[发明专利]热疗刀

说明书

本发明属于医学领域，具体涉及一种热疗刀，即基于波在椭圆内反射模型的三维立体定向加温治疗方法及设备。

利用放射线治疗肿瘤已有数十年的历史，其中包括X线治疗机，各种粒子加速器，各种放射性同位素治疗系统，各种热疗机(以往的热疗主要使用微波加热，因此，习惯上常常把加温治疗也归入放疗范畴)，以及近年来出现的X刀、γ刀等。各种技术的原理总的来说(除利用电子、中子轰击肿瘤外)主要是以各种波长的电磁波和机械波将能量传输到肿瘤部位，以达到杀死肿瘤组织的作用。

传统的放疗设备主要存在以下缺点：

1、高能射线(指频率范围高于X射线的电磁波)能有效穿透人体达到肿瘤组织，但射线在杀死肿瘤细胞的同时也对正常组织造成一定的伤害，如何有效地降低放疗并发症，同时减少电离辐射对操作人员和环境的影响，仍旧是难解的课题。

2、X刀、γ刀能有效降低患者正常组织的受量，但γ刀价格昂贵，操作复杂，防护困难，而且要定期换源，维护起来相当困难；X刀则依赖于高性能的加速器，精确的治疗计划系统，它对治疗的质量保证和质量控制提出了非常高的要求，总之，X刀、γ刀系统在广大的基层医院推广受到诸多因素的限制。

3、热疗仪是利用微波、射频电流、超声波加热肿瘤组织的设备，但接触式的治疗探头只能作用于浅表的肿瘤组织，当它作用于深部时会引起严重的全身反应。

本发明的目的在于：设计一种热疗刀，克服上述放疗设备存在的缺陷，从理论到实践上找到一种确实可行的方法，研制一种质优价廉，高效无害的治疗设备，为人类战胜肿瘤提供一种新的手段。

放疗的原理是将波的能量传送到肿瘤组织，使肿瘤组织发生一系列理化反应并导致其细胞死亡，以往的放疗让射线束穿透人体，因此，作用于肿瘤组织的射线能量只是射线总能量的一小部分。设想有一种装置，能够将辐射源的能量集中于很小的区域，这样，就可以有效杀死肿瘤，同时避免对正常组织的伤害。为此，研制一种数学模型，用于显示辐射源在一特定装置内其能量经多次弹性反射后的分布情况。经研究，发现当辐射源处于椭圆内部的某点时，其能量经过椭圆内壁反射，可汇聚于一点，形成一个能量相对集中的区域。

具体过程如下：

1、建立数学模型的前提

1.1能量源均匀地向四周辐射，能量的衰减和距离的平方成反比；

1.2这种波和物质的相互作用遵循弹性反射的原理；

1.3假设波在均匀的介质内传输。

2、根据以上原则，用以下的数学语言表达源和椭圆形反射体。

假设辐射源所在的位置为(x,y)，过该点的每束射线为f(x,y)，那么，源可描述为

假设椭圆的内壁光滑，射线的入射角(指入射方向和该点切线的夹角)和反射角相等，我们可确定如下关系：

椭圆的长轴a，短轴b，焦点e，那么，椭圆可以表达为： ( x - x 0 ) ^ 2 a ^ 2 + ( y - y 0 ) ^ 2 b ^ 2 = 1 . . . . . . ( 2 ) ]]>