导线的这种交织确保在任一延伸长度上没有两跟导线彼此接近。 膀胱癌的治疗2023 把导线编织成一种结构，每股线在编织物的中心的时间和其他所有股一样，这有助于最小化趋肤效应和邻近效应。 选择线的规格、股数、以及其他参数，是优化交流损耗、成本、可用性等的设计优化过程。
加热速度在8,600A/m时为0.4073K/s,加热速度在860A/m时为0.0082K/s,大约50倍的加热速度(再次，两者都是20纳米直径的颗粒)。 8,600A/m的磁场强度只用于在2-3分钟内从37℃到42℃的加热阶段。 3、使用高的磁性纳米颗粒浓度，膀胱例子使用100mg/ml的20纳米大小的Fe3O4。 相信纳米颗粒流体开始浓度可以增加到300mg/ml；这意味着所需的磁场强度，因此降低了涡流水平，得到了改善。 腔配对，1424(输入)和1434(输出到大气球1434)，用于注入纳米颗粒到气球1434中。 用气球容纳纳米颗粒的一个优点是输尿管1402B和1402A不会用来自肾脏的尿液稀释纳米颗粒的浓度。
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现有的优选磁场产生装置是一组线圈，其发射磁场到肿瘤区域，该磁场在癌症所在区域产生一个均匀容积。 覆盖肿瘤的相对均匀的磁场对于热点最小化是重要的(我们假定纳米颗粒在覆盖肿瘤的区域吸收是相对均匀)。 在这个例子中，腔1420用于连接三个热电偶1440、1442和1444，它们给能量控制器62检测不同位置的温度。
因此，从物理角度，在40KHz，最佳的纳米颗粒尺寸在20nm范围内。 最佳纳米颗粒尺寸，从生物学角度，在15到30nm的直径范围。 较小的纳米颗粒，比如说在7nm尺寸范围，趋向于在健康组织中被“捕捉”。 膀胱癌的治疗2023 较大的纳米颗粒，比如说大于100nm，趋向于被白细胞“攻击”并迅速的被从体内清除。 对于一个系统，在包含在假设的一个腔体或作为例子的膀胱中的流体中使用纳米颗粒，在生物学上这不是一个问题，但是从加热(布朗加热)的角度，该尺寸是重要的。
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对于分裂中的细胞，其分裂存在四阶段：M阶段、G1阶段、S阶段和G2阶段，辐射和热疗各自影响不同阶段。 但是，辐射在M阶段(细胞分裂)的敏感度高，在S阶段(DNA复制)的敏感度低。 因此，热疗与辐射配合尤其适用S阶段，为DNA复制阶段。 如上文所提到的，PARP(聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶)抑制剂影响DNA修复阶段，与热疗起作用相似，热疗以高于身体环境温度每度效果倍增的速度增强化疗的效果。
因此，纳米颗粒的浓度是稳定的，它会简化加热控制算法。 图17示出了带有已经插入到膀胱1401内的导管1430的人体膀胱1401。 膀胱癌的治疗2023 膀胱癌的治疗 这种特殊的导管具有四组腔，腔的数量通常只受限于包含腔的“管道”的尺寸。
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刚刚描述的方法可以用于如以上所述各种体腔，图1B提供了图1A所示的流程图的另外的细节以说明该过程可以定制用于特别的体腔和癌症。 带有在膀胱空间内部通过小天线的基于导管的射频加热的化疗导致烧伤、不均匀加热、热点、冷点、患者疼痛和患者不舒服。 带有膀胱组织的微波加热的化疗会导致烧伤、不均匀加热、热点、冷点、患者的疼痛、患者的不舒服和非故意地加热非膀胱组织。 分别给模型组腹腔注射0.4mL/只的生理盐水、阳性对照组腹腔注射1mg/kg的顺铂、丹参酮IIA亚乙基亚胺磷酸酯衍生物组腹腔注射20mg/kg的亚乙基亚胺磷酸酯衍生物。 连续注射5天，第十一天剖取各组动物肿瘤，称取质量，计算抑瘤率。
因此，能够将癌变区域的环境温度从37℃提高到42℃-43℃对于PARP抑制剂可以有效的阻止癌细胞自我修复它们被故意破坏的DNA是必要的。 PARP抑制剂和低温热疗方案，单独地和一致地影响/阻止癌细胞的修复受损癌细胞DNA的能力。 此时，可以相信同时加热癌变区域是最有利的方案，但是为什么与辐射或化疗的时间相关的前或后加热方案是优选的，可能是有原因的。 膀胱癌的治疗2023 低温热疗与电离辐射和/或化疗的结合具有增加癌症治疗2-4倍功效的可能性，如上文所述，同时降低了所需的辐射和化疗药物的水平。
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在整个过程中，从时间＝0时，肾脏加入40ml每小时的尿液。 在膀胱总容量比如说300ml的25％时(或者75ml),患者开始感觉到排空膀胱的冲动。 在体积为120ml时，排空膀胱的冲动已经增加一些，但根据调查和研究还是“患者可忍受的”。 图13以图形的形式示出了以ml为单位的典型的膀胱流体体积的测量值与时间在治疗过程中的曲线；Y轴以ml为单位，X轴为以分钟记的时间。
在步骤1814中，导管1430被移除，在步骤1815中，治疗过程完成。 在步骤1810中，利用加热的纳米颗粒和化疗药物，在规定时间段内医生处理治疗方案，但通常是在治疗温度下1个小时。 普遍认为，1℃的温度升高可以减少治疗时间段的1/2，2℃的温度升高加热时间段减少1/4。 不过，温度与时间的配对是确定的，并最终由治疗医师负责。 加热和化疗药物的结合是治疗方案的基础，与只使用化疗药物(如已知的由泌尿肿瘤科所实施的)相比，这具有显著的更高的效果。
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因此，线圈需要拆分成“子线圈”，无论是在Z方向或XY方向。 通过拆分线圈成子线圈，感抗降低，因此40KHz时的交流电压也降低。 此外，通过拆分单个线圈绕组长度成更短的导线长度(用子线圈)，子线圈电阻并联，并联电阻低于单个的初始值，如果他们被并联驱动。 在图5中，两个一半线圈很容易的看出，在这种结构中，手术台的材料需要是磁透射材料(即没有磁化金属)。
- 注意的是，对于这两种方法，被动与主动，能量是不会“破坏”的，意味着磁场没有“破坏”；相反，磁场被重新定向和重新定形远离重要器官，当纳米颗粒通过静脉输送时。
- 此外，相关的纳米颗粒输送过程是非侵入性的，意味着纳米颗粒包含在插入到体腔的流体中，然后在手术后除去。
- 因此，在重要器官的容积区域磁场强度的10倍减少是足够的(比癌变体积区域治疗场强低10倍)。
- 在30,000Hz，利兹导线在较低交流频率的损耗几乎与直流损耗相同，因此，我们已经克服了趋肤效应和邻近效应的负面问题。
- 当线圈绕制后，直径为0.476cm的导线带有厚度为0.85cm的绝缘层，使整个导线的厚度(股加绝缘层)不到一英寸。
- 这可以减少治疗时间并通过仅实施一次插入步骤简化过程。
需要注意，虽然在图2的这个角度不能直接看到，体腔癌症治疗装置40的下线圈402位于桌面下方与上线圈401在患者407的上方一致的滑动。 图6B示出了体腔癌症治疗装置的横截面图，示出了两个线圈、目标区域、磁场减小的周围区域和周围缓冲区域，目标区域是磁场聚焦于躺在手术台上的患者的区域。 体腔癌症治疗装置40的概念采用线圈直径为60厘米或23.6英寸的环形线圈。 实际上，线圈401、402可以是任何形状或尺寸，如矩形。 其他线圈401、402也可以加在如图4和5所示的正交平面(作为单独线圈)以增加均匀加热区域的大小。
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在步骤111A中，体腔由外部产生的能量场的应用所照射，如在步骤103B中由图2-5、6A和6B所示的体腔癌症治疗装置40所产生的磁场。 该流程然后前进至步骤105A，体腔癌症治疗系统的能量控制器62在体腔和/或化疗药物中建立恒定的选择温度，步骤106A-109A如前文描述的执行。 一种上述过程的替代方案是将化疗药物注入到膀胱内并插入“气球”到膀胱内。 该气球与膀胱的形状相吻合，因此溶液中的纳米颗粒被放入到气球中，吹大气球并使化疗药物进入气球和膀胱壁之间的空间。 在以上所提到的过程的其余部分的结尾，纳米颗粒被从膀胱中除去，然后气球也由膀胱的内部除去，如化疗药物那样。 或者，流体溶液可以通过气球循环，不使用纳米颗粒，以维持膀胱内的化疗药物的温度。
体腔癌症治疗装置40的线圈401、402需要其他无源器件以允许它们有效、安全的和给定的放大器设计一起工作。 大多数放大器404更喜欢“真实”输入，就输入阻抗由线圈负载提供而言。 为了在体腔癌症治疗装置40中实现“真实”阻抗，线圈的感抗必须与等效串联电容615匹配以抵消无功电压。 如图6A所示，线圈401、402和电容615，串联连接，实现了串联LC电路，其在期望的照射频率谐振。
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当线圈绕制后，直径为0.476cm的导线带有厚度为0.85cm的绝缘层，使整个导线的厚度(股加绝缘层)不到一英寸。 膀胱癌的治疗 这种物理厚度改变了线圈组件的理想场的生成，高达10-15％的理论线圈场“丢失”，因为线圈场的不完美的物理实现(即导线不是无限的薄)。 当具有亥姆霍兹线圈对，线圈之间的间隔是1.5倍线圈直径。 如果这是用于膀胱癌，由于较大的人的最小空间，线圈变得非常大(边到边)。 当线圈变的非常大时，它施加磁通量到身体的绝大部分，因此该系统具有健康组织的更高的涡流加热。 这是为什么一边到一边的具有亥姆霍兹设计的线圈不适合膀胱癌的另外的设计原因。
气球(1432和1434)通常通过“吹制”技术制成。 总的来说，挤出管1430加上气球1432、1434构成整个导管组件。 热电偶1440、1442和1444的加入使用于控制磁场的强度的能量控制器62的温度控制反馈机制变为可能，控制纳米颗粒能够加热到多热。 例如，输入腔1426连接出口1436，出口1436位于导管1430的顶端，在大气球1434的上方。 在该过程的开始，腔对1426也可以用于排出任何多余的尿液，在该过程开始之间它还可以用于加入丝裂霉素C，一种化疗药物，到膀胱1401内。 由于该系统的不接近最大设计值10,000A/m，有足够的场强空间以加热甚至更低浓度的流体。
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尽管本文公开的最优实施例是使用体腔癌症治疗装置实施用于膀胱癌的治疗方案，本文所描述的该装置也可以用于其它“类似体腔”的器官或身体结构。 身体器官如结肠、子宫、阴道、子宫颈、食道、胃等等，这些都是自然的腔体或封闭以形成临时的腔体，对于这些都是可用于该安全和有效的治疗方案的身体器官。 基于导管的气球可以以一种管状结构放置在癌变区域的两端以只治疗“导管”的那部分。 另一种用于治疗的身体区域也可以是留有组织空洞的外科手术形成的腔体，例如：在大脑中去除肿瘤，该手术使用纳米颗粒和化疗药物填充该空洞，然后通过外部生成的磁场的应用加热该组织和化疗药物。 其他外科手术产生一个空洞，例如在乳房中去除肿瘤，可以使用这种方法治疗。 在图1B的步骤101B中，纳米颗粒溶液通过经过穿过尿道的导管插入到膀胱，流体的体积选择不会充满膀胱，为化疗药物和治疗期间正常产生的尿液预留空间。
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因此，载流横截面由整个导线区域急剧减小至极小的圆环；由此，交流电阻显著的高于直流电阻。 在体腔癌症治疗装置中使用特殊的导线以最小化这种效应。 膀胱癌的治疗2023 在步骤1801中，导管1430插入到膀胱1401中，在步骤1802中，确认被放置在膀胱1401中的正确的位置上。 在步骤1803中，小气球1432充气(通常用空气)；该小气球1432使导管1430保持正确安装，同时帮助该大气球1434保持加热的纳米颗粒接触膀胱内层。
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在步骤1404中，纳米颗粒通过腔1424加入到大气球1434中。 在步骤1805中，化疗药物，如丝裂霉素C，直接通过腔1426加入到膀胱1401中。 在步骤1806中，纳米颗粒在气球1434中以规定的方式加热。 在步骤1807中，全部的系统温度由能量控制器62通过热电偶1440、1442和1444监控。 需要注意的是，丝裂霉素C和纳米颗粒中之一或两者都可以预热至人体标准温度37℃，在如以上所述的通过导管1430加入之前。 该两种材料的预热缩短了总的过程时间因为它们在加入时是身体温度。
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这些子线圈是420匝绕组的4个部分的最小值，如前文所讨论。 图9A和9B以图形的形式示出了亥姆霍兹线圈的实验电阻作为频率的函数的曲线图。 图9A示出了具有50股44号美国线规导线的利兹导线，图9B示出了具有130股48号美国线规导线的利兹导线。 总的测量电阻系数在图上用“X”标出，一段直的利兹导线的测量趋肤效应在图上用“+”标出，不同之处，等于邻近效应的损耗，用“O”在图上标出。 需要注意的是，对于50KHz时的两幅图，直流损耗和交流损耗之间几乎没有差别。
自动频率控制电路619通过检测电压和电流之间的相位并选择一个新的激活频率以回到谐振驱动频率，使能量控制器62回到谐振。 医生用控制计算机409选择所产生的能量场的特征，如以上所述，以匹配插入到腔体内的纳米颗粒的特征，以及确定治疗方案：温度、持续时间和加热曲线。 或者，介入式温度传感器616具有位于患者407身上的感应元件。
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涡流可以存在在B、H场存在的地方，因此这些区域将是“被吸收的”。 除了并排铺设，当导线层叠在彼此的顶部时，邻近效应会更为明显，层数越多，邻近效应越大。 取决于所述涉及的变量，由邻近效应引起的交流到直流电阻的变化可以是50到100,或者更大的有效交流电阻超过直流电阻的增加。 幸运的是，所有的这些都可以通过适当的子导线尺寸选择来解决，单根导线内使用多少根子导线、导线怎样内编织成绕组，等等。 膀胱癌的治疗2023 线圈如何绕制和导线之间彼此如何并置会显著影响交流电阻或等效串联电阻。
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此外，纳米颗粒和一种或多种化疗药物溶液可以混合、预热，然后插入到体腔。 这可以减少治疗时间并通过仅实施一次插入步骤简化过程。 控制计算机，用于根据预定的时间温度曲线调节所产生的所述能量场以升高在所述腔体内的所述流体的温度，促进所述流体中的化疗药物被排列在所述腔体的壁上的组织吸收。 4.根据权利要求1所述的用于治疗癌症的装置，其特征在于，还包括：所述至少一个线圈包括具有在其中形成所述活的生物体所定位的装置的线圈，用于产生延伸穿过所述活的生物体的所述腔体的能量场。 当纳米颗粒通过静脉注射或静脉管输送时，没有被癌症接受的纳米颗粒最终由身体的过滤器官除去。 一些重要的器官负责从身体内过滤掉异物，例如肾脏、脾脏和肝脏。
