專利名稱：一種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，尤其是涉及一種把人體置于一個空腔諧振器內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，已經提出了多種癌癥療法，但這些傳統的癌癥療法不能有效地加熱人體的深層部位。
一種情況是，在傳統療法中，采用在把人體放入之前使人體軸線中心處的電場分布最大化的一種激勵脈沖模式。這里，“人體軸線”指的是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種激勵脈沖模式的一個空腔諧振器內，則其預定的優選電場分布會發生變化，從而由于人體深層部位處的電場強度較弱，不能有效地對人體所需的深層部位加熱。
另外一種情況是，盡管在傳統療法中，必須利用一個與空腔諧振器的諧振頻率相同的高頻電能，但由于當把人體放入時造成空腔諧振器有大的耗損，空腔諧振器的諧振頻率變成是不確定的。
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，由此進行對人體十分有效的癌癥溫熱療法。
為達到上述目的，本發明涉及一種癌癥溫熱療法設備，它包括一個用于與一個給定的高頻電能諧振的諧振裝置，所述高頻電能沿空腔諧振器的長度方向以具有恒定電場強度的激勵脈沖模式被導入空腔諧振器，由此由諧振的高頻電能加熱被置于空腔諧振器內從而其人體軸線可與空腔諧振器的長度方向相一致的人體給定部位，并因此對生長在該給定部位的癌癥進行處理。
本發明的癌癥溫熱療法設備在空腔諧振器內諧振以具有沿其長度方向恒定的電場強度的激勵脈沖模式導入空腔諧振器內的高頻電能，所述設備不同于前面所述的傳統癌癥治療設備。然后，在上述條件下將人體放入空腔諧振器內，并使人體軸線可與空腔諧振器的長度方向匹配。
在這種情況下，具有恒定電場強度的上述高頻電能在上述諧振條件下被施加到人體上。但是，當將高頻電能導入人體時，由于在人體和空腔諧振器的內部空間之間的導電系數存在差異，該高頻電能在人體的一個最前部處被反射。被反射的高頻電能在人體的另一個前部處被再次反射，并因而使高頻電能集中到所需的一個人體部位上。
被反射的高頻電能隨著時間的加長而在人體的所需部位上疊加，由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一個深層部位，并可以有效地處理在該深層部位生長的癌癥。
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把治愈率提高到大約50％。
為了更好地理解本發明，將參照附圖對其進行描述，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是根據本發明的癌癥溫熱療法設備的一個優選實施例的說明性示意圖；圖3是根據本發明的癌癥溫熱療法設備的另一個實施例的說明性示意圖；以及圖4是用于測量根據本發明的癌癥溫熱療法設備中的諧振頻率的測量方法的說明圖。
現將參照附圖對本發明進行詳細說明。
圖1是表示本發明的癌癥溫熱療法設備的透視圖。
圖1中所示的癌癥溫熱療法設備具有一個圓柱形的空腔諧振器1和一個用于在諧振器內放置人體3的平臺2。這里，為了簡單起見，用一個柱體表示人體。一個環形天線5經由一個接線器6安裝在空腔諧振器1的上壁上，從而可使環形天線的環形面5A平行于空腔諧振器1的長度方向。
接線器6經由一個阻抗匹配裝置(未示出)與一個外部高頻電力供應源(未示出)相連，由此從外部電力供應源將高頻電能導入空腔諧振器1內。環形天線5的前部5B是敞開的，以便激勵和諧振導入到空腔諧振器1內的高頻電能。此外，在諧振器的左端形成一個用于將人體3放入或拉出空腔諧振器1的開口7。當對人體3進行處理時，用一個給定的蓋子關閉開口7。
在本發明的癌癥溫熱療法設備中，在把人體3放入空腔諧振器1之前，經由接線器6從外部高頻電力供應源向空腔諧振器1內導入預定的高頻電能。然后，導入的高頻電能被環形天線5激勵并在空腔諧振器1內諧振。在這種情況下，由于環形天線5具有平行于空腔諧振器1的長度方向的環形面5A，所以使高頻電能以一個具有恒定電場強度的激勵脈沖模式，即，以一個電場強度不變的激勵模式諧振。
接著，在上述諧振條件下將人體3從開口7放入空腔諧振器1內，并放置于平臺2上，并使得人體軸線4可與空腔諧振器1的長度方向一致。在這種情況下，將處于具有恒定電場強度的激勵脈沖模式的上述高頻電能施加到人體3上。由于人體3和空腔諧振器1的內部之間的導電系數存在差異，處于上述激勵脈沖模式的高頻電能在人體3的一個前部被反射。
被反射的高頻電能在人體3的另一個前部被再次反射并集中在例如人體3的一個給定部位3A上。被反射的高頻電能隨時間在該給定部位上疊加，因而使在該給定部位處的電場強度增強。結果，可以有效地深度加熱給定部位3A并可以有效地對生長在該給定部位的癌癥進行處理。
但是，在利用圖1所示設備的本發明癌癥溫熱療法設備中，人體3的靠近環形天線5的部位可被有效地加熱，而遠離環形天線的人體部位可能不會被有效地加熱，因為在人體遠離環形天線的部位處的加熱效率被降低，從而不能將較遠部位加熱到預定的溫度。
在這種情況下，優選地在空腔諧振器1的下壁上設置一個輔助的環形天線，以便把人體3夾在天線5與輔助天線中間。然后，以反相位分別向環形天線5和輔助天線上施加高頻電能。結果，使兩個環形天線的加熱效率相加，并由此可有效地沿人體橫截面加熱人體。
在這種情況下，在該橫截面上的人體中心具有被加熱到最高溫度的傾向。因此，對應于人體最深部位的人體中心可被有效地加熱，從而可以有效地處理生長在人體中心處的癌癥。
如果所安裝的輔助天線的環形方向與環形天線5的環形方向相反，為了達到上述的加熱效率，分別在輔助天線和環形天線5上施加同相位的高頻電能。
另外，如果在空腔諧振器內設置三個或更多個環形天線并恰當地控制施加到各環形天線上的高頻電能的強度和相位，則可有效地加熱人體的任何部位。
盡管環形天線可具有任意長度，但優選地是，其長度為被導入空腔諧振器中的高頻電能的波長的四分之一。因而，可以有效地激勵和諧振該高頻電能。
此外，盡管圖1中所示的環形天線5的環形面5A具有基本上為圓形的形狀，但它最好具有一個橫向較長的橢圓形形狀或矩形形狀。
圖2是根據本發明的癌癥溫熱療法設備的一個優選實施例的說明圖。
在本發明的上述癌癥溫熱療法設備中，不需要被加熱的人體部位，例如頭部和腿部有可能被加熱。在這種情況下，最好用圖2所示的金屬管狀構件12將不需要加熱的部分覆蓋起來。由于上述諧振的高頻電能不會被導入金屬構件的內部，所以用金屬構件覆蓋的部分不會被加熱。
另外，金屬構件12的底面最好用一塊如圖2所示的金屬板13覆蓋。在這種情況下，可更有效地阻止高頻電能被導入金屬構件12內。
金屬構件12并不一定總是具有如圖2所示的管狀，而是可根據人體的形狀具有任意形狀。
圖3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說明圖。與圖1中類似的部件用相同的參考標號表示。
空腔諧振器1的諧振頻率根據人體的尺寸和形狀變化。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3所示，在空腔諧振器1內的一個預定位置處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、材料和位置來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2上，也可以定位在一個位于空腔諧振器1內的一個給定位置處的支架上。
諧振頻率控制構件14可以用諸如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，通過用上述適當的材料制成諧振頻率控制構件14，可以控制空腔諧振器的諧振頻率。
在采用如圖2所示的管狀金屬構件的情況下，可通過調整金屬構件的直徑、長度及其在諧振器內的位置而使空腔諧振器的諧振頻率恒定。
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4是一個用于該測量方法的說明圖。
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，造成空腔諧振器的Q值大幅度地衰減。結果，不能由其頻率—諧振特性測量空腔諧振器的諧振頻率。
在這種情況下，如圖4所示，除環形天線5之外，在空腔諧振器1的右端設置一個激勵天線15，從而可使它的環形面垂直于環形天線5的環形面，而且在空腔諧振器1的底壁上設置一個接收天線16。于是，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，被供入的高頻電頻率在不被吸收到人體3內的情況下在空腔諧振器1內諧振。因此，在接收天線16處接收高頻電能，從而可由在該處所接收到的最大信號的頻率測量空腔諧振器1內的諧振頻率。
在圖4中，激勵天線設置在空腔諧振器1的右端，從而使其環形面可垂直于環形天線的環形面，接收天線設置在空腔諧振器的下壁上。但是，接收天線可設在右端，而激勵天線可設在底壁上，從而使其環形面可垂直于環形天線的環形面，其唯一的條件是，所提供的高頻電能通過其諧振條件在空腔諧振器內諧振。此外，激勵天線和接收天線可分別設置在空腔諧振器的左端和右端上，從而它們的環形面可垂直于環形天線的環形面。
盡管參照上面的例子對本發明進行了詳細描述，但本發明并不局限于上面所公開的內容，可以在不超出本發明的范圍的前提下作出各種變形和改型。
例如，盡管在上述實施例中采用圓柱形空腔諧振器，但也可采用橢圓形空腔諧振器，方柱形空腔諧振器或者一個多邊形空腔諧振器。
根據本發明的癌癥溫熱療法設備，可對人體的一個給定部位進行有效的深度加熱，從而可對人體實行有效的癌癥溫熱療法。
權利要求
1.一種癌癥溫熱療法設備，包括一個諧振給定的高頻電能的諧振裝置，所述高頻電能沿空腔諧振器的長度方向以一個具有恒定電場強度的激勵脈沖模式被導入到該空腔諧振器內，由此由諧振的高頻電能加熱放置在空腔諧振器內并且其人體軸線可與空腔諧振器的長度方向一致的人體的一個給定部位，從而處理生長于該給定部位的癌癥。
2.如權利要求1所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，所述諧振裝置具有一個環形天線，其環形面平行于空腔諧振器的長度方向。
3.如權利要求2所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，所述諧振裝置具有兩個環形天線，其環形方向相同，從而可把人體夾在它們中間，并且它們的環形面可平行于空腔諧振器的長度方向，由此通過將反相位的高頻電能分別施加在兩個環形天線上，可使位于人體橫截面上的人體中心具有最高溫度。
4.如權利要求2所述的溫熱療法設備，其特征為，所述諧振裝置具有兩個環形天線，它們各自沿相反的環形方向設置，從而它們可以把人體夾于其間，同時它們的環形面可平行于空腔諧振器的長度方向，由此可通過分別向兩個環形天線施加相位相同的高頻電能，使位于人體橫截面上的人體中心達到最高溫度。
5.如權利要求2所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，所述諧振裝置具有多個環形天線，從而它們可以圍繞人體，并且它們的環形面可以平行于空腔諧振器的長度方向，由此通過控制施加在多個環形天線上的各高頻電能的電能強度和相位，可以加熱人體的任意部位。
6.如權利要求2-5中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，環形天線具有為高頻電能的波長的四分之一的長度。
7.如權利要求2-5中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，環形天線具有橫向較長的橢圓形環形面或矩形環形面。
8.如權利要求1-5中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，進一步包括一個覆蓋人體的一個預定部分的圓柱形金屬構件，由此加熱除被覆蓋部分外的人體給定部位。
9.如權利要求8所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，圓柱形金屬構件的一個底面被一塊金屬板覆蓋。
10.如權利要求8或9所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，通過控制圓柱形金屬構件的直徑、長度和在空腔諧振器中的位置調整空腔諧振器的諧振頻率。
11.如權利要求1-5中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，進一步包括一個設置在空腔諧振器中的預定位置處的諧振頻率控制構件，由此調整空腔諧振器的諧振頻率。
12.如權利要求11所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，所述諧振頻率控制構件由金屬材料，陶瓷材料或者一種與人體等同的仿真材料構成。
13.如權利要求1-5中的任一項所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，進一步包括一對激勵天線和接收天線，由此可測量空腔諧振器的諧振頻率。
14.如權利要求13所述的癌癥溫熱療法設備，其特征為，激勵天線和接收天線中的至少一個被設置成其環形面可垂直于環形天線的環形面。
全文摘要
給定的導入一個空腔諧振器中的高頻電能沿空腔諧振器的長度方向以一個具有恒定電場強度的激勵脈沖模式諧振。然后,將一個人體放在空腔諧振器內的一個平臺2上,并使其人體軸線可與空腔諧振器的長度方向匹配。接著,將諧振的高頻電能施加在人體上。
文檔編號A61F7/00GK1332019SQ0110172
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