CN107595384B - 一种智能微波消融针及其功率控制方法 - Google Patents

一种智能微波消融针及其功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能微波消融针，包括手柄，手柄上安装有微波消融针体，手柄内安装有控制模块、温度传感器、微波电缆接口和冷却水管接口，微波消融针体内设置有同轴电缆，微波消融针体的前端安装有微波辐射装置，同轴电缆包括内导体和外导体，在内导体和外导体之间设置有绝缘体，在微波辐射装置内设置有微波天线，微波天线与内导体相连。本发明能够改进现有技术的不足，实现对于微波消融针工作温度和输出功率的准确控制。

Description

一种智能微波消融针及其功率控制方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种智能微波消融针及其功率控制方法。
背景技术
智能微波消融针是与消融仪配套使用的，由主机提供微波给智能消融针进行功率输出治疗肿瘤。
当前肿瘤治疗手段包含传统的手术、放疗、化疗、微创治疗等。在肿瘤的临床治疗中，各有特点和优势，但也都有其局限性与缺陷。
手术对于早期肿瘤可取得根治性效果，但中晚期肿瘤患者往往失去了最佳手术时机（目前许多肿瘤患者，70％以上确诊时已届晚期），而且传统手术创伤较大； 放疗在许多肿瘤治疗中作用明显，如头颈部肿瘤，直肠癌、乳腺癌、脑瘤等，但因其严重的不良反应，如放射性肺损伤、骨髓抑制等，严重影响生活质量反而降低了临床受益率；化疗是把双刃剑--既杀伤了肿瘤细胞，又对人的正常组织和免疫系统造成一定的损害。同时对晚期患者来说局部肿瘤负荷大以及肿瘤细胞的多药耐药现象，疗效并不理想。所以，人们一直盼望能找到一种既能有效杀灭癌细胞，又能尽量保护正常组织的治疗肿瘤的方法。
近年来，肿瘤的微创疗法异军突起，引人注目。现在，影像导引的微创治疗在国际上已被并列为肿瘤治疗的第四大手段，成为非常有前景的领域。
微波消融术是近几十年发展起来的治疗恶性肿瘤的有效的微创技术，尤其是在实体肿瘤的治疗中更是取得了显著成效，已有多篇报道说明其治疗效果优于激光消融、乙醇注射和乙酸注射等其他微创方法。随着工程技术的发展，这种方法不但可以治疗丧失手术机会的患者，而且具有较手术治疗更能耐受脏器功能差、保存瘤外正常组织、避免全身化疗不良反应以及减少手术创伤和病死率、有效治疗转移肿瘤的优势。
现有微波消融针通过微波电缆将微波功率传输到消融针尖进行治疗肿瘤区域，但消融针无法进行自检、术中监测、功率补偿、冷却系统监控、驻波自动监测等功能，手术过程中，不能有效的监控功率输出记录、消融针使用次数及消融针的规格型号等信息无法进行追踪。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能微波消融针及其功率控制方法，能够解决现有技术的不足，实现对于微波消融针工作温度和输出功率的准确控制。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种智能微波消融针，包括手柄，手柄上安装有微波消融针体，手柄内安装有控制模块、温度传感器、微波电缆接口和冷却水管接口，微波消融针体内设置有同轴电缆，微波消融针体的前端安装有微波辐射装置，同轴电缆包括内导体和外导体，在内导体和外导体之间设置有绝缘体，在微波辐射装置内设置有微波天线，微波天线与内导体相连。
作为优选，所述控制模块包括智能控制系统和管理应用系统。
一种上述的智能微波消融针的功率控制方法，包括以下步骤：
A、控制模块接收温度传感器检测的微波消融针工作温度，然后根据微波消融针的输出功率和工作温度，对冷却水流速和温度进行控制；
B、当微波消融针的工作温度发生变化时，调整冷却水流速，
Figure DEST_PATH_983083DEST_PATH_IMAGE001
其中，F为冷却水实时流速，T为微波消融针的实时工作温度，t为实时时刻，
Figure DEST_PATH_57829DEST_PATH_IMAGE002
为检测时间段，时间段选取为0.5～3s，
Figure DEST_PATH_405765DEST_PATH_IMAGE003
为微波消融针工作温度偏差值；
C、当微波消融针的输出功率发生变化时，调整冷却水温度，
Figure DEST_PATH_627536DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure DEST_PATH_693712DEST_PATH_IMAGE005
为冷却水的实时水温，
Figure DEST_PATH_294851DEST_PATH_IMAGE006
为冷却水调整前的初始水温，P为微波消融针的输出功率，
Figure DEST_PATH_762873DEST_PATH_IMAGE007
为比例系数。
作为优选，当调整冷却水流速时，对冷却水温度进行同步修正，
Figure DEST_PATH_421125DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure DEST_PATH_974597DEST_PATH_IMAGE009
为修正后的冷却水温度，
Figure DEST_PATH_113848DEST_PATH_IMAGE010
为冷却水流速变化量，
Figure DEST_PATH_436376DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure DEST_PATH_766994DEST_PATH_IMAGE012
为比例系数。
作为优选，当调整冷却水温度时，对冷却水流速进行同步修正，
Figure DEST_PATH_40719DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure DEST_PATH_482195DEST_PATH_IMAGE014
为修正后的冷却水流速，
Figure DEST_PATH_160695DEST_PATH_IMAGE015
为冷却水参考温度值，
Figure DEST_PATH_662214DEST_PATH_IMAGE016
为比例系数。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过对微波消融针的输出功率和冷却水供应的联合调节，提高了对于工作温度控制的精确度。此外，智能微波消融针连接主机后，自动检测智能微波消融针的型号及规格并给出相对应的治疗参数、手术过程中采用实时监测动态自动跟踪手术中各种报警信号、控制软件内部采用实时测温监控针头的温度，可以有效的控制输出温度、手术过程中智能微波消融针会根据主机输出功率，自动监测刀头有效的输出功率，并进行有效提供反馈信息给主机，进行功率自动补偿、手术过程中智能微波消融针根据消融针内部的传感器自动检测消融针的冷循环系统的温度，确保手术的安全可靠、手术过程中智能微波消融针根据针头发射的功率进行有效的监控，并把相关数据发给主机进行有效的监控手术的安全、智能微波消融针可以实时记录微波消融的使用次数及使用日期及时间以及记录水冷的温度信息以及该智能微波消融针的规格型号及使用参数、动态监控消融针功率输出。
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微波消融针体的结构图。
图中：1、微波消融针体；2、手柄；3、温度传感器；4、控制模块；5、微波电缆接口；6、冷却水管接口；7、微波辐射装置；8、内导体；9、外导体；10、绝缘体。
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柄2，手柄2上安装有微波消融针体1，手柄2内安装有控制模块4、温度传感器3、微波电缆接口5和冷却水管接口6，微波消融针体1内设置有同轴电缆，微波消融针体1的前端安装有微波辐射装置7，同轴电缆包括内导体8和外导体9，在内导体8和外导体9之间设置有绝缘体10，在微波辐射装置7内设置有微波天线，微波天线与内导体8相连。控制模块4包括智能控制系统和管理应用系统。微波消融针体1直径2mm，长150mm。将微波消融针体1的同轴电缆与手柄2内部的冷却系统与手柄2内部的水箱相连接，微波电缆接口5与手柄2内部的水箱内同轴电缆接口相连接，实现微波输入的功能；冷却水管接口6与手柄2内部的水箱输入接口相连接，实现将微波消融针体1冷却的功能，温度传感器3与手柄2内部的水箱接口相连接，控制模块4与手柄的插针输入信号相连接。
一种上述的智能微波消融针的功率控制方法，包括以下步骤：
A、控制模块4接收温度传感器3检测的微波消融针工作温度，然后根据微波消融针的输出功率和工作温度，对冷却水流速和温度进行控制；
B、当微波消融针的工作温度发生变化时，调整冷却水流速，
Figure DEST_PATH_423235DEST_PATH_IMAGE001
其中，F为冷却水实时流速，T为微波消融针的实时工作温度，t为实时时刻，
Figure DEST_PATH_668402DEST_PATH_IMAGE002
为检测时间段，时间段选取为0.5～3s，
Figure DEST_PATH_924110DEST_PATH_IMAGE003
为微波消融针工作温度偏差值；
C、当微波消融针的输出功率发生变化时，调整冷却水温度，
Figure DEST_PATH_563908DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure DEST_PATH_893783DEST_PATH_IMAGE005
为冷却水的实时水温，
Figure DEST_PATH_942641DEST_PATH_IMAGE006
为冷却水调整前的初始水温，P为微波消融针的输出功率，
Figure DEST_PATH_327224DEST_PATH_IMAGE007
为比例系数。
当调整冷却水流速时，对冷却水温度进行同步修正，
Figure DEST_PATH_904967DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure DEST_PATH_112351DEST_PATH_IMAGE009
为修正后的冷却水温度，
Figure DEST_PATH_168163DEST_PATH_IMAGE010
为冷却水流速变化量，
Figure DEST_PATH_407252DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure DEST_PATH_687055DEST_PATH_IMAGE012
为比例系数。
当调整冷却水温度时，对冷却水流速进行同步修正，
Figure DEST_PATH_647314DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure DEST_PATH_772396DEST_PATH_IMAGE014
为修正后的冷却水流速，
Figure DEST_PATH_397150DEST_PATH_IMAGE015
为冷却水参考温度值，
Figure DEST_PATH_316695DEST_PATH_IMAGE016
为比例系数。
另外，
Figure DEST_PATH_510390DEST_PATH_IMAGE015
为微波消融针的实时工作温度与冷却水的实时水温差值的平均值。
Figure DEST_PATH_173584DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure DEST_PATH_652844DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure DEST_PATH_274450DEST_PATH_IMAGE016
为常数，
Figure DEST_PATH_412563DEST_PATH_IMAGE011
与F成正比。这一系数设定方式可以提高冷却水对于微波消融针工作温度的控制精度。
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 (3)

1.一种智能微波消融针的功率控制方法，所述智能微波消融针包括手柄（2），手柄（2）上安装有微波消融针体（1），手柄（2）内安装有控制模块（4）、温度传感器（3）、微波电缆接口（5）和冷却水管接口（6），微波消融针体（1）内设置有同轴电缆，微波消融针体（1）的前端安装有微波辐射装置（7），同轴电缆包括内导体（8）和外导体（9），在内导体（8）和外导体（9）之间设置有绝缘体（10），在微波辐射装置（7）内设置有微波天线，微波天线与内导体（8）相连；所述控制模块（4）包括智能控制系统和管理应用系统；
其特征在于包括以下步骤：
A、控制模块（4）接收温度传感器（3）检测的微波消融针工作温度，然后根据微波消融针的输出功率和工作温度，对冷却水流速和温度进行控制；
B、当微波消融针的工作温度发生变化时，调整冷却水流速，
Figure 931703DEST_PATH_IMAGE001
其中，F为冷却水实时流速，T为微波消融针的实时工作温度，t为实时时刻，
Figure 79919DEST_PATH_IMAGE002
为检测时间段，时间段选取为0.5～3s，
Figure 871157DEST_PATH_IMAGE003
为微波消融针工作温度偏差值；
C、当微波消融针的输出功率发生变化时，调整冷却水温度，
Figure 969213DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 624447DEST_PATH_IMAGE005
为冷却水的实时水温，
Figure 409476DEST_PATH_IMAGE006
为冷却水调整前的初始水温，P为微波消融针的输出功率，
Figure 314109DEST_PATH_IMAGE007
为比例系数。
2.根据权利要求1所述的智能微波消融针的功率控制方法，其特征在于：当调整冷却水流速时，对冷却水温度进行同步修正，
Figure 55669DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 681255DEST_PATH_IMAGE009
为修正后的冷却水温度，
Figure 515481DEST_PATH_IMAGE010
为冷却水流速变化量，
Figure 170060DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 184152DEST_PATH_IMAGE012
为比例系数。
3.根据权利要求1所述的智能微波消融针的功率控制方法，其特征在于：当调整冷却水温度时，对冷却水流速进行同步修正，
Figure 141875DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 149932DEST_PATH_IMAGE014
为修正后的冷却水流速，
Figure 622633DEST_PATH_IMAGE015
为冷却水参考温度值，
Figure 237154DEST_PATH_IMAGE016
为比例系数。
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