CN105342698B

CN105342698B - 一种自适应脉冲的实现方法

Info

Publication number: CN105342698B
Application number: CN201510846413.6A
Authority: CN
Inventors: 马富; 马宽生; 马建仓; 李辉; 尤伟; 杜成友; 经翔
Original assignee: Mianyang Lide Electronic Co Ltd
Current assignee: Mianyang Lide Electronic Co Ltd
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: CN105342698A

Abstract

本发明公开了一种自适应脉冲的实现方法，包括以下步骤：S1：获取病灶的初始阻抗值，判断射频脉冲控制系统的工作状态；S2：若射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M的大小关系，调节射频脉冲控制系统的高电平工作时间T_ON的宽度；S3：若射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值和T_MIN的大小关系，调节射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF的宽度。本发明使射频脉冲控制系统的热损毁范围不再依赖病灶自身的散热环境。将现有的固定脉冲技术，改造为自适应脉冲技术。

Description

一种自适应脉冲的实现方法

技术领域

本发明涉及一种自适应脉冲的实现方法。

背景技术

用于微创肿瘤治疗的各种消融设备中，射频肿瘤消融系统是目前世界公认的最佳治疗手段。对于恶性肿瘤的射频消融治疗，临床上希望热损毁范围必须完全覆盖整个肿瘤。否则会因为肿瘤的漏空而引起肿瘤的扩散、转移、复发。

为了达到热损毁范围全覆盖整个肿瘤的目的，可采用集束电极进行射频消融。集束电极是目前使用最多的肝脏射频消融电极。集束电极针管内藏多枚子针，电极穿刺进入病灶后，这些子针可从电极针管内撑出，可形成球状、伞状或扫帚状等。其优点是，射频能量控制简单，采用射频连续输出方式，单次的热损毁消融范围大，射频电流及热场分布均匀，临床疗效确切。但其缺点也是明显的：（1）电极加工工艺较复杂，生产成本高。（2）对临床医生的穿刺技术要求高。（3）对影像设备有一定的要求。由于在B超下，看不清集束电极各子针在病灶内的确切位置，只得依赖X光机或CT进行穿刺引导。（4）阻抗很低，治疗时间长。集束电极各子针全部展开后，电极与病灶的接触面积高达400 mm² -600mm² ，阻抗低，工作电流大。由于治疗电极接触面积大，能量不集中，电极周围有更多的血流带走更多的热量，治疗时间很长。（5）注入的射频能量大，射频电流大，贴在患者体表的辅助电极，有烧伤皮肤的风险。（6）射频消融结束时，因子针与病灶组织的粘连，有子针收不回针管的风险。

鉴于集束电极的上述缺点，冷循环射频脉冲技术应运而生。在集束电极出现之前，也就是射频用于肝脏肿瘤治疗的早期，单束电极就已经成功地用于临床。单束电极最致命的缺点是，单次的热损毁的范围太小。后来出现了冷循环单束电极，其单次的热损毁的范围有所增加，基本能满足临床中小于2cm的肿瘤的消融治疗。为了进一步增加单次热损毁范围，近年来，各射频厂商又在射频能量控制方式上想办法、做文章，即将原来的射频连续输出方式，改为射频脉冲输出方式，结合冷循环单束电极，其单次的热损毁的范围大大增加，能满足临床中小于3cm的肿瘤的消融治疗。因此，冷循环单束电极结合射频脉冲输出技术的临床效果和使用的便利性、安全性等，已经被很多临床医生所接收和认可，冷循环单束电极，只要克服了单次热损毁范围小的缺点，完全取代集束电极在临床中的应用只是时间问题。

采用冷循环射频脉冲输出技术，可以有效控制目标组织的阻抗升高，从而实现增大单次热损毁范围。一方面，单束电极因为采用了冷循环技术，电极针临近的组织的温度很低，较距离电极更远处的组织的温度低很多，电极针临近的组织的阻抗保持在低阻抗状态。另一方面，采用了射频脉冲输出技术，可以进一步保证电极针临近的组织的阻抗保持在低阻抗状态。具体讲，就是以时间T=T_ON+T_OFF为周期，在时间T_ON内注入射频能量，在时间T_OFF内停止注入射频能量，以非连续的射频能量输出方式。在T_OFF期间，能量以热传导方式向病灶周围扩散，由于停止了射频能量的注入，加上电极内部冷循环的作用，电极针临近组织的温度急剧下降，电极针临近组织的阻抗恢复至低阻区，为下个T_ON期间射频能量的注入提供了条件。为了减小对心电的影响，一般周期T 要大于8s，即射频输出的脉冲频率F要小于0.125Hz。

已知的一定类型的射频肿瘤消融系统所采用的射频脉冲输出技术中，T_ON和T_OFF是固定不变的。其占空比D=T_ON / (T_ON +T_OFF)是恒定，其输出功率的平均值P_O=D * P_ON，也是固定不变的。已知的射频脉冲输出技术的问题在于，在给定治疗时间的前提下，其热损毁范围或临床消融效果，完全依赖于病灶自身的散热环境。倘若病灶的血供越丰富，则血流所带走的热量会很多，病灶内剩下的能量少，热损毁范围小。倘若病灶的血供少，血流所带走的热量也少，病灶内剩下的能量集聚过多，在较短时间内，电极针临近组织温度迅速上升，阻抗变得很高，甚至碳化，热损毁范围也小。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应脉冲的实现方法，以解决现有射频脉冲控制系统所产生的热损范围完全依赖于病灶自身的散热环境，且其高电平工作时间T_ON和低电平工作时间T_OFF固定不变，即其占空比不可根据病灶信息变化的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自适应脉冲的实现方法，包括以下步骤：

S1：获取病灶的初始阻抗值，判断射频脉冲控制系统的工作状态；

S2：若射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M的大小关系，调节射频脉冲控制系统的高电平工作时间T_ON的宽度；

S3：若射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值和T_MIN的大小关系，调节射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF的宽度。

进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：

S21：若射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则判断病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M的大小关系；

S22：若病灶当前的阻抗值小于或等于预设阈值R_M，则保持射频脉冲控制系统的高电平工作状态；若病灶当前的阻抗值大于预设阈值R_M，则将射频脉冲控制系统的输出功率降低至最小输出功率，使其由高电平工作状态进入低电平工作状态。

进一步地，步骤S3具体包括以下步骤：

S31：若射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则判断病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值的大小关系；

S32：若病灶当前的阻抗值大于病灶的初始阻抗值，则保持射频脉冲控制系统的低电平工作状态；若病灶当前的阻抗值小于或等于病灶的初始阻抗值，则判断射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF与T_MIN的大小关系；

S33：若射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF小于T_MIN，则保持射频脉冲控制系统的低电平工作状态；若射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF大于或等于T_MIN，则将射频脉冲控制系统的输出功率恢复至额定功率，并使其由低电平工作状态进入高电平工作状态。

进一步地，步骤S2预设阈值R_M等于病灶的初始阻抗的150%。

进一步地，步骤S3中的T_MIN等于8秒。

本发明的有益效果为：

1、本发明使射频脉冲控制系统的热损毁范围不再依赖病灶自身的散热环境。将现有的固定脉冲技术，改造为自适应脉冲技术，其高电平工作时间T_ON和低电平工作时间T_OFF都是根据病灶信息自动可变的，即其占空比D是可根据病灶反馈回来的信息自动适应。当病灶的血供越丰富，占空比D变得越大，则输出功率越大；当病灶的血供越少，占空比D变得更小，则输出功率越小。

2、本发明在整过治疗期间，对病灶信息进行不间断的监测，并根据病灶组织反馈回来的信息，自动调整输出脉宽宽度。病灶组织血供越丰富，输出脉宽越宽，注入病灶的射频能量越多；病灶组织血供越少，输出脉宽越窄，注入病灶的射频能量越少。有效地控制了目标组织的阻抗，使电极临近组织一直处于较低阻抗状态。自动化程度高，热损毁范围大，并且一致性好。

附图说明

图1为现有的射频脉冲控制系统的脉冲信号波形图；

图2为图1中所示的脉冲信号经过现有射频脉冲控制方法调整后输出的波形图；

图3的本发明中的射频脉冲控制系统的脉冲信号波形图；

图4为图3中所示的脉冲信号经过本自适应脉冲的实现方法的调整后输出的波形图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

一种自适应脉冲的实现方法，包括以下步骤：

S2：若射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M（本申请中的预设阈值R_M等于病灶的初始阻抗的150%）的大小关系，调节射频脉冲控制系统的高电平工作时间T_ON的宽度；

S3：若射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值和T_MIN（本申请中的T_MIN等于8秒）的大小关系，调节射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF的宽度。

其中，上述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：若射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则判断病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M的大小关系。

在高电平工作期间，阻抗设置有上限阈值R_M，若当前病灶的阻抗值超过R_M，则结束高电平工作状态而进入低电平工作状态，可见，高电平工作时间T_ON的宽度不是固定的，而是根据病灶反馈回来的信息进行自动调整的。

上述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：若射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则判断病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值的大小关系。

S32：若病灶当前的阻抗值大于病灶的初始阻抗值，则保持射频脉冲控制系统的低电平工作状态；若病灶当前的阻抗值小于或等于病灶的初始阻抗值，则判断射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF与T_MIN的大小关系。

在低电平工作期间，当当前病灶的阻抗值小于或等于初始阻抗值时，并且T_OFF的宽度不小于8S时，则结束低电平工作状态而进入高电平工作状态。可见，低电平工作时间T_OFF的宽度不是固定的，而是根据病灶反馈回来的信息进行自动调整的，且其宽度不小于8S。并且，如图1和图2所示，现有的射频脉冲技术中，在低电平工作期间，射频输出为零。如图3和图4所示，本发明中，在低电平工作期间，还存在射频输出不为零的、很小的试探射频能量P_MIN。

本发明在整过治疗期间，对病灶信息进行不间断的监测，并根据病灶组织反馈回来的信息，自动调整输出脉宽宽度。病灶组织血供越丰富，输出脉宽越宽，注入病灶的射频能量越多；病灶组织血供越少，输出脉宽越窄，注入病灶的射频能量越少。有效地控制了目标组织的阻抗，使电极临近组织一直处于较低阻抗状态。自动化程度高，热损毁范围大，并且一致性好。

Claims

1.一种自适应脉冲的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2：若所述射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M的大小关系，调节射频脉冲控制系统的高电平工作时间T_ON的宽度；

S3：若所述射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则根据病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值和T_MIN的大小关系，调节射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF的宽度；

所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：若所述射频脉冲控制系统工作在高电平状态，则判断病灶当前的阻抗值与预设阈值R_M的大小关系；

S22：若所述病灶当前的阻抗值小于或等于预设阈值R_M，则保持射频脉冲控制系统的高电平工作状态；若所述病灶当前的阻抗值大于预设阈值R_M，则将射频脉冲控制系统的输出功率降低至最小输出功率，使其由高电平工作状态进入低电平工作状态。

2.根据权利要求1所述的自适应脉冲的实现方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：若所述射频脉冲控制系统工作在低电平状态，则判断病灶当前的阻抗值与病灶的初始阻抗值的大小关系；

S32：若所述病灶当前的阻抗值大于病灶的初始阻抗值，则保持射频脉冲控制系统的低电平工作状态；若所述病灶当前的阻抗值小于或等于病灶的初始阻抗值，则判断射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF与T_MIN的大小关系；

S33：若所述射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF小于T_MIN，则保持射频脉冲控制系统的低电平工作状态；若所述射频脉冲控制系统的低电平工作时间T_OFF大于或等于T_MIN，则将射频脉冲控制系统的输出功率恢复至额定功率，并使其由低电平工作状态进入高电平工作状态。

3.根据权利要求1所述的自适应脉冲的实现方法，其特征在于，所述预设阈值R_M等于病灶的初始阻抗的150％。

4.根据权利要求1或2所述的自适应脉冲的实现方法，其特征在于，所述T_MIN等于8秒。