Устройство для сверхвысокочастотной гипертермии
Использование: в онкологии при лечении злокачественных новообразований внутренних органов человека. Сущность изобретения: устройство содержит две кольцевые антенные решетки, в одну из которых помещен фантом органа человека с диэлектрическими параметрами, идентичными диэлектрическим параметрам больного органа, радиометрический приемник, широтно-импульсный модулятор, генератор СВЧ-колебаний, индикатор температур, коммутатор, фильтр, фазочувствительный детектор и генератор прямоугольных импульсов . Благодаря наличию в устройстве обратной связи по температуре, а также источника опорного сигнала (фантом с антенной решёткой) обеспечивается высокая точность поддержания температуры больного органа и надежное предотвращение риска перегрева его в процессе лечения, что повышает эффективность лечения. 1 ил. сл
Ф%
СОЮЗ СОГЗЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
vtq, (21) 4842883/14 (22) 21.06.90 (46) 07.12.92. Бюл, N 45 (71) Львовский политехнический институт им,Ленинского комсомола (72) А.CD. Чаплин, B.В.Гоблик, Б.Е,Рыцар и
К.С. Семен истый (56) Девятков Н.Д. и др.Аппаратура для гипертермии, — Электронная промышленность, 1986, ¹ 1, с,65-72, Чиве М„планка М„Кио Г. и др. Микроволновая гипертермия под контролем СВЧрадиометрии; Технические вопросы и первые клинические результаты, 1984, т.19, N" "4, с.233-241.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1678390, кл. А 61 N 1/40, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ГИПЕР1 ЕРМИЛ
Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в онкологии при лечении злокачественных новообразований внутренних органов человека, Известны устройства для сверхвысокочастотной (СВЧ) гипертермии, состоящие из генератора СВЧ-колебаний, антенной системы с радиометрическим приемником и индикатором температуры нагреваемого органа или учас ка тела человека.
Недостатком указанных устройств является низкая точность поддержания температуры больного органа и опасность перегрева его при лечении вследствие отсутствия цепи автоматической обратной связи по температуре.
„„SU„„1779395 А1 (57) Использование; в онкологии при лечении злокачественных новообразований внутренних органов человека. Сущность изобретения: устройство содержит две кольцевые антенные решетки, в одну из которых помещен фантом органа человека с диэлектрическими параметрами, идентичными диэлектрическим параметрам больного органа, радиометрический приемник, широтно-импульсный модулятор, генератор
СВЧ-колебаний, индикатор температур, коммутатор, фильтр, фазочувствительный детектор и генератор прямоугольных импульсов. Благодаря наличию в устройстве обратной связи по температуре, а также источника опорного сигнала (фантом с антенной решеткой) обеспечивается высокая точность поддержания температуры больного органа и надежное предотвращение риска перегрева его в процессе лечения, что повышает эффективность лечения. 1 ил.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для СВЧ-гипертермии, состоящее из двух кольцевых антенных решеток, в одну из которых помещен больной орган, а во втору"о — его фантом, генератора СВЧ-кс лебаний, двух радиометрических приемников, схемы сравнения, широтно-импульсного модулятора и индикатора температуры нагреваемого органа или участка тела человека.
Недостатком устройства-прототипа является недостаточно высокая точность поддержания, температуры больного органа, обусловленная наличием двух каналов усиления сигнала, каждый из которых состоит
1779395
Температура фантома 3, расположенноиз кольцевой антенной решетки и радиометшетке 2 по ерического приемника, неиде, еидентичность пара- го в кольцевой антенной решетке, поддерживается стабильной на определенном метров которых приводит к дополнительной вне (нап име, 42ОС), достаточном для инструментальной погрешности устройства, уровне (например, эффективность лечения. что снижает эффектив
Целью изобретения является повыше- щи постороннего термос ру щ у тати jo е го ст" ниеэффективности лечения за счет повыше- ройства тва или наг евателя. При этом р ния точности поддержа ддержания заданной указанная температура должна поддерживаться не в полном обьеме фантома 3. а ель дост игается тем, что 10 только в той его части, где н д ф у . г нахо ится фок с.
Поставленная цель дост в устройство. содержащее две две кольцевые электромагнитного поля кольцевой антенантенные решетки, в одну из которых поме- ной решетки 2. ен фантом органа человека, радиометри- В заявляемом устройстве фантом 3 и ческий приемник, широтно-импульсный . антенная решетка р р к 2 иг ают оль источника
СВЧ-колебаний и ин- 15 опорного сигнала (опорной температуры), то температуры, введены коммутатор, по отношению к которому поддерживается фильтр, фэзочувствительный детектор и ге- температура в зада т а в за энной области больного нератор прямоугольных импульсов. При органа. этом выходы генератора прям ора прямоугольных им- Устройство работает следующим обрапульсов соединены с модулирующими вхо- 20 зом. дами коммутатора и фа о т а и фазочувствительного В кольцевую антенную решетку 1 помеетекто а, выходы кольцевых антенных ре- щают больного или его больной орган и фошеток подключены ко входам коммутатора, кусируют эл р и ют элект омагнитное излучение выход которого через последовательно сое- генератора 11 СВЧ-колебаний в области тединенные радиометрическии при иемник 25 ла человека или его органа, подлежащего фильтр и фазочувствительный детектор под- гипертермии. ключен ко входу шир т
MpoTHo"èìïульсного мо Одновременно в кольцевую антенную решетку 2 помещают фантом 3 тела человеНа чертеже представлена структурная ка или его органа, д р н иэлект ические гарасхема предлагаемого устройства. 30 метра которого в объеме области нагрева в ержит две кольцевые ан- точности повторяют аналогичные параметУстройства содержит д тенные решетки и, фант м ч
1 2, ф о 3 еловече- ры больного органа, подлежащего лечению. ского тела или органа, подлеж ежащего Материалом фантома 3 может служить, налечению.коммутатора4, радиометрический пример, пластилин, глицерин, вода и т.п.
5, 6 ературы 35 материалы. по диэлектрическим свойствам т 8 и ямо гольных им- близкие к аналогичным свойствам конкретфильтр 7, генератор 8 прямоугольных пульсов, фазочувствительный детектор 9, ного больного органа. аконец, в кач широтно-импульсный модулятор . и гене.10 и гене- фантома могут быть использованы биологиратор 11 СВ Ч-коле бани й. ческие препараты живой ткани животных
Выходы кольцевых антенных р енных решеток 1 40 или человека, полностью совпадающие по и 2 подключены ко входам коммутатора 4. параметрам с необходимыми параметрами
Фантом 3 человеческого тела или органа, больного органа. . подлежащеголечению, помещен в кольцевую Гене ато 11 СВЧ-колебаний работает антенную решетку, ыхо т 2, Выход коммутатора 4 в импульсном режиме, излучая порциями соединен со входом ради м радиометрического при- 45 электромагнитную энергию, которая фокуи е еленном объ5 оторого подключен через сируется и выделяется в определенном о ъемника, выход к века. Длительность фильтр ко входу
7 фазочувствительного де- еме тела человека. Д т а 11 опре еляеттекто а 9. Выход генератора 8 прямоуголь- радиоимпульсов генератор, д тектора . ыход г ных импульсов подключен к модулирующим ся режимом р жимом аботы широтно-импульсного а 10 и зависит от разности темпевходам коммутатора 4 и фазочувствительного 50 модулятора и
9 выхо которого через широтно- ратур фантома 3 и больного органа. ж а иоимп льсами кольимпульсный модулятор 10 соединен со вхо- В паузах между р д у то а 11 СВЧ-колебаний, Выход цевые антенные решетки 1 и 2 принимают т а 11 подключен ко входу первой тепловое излучение вд ц р в е имет овом диапакольцевой антенной решетки 1, в которую 55 зоне волн, исходящ я ие из фантома 3 и больпомещают человека или его о ьн больной орган. ного органа, и с выхода антенных решеток 1
Для измерения температур ратуры больного органа и 2 в виде напряжения тепловых шумов no. v1о ли в процессе лечения к выходу ради оду радиометриче- ступает на входы коммутатора 4. (одулирун ато а 8 ского приемника 5 подключен индикатор 6 ющее напряжение генератора прямоугольных импульсов с помощью комтемпературы.
1779395
50 мутатора 4 поочередно подключает выходы антенных решеток 1 и 2 ко входу радиометри еского приемника 5. В радиометрическом приемнике 5 сигналы антенных решеток 1 и 2 усиливаются, детектируются и в виде напряжения постоянного тока, пропорционального контролируемой температуре,- поступают на индикатор 6 температуры.
При равенстве температур фантома 3 и больного органа напряжение на выходе антенных решеток 1 и 2 равны между собой и поэтому на выходе радиометрического приемника 5 будет постоя нное напряжение, пропорциональное измеряемой температуре, которое фиксируется индикатором 6. При этом напряжение на выходе фильтра 7 и фазочувствительнарго детектора 9 равно нулю и не влияет на длительность выходных импульсов широтно-импульсного модулятора 10.
Если температура бального органа будет ниже температуры фантома 3, напряжение шумов на выходе кольцевой антенной решетки 2 будет больше напряжения шумов на выходе кольцевой антенной решетки 1, Благодаря коммутации коммутатором 4 этих напряжений, на выходе радиаметрического приемника 5 появится меандр напряжения с частотой генератора 8 прямоугольных импульсов, амплитуда которого будет пропорциональна разности температур фантома 3 и больного органа, Фильтр 7 является паласно-пропускающим в области частоты коммутации генератора 8 и поэтому ан выделяет первую гармонику меандра выходного напряжения радиометрического приемника 5. В качестве фильтра 7 MU>KBT быть использован, например, активный фильтр на операционном усилителе, либо резонансный усилитель, настроенный на частоту коммутации генератора 8.
Фазочувствительный детектор 9 преобразует поступающую на его вход с выхода фильтра 7 первую гармонику меандра в постоянное напряжение, полярность которого зависит ат знака рассогласования температур фантома 3 и больного органа. В рассматриваемом случае на выходе фазочувствительного детектора 9 будет напряжение положительной полярности, что приведет к увеличению длительности выходных импульсов широтно-импульсного модулятора 10, повышению интенсивности нагрева больного органа при помощи генератора 11 СВЧ-колебаний и повышение его температ.уры до темг.ературы фантома 3.
Аналогично, если температура больного органа будет превышать гемпературу фантома 3, напряжение на входе фазочувствительного детектора 9 изменит знак на противоположный, что приведет к уменьшению длительности выходных импульсов широтна-импульсного модулятора 10. Это приведет к снижению интенсивности нагрева больного органа и соответствующего снижения его температуры до температуры фантома 3.
Таким образом, температура области человеческого тела или его органа, подлежащего лечению с помощью гипертермии, благодаря действию цепи следящей обратной связи, поддерживается с заданной степенью точности равной температуре фантома 3. Заданная точность поддержания температуры обеспечивается необходимым значением коэффициента передачи цепи обратной связи, в которую входит фильтр 7, фазочувствительный детектор 9, широтноимпульсный модулятор 10 и генератор 11
СВЧ-колебаний.
Формула изобретения
Устройство для сверхвысокочастотной гипертермии, содержащее две кольцевые антенные решетки, к входу одной из которых подключен выход генератора СВЧ-колебаний, а внутри другой размеьцен фантом органа человека, радиометрический приемник с индикатором температуры, широтноимпульсный модулятор, выход которого соединен с модулирующим входом генератора СВЧ-колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности лечения за счет повышения точности поддержания задан ной температуры бал ь ного органа, в устройство введены коммутатор, фильтр, фазачувствительный детектор и генератор прямоугольных импульсов, выходы которого соединены с модулирующими входами коммутатора и фазочувствительнаго детектора, выходы кольцевых антенных решеток подключены к входам коммутатора, выход которого через последовательна соединенные радиометрический приемник, фильтр и фазочувствительный детектор подключен к входу широтно-импульсного модулятора.
Составитель К,Семенистый
Редактор С.Кулакова Техред M.Моргентал Корректор С,Пекарь
Заказ 4402 Тираж Подлисное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
