CN102462531A

CN102462531A - 用于治疗肿瘤的射频治疗仪

Info

Publication number: CN102462531A
Application number: CN2010105454252A
Authority: CN
Inventors: 郑冬平
Original assignee: SHANGHAI ZHUOYING BUSINESS CONSULTING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI ZHUOYING BUSINESS CONSULTING Co Ltd
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2012-05-23

Abstract

本发明提供一种用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其包括：用于产生治疗用的射频信号的射频信号发生器；与所述射频信号发生器连接的接口部件；连接在所述接口部件的射频探头；连接在所述接口部件的体表电极；以及与所述射频信号发生器及所述接口部件连接的主控设备等。在使用过程中，由内置在射频探头中的温度感测电路感测所述射频探头与人体接触点的温度，再由主控设备根据所感测的温度来控制所述射频信号发生器所输出的射频信号的强度和占空比，由此可实现良好的温度控制，提高对肿瘤的治疗效果。

Description

用于治疗肿瘤的射频治疗仪

技术领域

本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种用于治疗肿瘤的射频治疗仪。

背景技术

射频消融治疗仪是一种基于射频原位灭活原理来杀死肿瘤细胞的设备。在人体中，各种组织、体液都是由分子、离子组成，当人体受到外加电磁场后，其组织内的自由电子、离子各自向其相反的极性方向运动，由于电磁场频率很高，离子和分子来不及跟随迅速交变的电场而产生分子扭动，进而会产生分子摩擦并生热，使组织温度升高。当加热到50℃以上时，肿瘤细胞内的蛋白质会变性，使细胞膜脂质双层融化、组织失水变干，从而造成癌细胞凝固性坏死，即射频伤害(Lesion)；同时，肿瘤周围血管组织凝固，不能继续向肿瘤供血，如此可有利于防止肿瘤转移；此外，射频热效应还能增强机体免疫力，抑制残留和原发肿瘤组织的生长。在治疗时，常需要根据肿瘤病灶的位置和大小来确定所需电极的尺寸及数量，结合B超引导定位将电极经皮穿刺导人病灶组织；启动射频功率源后，高频电流从有源电极(Active Electrode)流人人体组织并由引导电极(Dispersive Electrode)流出，因有源电极尖端电场集中，电流密度大，导致局部发热，使肿瘤细胞产生热性凝固坏死，实现射频原位灭活。

由于电极直接作用在人体，而且治疗仪是通过温度来使肿瘤细胞坏死，因此，温度的控制极为重要，如果温度过低，则严重影响治疗效果，而如果温度过高，又可能导致人体局部被烫伤等，因此，精确的温度控制对于治疗仪极为关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于治疗肿瘤的射频治疗仪，以实现良好的温控效果。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其包括：用于产生治疗用的射频信号的射频信号发生器；与所述射频信号发生器连接的接口部件；连接在所述接口部件的射频探头，用于将所述射频信号作用于人体，其内置有温度感测电路，用于感测所述射频探头与人体接触点的温度；连接在所述接口部件的体表电极，用于与所述射频探头共同作用以在人体接触点间形成射频场；以及与所述射频信号发生器及所述接口部件连接的主控设备，用于根据所述接口部件送至的所述温度感测电路所感测的温度来控制所述射频信号发生器所输出的射频信号的强度和占空比。

综上所述，本发明的用于治疗肿瘤的射频治疗仪通过窄射频探头内置温度感测电路，并由主控设备根据所测温度控制射频信号的幅度和占空比，由此实现良好的温度控制。

附图说明

图1为本发明的用于治疗肿瘤的射频治疗仪的基本架构示意图。

图2为本发明的用于治疗肿瘤的射频治疗仪的射频探针内的温度感测电路示意图。

图3为本发明的用于治疗肿瘤的射频治疗仪的主控设备工作流程示意图。

图4为本发明的用于治疗肿瘤的射频治疗仪应用于新鲜猪肝所获得的温度控制曲线示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的用于治疗肿瘤的射频治疗仪包括：射频信号发生器、接口部件、射频探头、体表电极、及主控设备等。

所述射频信号发生器用于产生治疗用的射频信号，通常其可包括射频信号产生模块、调制模块、放大模块等等。例如，可采用89C52单片机为核心的信号发生器，其工作原理为；射频信号产生模块产生500kHz的连续正弦波，调制模块根据控制信号改变射频信号的幅度和占空比，放大模块将已受幅度调制的射频信号放大，使之达到指定的功率电平。由于射频信号发生器的结构及工作原理已经为本领域技术人员所知悉，故在此不再详述。

所述接口部件与所述射频信号发生器连接，其是作为射频信号发生器和射频探头及体表电极的中间件，内设有信号传输通道。本领域技术人员可根据实际所采用的射频信号发生器和射频探头及体表电极的结构采用相应的接口部件，例如，如果射频信号发生器的输出端口采用RS232串行口，而射频探头和体表电极都采用圆形的接头，则所述接口部件与射频信号发生器相接部位配置相应的RS232串行口，而与射频探头和体表电极相接部位配置多个圆形接口。

所述射频探头连接在所述接口部件，用于将所述射频信号作用于人体，其内置有温度感测电路，用于感测所述射频探头与人体接触点的温度。射频探头可根据实际需要设置多个。在本实施例中，所述温度感测电路包括：用于K型热电偶信号放大的芯片AD595，与所述芯片AD595连接且作为信号放大用的芯片AD620、以及将所述芯片AD620输出信号进行模数转换的模数转换器ADS774，具体如图2所示，其中，芯片AD595内有热电偶冷端补偿电路，芯片AD620是一种低噪声高精度仪用放大器，将芯片AD595的输出放大10倍，即整个温度感测电路的电压/温度比例系数是t00mV/℃，使之与芯片ADS774相匹配，芯片ADS774是12位带采样/保持功能的模数转换器，工作于单极性输入方式，量程为10V，此外，在多路模拟开关CD4051和芯片ADS774中间加入一个射极跟随器以减小模拟开关导通电阻对数据采集精度的影响。

所述体表电极连接在所述接口部件，用于与所述射频探头共同作用以在人体接触点间形成射频场，通常体表电极作为地电极来使用，其也可根据需要配置多个。

所述主控设备与所述射频信号发生器及所述接口部件连接，用于根据所述接口部件送至的所述温度感测电路所感测的温度来控制所述射频信号发生器所输出的射频信号的强度和占空比，其可以是计算机或其他控制设备，例如，单片机、数字信号处理器等等。在本实施例中，其是根据前一时刻输出的控制量及当前所感测的温度与所述主控设备前一次输出的控制量之间的差值来确定当前用于控制射频信号的控制量，即选择是u(n)＝P(n)+I(n)+D(n)、u(n)＝P(n)+I(n)及u(n)＝P(n)中的一种算法来计算输出控制量，其中，P(n)＝K_pe(n)，

K_p为预先设定的比例系数，e(n)为当前所感测的温度与所述主控设备前一次输出的控制量之间的差值，T为控制周期，T₁为预先设定的积分时间，T_D为预先设定的微分时间。具体过程可参见图3，首先，所述主控设备读取前一次计算出的温度与控制量之间的差值e(n-1)、积分值I(n-1)、及前一次输出的控制量u(n-1)。接着，所述主控设备计算当前温度和控制量之间的差值e(n)，即e(n)＝u(n-1)-w(n)，其中，w(n)是当前所感测的温度。接着，所述主控设备再计算出当前比例值P(n)＝K_pe(n)。然后，所述主控设备进行各种判断，具体如下：

1、先判断是否需要进行积分，即是否需要将积分值I(n)计入控制量u(n)中，其判断过程为：首先判断前一次输出的控制量u(n-1)是否大于或等于预设的最大值U_max，如果是，则进一步判断差值e(n)是否大于0，如果是，则不将积分值I(n)计入控制量u(n)中；而如果差值e(n)小于或等于0，则将积分值I(n)计入控制量u(n)中；而如果u(n-1)小于预设的最大值U_max，则继续判断u(n-1)是否小于或等于预设的最小值U_min，如果是，则判断差值e(n)是否小于0，如果是，则不将积分值I(n)计入控制量u(n)，如果e(n)大于等于0，则将积分值I(n)计入控制量u(n)；而当u(n-1)大于预设的最小值U_min，则将积分值I(n)计入控制量u(n)，此过程也称之为遇限消弱积分。

2、接着需要判断是否要将微分值D(n)计入控制量u(n)，其判断过程为：首先判断e(n-1)＜0＜e(n)或者e(n)＜0＜e(n-1)是否成立，如果是，则不将微分值D(n)计入控制量u(n)，否则，将微分值D(n)计入控制量u(n)，此过程称之为微分分离。

经过上述判断后，所述主控设备可根据判断结果分别依照u(n)＝P(n)+I(n)+D(n)、u(n)＝P(n)+I(n)或者u(n)＝P(n)来计算出相应的控制量u(n)。并在计算出当前的控制量u(n)后，对各变量重新进行赋值，即把e(n)赋予e(n-1)，把I(n)赋予I(n-1)，把u(n)赋予u(n-1)，以便进行下一次的计算控制量时来使用。

采用将上述用于治疗肿瘤的射频治疗仪放置在新鲜猪肝上进行了实验，实验结果如图4所示，采用的射频探头为单极针时获得的加热温升曲线如曲线1，由图可见，初始时刻温度快速上升，初始超调很小，只有3℃，3分钟后温度保持在设定值70℃左右，有±2℃的小幅摆动；采用的射频探头为多极针时的加热温升曲线如曲线2，由图可见，4分钟不到温度就稳定在80℃左右。可见，不管是单极针还是多极针，在整个治疗过程中温度曲线都很好，证明了本发明的射频治疗仪具有很好的温度控制效果。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其特征在于包括：射频信号发生器，用于产生治疗用的射频信号；与所述射频信号发生器连接的接口部件；连接在所述接口部件的射频探头，用于将所述射频信号作用于人体，其内置有温度感测电路，用于感测所述射频探头与人体接触点的温度；连接在所述接口部件的体表电极，用于与所述射频探头共同作用以在人体接触点间形成射频场；与所述射频信号发生器及所述接口部件连接的主控设备，用于根据所述接口部件送至的所述温度感测电路所感测的温度来控制所述射频信号发生器所输出的射频信号的强度和占空比。

2.如权利要求1所述的用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其特征在于：所述温度感测电路包括：用于K型热电偶信号放大的芯片AD595，与所述芯片AD595连接且作为信号放大用的芯片AD620、以及将所述芯片AD620输出信号进行模数转换的模数转换器ADS774。

3.如权利要求1所述的用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其特征在于：所述主控设备根据前一时刻输出的控制量及当前所感测的温度与所述主控设备前一次输出的控制量之间的差值来确定当前用于控制射频信号的控制量。

4.如权利要求2所述的用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其特征在于：所述主控设备根据前一时刻输出的控制量及当前所感测的温度与所述主控设备前一次输出的控制量之间的差值来确定是采用：u(n)＝P(n)+I(n)+D(n)、u(n)＝P(n)+I(n)及u(n)＝P(n)中的一种算法来计算输出控制量，其中，P(n)＝K_pe(n)，

K_p为预先设定的比例系数，e(n)为当前所感测的温度与所述主控设备前一次输出的控制量之间的差值，T为控制周期，T₁为预先设定的积分时间，T_D为预先设定的微分时间。

5.如权利要求1至4任一所述的用于治疗肿瘤的射频治疗仪，其特征在于：所述主控设备为计算机。