肿瘤热疗设备的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种肿瘤热疗设备。


背景技术：

2.目前肿瘤治疗主要包括：手术、放疗、化疗、生物治疗和热疗五大手段。其中，肿瘤热疗是继手术、放疗、化疗和生物治疗后的第五种治疗肿瘤的方法。肿瘤热疗是利用有关物理能量在人体组织中的热效应，使肿瘤组织温度上升到有效治疗温度，并维持一段时间，以杀死肿瘤细胞、但不损伤正常细胞的肿瘤治疗方法。其基本原理是：人体正常组织在体温升高的情况下，血管扩张，血流加速，散热较快。由于机体的这种调节作用，保证了在体温升高时，甚至在体温达到41.5～43℃时，组织损伤不大，且能够修复。而肿瘤血管丰富、毛细血管网贮存大量血液，组织内血管形态异常、杂乱扭曲、易受压变形形成血栓或栓塞。加之肿瘤内的血管多由单层细胞组成，脆弱易破。由于这些新生血管是发育不全的畸形血管，在受热后失去自我调节作用，静脉也不能加快回流，肿瘤局部血液淤滞，血流量仅为正常组织的1％～15％，致使肿瘤组织散热困难，温度升高。恶性肿瘤组织的温度往往高于邻近正常组织温度8～10℃。同样进行局部加热，肿瘤血管神经感受器不健全，对高温敏感性差。肿瘤毛细血管壁无弹性外膜，脆性大，高温作用下容易破裂，若正常组织温度升高到40℃，那么瘤体内的温度则可升高到48℃左右，大量的实验和临床试验证明，肿瘤细胞在39℃～40℃时，其活性受到抑制，又增加凋亡的趋势；在40℃～42℃时，肿瘤细胞会严重受损，并可在较短的时间内死亡。所以这一温度足可使肿瘤细胞受热致死，而正常组织却不受损害。
3.目前，应用于肿瘤热疗的热源主要有：微波、射频、超声和近红外四种。其中微波和射频作为热源的较为常见，但使用微波和射频加热会存在电离辐射及放射污染，对人体和环境产生不良影响。而使用超声作为热源，由于超声不易穿过人体空腔、且容易被人体骨骼吸收的特点，治疗过程中常伴有比较严重的副作用。常规的红外热源，因其不能与人体产生共振吸收，穿透人体皮肤的有效深度较浅，治疗效果有限。因此，现有技术的肿瘤热疗的治疗效果较差。


技术实现要素：

4.针对现有技术中问题的一个或多个，在本实用新型的一个方面，提供了一种肿瘤热疗设备。
5.一种肿瘤热疗设备，包括：辐照装置、电源模块和人机交互装置，其中所述辐照装置包括至少一个远红外辐射单元，所述至少一个远红外辐射单元分别与所述电源模块连接；
6.其中，所述电源模块与所述人机交互装置连接。
7.根据本实用新型的一个方面，所述肿瘤热疗设备还包括：
8.与所述人机交互装置连接的第一红外热像传感器；
9.根据本实用新型的一个方面，所述肿瘤热疗设备还包括还包括机械臂，所述辐照
装置设置于所述机械臂的移动端。
10.作为优选方案，所述辐照装置与所述机械臂可拆卸连接。
11.作为优选方案，所述第一红外热像传感器设置于所述机械臂的移动端。
12.根据本实用新型的一个方面，所述肿瘤热疗设备还包括固定或可移动的辐照床，优选地，所述辐照床与所述人机交互装置连接。
13.根据本实用新型的一个方面，所述辐照床还包括：至少一个远红外辐射单元，所述至少一个远红外辐射单元分别与所述电源模块连接，优选地，所述辐照床还包括：床垫，所述至少一个远红外辐射单元设置于所述床垫的内部。
14.根据本实用新型的一个方面，所述远红外辐射单元包括辐射膜片，所述辐射膜片上设有电极和温度传感器，所述电极通过电极引线与所述电源模块连接。
15.根据本实用新型的一个方面，所述辐射膜片的远红外辐射能量集中在4～14um波段，辐射峰值波长为8～10um。
16.作为优选方案，所述辐射膜片包括石墨烯薄膜。
17.作为进一步优选方案，所述石墨烯薄膜为cvd法制备的石墨烯薄膜。
18.根据本实用新型的一个方面，所述肿瘤热疗设备还包括：与所述人机交互装置连接的第二红外热像传感器。
19.根据本实用新型的一个方面，所述人机交互装置还包括：交互界面。
附图说明
20.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
21.图1表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的结构示意图；
22.图2表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的模块结构示意图；
23.图3表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的靶向治疗原理的模块结构示意图；
24.图4表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的床垫的结构示意图；
25.图5表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的远红外辐射单元的结构示意图；
26.图6表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的辐照装置的结构示意图；
27.图7表示本实用新型一个实施例的肿瘤热疗设备的可见光发射装置的结构示意图；
28.图8表示本实用新型另一个实施例的肿瘤热疗设备的可见光发射装置的结构示意图；
29.图9表示本实用新型实施例的肿瘤热疗设备的温控原理的模块结构示意图。
30.其中图中：1、辐照装置，2、辐照床，3、电源模块，4、人机交互装置，5、温度传感器，6、体温计，7、可见光视觉模块；
31.11、机械臂；
32.121、辐射膜片，122、电极，123、安全距离检测模块，124、可见光发射装置；
33.21、床垫，22、床架，231、第一红外热像传感器，232、第二红外热像传感器；
34.41、显示器，42、温控系统，43、定位系统。
具体实施方式
35.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"左"、"右"、"前"、"后" 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、 "相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
40.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
41.如图1和图2所示，在本实用新型的第一实施方式中，提供了一种肿瘤热疗设备，包括：辐照装置1、电源模块3和人机交互装置4。其中，所述辐照装置1包括至少一个远红外辐射单元(将在下面详细描述)，所述至少一个远红外辐射单元分别与所述电源模块3连接，也就是说，电源模块3可单独为至少一个远红外辐射单元中的每个进行供电。优选地，远红外辐射单元为小尺寸单元。所述电源模块3和所述人机交互装置4连接。其中，所述远红外辐射单元辐射出与人体自身辐射的远红外波长相近的远红外线，对病灶部位进行靶向辐射，产生高效率的共振吸收，实现更好的治疗效果。
42.如图1所示，所述肿瘤热疗设备还包括机械臂11以及控制机械臂11移动的控制模块，所述辐照装置1设置于所述机械臂11的移动端，根据本实用新型的一个优选实施例，所述辐照装置1与所述机械臂11可拆卸连接，这样，可选用与患者病灶尺寸相匹配的辐照装置1对病灶部位进行定向、精准的治疗。可制作多种规格(尺寸、形状)的石墨烯远红外辐照装
置，在选用辐照装置1时，要求选择与患者的病灶尺寸尽可能匹配的辐照装置 1。例如病灶尺寸为近似5*3cm的方形区域，那么可以选用8*5cm的方形辐照装置，又或者，病灶尺寸为近似直径3cm的圆形区域，那么可以选用直径5cm的圆形辐照装置。所述控制模块与人机交互装置4连接，人机交互装置4用于向控制模块发送驱动机械臂11 移动的控制信号，以控制机械臂11移动至不同位置，辐照装置1设于机械臂11的移动端，这样辐照装置1在其可移动方向可具备一定的伸缩空间，机械臂11通过控制引线与人机交互装置4连接，人机交互装置4可通过控制引线控制机械臂11的移动端在三维空间内的移动定位，这样可针对不同患者或患者的不同病灶实现精准的靶向治疗。
43.如图2所示，所述肿瘤热疗设备还包括与所述人机交互装置4连接的第一红外热像传感器231，根据本实用新型的一个优选实施例，所述第一红外热像传感器231设置于所述机械臂11的移动端，可采集目标对象病灶部位受所述远红外辐射的局部表面温度分布信息，并将所述局部表面温度分布信息发送至所述人机交互装置4，由人机交互装置4将所述温度分布信息输出在人机交互装置4中的显示器41上，从而实现对目标对象热疗部位局部表面温度的监测和调控。其中所述采集目标对象受所述远红外辐射的局部表面温度分布信息可以为实时采集，也可以为间隔采集或两者搭配使用，可以根据实际情况进行设置。
44.如图1和图3所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述肿瘤热疗设备还包括辐照床2，所述辐照床2可以为固定或可移动的辐照床，可与所述人机交互装置4连接，并可在所述人机交互装置4的控制下沿上下和/或左右和/或前后方向移动。根据本实用新型的一个优选实施例，如图4所示，所述辐照床2还可包括床垫21，在所述床垫21的内部还可设置有至少一个远红外辐射单元(将在下面详细描述)，具体地，所述床垫21包括床垫棉布层，床垫棉布层中设置有由至少一个远红外辐射单元组成的阵列装置，所述至少一个远红外辐射单元分别与电源模块3连接，也就是说，电源模块3可单独为至少一个远红外辐射单元中的每个进行供电。其中，所述远红外辐射单元辐射出与人体自身辐射的远红外波长相近的远红外线，对病灶部位进行靶向辐射，产生高效率的共振吸收，实现更好的治疗效果。根据本实用新型的一个优选实施例，远红外辐射单元为小尺寸单元。也就是说，将石墨烯远红外辐射阵列装置嵌入床垫的夹层中，制作成石墨烯远红外辐射床垫，患者躺在该床垫上时，人机交互装置4根据患者病灶部位的几何特征以及病灶相对床垫的空间位置，控制床垫中不同远红外辐射单元的工作电源的通断，得到形状尺寸与病灶的形状尺寸相匹配的有效辐射区域，并与机械臂11上的辐照装置1相配合，以增强治疗效果。
45.其中，电源模块3与人机交互装置4连接，人机交互装置4用于控制电源模块3分别为远红外辐射单元供电，电源模块3接收来自人机交互装置4的指令，调节远红外辐射单元的工作电流或者工作电压，以控制远红外辐射单元的输入电功率，从而控制远红外辐射单元的远红外辐射强度，并将辐照装置1的工作电流、工作电压等信息，反馈至人机交互装置4。值得指出的是，人机交互装置4可控制电源模块3为至少一个远红外辐射单元中的所有单元均供电，亦可以控制电源模块3为至少一个远红外辐射单元中的部分单元进行供电，这样对于不同患者或患者的不同病灶，人机交互装置4可选择不同的远红外辐射单元作为热源，即组合成不同有效辐射形状的远红外辐射单元对病灶进行治疗，实现精准的靶向治疗。
46.如图5所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述辐照装置1和所述辐照床2 中设置的远红外辐射单元均包括辐射膜片121，该辐射膜片121用于照射肿瘤所在的目标治
疗区域。辐射膜片121上设有电极122，电极122通过电极引线与电源模块3连接。根据本实用新型的一个优选实施例，所述辐射膜片121为石墨烯远红外辐射薄膜。即远红外辐射单元采用石墨烯远红外辐射薄膜，在薄膜上设有电极122，电极引线一端与电极122 连接，另一端与电源模块3连接。如图6所示，辐照装置1为至少一个远红外辐射单元组成的阵列装置，其中，阵列中的每一个远红外辐射单元均由电源模块3单独控制，每一个远红外辐射单元都可以由电源模块3单独控制成为独立工作的单元装置，这样阵列中的单元可组合形成不同的有效辐射形状。根据本实用新型的一个优选实施例，可根据患者病灶部位的几何特征，控制辐照装置中不同远红外辐射单元工作(即辐照装置的有效辐射区域)，以形成与病灶部位相匹配的几何形状，实现对病灶部位的定向、精准辐射治疗。这样，在相同散热条件下，达到同样的平衡温度，患者受辐射区域面积越小，所能承受的时间越长，治疗效果越好。或者，相同散热条件下，承受同样的辐射持续时间，患者受辐射区域面积越小，所能达到的平衡温度越高，治疗效果也会更好。
47.如图5所示，根据本实用新型的一个优选实施例，该肿瘤热疗设备还包括：用于检测辐射膜片121温度的温度传感器5，温度传感器5设置于辐射膜片121片上，用于实时或间隔检测辐射膜片121的表面温度，通过有线或无线连接将检测的温度信息反馈给人机交互装置4，以指示辐射膜片121的远红外辐射强度。即温度传感器5可检测薄膜的工作温度并反馈至人机交互装置4，人机交互装置4根据反馈的温度信息，控制薄膜工作电源的通断。其中，温度传感器5可以是热敏电阻、热电偶等。
48.如图2和图3所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述辐照装置1还包括：用于检测辐射膜片121与目标对象之间距离的安全距离检测模块123，安全距离检测模块123 与人机交互装置4连接，安全距离检测模块123包括深度传感器和/或飞行时间传感器和/ 或漫反射式光电传感器。其中，目标对象为障碍物，尤其指患者的身体部位。即辐照装置 1上还设有非接触式安全距离检测模块123，用来检测辐照装置1与患者之间距离的信息，安全距离检测模块123与人机交互装置4连接，通过有线或无线连接将检测的距离信息传输至人机交互装置4，由人机交互装置4将所述距离信息输出在人机交互装置4中的显示器41上，以指示辐照装置1与人体或者障碍物之间的接近程度。优选地，安全距离检测模块123的输出信号，会同步反馈至机械臂11。
49.如图7所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述辐照装置1还包括：与电源模块3连接的可见光发射装置124，电源模块3可调节可见光发射装置124的发光强度，可见光发射装置124设置于至少一个远红外辐射单元所形成的几何特征位置。具体地，电源模块3在调节辐射膜片121的工作电流或者工作电压的同时，将能够反应该电流或者电压大小的电功率加载到可见光发射装置124上，以控制其发光强度，从而直观地指示辐射膜片121的远红外辐射强度。也就是说，在至少一个远红外辐射单元形成的阵列装置的几何特征位置处设有若干可见光发射装置124，并且可见光发射装置124发出的可见光强度可控。其中，至少一个远红外辐射单元形成的几何特征可以为正方形、长方形、圆形等任意规则或不规则几何图形。其中，如图7所示，工作的至少一个远红外辐射单元形成圆形，可见光发射装置124在辐射膜片121上形成圆形。同理，如图8所示，远红外辐射单元形成方形，这时可见光发射装置124在辐射膜片121上形成方形。由于红外线对于人眼来说是不可见光，为了实时监测对患者进行辐射加热时，受辐射部分的准确区域及远红外的辐射强度，在远红外辐射单
元形成的几何特征位置布置可见光发射装置124。这样，在移动辐照装置1的过程中，开启可见光发射装置124，通过观察照射在患者身体上的可见光斑，即可直观准确地判断出患者受辐照装置1辐射的具体位置。通过观察患者身体上的可见光斑的亮暗程度，可直观判断出辐照装置1的辐射强度。
50.根据本实用新型的一个优选实施例，机械臂11包括：与控制模块连接的驱动电机，以及与驱动电机连接的机械臂，辐照装置1设置于机械臂11的移动端。控制模块接收来自人机交互装置4发送的空间定位指令，同时采集各传感器(如编码器/角度/加速度/接近开关等)的反馈信息，以控制机械臂11的驱动电机，完成对机械臂11移动端的辐照装置 1空间位置的闭环控制。优选地，机械臂11会接收来自可见光视觉模块7的反馈信息、安全距离检测模块123的反馈信息，以确保机械臂以及固定在其末端的辐照装置1与其它目标物体之间的安全距离。
51.如图1所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述辐照床2还包括：支持三维方向移动的床架22，床架22与人机交互装置4连接。如图2和图3所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述肿瘤热疗设备还包括与所述人机交互装置4连接的第二红外热像传感器232，所述第二红外热像传感器232可设置于任意位置处，例如可设置于辐照装置 1位置处随机械臂一起转动，也可以设置于所述辐照床2的一侧，也可固定设置于某一位置处，用于采集目标对象的整体表面温度分布信息，并将所述温度分布信息发送至所述人机交互装置4，由人机交互装置4将所述温度分布信息输出在人机交互装置4中的显示器 41上，从而实现对目标对象整体表面温度的在线监测。
52.如图2和图9所示，根据本实用新型的一个优选实施例，该肿瘤热疗设备还包括：体温计6，用于实时检测人体体温并反馈至人机交互装置4。体温计6通过有线或无线方式与人机交互装置4连接。该体温计6为接触式体温计，用来检测患者特定部位(比如直肠、内耳、舌下、腋下等)的点温度信息，接触式体温计与人机交互装置4连接，通过有线或无线连接将检测的温度信息传输至人机交互装置4。
53.如图2和图3所示，根据本实用新型的一个优选实施例，所述肿瘤热疗设备还包括：可见光视觉模块7，可见光视觉模块7包括：与人机交互装置4连接的摄像机，用于采集摄像机视场范围内目标的空间相对位置，并反馈至人机交互装置4。
54.人机交互装置4可以为计算机，具体还可以包括：显示器41、触摸屏、键盘和鼠标。
55.本实用新型实施例的肿瘤热疗设备，通过至少一个远红外辐射单元作为热源，提供稳定的、与人体自身辐射的远红外波长相近的远红外线，对病灶部位进行靶向辐射，产生高效率的共振吸收，实现更好的热疗效果。
56.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。