毫米波腫瘤免疫系統(tǒng)的設(shè)計

張良輝 毛德超

成都恒波醫(yī)療器械有限公司，四川成都610066

毫米波腫瘤免疫系統(tǒng)的設(shè)計

張良輝 毛德超

成都恒波醫(yī)療器械有限公司，四川成都610066

目前毫米波在醫(yī)療特別是在腫瘤術(shù)后康復免疫方面的作用越來越被大家所認識。該文介紹了毫米波系統(tǒng)用于腫瘤術(shù)后康復的主要特點，并詳細介紹了毫米波治療頭、上位機軟件的設(shè)計，毫米波系統(tǒng)在腫瘤的輔助治療方面，能提高腫瘤放化療效果，減少放化療不良反應，緩解癌痛,明顯改善癥狀。

毫米波；腫瘤；免疫

目前，人們對毫米波臨床治療機理的研究越來越深入，對毫米波治療疾病的認識也越來越深刻。毫米波是指波長為10～1 mm的電磁波，因此其無法深入人體組織[1]。它的治療作用體現(xiàn)在這些到達表皮的能量可以和人體內(nèi)的一些大分子諧振，使人體病變細胞膜電位發(fā)生變化，使其脫離破損細胞恢復正常振蕩頻率，消除細胞膜上病損，使細胞膜受體恢復正常，借此使細胞通透性提高，營養(yǎng)轉(zhuǎn)化與代謝恢復正常狀態(tài)，從而達到治療疾病的目的。毫米波共振療法就是針對病患部位或是穴位的不同共振頻率，使用相應頻率的毫米波去照射從而引起組織共振，從而完成治療作用[2]。毫米波腫瘤免疫治療系統(tǒng)能同時調(diào)用毫米波、中醫(yī)五行音樂、紅外等多種物理手段，共同刺激人體免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)，激發(fā)人體自身的免疫功能，從而達到治療和保健的功效。尤其是在腫瘤的輔助治療方面，能提高腫瘤放化療效果，減少放化療不良反應，緩解癌痛,明顯改善癥狀[3]。

它包括一個大型治療拱及運動機構(gòu)、兩個36 GHz毫米波治療頭、兩個42 GHz毫米波治療頭、兩個56 GHz毫米波治療頭、一個紅外治療頭、一個中醫(yī)五行音樂輔助治療裝置及一個可控運動治療平臺。

該系統(tǒng)采用上下位機的結(jié)構(gòu)形式。上位機是由一臺PC機構(gòu)成，內(nèi)含兩個串口，主要是起一個信息化管理的作用，主要功能包括用戶信息的錄入、查詢、統(tǒng)計及打??；用戶數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導出到電子表格（.xls格式）；用戶信息導出到word文檔；6路毫米波治療時間的控制，并將控制指令發(fā)送到下位機；接收下位機反饋，顯示毫米波治療頭的工作狀態(tài)、根據(jù)病情自動匹配的治療方案、穴位圖片等等。下位機是以微芯公司的單片機pic16f1947為核心的控制板構(gòu)成。它的主要作用是接收上位機指令控制6路毫米波的正常工作；通過測量6路毫米波的工作電壓來監(jiān)測毫米波的工作狀態(tài)，并將信息顯示在段式LCD上，同時反饋回上位機。該系統(tǒng)主要特點如下。

1 具有3 種頻率的毫米波治療頭

人體部位不同，其共振頻率就不同，為達到治療多種疾病的目的，系統(tǒng)中特別配置了3種頻率的治療頭，因此可以針對不同的病癥發(fā)揮不同的作用。這3組治療頭分別位于治療拱和治療平臺上，其發(fā)射部分采用兩級結(jié)構(gòu)，分別是激勵腔和喇叭天線。功率源采用體效應二極管。體效應二極管的效率低因此發(fā)熱嚴重，為了提高使用壽命，在激勵腔上安裝了散熱器，在散熱器上安裝了轉(zhuǎn)速可調(diào)的微型風扇，一個PIC單片機控制板及熱電偶測溫裝置。用PIC單片機通過熱電偶讀取散熱器表面溫度，然后根據(jù)事先制定的溫度與轉(zhuǎn)速關(guān)系表，輸出相應的脈沖控制風扇轉(zhuǎn)速。風扇的轉(zhuǎn)速和散熱器的溫度是成正相關(guān)關(guān)系，形成動態(tài)調(diào)節(jié)。這樣就即保證了散熱效果、提高了體效應二極管的壽命又降低了噪音減少了能耗。

普通毫米波治療儀只有一個治療頭，而該項目采用了3組共6個毫米波治療頭。這樣的設(shè)計充分考慮到了許多疾病在治療時需要多部位或多穴位照射，如果只有一個治療頭，病人需要多次反復治療，會耽誤病人的大量時間，也會延誤其他病人的治療。同時由于不同部位的共振頻率不同，使用相同頻率的治療頭進行治療時，效果會有限。所以有3組不同頻率治療頭時，就可以同時作用于不同患部，也可以根據(jù)需要選取任意一組或多組進行治療，靈活性大幅提高。

2 所有毫米波治療頭均具有光引導功能

毫米波的產(chǎn)生是利用耿氏二極管加電后在振蕩器內(nèi)振蕩產(chǎn)生毫米波，再通過角錐喇叭天線發(fā)射出去作用于人體。由于角錐喇叭天線的方向性原因，天線口面場的分布是不均勻的，有些地方場強強一些，有些地方場強弱一些[4]。這樣導致不同場強毫米波發(fā)射出來作用于人體病患部位或穴位的治療效果不同，場強強的地方治療效果就好一些，場強弱的地方治療效果就會差一些，無法確保治療的有效性，因此毫米波的最大場強是否能精確作用于病患部位就顯得尤為重要。普通毫米波治療頭是不具有這樣的功能。為此在毫米波輻射器上做了改進，增加了一種光引導板使得毫米波最大場強通過發(fā)光二極管指示出來，幫助醫(yī)生通過可見光直接引導照射，使毫米波的最大場強直接作用于患部，達到最佳治療效果。因為毫米波治療是一種非熱效應，人體無法直接感覺治療效果，因此常會有患者對是否有毫米波產(chǎn)生發(fā)出疑問。因此這個光引導板還具備毫米波有無的指示作用，發(fā)光時表示有毫米波產(chǎn)生，熄滅時表示沒有毫米波產(chǎn)生，一目了然。這個光引導作用實現(xiàn)就是在喇叭天線前端安裝一塊導光板，上面附有檢波二極管和發(fā)光二極管陣列及PIC單片機控制板。當毫米波通過檢波二極管陣列時，場強強的地方檢波電流大，場強弱的地方檢波電流小，PIC單片機控制板就檢測這些電流，把電流大的地方的發(fā)光二極管點亮，從而指示出最大毫米波場強所在。

3 具有紅外輔助治療功能

很多毫米波治療儀只有單一的一種治療方式即毫米波治療，本系統(tǒng)卻采用復合治療的手段，引入紅外治療方式，在消炎、殺菌、鎮(zhèn)痛、提高藥效、促進血液循環(huán)以及抗癌等方面配合毫米波治療，從而達到最佳的治療效果。

4 具有中醫(yī)五行音樂輔助治療功能

中醫(yī)五行音樂輔助治療能夠提高晚期腫瘤患者生活質(zhì)量，改善主觀癥狀[5]，具有放松身心，提高病員應激反應能力，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，增加人體腫瘤免疫系統(tǒng)的敏感性和活躍程度，并起到提高病員以健康心理和意志力與疾病作抗爭的意識，增進腫瘤免疫的有效性。系統(tǒng)中共收錄有40首中醫(yī)五行音樂，利用上位機軟件，可以自己選曲，當治療開始時，音樂自動響起，伴隨著優(yōu)美的樂曲，病人在輕松歡快的狀態(tài)下接受治療可以增強治療效果加快機體恢復。

5 系統(tǒng)具有較強的信息化管理水平

系統(tǒng)上位機軟件共分為4個模塊：病案管理模塊、治療管理模塊、系統(tǒng)管理模塊和數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊。病案管理模塊主要用于病員信息管理，包括每個病員的姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還包括病員所患疾病信息、治療方案、照射穴位圖片等。這些信息可以分別以電子表格excel格式和word格式導出。治療管理模塊主要用于控制3組6個治療頭工作。醫(yī)生可以在這個模塊內(nèi)將病員信息錄入并建檔，包括姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還包括病員所患疾病名稱、治療方案和對應的照射穴位圖片。然后根據(jù)需要分別設(shè)定6個治療頭的工作時間并選定治療中醫(yī)五行音樂曲目，啟動后就可以開始毫米波治療、紅外治療及音樂治療。在這里面針對不同病例還提供了幾十種治療方案可供醫(yī)生參考,每個治療方案都自動提供詳細的說明，如治療時間、治療周期、治療穴位、穴位配圖等等。系統(tǒng)管理模塊主要是用于醫(yī)院、醫(yī)生、科別等信息的編輯和保存，還包括所有病例治療方案的編輯、新增等。數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊主要是對病員信息進行統(tǒng)計，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫查詢語句實現(xiàn)對病員信息的檢索功能，包括可以分別以姓名、性別、年齡、病例等信息進行查詢。

6 結(jié)語

腫瘤患者化療過程中配合極高頻電磁波治療可提高患者的總體生存質(zhì)量、角色功能以及情緒功能，并能減少化療所導致的疲倦、惡心嘔吐、食欲喪失及睡眠障礙等不良反應，從而改善患者的生存質(zhì)量[6]。它一改傳統(tǒng)毫米波治療儀治療頻率單一、治療頭無引導、無病灶穴位對應圖等缺點，將帶光引導功能的多頻毫米波治療頭與紅外、中醫(yī)五行音樂等多物理治療因子有機結(jié)合溶于一體，在多家醫(yī)院臨床使用取得了可喜的效果。

[1]羅慶祿.毫米波的生物效應及醫(yī)學實驗和臨床應用[J].中國組織工程研究,2013,17(46):8102-8107.

[2]譚維益.對高頻電療法的認識與應用中的常見誤區(qū)的解析[J].中華物理醫(yī)學與康復雜志,2006,28(12):861-863.

[3]江敏,趙素萍,朱愛蘭，等.極高頻電磁復合波對腫瘤化療患者免疫功能的影響[J].檢驗醫(yī)學與臨床，2013,10(7):838-839.

[4]于洋,孫香.基于HFSS技術(shù)喇叭天線的仿真設(shè)計[J].微波學報,2012（6）:95-98.

[5]廖娟,郝玉芳,楊宇飛，等.中醫(yī)五行音樂改善老年及非老年腫瘤患者生存質(zhì)量隨機對照研究[J].世界科學技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化,2013,15(6): 1379-1382

[6]陳柏海.極高頻電磁波對腫瘤化療患者骨髓抑制及生存質(zhì)量的影響[D].廣州:廣州中醫(yī)藥大學,2012:1-2.

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A

1672-5654（2015）01（a）-0078-02

2014-09-30）

張良輝（1971-），男，江蘇南京人，本科，工程師，研究方向：有源醫(yī)療器械的開發(fā)設(shè)計。

毛德超(1942-)，男，重慶人，本科，高級工程師，研究方向：有源醫(yī)療器械的開發(fā)設(shè)計。