CN109512504A - 一种可发放刺激的单双极射频消融系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频医疗设备领域，特别涉及一种可发放刺激的单双极射频消融系统。本发明提供的可发放刺激的单双极射频消融系统将刺激功能与射频功能进行整合，克服了现有的心脏射频设备中虽然需要刺激功能，却不能集成在同一设备中的缺陷，使得医生进行两种功能的切换使用更加的方便。同时，本发明提供的系统还可以在进行刺激时进行不应期的测量机生物电传导的测量，并通过信号处理电路有效提高了ECG信号的抗干扰能力。

Description

一种可发放刺激的单双极射频消融系统

技术领域

本发明涉及射频医疗设备领域，特别涉及一种可发放刺激的单双极射频消融系统。

背景技术

射频是指频率在300KHz～1000KHz之间的非调制正弦波，射频消融仪通过射频导管发放射频，作用于体内特定部位进行消融阻断，达到治疗的效果。目前，射频消融系统能够对诸多疾病进行治疗。

在单极射频中，一个电极为工作电极，另一个采用背极板作为回路电极。单极射频的电极表面可以集中很高的能量，发射的能量可以穿透更深。但是由于是电极与背极板形成回路，因此电流流经的回路以及部位是无法控制。在双极射频中，电流仅流经两个电极之间很短的距离。相对单极射频，双极射频的主要优点在于电流的分布易于控制，保证治疗效果的同时又提高了安全性。

在现有心脏射频设备中，只有单极射频而没有双极射频的情况。同时，在进行心脏手术中，往往需要通过刺激以及ECG信号对心脏的状态进行判断。鉴于此，本文将提出一种可发放刺激的单双极射频消融系统的实现方法。

发明内容

本发明提出一种实现方法解决了目前心脏射频设备只有单极射频而没有双极射频的情况，其中，在双极情况下能够实时检测两个输出端口的温度信号，保证系统能够根据双极状态下两个导管的温度状态合理的调整输出的射频功率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种可发放刺激的单双极射频消融系统，包括，

控制电路，用于发出控制命令，控制射频生成电路及信号处理电路的工作；

射频生成电路，用于根据命令生成指定频率射频信号；

刺激信号生成电路，用于生成指定参数的刺激信号；所述指定参数包括幅度、脉宽和脉冲个数中的一个或多个；

第一通道、第二通道，第一状态下，两个通道电路均用于发射所述射频信号或者刺激信号，通常，两个通道作为输出信号的两端，通过人体构成信号回路；或，

第二状态下，两个通道电路中任一路发射所述射频信号或者刺激信号信号，同时，其与发射射频信号或者刺激信号的背极板电路构成回路，同样的，此时，发射信号的通道电路（第一通道、第二通道中的任一路）与背极板电路作为输出信号的两端，通过作用在人体，通过人体构成信号回路；

背极板电路， 第一状态下，断开；或，

第二状态下，发射所述的射频信号或者刺激信号；

切换电路，设置在所述射频生成电路、刺激信号生成电路以及第一通道、第二通道、背极板电路之间，用于让所述射频信号或刺激信号中的一个通过；并控制所述射频信号、刺激信号发送至第一通道、第二通道及背极板电路任两路；具体的，第一状态下，将射频信号或者刺激信号发送到第一通道、第二通道两个通道电路；在第二状态下，将射频信号或者刺激信号发送到背极板电路以及，第一通道、第二通道两个通道电路中的任一路。

信号处理电路，用于根据控制对自第一通道或第二通道中采集的电生理信号进行滤波处理并输出。

使用时，我们将第一状态称为双极输出方式，将第二状态称为单极输出方式；用户可根据需要选择单极输出方式和双极输出方式；单极输出方式就是通过背极板电路和第一通道、第二通道中的任意一个通道形成回路作用到人体；当输出刺激信号时，就是将刺激信号的回路端、输出端两端通过通道切换电路，刺激信号的输出端连接到背极板电路，回路端连接到第一通道、第二通道中的任意一个通道，当背极板和连接有刺激信号输入端的一个通道均与人体接触，且达到指定距离条件时，回路形成，刺激信号作用在背极板与通道之间的人体上。

对于射频信号也是同样的道理，就是将射频信号的输入端、输出端两端通过通道切换电路，射频信号的输出端连接到背极板电路，射频信号的回路端连接到第一通道、第二通道中的任意一个通道，当背极板和连接有射频信号回路端的一个通道均与人体接触，且达到指定距离条件时，回路形成，射频信号作用在背极板与通道之间的人体上。

双极的输出方式就是不通过背极板输出射频或者刺激信号，而是通过第一通道、第二通道之间输出相应信号，进而在第一通道、第二通道之间形成回路作用到人体。比如刺激信号，就是将刺激信号的输出端、回路端分别通过切换电路与第一通道、第二通道连接，进而在第一通道端头、人体、第二通道端头形成回路，将该信号加载到两个通道之间的人体上。

对于射频信号也是同样的道理，射频输出信号的输出端、回路端也是通过通道切换电路，分别与第一通道、第二通道连接，进而将射频的输出信号加载到人体上。应注意的是，在双极输出模式下，只有第一通道、第二通道之间会加载输出信号，而对于背极板电路此时就不会有信号产生。

具体的，射频信号是具有设定的固定频率、幅度可调节的正弦信号；本发明中，射频信号的优选频率为300kHz～1000kHz，同时其输出峰值往往高达几百伏。刺激信号与射频信号的波形频率均不相同，其作用也不相同，一些实施例中，在具体使用时，如心脏手术过程中，往往需要通过刺激信号去诱发和终止快速性心律失常，同时进行不应期的测量机生物电传导的测量；而现有的心脏射频设备中往往没有整合刺激功能。这里将刺激功能与射频功能进行整合，使得医生进行两种功能的使用更加的方便。同时，这里还通过信号处理电路整合了ECG输出，并且通过滤波电路有效提高了ECG信号的抗干扰能力；但是应注意的是，刺激信号与射频信号的发射不会同时进行。

进一步的，还设置有检测电路；

所述检测电路包括电压电流检测电路、阻抗检测电路以及温度检测电路，其分别用于检测所设电路中的电压、电流、阻抗以及温度，并将上述参数回传至控制器；

所述控制器根据接收到的上述参数对所述射频生成电路进行控制，以使得其生成的所述射频信号满足预设要求。

进一步的，所述温度检测电路设置在所述第一通道、第二通道中的消融导管中；

所述控制器通过检测到的该温度控制调节射频生成电路输出的射频能量。本发明一些实施例中，在双极的输出方式时，第一通道、第二通道形成的输出回路，此时，回路中的两个消融导管的导管温度均能控制在指定温度阈值以下；具体的，我们通过在射频信号发送过程中实时的采集第一通道、第二通道中两个消融导管的温度信息，动态的闭环调节输出的总射频能量，从而使得第一通道、第二通道中两个消融导管的温度能控制在指定温度阈值以下。

进一步的，所述射频生成电路包括依次连接的控制信号隔离传输控制器、射频功放驱动电路、射频功放电路、隔离变压器、射频输出电路；

其中，所述控制信号隔离传输控制器的输入端与所述控制器连接；所述射频输出电路的输出端与所述切换电路连接；

所述射频功放电路还与一功放电源连接。

具体的 ，系统通过控制器产生相应的控制信号，利用控制信号隔离传输控制器传递给射频功放驱动电路，进而将功放电源的能量通过射频功放电路转化为射频能量，最后通过隔离变压器得到射频输出；这里的射频输出就是单极以及双极射频时候作用到输出端的信号，他们的射频输出信号来源是一致的，仅仅只是单极模式下与双极模式下的实际射频回路不同，具体不同见上文描述。

进一步的，所述刺激信号生成电路包括依次连接的刺激MCU、DA转换电路、运算放大器处理电路、刺激电源/电流检测电路、刺激通道开关电路以及刺激输出电路。具体的，刺激MCU产生控制信号驱动DA转换电路，进而通过运算放大处理电路产生对应的刺激输出信号，刺激输出的电压电流检测不需要区分单双极的情况，同时为了防止发射频的时候对刺激电路的影响，会通过刺激通道开关将射频信号与刺激电路断开。刺激输出信号为根据用户的设定调节的具一定宽度的矩形脉冲波信号，该刺激信号的宽度是在合理范围内根据用户的情况具体而定，该脉冲矩形波信号作用于心脏，其频率小于33Hz、输出幅度小于15V。

进一步的，所述信号处理电路包括依次连接的滤波器使能控制电路、滤波电路以及ECG输出电路；

所述滤波器使能控制电路的输入端与所述控制器连接，接收所述控制器的控制命令；

所述滤波电路的控制端与所述滤波器使能控制电路连接，其输入端同时与第一通道和第二通道中导管内设置的采集电极连接；所述滤波电路用于将所述采集电极出采集到的电生理信号进行放大滤波。

ECG输出主要是将第一通道、第二通道中消融导管内设置的采集电极所采集的电生理信号传输给多道电生理记录仪或者心脏三维标测系统；而滤波器的作用是提高传出的电生理信号的抗干扰能力；应注意的是，由于射频信号的能量较高，为了使得输出的电生理信号更干净，需要增强滤波器的作用，因此本电路中，在射频信号发射时，滤波器使能控制电路使能，从而增强滤波器的作用，使得在发射频的时也能输出较好的电生理信号。

进一步的，所述滤波器使能控制电路在射频信号发射时使能，从而增强所述滤波器的滤波功能。

进一步的，系统还包括一脚踏板开关，其与控制器连接，用户通过该脚踏板开关控制射频信号的发送与停止。

进一步的，系统还包括液晶触摸屏，该液晶触摸屏与控制器连接，用于人机交互。

进一步的，所述触摸中的按键设置有按键喇叭，从而在用户通过所述触摸屏进行按键操作时有声音提示；同时应注意的是，该喇叭还可以在系统或者操作发生异常时发出报警音。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的可发放刺激的单双极射频消融系统将刺激功能与射频功能进行整合，克服了现有的心脏射频设备中虽然需要刺激功能，却不能集成在同一设备中的缺陷，使得医生进行两种功能的切换使用更加的方便。同时，本发明提供的系统还可以在进行刺激时进行不应期的测量机生物电传导的测量，并通过信号处理电路有效提高了ECG信号的抗干扰能力。

附图说明：

图1为本发明提供的可发放刺激的单双极射频消融系统结构框图。

图2 为本发明实施例中射频生成电路结构框图。

图3为本发明实施例中刺激信号生成电路结构框图。

图4为本发明中信号处理电路结构框图。

图5为本发明实施例中电压电流检测电路和阻抗检测电路位置示意图。

图6为本发明实施例中，滤波器电路控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1：如图1所示，本发明提供一种可发放刺激的单双极射频消融系统，包括，

控制电路1，用于发出控制命令，控制射频生成电路2及信号处理电路5的工作；

射频生成电路2，用于根据命令生成指定频率射频信号；本实施例中，可以采用如图2所示的射频生成电路2结构，理所当然的，也可以采用其他任何可以应用到本领域的射频生成电路2；本实施例中，该射频生成电路2包括依次连接的控制信号隔离传输控制器、射频功放驱动电路、射频功放电路、隔离变压器、射频输出电路；其中，所述控制信号隔离传输控制器的输入端与所述控制器连接；所述射频输出电路的输出端与所述切换电路3连接；所述射频功放电路还与一功放电源连接。具体的 ，系统通过控制器产生相应的控制信号，利用控制信号隔离传输控制器传递给射频功放驱动电路，进而将功放电源的能量通过射频功放电路转化为射频能量，最后通过隔离变压器得到射频输出；这里的射频输出就是单极以及双极射频时候作用到输出端的信号，他们的射频输出信号来源是一致的，仅仅只是单极模式下与双极模式下的实际射频回路不同。

刺激信号生成电路4，用于生成指定波形与频率的刺激信号；本实施例中，可以采用如图3所示的刺激信号生成电路4结构，理所当然的，也可以采用其他任何可以应用到本领域的刺激信号生成电路4；本实施例中，该刺激信号生成电路4包括所述刺激信号生成电路4包括依次连接的刺激MCU、DA转换电路、运算放大器处理电路、刺激电源/电流检测电路、刺激通道开关电路以及刺激输出电路。具体的，刺激MCU产生控制信号驱动DA转换电路，进而通过运算放大处理电路产生对应的刺激输出信号，刺激输出的电压电流检测不需要区分单双极的情况，同时为了防止发射频的时候对刺激电路的影响，会通过刺激通道开关将射频信号与刺激电路断开。刺激输出信号为根据用户的设定调节的具一定宽度的矩形脉冲波信号，该刺激信号的宽度是在合理范围内根据用户的情况具体而定，该脉冲矩形波信号的频率于心脏小于33Hz、输出幅度小于15V。

第一通道71、第二通道72，在单极模式下，两个通道电路中的任意一个将用于发射所述射频信号或者刺激信号，另一个通道电路将会处于断开状态，保证能量不会从此通路输出。在双极模式下，两个通道电路将通过人体构成回路，用于发射所述的射频信号或者刺激信号；

背极板73电路，在单极模式下，背极板电路将与上述所述用于输出能量的第一通道71、第二通道72的任意一个通道电路通过人体构成回路，用于发射所述的射频信号或者刺激信号。在双极模式下，背极板电路将处于断开状态，能量不会从此通道输出；

切换电路3，设置在所述射频生成电路2、刺激信号生成电路4以及第一通道71、第二通道72、背极板73电路之间，用于让所述射频信号或刺激信号中的一个通过；并控制所述射频信号、刺激信号发送至上述所述的单极模式或者双极模式下所选择对应的第一通道71、第二通道72及背极板73电路中的任意两路作为输出通道；

信号处理电路5，用于根据控制对自第一通道71或第二通道72中采集的电生理信号进行滤波处理并输出；具体的，本实施例中，可以采用如图4所示的信号处理电路5结构，理所当然的，也可以采用其他任何可以应用到本领域的信号处理电路5；本实施例中，该信号处理电路5包括依次连接的滤波器使能控制电路1、滤波电路以及ECG输出电路；所述滤波器使能控制电路1的输入端与所述控制器连接，接收所述控制器的控制命令；所述滤波电路的控制端与所述滤波器使能控制电路1连接，其输入端同时与第一通道71和第二通道72中导管内设置的采集电极连接；所述滤波电路用于将所述采集电极出采集到的电生理信号进行放大滤波。

ECG输出主要是将第一通道71、第二通道72中消融导管内设置的采集电极所采集的电生理信号传输给多道电生理记录仪或者心脏三维标测系统；而滤波器的作用是提高传出的电生理信号的抗干扰能力；应注意的是，由于射频信号的能量较高，为了使得输出的电生理信号更干净，需要增强滤波器的作用，因此本电路中，在射频信号发射时，所述滤波器使能控制电路1在射频信号发射时使能，从而增强所述滤波器的滤波功能；使得在发射频的时也能输出较好的电生理信号，滤波器的结构示意如图6所示，通过控制实际接入的子滤波器的个数来控制滤波功能，如，待机的时候只是接入子滤波器1，而在发射频的时候，增加子滤波器的个数，因为射频的功率较大，但是射频的频率是固定的，可以直接滤除此特征频率下的信号，使得所看到的ECG信号不会有干扰；而待机的时候不需要很强的滤波作用，而发射频的时候就需要较强的滤波作用；其他实施例中，子滤波器的数量可以是两个，或三个以上。

使用时，用户可根据需要选择单极输出方式和双极输出方式；单极输出方式就是通过背极板73电路和第一通道71、第二通道72中的任意一个通道形成回路作用到人体；当输出刺激信号时，就是将刺激信号的回路端、输出端两端通过通道切换电路3，刺激信号的输出端连接到背极板73电路，回路端连接到第一通道71、第二通道72中的任意一个通道，当背极板73和连接有刺激信号输入端的一个通道均与人体接触，且达到指定距离条件时，回路形成，刺激信号作用在背极板73与通道之间的人体上。

对于射频信号也是同样的道理，就是将射频信号的输入端、输出端两端通过通道切换电路3，射频信号的输出端连接到背极板73电路，射频信号的回路端连接到第一通道71、第二通道72中的任意一个通道，当背极板73和连接有射频信号回路端的一个通道均与人体接触，且达到指定距离条件时，回路形成，刺激信号作用在背极板73与通道之间的人体上。

双极的输出方式就是不通过背极板73输出射频或者刺激信号，而是通过第一通道71、第二通道72中的任一个输出相应信号，进而在第一通道71、第二通道72之间形成回路作用到人体。比如刺激信号，就是将刺激信号的输出端、回路端分别通过切换电路3与第一通道71、第二通道72连接，进而在第一通道71端头、人体、第二通道72端头形成回路，将该信号加载到两个通道之间的人体上。

对于射频信号也是同样的道理，射频输出信号的输出端、回路端也是通过通道切换电路3，分别与第一通道71、第二通道72连接，进而将射频的输出信号加载到人体上。应注意的是，在双极输出模式下，只有第一通道71、第二通道72之间会加载输出信号，而对于背极板73电路此时就不会有信号产生。

具体的，射频信号是具有设定的固定频率、幅度可调节的正弦信号；本发明中，射频信号的优选频率为300kHz～1000kHz，同时其输出峰值往往高达几百伏。刺激信号与射频信号的波形频率均不相同，其作用也不相同，一些实施例中，在具体使用时，如心脏手术过程中，往往需要通过刺激信号去诱发和终止快速性心律失常，同时进行不应期的测量机生物电传导的测量；而现有的心脏射频设备中往往没有整合刺激功能。这里将刺激功能与射频功能进行整合，使得医生进行两种功能的使用更加的方便。同时，这里还通过信号处理电路5整合了ECG输出，并且通过滤波电路有效提高了ECG信号的抗干扰能力；但是应注意的是，刺激信号与射频信号的发射不会同时进行。

本实施例中，第一通道71、第二通道72、背极板73电路中还设置检测电路6；具体的，检测电路6包括电压电流检测电路、阻抗检测电路以及温度检测电路，其分别用于检测所设电路中的电压、电流、阻抗以及温度，并将上述参数回传至控制器；所述控制器根据接收到的上述参数对所述射频生成电路2进行控制，以使得其生成的所述射频信号满足预设要求；应注意的是，本实施例中检测电路中的电压电流检测电路、阻抗检测电路以及温度检测电路的设置顺序并非必要，其可以是其他顺序，如温度检测电路在前，阻抗检测电路在前等各种可以实现相应功能的结构模式；所述温度检测电路设置在所述第一通道71、第二通道72中的消融导管中；所述控制器通过检测到的该温度控制调节射频生成电路2输出的射频能量。以双极输出方式为例说明，双极模式下，第一通道71、第二通道72形成的输出回路，此时，回路中的两个消融导管的导管温度均能控制在不超过在指定温度阈值；具体的，我们通过在射频信号发送过程中实时的采集第一通道71、第二通道72中两个消融导管的温度信息，动态的闭环调节输出的总射频能量，从而使得第一通道71、第二通道72中两个消融导管的温度能够控制在不超过指定温度阈值；单极模式原理检测电路的工作原理和作用与双极模式相同。对应电压电流检测电路和阻抗检测电路来说，一些实施例中，如图5所示，由于本发明提供的电压电流检测电路分别自双极射频消融系统是单功率源的系统，这样射频功率源输出的射频能量通过检测电压V就可以知道输出到不同回路时候的电压值。而对应电流检测来说，不仅仅需要通过检测总的射频功率源输出时候的总回路的电路，各个支路（通道）的电流也需要检测，即我们如图5所示在总回路中分别检测I1、I2，继而在通道1，通道2，背极板73支路中分别检测I3、I4、I5，这是因为在双极工作模式下，切换电路3控制是不让背极板73输出的，而只有知道此对应路径电流的大小才能进行判断。相应的，阻抗检测电路是通过切换电路3加载到实际要检测的回路上，分别检测如通道1与背极板73，通道2与背极板73，通道1与通道2之间的阻抗。

实施例2：与实施例1不同点在于，本实施例中，该可发放刺激的单双极射频消融系统系统还设置有一脚踏板开关以及一液晶触摸屏，脚踏板开关与控制器连接，用户通过该脚踏板开关控制射频信号的发送与停止。而该液晶触摸屏与控制器连接，用于人机交互，所述触摸中的按键设置有按键喇叭，从而在用户通过所述触摸屏进行按键操作时有声音提示；同时应注意的是，该喇叭还可以在系统或者操作发生异常时发出报警音。

Claims (10)

1.一种可发放刺激的单双极射频消融系统，其特征在于，包括，

控制电路，用于发出控制命令，控制射频生成电路及信号处理电路的工作；

射频生成电路，用于根据命令生成指定频率射频信号；

刺激信号生成电路，用于生成指定参数的刺激信号；所述指定参数包括幅度、脉宽和脉冲个数中的一个或多个；

第一通道、第二通道，第一状态下，两个通道电路中的均用于发射所述射频信号或者刺激信号，两个通道构成信号回路；或，

第二状态下，两个通道电路中的任一路发射所述射频信号或者刺激信号，同时，其与发射射频信号或者刺激信号的背极板电路构成信号回路；

背极板电路， 第一状态下，断开；或，

第二状态下，发射所述的射频信号或者刺激信号；

切换电路，设置在所述射频生成电路、刺激信号生成电路以及第一通道、第二通道、背极板电路之间，用于让所述射频信号或刺激信号中的一个通过；并控制所述射频信号、刺激信号发送至第一通道、第二通道及背极板电路任意两路；

信号处理电路，用于根据控制对自第一通道或第二通道中采集的电生理信号进行滤波处理并输出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还设置有检测电路；

所述检测电路包括电压电流检测电路、阻抗检测电路以及温度检测电路，其分别用于检测所设电路中的电压、电流、阻抗以及温度，并将上述参数回传至控制器；

所述控制器根据接收到的上述参数对所述射频生成电路进行控制，以使得其生成的所述射频信号满足预设要求。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度检测电路设置在所述第一通道、第二通道中的消融导管中；

所述控制器通过检测到的该温度控制调节射频生成电路输出的射频能量。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频生成电路包括依次连接的控制信号隔离传输控制器、射频功放驱动电路、射频功放电路、隔离变压器、射频输出电路；

其中，所述控制信号隔离传输控制器的输入端与所述控制器连接；所述射频输出电路的输出端与所述切换电路连接；

所述射频功放电路还与一功放电源连接。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述刺激信号生成电路包括依次连接的刺激MCU、DA转换电路、运算放大器处理电路、刺激电源/电流检测电路、刺激通道开关电路以及刺激输出电路。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理电路包括依次连接的滤波器使能控制电路、滤波电路以及ECG输出电路；

所述滤波器使能控制电路的输入端与所述控制器连接，接收所述控制器的控制命令；

所述滤波电路的控制端与所述滤波器使能控制电路连接，其输入端同时与第一通道和第二通道中导管内设置的采集电极连接；所述滤波电路用于将所述采集电极出采集到的电生理信号进行放大滤波。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述滤波器使能控制电路在射频信号发射时使能，从而增强所述滤波器的滤波功能。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，系统还包括一脚踏板开关，其与控制器连接，用户通过该脚踏板开关控制射频信号的发送与停止。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，系统还包括触摸屏，该触摸屏与控制器连接，用于人机交互。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述触摸中的按键设置有按键喇叭，从而在用户通过所述触摸屏进行按键操作时有声音提示。