CN108324366A - 射频消融电极及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频消融电极及其控制系统。在消融电极头部覆盖感温变色膜，设置CCD相机用于采集感温变色膜的图像，消融电极通过同轴电缆连接射频功率放大电路，射频功率放大电路用于向对应的消融电极输出射频信号，检测电路与射频功率放大电路对应的消融电极相连接，检测电路还连接图像处理器，图像处理器用于分析CCD相机采集的图像。本发明解决了现有技术中无法检测消融头温度易受干扰的技术问题，实现通过CCD相机采集射频消融电极头表面覆盖的感温变色膜的图像，利用图像传感器识别变色状态，检测电路输出故障信号，通过控制电路，最终调节射频功率放大电路的输出功率，已达到安全使用射频消融电极的作用。

Description

射频消融电极及其控制系统
技术领域
本发明涉及医学领域，具体而言，涉及一种射频消融电极及其控制系统。
背景技术
射频消融电极及其控制系统往往通过一个消融电极和中性电极与患者相连，其中消融电极进入患者体内，到达待消融部位；中性电极与患者皮肤表面接触。射频电流流过消融电极、患者组织和中性电极形成回路。消融电极面积较小，电场强度较大，对消融电极周围组织产生明显的热效应，使组织脱水、凝固和坏死。中性电极面积较大，对患者皮肤不产生明显加热作用。这种射频消融方式能够在消融电极所在组织形成一个消融点。
目前，现有的肿瘤热疗仪存在以下缺陷：即在使用微波加热由于电磁干扰使得传统热电偶测得温度不准确，过高的温度会在烧坏肿瘤细胞的同时将肿瘤细胞周围的好组织也烧坏。
发明内容
本发明实施例提供了一种射频消融电极及其控制系统，以至少解决现有技术中通过热电偶测得皮肤温度易受干扰，人工观察容易疏漏的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种射频消融电极及其控制系统，在消融电极头部覆盖感温变色膜，设置至少一个CCD相机用于采集所述感温变色膜的图像，所述消融电极通过同轴电缆连接射频功率放大电路，所述射频功率放大电路用于向对应的消融电极输出所述射频信号；
检测电路，与所述射频功率放大电路对应的消融电极相连接，用于检测所述射频功率放大电路对应的消融电极的消融温度，还连接图像处理器，所述图像处理器用于分析所述CCD相机采集的图像；
控制电路，与所述检测电路相连接；
以及射频功率调节电路，与所述射频功率放大电路和所述控制电路均相连接，用于调节所述射频功率放大电路的输出功率；
以及射频信号控制单元，向所述射频功率放大电路传送射频信号，用于控制所述射频功率调节电路。
进一步地，所述射频信号控制单元输出射频驱动信号，所述射频驱动信号控制所述射频功率放大器输出射频信号。
进一步地，所述射频功率调节电路用于调节所述射频功率放大电路的供电电压。
进一步地，所述射频功率调节电路为降压式变换电路。
进一步地，所述射频功率放大电路还用于接收射频驱动信号。
进一步地，所述射频功率放大电路包括：MOSFET驱动电路，用于产生一对互补的驱动信号；一对推挽工作的MOSFET，与所述MOSFET驱动电路相连接，用于根据所述互补的驱动信号对射频信号进行推挽放大；隔离输出变压器，与所述推挽工作的MOSFET相连接，用于对推挽放大后的射频信号进行隔离和变压。
进一步地，所述检测电路还与所述射频功率放大电路相连接，用于将所述射频功率放大电路运行参数发送给所述控制电路。
优选地，所述图像处理器计算M×N大小的图像帧中的每一个像素点，统计R,G,B三通道中亮度最大的值：X＝max(R,G,B)，如果R,G,B三通道中的亮度最大值X>阀值T1，则统计该图像帧中每一个像素点的最大亮度值所处颜色通道的像素点的个数Cr，Cg，Cb，然后判断偏向该颜色通道像素个数占整幅图像的百分比，如果该百分比：R＝max(Cr,Cg,Cb)/N*N>阀值T2，则判断该图像帧偏色，对偏色出现的连续帧数Nr,Ng,Nb进行统计，如果偏色持续帧数Nmax＝max(Nr,Ng,Nb)>阀值Tt,判断为温度故障。
在本发明实施例中，采用射频功率放大电路，用于向对应的消融电极发出射频信号。射频信号控制单元，向所述射频功率放大电路传送射频信号，用于调节所述射频功率放大电路的输出功率，通过CCD相机采集射频消融电极头表面覆盖的感温变色膜的图像，利用图像传感器识别变色状态，检测电路输出故障信号，通过控制电路，最终调节射频功率放大电路的输出功率，已达到安全使用射频消融电极的作用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种射频消融电极及其控制系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的一种射频消融电极及其控制系统判断感温变色膜变色的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明为了解决背景技术所述的无法进行多点消融的技术问题，提出了本发明的射频消融电极及其控制系统。
图1是根据本发明实施例的射频消融电极及其控制系统的示意图。如图1所示，在消融电极头10部覆盖感温变色膜11，设置至少一个CCD相机12用于采集感温变色膜的图像，消融电极通过同轴电缆连接射频功率放大电路301，射频功率放大电路用于向对应的消融电极输出射频信号，检测电路303，与射频功率放大电路对应的消融电极相连接，用于检测射频功率放大电路对应的消融电极的消融温度，还连接图像处理器14，图像处理器用于分析CCD相机采集的图像，控制电路305，与检测电路相连接；以及射频功率调节电路307，与射频功率放大电路和控制电路均相连接，用于调节射频功率放大电路的输出功率；以及射频信号控制单元50，向射频功率放大电路传送射频信号，用于控制射频功率调节电路。
本发明实施例的感温变色膜11的表面设有感温变色层，感温变色层为三层结构，最内层为由可逆感温变色油墨制成的变色层，最外层为保护膜。感温变色膜11为杯状结构。通过变色层感温40℃，当温度在40℃以上时，变色层感温为红色，当低于40℃时，为无色；从而起到通过颜色变色指示温度范围的功能。
可选地，射频信号控制单元输出射频驱动信号，射频驱动信号控制射频功率放大器输出射频信号，射频功率调节电路用于调节射频功率放大电路的供电电压，射频功率调节电路为降压式变换电路，射频功率放大电路还用于接收射频驱动信号。
如图1所示，射频功率组件中的射频功率放大电路301、检测电路303、控制电路305和射频功率调节电路307形成了闭环的控制系统。通过检测电路检测的数据来控制射频功率放大电路输出的射频信号的功率，以保证射频功率放大电路输出的功率满足消融电极的温度要求。检测电路可以检测电极温度、电极阻抗，射频功率放大电路的射频电压和射频电流的信息，以及图像处理器14发出的故障信息。其中，检测电路将检测到的电极温度反馈给控制电路，如果检测到的电极温度高于或者低于电极所需温度时，控制电路控制射频功率调节电路来调节射频功率放大电路的输出功率，以避免消融电极温度过高损伤患者或者温度过低使得射频电极无法正常进行消融作业；同样地，被消融的组织的消融程度会导致检测到的阻抗的变化，在控制电路在收到检测电路检测到的阻抗值时对输出功率进行调整，或者停止消融操作，以避免输出功率较大对患者造成损伤。同理，检测电路检测到的射频电压和射频电流等信息可以用来判断当前进行消融的射频参数是否在正常的工作范围，避免在设备异常时对患者造成损伤。
控制射频信号的输出功率的目的是通过输出适宜的射频信号使射频功率组件相对应的消融电极的温度维持在适当的消融温度。因此，射频信号输出功率的控制方法以温度为目标，采用比例积分调节算法，以温度差和温度变化率决定射频输出功率调节量。计算公式是：
射频输出功率调节量＝比例系数×(目标温度-当前温度)+积分系数×(当前温度-上一时刻温度)
优选的，如图2，图像处理器计算M×N大小的CCD相机采集到的图像帧中的每一个像素点，统计R,G,B三通道中亮度最大的值：X＝max(R,G,B)，如果R,G,B三通道中的亮度最大值X>阀值T1，则统计该图像帧中每一个像素点的最大亮度值所处颜色通道的像素点的个数Cr，Cg，Cb，然后判断偏向该颜色通道像素个数占整幅图像的百分比，如果该百分比：R＝max(Cr,Cg,Cb)/N*N>阀值T2，则判断该图像帧偏色，对偏色出现的连续帧数Nr,Ng,Nb进行统计，如果偏色持续帧数Nmax＝max(Nr,Ng,Nb)>阀值Tt,判断为温度故障。温度故障信号决定射频输出功率调节量。
可选地，射频功率放大电路包括：MOSFET驱动电路，用于产生一对互补的驱动信号；一对推挽工作的MOSFET，与MOSFET驱动电路相连接，用于根据互补的驱动信号对射频信号进行推挽放大；隔离输出变压器，与推挽工作的MOSFET相连接，用于对推挽放大后的射频信号进行隔离和变压。射频功率放大电路由MOSFET驱动电路、一对推挽工作的MOSFET和隔离输出变压器组成。射频信号经过MOSFET驱动电路形成一对互补的驱动信号驱动MOSFET推挽放大，经隔离输出变压器隔离和变压后输出，达到输出大功率射频能量的目的。
检测电路还与射频功率放大电路相连接，用于将射频功率放大电路运行参数发送给所述控制电路。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种射频消融电极及其控制系统，其特征在于，在消融电极头部覆盖感温变色膜，设置至少一个CCD相机用于采集所述感温变色膜的图像，所述消融电极通过同轴电缆连接射频功率放大电路，所述射频功率放大电路用于向对应的消融电极输出所述射频信号；
检测电路，与所述射频功率放大电路对应的消融电极相连接，用于检测所述射频功率放大电路对应的消融电极的消融温度，还连接图像处理器，所述图像处理器用于分析所述CCD相机采集的图像；
控制电路，与所述检测电路相连接；
以及射频功率调节电路，与所述射频功率放大电路和所述控制电路均相连接，用于调节所述射频功率放大电路的输出功率；
以及射频信号控制单元，向所述射频功率放大电路传送射频信号，用于控制所述射频功率调节电路。
2.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述射频信号控制单元输出射频驱动信号，所述射频驱动信号控制所述射频功率放大器输出射频信号。
3.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述射频功率调节电路用于调节所述射频功率放大电路的供电电压。
4.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述射频功率调节电路为降压式变换电路。
5.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述射频功率放大电路还用于接收射频驱动信号。
6.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述射频功率放大电路包括：
MOSFET驱动电路，用于产生一对互补的驱动信号；
一对推挽工作的MOSFET，与所述MOSFET驱动电路相连接，用于根据所述互补的驱动信号对射频信号进行推挽放大；
隔离输出变压器，与所述推挽工作的MOSFET相连接，用于对推挽放大后的射频信号进行隔离和变压。
7.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述检测电路还与所述射频功率放大电路相连接，用于将所述射频功率放大电路运行参数发送给所述控制电路。
8.根据权利要求1所述的射频消融电极及其控制系统，其特征在于，所述图像处理器计算M×N大小的图像帧中的每一个像素点，统计R,G,B三通道中亮度最大的值：X＝max(R,G,B)，如果R,G,B三通道中的亮度最大值X>阀值T1，则统计该图像帧中每一个像素点的最大亮度值所处颜色通道的像素点的个数Cr，Cg，Cb，然后判断偏向该颜色通道像素个数占整幅图像的百分比，如果该百分比：R＝max(Cr,Cg,Cb)/N*N>阀值T2，则判断该图像帧偏色，对偏色出现的连续帧数Nr,Ng,Nb进行统计，如果偏色持续帧数Nmax＝max(Nr,Ng,Nb)>阀值Tt,判断为温度故障。
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