CN107981928A - 一种消融电极温度控制装置及其消融电极温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消融电极温度控制装置及其消融电极温度控制方法,包括消融电极和导管,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,消融电极的前端设置有温度传感器,所述装置还包括有一个温度控制器,所述温度控制器包括冷却液循环系统和温度控制电路,所述方法是:首先通过提高消融电流发生器产生的消融控制电流提高消融电极的温度,当消融电极的温度达到设定的阈值时,停止提高消融电流发生器产生的消融控制电流,维持消融控制电流强度,当消融电极的温度继续上升,启动循环泵对消融电极进行降温,当消融电极温度降到设定的阈值时停止循环泵工作。本发明通过控制液体的流速可以快速调节控制射频消融电极的温度,进而实现对局部组织加热温度的控制。

Description

一种消融电极温度控制装置及其消融电极温度控制方法
技术领域
本发明涉及一种消融电极温度控制装置及其消融电极温度控制方法。
背景技术
射频消融术是医疗领域的常见技术之一。该技术在X光血管造影机的监测下,把电极导管插入身体特定部分,检查确定该部分的异常细胞(例如肿瘤)的位置,然后在该处局部释放射频电流。由于人体是一个导电体,因此当射频电流通过人体局部组织时,由于热效应使得在很小的范围内产生很高的温度,使局部组织内水分蒸发,干燥坏死,同时细胞蛋白质变性,使细胞丧失活性、死亡,从而达到治疗的目的。目前,射频消融术已在治疗肿瘤、组织坏死等方向得到了成功应用。
由于射频消融装置采用基于热效应加热局部组织,将组织细胞温度升高到一定范围进行治疗,因此,温度是射频消融治疗中的一个关键参数。如何在治疗过程中自动控制调整射频消融装置的温度,实现组织局部稳定加热到设定温度,而临近组织细胞损伤尽可能地低,从而保证治疗效果和安全,这是射频消融装置设计的关键问题。
射频消融装置的温度控制方案分为采用功率控制和采用温度控制两大类。采用功率控制在早期射频消融装置中使用,其采用恒定的功率输出射频能量,在治疗中测量局部组织细胞的阻抗,估测热损伤程度,从而控制能量输出。但是,这种基于阻抗的控制方式对细胞阻抗的测量并不精确,从而在治疗过程中出现碳化或者热穿孔现象,甚至产生并发症。采用温度控制方案可以根据温度变化自动调节装置温度,实现均匀加热和散热,相对于采用功率控制方案更为安全可靠,因此在近年来的射频消融装置中得到了越来越多的使用。
目前,射频消融装置的温度控制方案大都基于PID算法设计的。PID算法的基本原理是根据被控变量的测量值与设定值之间的偏差,通过比例、积分、微分这三种单元的运算,对被控变量进行调整,使之稳定。PID算法原理成熟,简单有效,并且易于实现。PID算法控制精度不高,而射频消融装置需要实现对温度的控制要求较高,并且人体组织温度变化的模型难以建立,并且身体是大迟滞系统,因此采用传统的PID控制温度方案难以达到很好的效果。因此,如何实现温度的快速稳定控制仍是射频消融装置设计亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消融电极温度控制装置及其消融电极温度控制方法,是一种针对射频消融的电机温度控制的电极装置、电极温度控制装置及其消融电极温度控制方法,由于局部组织加热的温度也反映到了电极本身温度的提高,因此增加一个电极温度控制装置,在装置中增加的一个液体回流冷却系统,通过控制液体的流速可以快速调节控制射频电极的温度,进而实现对局部组织加热温度的控制。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种可实现温度控制的消融电极装置,包括消融电极和导管,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,其中,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出。
方案进一步是:所述消融电极设置在导管的内管中前端侧或者设置在导管的外管侧壁与内管侧壁之间。
一种消融电极温度控制装置,包括消融电极、导管和消融电流发生器,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,消融电流发生器产生的消融控制电流连接消融电极,其中,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出,所述装置还包括有一个温度控制器,所述温度控制器包括冷却液循环系统和温度控制电路,所述冷却液循环系统包括一个冷却液储箱和循环泵,循环泵的出口分别连接内管或外管的尾端,循环泵的进口连接冷却液储箱,当内管的尾端与循环泵的出口连接,则外管的尾端与冷却液储箱连接,否则反过来连接,所述温度传感器连接温度控制电路,温度控制电路的输出信号分别连接消融电流发生器和循环泵,温度控制电路通过设定的阈值输出控制信号,控制信号分别控制消融电流发生器产生电流的强弱以及控制循环泵的速度改变冷却液在内管与外管之间的流速,实现对消融电极温度的控制。
方案进一步是:所述冷却液储箱中设置有发热电阻,通过发热电阻提升冷却液的温度,实现对消融电极温度的提升。
方案进一步是:在所述冷却液储箱中设置有风扇,所述风扇用于快速降低冷却液储箱中冷却液的温度。
方案进一步是:所述消融电极设置在导管的内管前端侧或者设置在导管的外管侧壁与内管侧壁之间。
一种基于消融电极温度控制装置的消融电极温度控制方法,所述装置包括消融电极、导管和消融电流发生器,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,消融电流发生器产生的消融控制电流连接消融电极,其中,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出,所述装置还包括有一个温度控制器,所述温度控制器包括冷却液循环系统和温度控制电路,所述冷却液循环系统包括一个冷却液储箱和循环泵,循环泵的出口分别连接内管或外管的尾端,循环泵的进口连接冷却液储箱,当内管的尾端与循环泵的出口连接,则外管的尾端与冷却液储箱连接,否则反过来连接,所述温度传感器连接温度控制电路,温度控制电路的输出信号分别连接消融电流发生器和循环泵,温度控制电路通过设定的阈值输出控制信号,控制信号分别控制消融电流发生器产生电流的强弱以及控制循环泵的速度改变冷却液在内管与外管之间的流速,实现对消融电极温度的控制;
所述方法是:首先通过提高消融电流发生器产生的消融控制电流提高消融电极的温度,当消融电极的温度达到设定的阈值时,停止提高消融电流发生器产生的消融控制电流,维持消融控制电流强度,当消融电极的温度继续上升,启动循环泵对消融电极进行降温,当消融电极温度降到设定的阈值时停止循环泵工作。
方案进一步是:当启动循环泵后消融电极温度继续上升,则提高启动循环泵转速加快冷却液的循环速度。
方案进一步是:当提高启动循环泵转速达到极限值后消融电极温度继续上升,则降低消融电流发生器产生的消融控制电流使消融电极的温度回到设定的阈值。
方案进一步是:所述降低消融电流发生器产生的消融控制电流的下降速率是每分钟以当前电流强度的5%作为下降调整的下降速率。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:由于局部组织加热的温度也反映到了电极本身温度的提高,因此增加一个电极温度控制装置,在装置中增加的一个液体回流冷却系统,通过控制液体的流速可以快速调节控制射频消融电极的温度,进而实现对局部组织加热温度的控制。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图 1是本发明消融电极装置结构示意图。
图2是本发明消融电极温度控制装置结构示意图。
具体实施方式
实施例1:
一种可实现温度控制的消融电极装置,如图1所示,消融电极装置包括消融电极1和导管2,消融电极设置在导管中,并从导管的前端口201伸出,其中,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔101,内腔中设置有温度传感器3,温度传感器的信号线301从消融电极的尾端引出并从导管后端伸出,所述导管包括相套的内管202和外管203,外管的前端口封闭,内管的前端口101开放,内管前端口与外管前端口内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间通过支撑体4支撑形成有液体5流动的间隙6,内管前端在与外管前端内侧通过连接体7连接留出有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙8,通过间隙流体5可以在内管与外管之间形成回路,消融电极从外管底端口伸出,并且在底端口侧壁上通过“O”圈9密封,其中的内管和外管可选用耐高温的医用塑料。
实施例中:所述消融电极设置在导管的内管内孔中的前端侧或者设置在导管的外管侧壁与内管侧壁之间。
实施例2:
一种消融电极温度控制装置,如图2所示,本实施例除了包括实施例1所述的消融电极、导管外,并且还消融电流发生器10,消融电流发生器输出分别连接所述消融电极1和参考电极11,所述消融电极1和参考电极11分别放置使患者体内在病灶处形成电信号回路,消融电流发生器是现有技术,在本实施例中就不再详细的赘述,如实施例1所述,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,消融电流发生器产生的消融控制电流连接消融电极,其中,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出。本实施例中,所述装置还包括有一个温度控制器,所述温度控制器包括冷却液循环系统和温度控制电路13,所述冷却液循环系统包括一个冷却液储箱14和循环泵15,循环泵的出口连接内管或外管的尾端,如图2所示连接在外管的尾端,循环泵的进口连接冷却液储箱,内管的尾端连接冷却液储箱形成冷却回路,当然也可以反过来,循环泵的出口连接内管的尾端,外管的尾端连接冷却液储箱形成冷却回路;所述温度传感器3连接温度控制电路13,温度控制电路的输出信号分别连接消融电流发生器和循环泵,温度控制电路通过设定的阈值输出控制信号,控制信号分别控制消融电流发生器产生电流的强弱以及控制循环泵的速度改变冷却液在内管与外管之间的流速,实现对消融电极温度的控制。
实施例中:所述冷却液储箱中设置有发热电阻16,例如电阻丝,通过发热电阻提升冷却液的温度,实现对消融电极温度的提升,例如在手术前先对消融电极1升温至37度左右使其接近人体温度。
实施例中,为了提高降温的速度需要对冷却液做降温处理,因此:在所述冷却液储箱中设置有风扇12,所述风扇用于快速降低冷却液储箱中冷却液的温度。1中的发热电阻16的控制和风扇12均连接温度控制电路。
如同实施例1所述一样:所述消融电极设置在导管的内管中前端侧或者设置在导管的外管侧壁与内管侧壁之间。
本实施例中的温度控制电路包括有微处理器以及围绕微处理器设置的键盘输入电路以及与消融电流发生器10连接的通讯电路和循环泵、发热电阻、风扇的驱动电路,通过键盘电路可以设置温度阈值,微处理器中设置有控制程序,通过控制程序实现对消融电极的温度控制。
实施例3:
一种基于实施例2所述消融电极温度控制装置的消融电极温度控制方法,因此,实施例2的内容应被作为本实施例中的内容;其中,所述装置包括消融电极、导管和消融电流发生器,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,消融电流发生器产生的消融控制电流连接消融电极,其中,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出,所述装置还包括有一个温度控制器,所述温度控制器包括冷却液循环系统和温度控制电路,所述冷却液循环系统包括一个冷却液储箱和循环泵,循环泵的出口分别连接内管或外管的尾端,循环泵的进口连接冷却液储箱,当内管的尾端与循环泵的出口连接,则外管的尾端与冷却液储箱连接,否则反过来连接,所述温度传感器连接温度控制电路,温度控制电路的输出信号分别连接消融电流发生器和循环泵,温度控制电路通过设定的阈值输出控制信号,控制信号分别控制消融电流发生器产生电流的强弱以及控制循环泵的速度改变冷却液在内管与外管之间的流速,实现对消融电极温度的控制;
所述方法是:首先通过提高消融电流发生器产生的消融控制电流提高消融电极的温度,当消融电极的温度达到设定的阈值时,停止提高消融电流发生器产生的消融控制电流,维持消融控制电流强度,当消融电极的温度继续上升,启动循环泵对消融电极进行降温,当消融电极温度降到设定的阈值时停止循环泵工作,其中的冷却液使用的是医用纯净水。
其中:当启动循环泵后消融电极温度继续上升,则提高启动循环泵转速加快冷却液的循环速度。
其中:当提高启动循环泵转速达到极限值后消融电极温度继续上升,则降低消融电流发生器产生的消融控制电流使消融电极的温度回到设定的阈值。
其中:所述降低消融电流发生器产生的消融控制电流的下降速率是每分钟以当前电流强度的5%作为下降调整的下降速率。
方法中还包括:当消融电极达到设定的上限值,立即消融电流发生器工作并发出报警信号。
当然,对于循环泵15的速度调节可以采用PWM信号的占空比以及模糊控制PID模块实现对加热的精确控制,其中的PWM信号的占空比以及PID方法都是熟知技术这里不再赘述。
以上结合附图描述了本发明的实施方式,较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干修改和变型。这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可实现温度控制的消融电极装置,包括消融电极和导管,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,其特征在于,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出。
2.根据权利要求1所述的射频消融电极装置,其特征在于,所述消融电极设置在导管的内管中前端侧或者设置在导管的外管侧壁与内管侧壁之间。
3.一种消融电极温度控制装置,包括消融电极、导管和消融电流发生器,消融电极设置在导管中,并从导管的前端伸出,消融电流发生器产生的消融控制电流连接消融电极,其特征在于,所述消融电极的前端设置有封闭的内腔,内腔中设置有温度传感器,温度传感器的信号线从消融电极的尾端引出,所述导管包括相套的内管和外管,外管的前端封闭,内管的前端开放,内管前端与外管前端内侧连接,外管侧壁与内管侧壁之间设置有液体流动的间隙,内管前端在与外管前端内侧连接处留有与外管侧壁和内管侧壁之间间隙连通的缝隙,消融电极从外管底端伸出,所述装置还包括有一个温度控制器,所述温度控制器包括冷却液循环系统和温度控制电路,所述冷却液循环系统包括一个冷却液储箱和循环泵,循环泵的出口分别连接内管或外管的尾端,循环泵的进口连接冷却液储箱,当内管的尾端与循环泵的出口连接,则外管的尾端与冷却液储箱连接,否则反过来连接,所述温度传感器连接温度控制电路,温度控制电路的输出信号分别连接消融电流发生器和循环泵,温度控制电路通过设定的阈值输出控制信号,控制信号分别控制消融电流发生器产生电流的强弱以及控制循环泵的速度改变冷却液在内管与外管之间的流速,实现对消融电极温度的控制。
4.根据权利要求3所述的消融电极温度控制装置,其特征在于,所述冷却液储箱中设置有发热电阻,通过发热电阻提升冷却液的温度,实现对消融电极温度的提升。
5.根据权利要求3所述的消融电极温度控制装置,其特征在于,在所述冷却液储箱中设置有风扇,所述风扇用于快速降低冷却液储箱中冷却液的温度。
6.根据权利要求3所述的消融电极温度控制装置,其特征在于,所述消融电极设置在导管的内管中前端侧或者设置在导管的外管侧壁与内管侧壁之间。
7.一种基于消融电极温度控制装置的消融电极温度控制方法,所述装置是权利要求3所述的消融电极温度控制装置,其特征在于,所述方法是:首先通过提高消融电流发生器产生的消融控制电流提高消融电极的温度,当消融电极的温度达到设定的阈值时,停止提高消融电流发生器产生的消融控制电流,维持消融控制电流强度,当消融电极的温度继续上升,启动循环泵对消融电极进行降温,当消融电极温度降到设定的阈值时停止循环泵工作。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,当启动循环泵后消融电极温度继续上升,则提高启动循环泵转速加快冷却液的循环速度。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,当提高启动循环泵转速达到极限值后消融电极温度继续上升,则降低消融电流发生器产生的消融控制电流使消融电极的温度回到设定的阈值。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述降低消融电流发生器产生的消融控制电流的下降速率是每分钟以当前电流强度的5%作为下降调整的下降速率。
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