，從頻率依從于外部高頻電力供應源，電纜線長度或阻抗匹配裝置的角度出發，希望空腔諧振器1具有一個恒定的諧振頻率。因此，如圖6所示，最好在空腔諧振器1內的一個預定位置上設置一個諧振頻率控制構件14，以便使其諧振頻率恒定。
具體地說，通過調整諧振頻率控制構件14的尺寸，長度，材料和位置實現上述的使諧振頻率恒定的過程。諧振頻率控制構件14不僅可以定位在放置人體的平臺4上，而且也可以定位在位于空腔諧振器1中的一個給定位置處的支架上。
諧振頻率控制構件14可以用例如Cu，Al，Fe的金屬材料，陶瓷材料，諸如Ti和油的絕緣材料，以及諸如TX151、界面劑液體和水的與人體相當的仿真材料制成。然后，通過由上述適當材料制造諧振頻率控制構件14，可以控制空腔諧振器的諧振頻率。
在利用如圖4所示的六面體形金屬構件的情況下，可以通過調整金屬構件的直徑，長度和在諧振器中的位置而使空腔諧振器的諧振頻率成為一個常數。
下面將描述在本發明的癌癥溫熱療法設備中的諧振頻率的測量方法。圖7是這種測量方法的說明性示意圖。
在根據本發明的癌癥溫熱療法設備有效地加熱人體的一個預定部位時，諧振的高頻電能被大量地吸收到人體內，從而造成空腔諧振器的Q值大大地衰減。結果，不可能利用一個設置在例如其上安裝有環形天線2的上內壁表面1A或者下內壁表面1D上的接收天線由其頻率-諧振特性來測量空腔諧振器的諧振頻率。
在這種情況下，如圖7所示，在空腔諧振器1的垂直于環形天線2的環形面2A的側內壁表面1E上設置一個激勵天線15，在空腔諧振器1的平行于環形面2A的側內壁表面1B上設置一個接收天線16。然后，經由激勵天線15從一個可變高頻電能發生器向空腔諧振器1內供入高頻電能。在這種情況下，所供入的高頻電能在空腔諧振器1內在不被吸收到人體6內的情況下諧振。因此，在接收天線16處接收到該高頻電能，因而可以由該處的最大接收信號的頻率測量空腔諧振器1的諧振頻率。
在圖7中，激勵天線15設置在垂直于環形天線2的環形面2A的側內壁表面1E上。但是，激勵天線15可設置在側內壁表面1B上，而接收天線16可設置在側內壁表面1E上，唯一的條件是所提供的高頻電能在空腔諧振器內通過其諧振條件被諧振。此外，激勵天線15和接收天線16可分別設置在垂直于環形面2A的側內壁表面1E或側內壁表面1C和1E上。
盡管參照上面的例子對本發明進行了詳細地描述，但本發明并不局限于上述的公開內容，在不超出本發明的范圍的前提下可以對本發明作出各種改動和變形。
根據本發明的癌癥溫熱療法設備可有效地對人體的一個給定部位進行深度加熱，因而可對人體實施有效的癌癥溫熱療法。
權利要求
1.一種癌癥溫熱療法設備，包括一個正六面體形的空腔諧振器以及至少一個安裝在空腔諧振器的一個內壁表面上的環形天線，使所述環形天線的環形面平行于空腔諧振器的兩個相對的并且與具有環形天線的內壁表面靠近且垂直的內壁表面。
2.如權利要求1所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，在兩個相互對置的內壁表面上分別設置一個環形天線，從而可使它們的環形面平行于空腔諧振器的兩個內壁表面，所述的兩個內壁表面相互對置并垂直和靠近帶有兩個環形天線的內壁表面中的每一個。
3.如權利要求2所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，兩個環形天線具有其各自的相對的環形方向。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，環形天線具有是被導入空腔諧振器內的高頻電能的波長的四分之一的長度。
5.如權利要求1至3中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，環形天線具有橫向長的橢圓形環形面或矩形環形面。
6.權利要求1至3中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，進一步包括一個用于覆蓋人體的一個預定部位的管狀金屬件。
7.如權利要求6所述的癌癥溫熱療法設備，其中，管狀金屬構件的一個底面用一塊金屬板覆蓋。
8.如權利要求1至3中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，進一步包括一個用于控制諧振腔的諧振頻率的諧振頻率控制構件。
9.如權利要求8所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，諧振頻率控制構件由金屬材料，陶瓷材料或與人體相當的仿真材料制造。
10.如權利要求1至3中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，包括一對用于測量空腔諧振器的諧振頻率的激勵天線和接收天線。
11.如權利要求10所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，至少激勵天線和接收天線之一設置在空腔諧振器的一個垂直于環形天線的環形面的內壁表面上。
12.一種癌癥溫熱療法設備，包括一個正六面體形空腔諧振器以及多個設置在空腔諧振器的內壁表面上的環形天線，空腔諧振器的內壁表面環繞著一個人體，多個環形天線彼此相互對置，多個環形天線的環形面平行于空腔諧振器的長的方向，由此，通過控制向多個環形天線提供的相應高頻電能的電能強度和相位而加熱人體的任何部位。
全文摘要
本發明的癌癥溫熱療法設備具有一個正六面體形空腔諧振器以及一個位于空腔諧振器的上內壁表面上的環形天線。該環形天線被裝成其使環形面平行于兩個內壁表面,這兩個內壁表面相互對置,并垂直和靠近上內壁表面。使被導入空腔諧振器的高頻電能以沿側內壁表面具有一個恒定電場強度的激勵模式在與側內壁表面平行的方向上諧振。將人體沿平行于側內壁表面的方向放入空腔諧振器內,并將諧振的高頻電能施加在人體上。
文檔編號A61N1/40GK1332018SQ01101720
公開日2002年1月23日 申請日期2001年1月23日 優先權日2000年7月4日
發明者齊藤義明 申請人:新潟大學