CN106806020B - 一种智能一次性微波消融针及其匹配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能一次性微波消融针，包括手持部，手持部前端固定有针体，针体与微波接口相连，所述针体的前端设置有发射区，发射区内设置有冷却毛细管，冷却毛细管连接有冷却水管回路，发射区的后侧设置有凝固区，针体的表面设置有防粘涂层；手持部内设置有自动匹配芯片，自动匹配芯片包括，微波发射采集模块、阻抗匹配模块、功率匹配模块、频率匹配模块和控制模块。本发明还公开了一种上述智能一次性微波消融针的匹配方法。本发明能够改进现有技术的不足，实现了消融针的快速自动匹配。

Description

一种智能一次性微波消融针及其匹配方法
技术领域
本发明涉及一种肿瘤治疗器械，尤其是一种智能一次性微波消融针及其匹配方法。
背景技术
消融针的治疗原理是将微波针直接穿刺到肿瘤部位，组织内的极性分子在微波场的作用下高速运动，互相摩擦产生热量，在肿瘤内迅速升温，当温度升到60℃左右时，癌细胞蛋白质变性凝固，导致不可逆的坏死，同时对其他组织的影响非常小，提高患者机体的免疫力，抑制肿瘤细胞的扩散。
该项技术最主要使用的工具就是消融针，现有的消融针需要根据具体型号匹配不同的主机，不便于临床治疗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能一次性微波消融针及其匹配方法，能够解决现有技术的不足，实现了消融针的快速自动匹配。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种智能一次性微波消融针，包括手持部，手持部前端固定有针体，针体与微波接口相连，所述针体的前端设置有发射区，发射区内设置有冷却毛细管，冷却毛细管连接有冷却水管回路，发射区的后侧设置有凝固区，针体的表面设置有防粘涂层；手持部内设置有自动匹配芯片，自动匹配芯片包括，
微波发射采集模块，用于采集输入的微波信号；
微波反馈采集模块，用于采集反馈的微波信号；
阻抗匹配模块，用于对输入的微波信号进行阻抗匹配；
功率匹配模块，用于对输入的微波信号进行功率匹配；
频率匹配模块，用于对输入的微波信号进行频率匹配；
控制模块，通过分析微波的输入信号和反馈信号，控制阻抗匹配模块、功率匹配模块和频率匹配模块对消融针和微波信号进行自动匹配。
一种上述的智能一次性微波消融针的匹配方法，包括以下步骤：
A、控制模块将微波发射采集模块和微波反馈采集模块采集来的数据进行分析，对发射信号和反馈信号中各频段的强度值进行对比；
B、频率匹配模块根据两组信号强度的分布情况，分别得出发射信号和反馈信号的中心频率，频率匹配模块根据两个中心频率的偏差值，对微波发射的各频段强度进行调节，使发射信号和反馈信号的中心频率的偏差值小于阈值；
C、阻抗匹配模块根据发射信号和反馈信号总强度的差值，对微波传输回路的阻抗进行调整，使发射信号和反馈信号总强度的差值保持最小值；
D、功率匹配模块根据步骤C调整后的反馈信号总强度对微波发射功率进行调整，使微波反馈信号总强度达到阈值。
作为优选，步骤A中，采用傅里叶变换对微波发射采集模块和微波反馈采集模块采集来的数据进行分解，然后对比其各频段的强度。
作为优选，步骤B中，使用强度最大的频段作为中心频率，然后根据低于中心频率的频段总强度和高于中心频率的频段总强度对中心频率进行修正，修正时中心频率向着总强度高的方向偏移，偏移量与两个频段总强度之差的平方成正比。
作为优选，步骤C中，阻抗匹配模块对微波传输回路的阻抗进行调整时，对传输回路中的微波输入路径阻抗和微波反馈路径阻抗进行反向调节，即当微波输入路径阻抗增加时，降低微波反馈路径阻抗，当微波输入路径阻抗减小时，增加微波反馈路径阻抗。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明可以智能识别消融针的规格，自动匹配参数，消融针在治疗的同时进行术中监控，冷却系统确保有效治疗区的温度及非治疗区的正常组织保护。本发明可以有效降低患者手术中的疼痛感以及手术本身的风险。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中自动匹配芯片的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中发射区的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中针体与手持部连接部位的结构图。
图中：1、手持部；2、针体；3、微波接口；4、发射区；5、冷却毛细管；6、冷却水管回路；7、凝固区；8、防粘涂层；9、自动匹配芯片；10、储热材料层；11、固定套；12、导热柱；13、屏蔽层；14、微波通道；15、滑槽；16、卡环；17、橡胶垫；18、凹槽；19、缓冲套；91、微波发射采集模块；92、微波反馈采集模块；93、阻抗匹配模块；94、功率匹配模块；95、频率匹配模块；96、控制模块。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-2，本发明一个具体实施方式包括手持部1，手持部1前端固定有针体2，针体2与微波接口3相连，所述针体2的前端设置有发射区4，发射区4内设置有冷却毛细管5，冷却毛细管5连接有冷却水管回路6，发射区4的后侧设置有凝固区7，针体2的表面设置有防粘涂层8；手持部1内设置有自动匹配芯片9，自动匹配芯片9包括，
微波发射采集模块91，用于采集输入的微波信号；
微波反馈采集模块92，用于采集反馈的微波信号；
阻抗匹配模块93，用于对输入的微波信号进行阻抗匹配；
功率匹配模块94，用于对输入的微波信号进行功率匹配；
频率匹配模块95，用于对输入的微波信号进行频率匹配；
控制模块96，通过分析微波的输入信号和反馈信号，控制阻抗匹配模块93、功率匹配模块94和频率匹配模块95对消融针和微波信号进行自动匹配。
一种上述的智能一次性微波消融针的匹配方法，包括以下步骤：
A、控制模块96将微波发射采集模块91和微波反馈采集模块92采集来的数据进行分析，对发射信号和反馈信号中各频段的强度值进行对比；
B、频率匹配模块95根据两组信号强度的分布情况，分别得出发射信号和反馈信号的中心频率，频率匹配模块95根据两个中心频率的偏差值，对微波发射的各频段强度进行调节，使发射信号和反馈信号的中心频率的偏差值小于阈值；
C、阻抗匹配模块93根据发射信号和反馈信号总强度的差值，对微波传输回路的阻抗进行调整，使发射信号和反馈信号总强度的差值保持最小值；
D、功率匹配模块94根据步骤C调整后的反馈信号总强度对微波发射功率进行调整，使微波反馈信号总强度达到阈值。
步骤A中，采用傅里叶变换对微波发射采集模块91和微波反馈采集模块92采集来的数据进行分解，然后对比其各频段的强度。
步骤B中，使用强度最大的频段作为中心频率，然后根据低于中心频率的频段总强度和高于中心频率的频段总强度对中心频率进行修正，修正时中心频率向着总强度高的方向偏移，偏移量与两个频段总强度之差的平方成正比。
步骤C中，阻抗匹配模块93对微波传输回路的阻抗进行调整时，对传输回路中的微波输入路径阻抗和微波反馈路径阻抗进行反向调节，即当微波输入路径阻抗增加时，降低微波反馈路径阻抗，当微波输入路径阻抗减小时，增加微波反馈路径阻抗。
步骤D中，对发射功率进行调整时，功率调整量在各个频段的分担量呈正态曲线，其中中心频率分担量最大，分布曲线的参数σ与发射频段宽度成正比。
参照图3，冷却毛细管5的外侧设置有储热材料层10，储热材料层10选用YLX刚玉莫来石质储热层，冷却毛细管5和储热材料层10通过固定套固定在发射区4内，储热材料层10与微波通道14通过导热柱12相连。微波通道14外侧设置有屏蔽层13和缓冲套19。这种控温结构可以提高冷却水的吸热效率，并且降低温度调整过程的温度波动幅度，提高控温的精确性。
参照图4，手持部1外侧设置有滑槽15，滑槽15上滑动设置有卡环16，针体2通过橡胶垫17固定在卡环16上。针体2与橡胶垫17的接触面设置有凹槽18。针体2可以通过卡环在滑槽15的移动，进行固定位置的调节，提高手持部1对于不同针体2的适应性。通过外加驱动装置，可以实现在固定手持部1后，针体2的前后精确移动。在针体移动过程中，缓冲套19可以提高发射区内部结构的稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种智能一次性微波消融针的匹配方法，所述智能一次性微波消融针，包括手持部（1），手持部（1）前端固定有针体（2），针体（2）与微波接口（3）相连，其特征在于：所述针体（2）的前端设置有发射区（4），发射区（4）内设置有冷却毛细管（5），冷却毛细管（5）连接有冷却水管回路（6），发射区（4）的后侧设置有凝固区（7），针体（2）的表面设置有防粘涂层（8）；手持部（1）内设置有自动匹配芯片（9），自动匹配芯片（9）包括，
微波发射采集模块（91），用于采集输入的微波信号；
微波反馈采集模块（92），用于采集反馈的微波信号；
阻抗匹配模块（93），用于对输入的微波信号进行阻抗匹配；
功率匹配模块（94），用于对输入的微波信号进行功率匹配；
频率匹配模块（95），用于对输入的微波信号进行频率匹配；
控制模块（96），通过分析微波的输入信号和反馈信号，控制阻抗匹配模块（93）、功率匹配模块（94）和频率匹配模块（95）对消融针和微波信号进行自动匹配；
其特征在于包括以下步骤：
A、控制模块（96）将微波发射采集模块（91）和微波反馈采集模块（92）采集来的数据进行分析，对发射信号和反馈信号中各频段的强度值进行对比；
B、频率匹配模块（95）根据两组信号强度的分布情况，分别得出发射信号和反馈信号的中心频率，频率匹配模块（95）根据两个中心频率的偏差值，对微波发射的各频段强度进行调节，使发射信号和反馈信号的中心频率的偏差值小于阈值；
C、阻抗匹配模块（93）根据发射信号和反馈信号总强度的差值，对微波传输回路的阻抗进行调整，使发射信号和反馈信号总强度的差值保持最小值；
D、功率匹配模块（94）根据步骤C调整后的反馈信号总强度对微波发射功率进行调整，使微波反馈信号总强度达到阈值。
2.根据权利要求1所述的智能一次性微波消融针的匹配方法，其特征在于：步骤A中，采用傅里叶变换对微波发射采集模块（91）和微波反馈采集模块（92）采集来的数据进行分解，然后对比其各频段的强度。
3.根据权利要求1所述的智能一次性微波消融针的匹配方法，其特征在于：步骤B中，使用强度最大的频段作为中心频率，然后根据低于中心频率的频段总强度和高于中心频率的频段总强度对中心频率进行修正，修正时中心频率向着总强度高的方向偏移，偏移量与两个频段总强度之差的平方成正比。
4.根据权利要求3所述的智能一次性微波消融针的匹配方法，其特征在于：步骤C中，阻抗匹配模块（93）对微波传输回路的阻抗进行调整时，对传输回路中的微波输入路径阻抗和微波反馈路径阻抗进行反向调节，即当微波输入路径阻抗增加时，降低微波反馈路径阻抗，当微波输入路径阻抗减小时，增加微波反馈路径阻抗。
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