CN104274241A - 一种医用温敏探测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用温敏探测方法及装置，用于解决肿瘤消融治疗手术中可能对健康组织造成热损伤的问题。该装置包括：温敏穿刺探针（1），用于在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到待测组织的温度后产生相应的温度信号；转换器（3），通过第一连接线（2）与温敏穿刺探针（1）相连，用于将温度信号转换为热电动势信号；服务器（5），通过第二连接线（4）与转换器（3）相连，用于通过第二连接线接收热电动势信号，以及将热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将温度值进行显示。采用这种医用温敏探测装置与射频穿刺针配合使用，可以减少穿刺次数，降低病人痛苦，降低对操作者经验的要求，有效预防消融治疗手术中对健康组织的热损伤。

Description

一种医用温敏探测方法及装置

技术领域

本发明涉及肿瘤消融治疗技术领域，尤其涉及一种医用温敏探测方法及装置。 

背景技术

射频消融治疗技术是近十年内兴起的微创、非手术治疗的医疗技术，该技术目前主要针对甲状腺良性结节或复发的恶性肿瘤的治疗。下面以消融治疗甲状腺结节为例详细介绍该技术的原理。 

射频是指无线电频率，面对生物体的作用主要是热效应。当射频的电流频率在200kHz到1200kHz时，会引起组织离子随电流变化的方向互相摩擦产生热量。当组织局部温度达到45℃到50℃之间时，组织会出现脱水，细胞蛋白质变性，细胞膜崩解的现象；当组织局部温度达到70℃时，组织发生凝固性的坏死；当组织局部温度达到100℃时，组织出现炭化的现象；理想的射频消融温度约为72℃，由此可以看出，在对生物体使用射频消融治疗技术时，若操作不当可能会在杀死肿瘤细胞时，同时对肿瘤旁的健康组织产生一定的损伤。 

具体的，射频消融治疗技术是利用热能量的生物学效能对甲状腺结节进行消融治疗，但在消融时产生的热能量会对甲状腺结节临近的神经、血管或器官等造成损伤，甚至造成其功能丧失。这种在对甲状腺结节进行消融时产生的热损伤可能会导致甲状腺结节射频消融治疗术后出现并发症，例如喉返神经、气管、食管、血管、甲状腺正常组织或甲状旁腺等的损伤。 

现在预防热损伤的措施主要有以下方法：液体隔离带法、杠杆撬离法、压迫浮动法、移动消融技术以及分次消融法等。但在实施手术时，热量是会传导的，不论是液体隔离带法，杠杆撬离法等，都不能绝对的预防热损伤，分次消融法至少需要两次手术对肿瘤组织进行消融，增加了手术的次数，同时也增加了患者的痛苦。 

掌握上述在手术中防止热损伤的方法，主要操作人员必须具有10年以上的解剖、超声介入诊疗的经验。这种射频消融治疗技术全程在超声引导下实时施行，采用射频针对肿瘤细胞进行热消融，手术过程中产生汽化或组织变性等情况常常导致超声图像受到干扰或变化，此时，难以确认射频针的准确位置以及热消融的范围，容易造成正常甲状腺组织、神经、血管或器官的损伤。 

消融治疗技术的核心就是高温或低温造成肿瘤组织损伤、组织变性或组织坏死，但在实施过程中，同样会造成正常组织的损伤，导致并发症的发生。现有的预防措施是设置危险评估，用经验规避并发症的发生，这对经验丰富，如10年从业经历以上的操作者尚能掌握，但面对大量患者需求，经验丰富的医护人员数量还远远不够，这样长周期的职业培训不仅费时、费力，也无科学、严谨的质控标准，这可能会增加患者在术后产生并发症的几率。 

发明内容

本发明技术方案提供一种医用温敏探测方法及装置，用以解决现有技术中存在实施射频消融治疗技术时可能会导致健康组织热损伤的问题。 

本发明医用温敏探测装置技术方案如下： 

该装置包括：温敏穿刺探针、第一连接线、转换器、第二连接线以及服务器，其中，温敏穿刺探针，用于在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到待测组织的温度后产生相应的温度信号；转换器，通过第一连接线与温敏穿刺探针相连，用于将温度信号转换为热电动势信号；服务器，通过第二连接线与转换器相连，用于通过第二连接线接收热电动势信号，以及将热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将温度值进行显示。较佳的，服务器还用于：在通过第二连接线接收热电动势信号之后，在将热电动势信号经过模数转换之前，将热电动势信号进行放大处理。

较佳的，服务器还用于：在确定温度值大于设定温度阈值时，产生报警信息并存储在本地。 

本发明医用温敏探测方法技术方案如下： 

如上述的医用温敏探测装置，其温敏探测方法包括：

医用温敏探测装置在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到待测组织的温度后产生相应的温度信号；医用温敏探测装置将温度信号转换为热电动势信号；医用温敏探测装置接收热电动势信号，以及将热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将温度值进行显示。

较佳的，医用温敏探测装置接收热电动势信号之后，在将热电动势信号经过模数转换之前，还包括：将热电动势信号进行放大处理。 

较佳的，医用温敏探测装置计算出温度值之后，将温度值进行显示之前，还包括：在确定温度值大于设定温度阈值时，产生报警信息并存储在本地。 

本发明有益效果包括：在进行肿瘤消融治疗时，在超声引导下，将本发明中提供的医用温敏穿刺探针插入需要保护的区域，例如甲状腺的危险三角区域或重要的器官旁，包括神经、血管等，对接触的健康组织的温度进行实时测量，保证健康组织的温度处于正常体温，一旦组织温度升高时，及时停止发射射频信号，停止射频治疗，从而防止射频穿刺针对健康组织的热损伤。并且还能减少在治疗过程中对肿瘤部位的穿刺次数，提高了治疗效果，降低了对医生经验的要求 

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中病变甲状腺及喉返神经的解剖示意图； 

图2为本发明实施例中的医用温敏探测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中的温敏穿刺探针的结构示意图；

图4为本发明实施例中的医用温敏探测方法的流程图；

图5为本发明实施例中的温敏传感器的结构示意图；

图6为本发明实施例中的医用温敏探测装置的原理示意图。

如图2所示：1-温敏穿刺探针  2-第一连接线  3-转换器  4-第二连接线   5-服务器 

如图3所示:6-针头  7-针体  8-针柄 9-双芯连接线  

如图4所示:10-信号接收：医用温敏探测装置在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到待测组织的温度后产生相应的温度信号； 11-信号转换：医用温敏探测装置将温度信号转换为热电动势信号；  12-信号处理：医用温敏探测装置接收热电动势信号，以及将热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将温度值进行显示。

如图5所示：将金属丝A和金属丝B两端焊接在一起形成测量端，A和B的另一端正负极分别与测量仪表或转换器相连。 

如图6所示：13-射频温度场  14-热电动势信号放大和转换  15-数据处理及存储  16-语音提示。 

具体实施方式

为了给出更严谨科学的预防热损伤并发症，提高射频消融治疗成功率的实现方案，本发明实施例提供了一种医用温敏探测方法及装置，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明。 

参阅图1所示，左边阴影区域为甲状腺上的肿瘤，肿瘤旁边的黑色区域为甲状腺附近的喉返神经，在进行射频消融治疗手术时，通过超声引导可实时观测到人体内部组织，此时使用射频穿刺针插入肿瘤组织，射频穿刺针可使肿瘤组织内温度超过60℃，发生凝固性坏死，在使肿瘤组织发热时，其周围的组织也会发热，若射频穿刺针的位置靠近喉返神经，有可能会造成喉返神经的热损伤，引起术后的并发症。 

针对图1所示现有技术状况，本发明实施例提供一种医用温敏探测装置，可以有效防止射频治疗时对健康组织的热损伤问题，以下图2至图6对该装置的组成进行详细介绍： 

如图2所示：医用温敏探测装置主要包括：温敏穿刺探针（1）、第一连接线（2）、转换器（3）、第二连接线（4）以及服务器（5），其中，温敏穿刺探针（1），在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针（1）接触的待测组织的温度，在探测到待测组织的温度后产生相应的温度信号。

转换器（3）通过第一连接线（2）与温敏穿刺探针（1）相连，将温度信号转换为热电动势信号。 

服务器（5）通过第二连接线(4)与转换器(3)相连，通过第二连接线（4）接收热电动势信号，以及将热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将温度值进行显示。 

服务器（5）还用于：在通过第二连接线(4)接收热电动势信号之后，在将热电动势信号经过模数转换之前，将热电动势信号进行放大处理。 

服务器(5)还用于：在确定温度值大于设定温度阈值时，产生报警信息并存储在本地。 

如图3和图5所示，温敏穿刺探针的结构包括针头（6）、针体（7）、针柄（8）和双芯连接线（9）以及温度传感器，其中，针体的一端穿过针柄与针柄形成固定连接，另一端斜切形成针头，针头的斜面与针体形成一个小于45度的角，针体为中空结构，温度传感器贯穿针体内部的空腔；温度传感器包括两根不同材质的金属丝A和金属丝B，其中，两根金属丝的外表面覆盖有绝缘层，两根金属丝一端端点激光点焊形成的焊点作为测量端，测量端固定于针头端部内表面，两根金属丝的另一端穿过针体延伸至针柄，分别在针柄内与双芯连接线的两根正负极线芯连接。 

具体的，针柄（8）的形状为一个圆柱体和一个长方体的组合，在双芯连接线（9）伸出的一端，针柄的形状为长方体，在针体（7）伸出的一端，针柄的形状为圆柱体，圆柱体的底面面积小于与其接触的长方体的底面面积，针柄上设置有至少两条凸楞，凸楞设置于长方体的外表面，。针柄是采用3D打印技术制作，符合人体工程学设计，用来固定针体，且方便使用者拿握，方便穿刺，针柄外表面设置的凸楞可以避免手指用力时的滑动。 

针头（6）位于针体（7）的前端，与针体为一体成型，针体和针头采用的材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Ti中1、18、9分别代表铬、镍、钛占该不锈钢材料的百分比，针体和针头的总长为100毫米，外径为0.9毫米，且针体和针头的外表面和内表面覆盖有绝缘涂层。针头（6）的斜面与针体（7）形成一个小于45度的角，针头尖端内表面固定连接有温度传感器。针体和针头的外表面和内表面都覆盖有绝缘涂层。绝缘涂层具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，耐高温，摩擦系数极低。针头和针体内表面的绝缘涂层可以使温度传感器的测量端与针体绝缘；外表面涂层使医用温敏穿刺探针不容易受到射频信号的干扰。 

  

针头为中空结构，尖端内侧固定连接有温度传感器的两条金属丝焊接成的焊点，温度传感器为热电偶元件，热电偶元件主要由两根金属丝组成，分别为铜丝和铜镍合金丝。这种材料制作的热电偶元件，使得医用温敏穿刺探针可以测试的温度范围从负的14摄氏度至正的95摄氏度。制造温敏传感器的测量端时，先将两根金属丝处理洁净光滑，然后扭接在一起，再采用激光点焊的技术将端点烧结在一起，瞬间温度达到800余摄氏度，形成光滑、无杂质的焊点。这样处理后的焊点提高了测温的精度。

  

温度传感器的铜丝和铜镍合金丝从针头贯穿整个针体（7），一端穿过针体延伸至针柄（8），分别在针柄内与双芯连接线（9）的两根线芯连接。

其中，双芯连接线的两根线芯分别为铜芯和铜镍合金芯，两根线芯外包裹有塑料绝缘层，在塑料绝缘层的外层覆盖有铜网形成的屏蔽层。温敏传感器中的铜丝与双芯连接线中的铜芯电连接，温敏传感器中的铜镍合金丝与双芯连接线中的铜镍合金芯电连接。该双芯连接线用于连接温敏穿刺探针与进行信号处理的服务器，并向该服务器传输温敏穿刺探针产生的信号。 

本发明实施例中的医用温敏探测装置是一个实时温度感应记录、并可以实现危险温度预警的装置。上述服务器可以为个人电脑，较佳的，该服务器采用工业无风扇静音处理，触摸屏为工控电脑触摸屏，配置为双核，1.6GHz，内存为2G，触摸屏的尺寸为12.1寸。服务器内部集成的模数（A/D）转换器为专业的16位温度转换器。采用Windows XP软件平台，图形化G语言编程。主要提供实时语音播报，在温度值大于设定温度阈值时，产生报警并通过声音提示操作者，并且可以记录历史温度，绘制温度曲线。还可以选择测温的时间间隔，以及播报温度的语言种类。 

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的方法进行详细描述。 

如图4和图6所示，本发明实施例中提供的温敏探测方法，具体步骤如下： 

如图4所示，本发明探测方法的流程为：10-信号接收：医用温敏探测装置在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到待测组织的温度后产生相应的温度信号。

具体的，在进行射频消融治疗时，将射频穿刺针插入肿瘤组织，将医用温敏探测装置的温敏穿刺探针插入肿瘤组织旁需要保护的区域，射频穿刺针开始发射射频信号，温敏穿刺探针中的热电偶元件实时探测待测组织温度，在探测到组织温度后会产生相应的温度信号。 

11-信号转换：医用温敏探测装置将温度信号转换为热电动势信号。 

具体的，温敏穿刺探针中采用的温度传感器为热电偶元件，热电偶元件是由两种不同成分的导体构成，两种导体的一端焊接在一起形成测量端，另一端分别与测量仪表或者转换器相连接。参阅图5所示，金属丝A和金属丝B的一端焊接在一起作为测量端，除测量端以外，金属丝A和金属丝B外都覆盖有绝缘层防止金属丝A和金属丝B之间短路，当测量端有温度变化时，金属丝A和金属丝B组成的回路中就会产生电流，正负极之间就会产生电势差，这种电动势称为热电动势。通过这种原理，医用温敏探测装置将温度信号转换为热电动势信号。 

12-信号处理：医用温敏探测装置接收热电动势信号，以及将热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将温度值进行显示。 

具体的，医用温敏探测装置接收热电动势信号，在接收热电动势信号之后，在将热电动势信号经过模数转换之前，还包括将热电动势信号进行放大处理。将放大后的热电动势信号经过模数转换，计算出实际温度值，并将温度值在医用温敏探测装置的服务器端进行显示，若医用温敏探测装置计算出温度值之后，将温度值进行显示之前，测得的实际温度值大于设定温度阈值时，实时产生报警信息并存储在本地。 

如图6所示，以下对医用温敏探测装置的工作原理进行详细介绍。 

将医用温敏探测装置的温敏穿刺探针置于射频穿刺探针工作时产生的射频温度场（13），医用温敏探测装置将测得的热电动势信号进行放大和转换（14），再通过医用温敏探测装置中的服务器进行数据处理及存储（15），并在服务器的显示屏上进行语音提示（16），实时显示、语音播报，在温度超过安全温度时，立即发出产生报警信息发出报警提示音。 

本发明实施例中提供的医用温敏探测装置是首次应用在甲状腺结节消融治疗技术中的，在未使用本发明实施例提供的医用温敏探测装置前，喉返神经的热损伤发生率可高达10%，采用本发明实施例提供的医用温敏探测装置后，实验表明，无喉返神经损伤病例的发生。 

综上所述，本发明实施例提供的方案可以在进行肿瘤消融治疗时，在超声引导下，将本发明中提供的医用温敏穿刺探针置入需要保护的区域，例如甲状腺的危险三角区域或重要的器官旁，包括神经、血管等，对接触的健康组织的温度进行实时测量，保证健康组织的温度处于正常体温，一旦组织温度升高到损伤阈值时，随即中断发射射频信号，停止射频治疗，从而防止射频热消融对健康组织的热损伤。 

Claims (6)

1.一种医用温敏探测装置，其特征在于，所述装置包括：

温敏穿刺探针(1)、第一连接线（2）、转换器（3）、第二连接线（4）以及服务器（5），其中，温敏穿刺探针（1）用于在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到所述待测组织的温度后产生相应的温度信号；转换器（3）通过第一连接线与所述温敏穿刺探针（1）相连，用于将所述温度信号转换为热电动势信号；服务器（5）通过第二连接线（4）与所述转换器（3）相连，用于通过第二连接线接收所述热电动势信号，以及将所述热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将所述温度值进行显示。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述服务器（5）还用于：在通过所述第二连接线（4）接收所述热电动势信号之后，在将所述热电动势信号经过模数转换之前，将所述热电动势信号进行放大处理。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述服务器（5）还用于：在确定所述温度值大于设定温度阈值时，产生报警信息并存储在本地。

4.如权利要求1所述的医用温敏探测装置的温敏探测方法，其特征在于，所述方法其流程包括：信号接收（10）、信号转换（11）和信号处理（12）；信号接收：医用温敏探测装置在射频穿刺针发射射频信号时，探测当前与本温敏穿刺探针接触的待测组织的温度，在探测到所述待测组织的温度后产生相应的温度信号；信号转换：医用温敏探测装置将所述温度信号转换为热电动势信号；信号处理：医用温敏探测装置接收所述热电动势信号，以及将所述热电动势信号经过模数转换，并计算出温度值，将所述温度值进行显示。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，医用温敏探测装置接收所述热电动势信号之后，在将所述热电动势信号经过模数转换之前，还包括：将所述热电动势信号进行放大处理。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，医用温敏探测装置计算出温度值之后，将所述温度值进行显示之前，还包括：在确定所述温度值大于设定温度阈值时，产生报警信息并存储在本地。