CN112869867A - 一种高频电刀控制系统、方法、装置、fpga - Google Patents

一种高频电刀控制系统、方法、装置、fpga Download PDF

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Abstract

本申请提供一种高频电刀控制系统、方法、装置、FPGA，系统包括：高压电源装置，用于提供直流电压；与高压电源装置连接的功放电路，用于将直流电压转换为高频交流电压；与功放电路连接的高压输出电极，用于输出高频交流电压至目标组织部位；与高压输出电极连接的检测电路，用于采集目标组织部位的组织信息；与检测电路连接的FPGA，用于获取组织信息；根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值；根据阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。本申请实时检测阻抗值，从而调整输出电压峰值，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量，减少组织与电极的粘附，进而提高手术效率。

Description

一种高频电刀控制系统、方法、装置、FPGA
技术领域
本申请涉及高频电刀技术领域，特别涉及一种高频电刀控制系统、方法、装置、FPGA。
背景技术
随着各级医院内窥镜手术的普及，以高频手术器为主的复合型电外科设备应用更加广泛，其中氩气高频电刀设备在临床中取得了显著的效果；随着计算机技术的普及、应用、发展，实施了对各种功能模式下功率波形、电压、电流的自动调节，各种安全指标的检测，以及程序化控制和故障的检测及指示，因而大大提高了设备本身的安全性和可靠性，简化了医生的操作过程；针对手术本身，医生对手术临床效果的要求也越来越高，在顺利完成手术前提下，同时要切割速度快、止血效果好，手术创面要美观、易恢复，进而对产品的技术要求更高。
大多数氩气高频电刀基本都能达到切割、止血效果，但普遍存在一个问题，在电凝模式下，高频电刀产生的组织热效应在实现对组织止血的同时，还会导致手术电极表面发生组织粘附，当组织粘附在电极表面，会增大整个电流回路的阻抗，导致电极表面电流密度较少，能量较少，清理组织粘附物会增加手术时间，降低手术效率。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种高频电刀控制系统、方法、装置、FPGA，可以实时检测阻抗值，从而调整输出电压峰值，调整输出能量，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量，减少组织与电极的粘附，进而可以提高手术效率。其具体方案如下：
本申请提供了一种高频电刀控制系统，包括：
高压电源装置，用于提供直流电压；
与所述高压电源装置连接的功放电路，用于将所述直流电压转换为高频交流电压；
与所述功放电路连接的高压输出电极，用于输出所述高频交流电压至目标组织部位；
与所述高压输出电极连接的检测电路，用于采集所述目标组织部位的组织信息；
与所述检测电路连接的FPGA，用于获取所述组织信息；根据所述组织信息确定所述目标组织部位的阻抗值；根据所述阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
优选地，还包括：
与所述FPGA、所述高压电源装置连接的控制器，用于根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
优选地，所述检测电路包括：
与所述高压输出电极连接的电压检测电路，用于通过变压器耦合方式检测所述高压输出电极的输出电压；
与所述目标组织部位连接的电流检测电路，用于通过电流互感器检测所述目标组织部位的电流；
其中，所述组织信息包括所述输出电压和所述电流。
优选地，所述FPGA，用于确定所述阻抗值所在的阻抗范围；根据所述阻抗范围增高或者衰减所述高频交流电压，得到所述输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
优选地，所述FPGA，用于从预设的电压与阻抗值关系中确定所述阻抗范围对应的所述输出电压峰值信息。
优选地，所述功放电路、所述高压输出电极、所述电压检测电路、所述FPGA构成反馈电路，用于使所述高压输出电极输出稳定的所述高频交流电压。
优选地，还包括：
与所述FPGA连接的显示器，用于显示所述组织信息和所述高频交流电压。
本申请提供了一种高频电刀控制方法，包括：
获取组织信息；其中，所述组织信息是检测电路采集的高压输出电极输出的作用在目标组织部位的所述高频交流电压后的信息；
根据所述组织信息确定所述目标组织部位的阻抗值；
根据所述阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
本申请提供了一种高频电刀控制装置，包括：
获取模块，用于获取组织信息；其中，所述组织信息是检测电路采集的高压输出电极输出的作用在目标组织部位的所述高频交流电压后的信息；
阻抗值确定模块，用于根据所述组织信息确定所述目标组织部位的阻抗值；
输出电压峰值信息获得模块，用于根据所述阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
本申请提供了一种FPGA，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述高频电刀控制方法的步骤。
本申请提供了一种高频电刀控制系统，包括：高压电源装置，用于提供直流电压；与高压电源装置连接的功放电路，用于将直流电压转换为高频交流电压；与功放电路连接的高压输出电极，用于输出高频交流电压至目标组织部位；与高压输出电极连接的检测电路，用于采集目标组织部位的组织信息；与检测电路连接的FPGA，用于获取组织信息；根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值；根据阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
可见，本申请通过检测电路采集的组织信息确定目标组织部位的阻抗值，通过阻抗值来调整输出电压峰值信息，以便根据输出电压峰值信息控制高压电源输出的高频交流电压的大小，可以实时检测阻抗值，从而调整输出电压峰值，调整输出能量，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量，减少组织与电极的粘附，进而可以提高手术效率。
本申请同时还提供了一种高频电刀控制方法、装置、FPGA和介质，均具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种高频电刀控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的另一种高频电刀控制系统的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种高频电刀控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种高频电刀控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
大多数氩气高频电刀基本都能达到切割、止血效果，但普遍存在一个问题，在电凝模式下，高频电刀产生的组织热效应在实现对组织止血的同时，还会导致手术电极表面发生组织粘附，当组织粘附在电极表面，会增大整个电流回路的阻抗，导致电极表面电流密度较少，能量较少，清理组织粘附物会增加手术时间，降低手术效率。
基于上述技术问题，本实施例提供一种高频电刀控制系统，通过检测电路采集的组织信息确定目标组织部位的阻抗值，通过阻抗值来调整输出电压峰值信息，以便根据输出电压峰值信息控制高压电源输出的高频交流电压的大小，可以实时检测阻抗值，从而调整输出电压峰值，调整输出能量，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量，减少组织与电极的粘附，进而可以提高手术效率。
具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种高频电刀控制系统的结构示意图，具体包括：
高压电源装置100，用于提供直流电压；
与高压电源装置100连接的功放电路200，用于将直流电压转换为高频交流电压；
与功放电路200连接的高压输出电极300，用于输出高频交流电压至目标组织部位；
与高压输出电极300连接的检测电路400，用于采集目标组织部位的组织信息；
与检测电路400连接的FPGA500，用于获取组织信息；根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值；根据阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制高压电源装置100输出的高频交流电压大小。
其中，高压电源装置100与市电连接，为设备提供基础的直流电压，也是设备能量的来源。功放电路200实现的是功率放大，将直流电压转换为高频交流电压。高压输出电极300是最终输出电极，接到患者手术的目标组织部位。检测电路400，用来采集目标组织部位的组织信息，该组织信息可以是阻抗值还可以是电流值。与检测电路400连接的FPGA500内存储有不同模式的调制波，来控制和调节输出的波形，利用阻抗值进行计算输出电压峰值信息，实现了功放电路200根据实时的阻抗值控制高频交流电压的大小，根据FPGA500的调制波来确定高频交流电压的波形，最终输出具有该调制波形的、输出电压峰值信息对应的高频交流电压至高压输出电极300。
可以理解的是，在高频电刀在手术过程中，执行凝血模式时，高压输出电极300表面会粘附组织，影响作用在患者出血点(目标组织部位)上的有效功率，从而凝血效果差。本实施例实时检测阻抗值，实时调整输出电压峰值，从而调整输出能量，避免在不同阻抗值下长时间输出过高或过低的能量。较高能量作用于目标组织部位时，随着时间的增加，电极表面粘附组织层厚度逐渐增加，高压输出电极300在电弧放电的作用下表面会有熔融的现象，从而电极表面的基体元素扩散以及电极表面粗糙化增大粘附目标组织部位的物理结合，所以控制高压输出电极300作用目标组织部位的时间及能量，会有效减少组织的碳化程度，进而减少组织与高压输出电极300的粘附。
基于上述技术方案，本实施例通过检测电路400采集的组织信息确定目标组织部位的阻抗值，通过阻抗值来调整输出电压峰值信息，以便根据输出电压峰值信息控制高压电源输出的高频交流电压的大小，可以实时检测阻抗值，从而调整输出电压峰值，调整输出能量，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量，减少组织与电极的粘附，进而可以提高手术效率。
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种高频电刀控制系统的结构示意图，包括：
高压电源装置100，用于提供直流电压；与高压电源装置100连接的功放电路200，用于将直流电压转换为高频交流电压；与功放电路200连接的高压输出电极300，用于输出高频交流电压至目标组织部位；与高压输出电极300连接的检测电路400，用于采集目标组织部位的组织信息；与检测电路400连接的FPGA500，用于获取组织信息；根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值；根据阻抗值调整输出电压峰值信息；与FPGA500、高压电源装置100连接的控制器600，用于根据输出电压峰值信息控制高压电源装置100输出的高频交流电压大小。
进一步地，检测电路400包括：与高压输出电极300连接的电压检测电路400410，用于通过变压器耦合方式检测高压输出电极300的输出电压；与目标组织部位连接的电流检测电路420，用于通过电流互感器检测目标组织部位的电流；其中，组织信息包括输出电压和电流。
其中，电压检测电路410，通过变压器耦合方式检测高压输出电压大小；电流检测电路420通过电流互感器检测输出电流。MCU控制器600与FPGA500进行交互，控制最终能量大小的输出。
针对根据阻抗值调整输出电压峰值信息进行进一步阐述。在一种可实现的实施方式中，FPGA500，用于确定阻抗值所在的阻抗范围；根据阻抗范围增高或者衰减高频交流电压，得到输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制高压电源装置100输出的高频交流电压大小。
本实施例中确定阻抗值所在的阻抗范围，每个阻抗范围内对应有相应的高频交流电压。具体的，当阻抗值在第一阻抗范围内时，根据第一阻抗范围确定第一高频交流电压；当阻抗值在第二阻抗范围内时，根据第二阻抗范围确定第二高频交流电压，其中第一阻抗范围的值大于第二阻抗范围的值，第二阻抗范围的值大于预设阈值，对应的，第一高频交流电压小于第二阻抗范围的值。也就是说，第一阻抗范围较大时，对应的阻抗值较大，可能目标组织部位出现碳化，此时需要降低电压，保证不再继续出现碳化。
具体地，FPGA500，用于从预设的电压与阻抗值关系中确定阻抗范围对应的输出电压峰值信息。可以理解的是，FPGA500内存储有预设的电压与阻抗值关系，可以是曲线关系，此时，检测电极与组织的阻抗达到某个设定值范围时，控制输出电压峰值，使输出电压按一定曲线进行增加或衰减，实时检测阻抗，实时调整输出电压峰值，从而调整输出能量，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量。
具体控制方法：医生在做止血手术时，控制输出的高频交流电压大小，高频交流电压幅值按设定曲线上升，实时检测电压和电流，继而检测阻抗值大小，当目标组织部位的阻抗值增加到设定范围值，控制器调整设备高频交流电压幅值，减少作用时间，减少过多的能量作用在目标组织部位上，从而减少组织与电极的粘附。
可见，本实施例可以实时检测组织阻抗，实时调节输出能量大小，对组织损伤小；避免过多能量长时间作用组织，有效减少电极与组织粘附；提高手术止血效果，缩短手术时间，提高手术成功率和效率。
优选地，功放电路200、高压输出电极300、电压检测电路400、FPGA500构成反馈电路，用于使高压输出电极300输出稳定的高频交流电压。
本实施例中通过该反馈电路保证高压输出电极300输出稳定的高频交流电压，保证电压稳态输出。
优选地，还包括：与FPGA500连接的显示器，用于显示组织信息和高频交流电压。本实施例中利用显示器显示组织信息和高频交流电压，便于用户实时查看。
下面对本申请实施例提供的一种高频电刀控制方法进行介绍，下文描述的高频电刀控制方法与上文描述的高频电刀控制系统可相互对应参照，参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种高频电刀控制方法的流程示意图，包括：
S201、获取组织信息；其中，组织信息是检测电路采集的高压输出电极输出的高频交流电压作用在目标组织部位后的信息；
本步骤的目的是为了获取组织信息，该组织信息可以是初始的阻抗值还可以是电流值和电压值，值得注意的是，根据电流值和电压值可以计算得到阻抗值。
S202、根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值；
S203、根据阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制高压电源装置输出的高频交流电压大小。
进一步的，组织信息包括输出电压和电流，对应的，根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值，包括：根据输出电压和电流得到阻抗值。
进一步的，根据阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制高压电源装置输出的高频交流电压大小，包括：确定阻抗值所在的阻抗范围；根据阻抗范围增高或者衰减高频交流电压，得到输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制高压电源装置输出的高频交流电压大小。
进一步的，根据阻抗范围增高或者衰减高频交流电压，包括：从预设的电压与阻抗值关系中确定阻抗范围对应的输出电压峰值信息。
进一步的，还包括：发送组织信息和高频交流电压至显示器，以便进行显示。
基于上述技术方案，本实施例通过检测电路采集的组织信息确定目标组织部位的阻抗值，通过阻抗值来调整输出电压峰值信息，以便根据输出电压峰值信息控制高压电源输出的高频交流电压的大小，可以实时检测阻抗值，从而调整输出电压峰值，调整输出能量，避免在不同阻抗下长时间输出过高或过低的能量，减少组织与电极的粘附，进而可以提高手术效率。
下面对本申请实施例提供的一种高频电刀控制装置进行介绍，下文描述的高频电刀控制装置与上文描述的高频电刀控制方法可相互对应参照，参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种高频电刀控制装置的结构示意图，包括：
获取模块301，用于获取组织信息；其中，组织信息是检测电路采集的高压输出电极300输出的高频交流电压作用在目标组织部位后的信息；
阻抗值确定模块302，用于根据组织信息确定目标组织部位的阻抗值；
输出电压峰值信息获得模块303，用于根据阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据输出电压峰值信息控制高压电源装置输出的高频交流电压大小。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
下面对本申请实施例提供的一种FPGA进行介绍，下文描述的FPGA与上文描述的高频电刀控制方法可相互对应参照。
本实施例提供一种FPGA，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上述高频电刀控制方法的步骤。
由于FPGA部分的实施例与高频电刀控制方法部分的实施例相互对应，因此FPGA部分的实施例请参见高频电刀控制方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
下面对本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质进行介绍，下文描述的计算机可读存储介质与上文描述的方法可相互对应参照。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述高频电刀控制方法的步骤。
由于计算机可读存储介质部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此计算机可读存储介质部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的一种高频电刀控制系统、方法、装置、FPGA和介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高频电刀控制系统，其特征在于，包括：
高压电源装置，用于提供直流电压；
与所述高压电源装置连接的功放电路，用于将所述直流电压转换为高频交流电压；
与所述功放电路连接的高压输出电极，用于输出所述高频交流电压至目标组织部位；
与所述高压输出电极连接的检测电路，用于采集所述目标组织部位的组织信息；
与所述检测电路连接的FPGA，用于获取所述组织信息；根据所述组织信息确定所述目标组织部位的阻抗值；根据所述阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
2.根据权利要求1所述的高频电刀控制系统，其特征在于，还包括：
与所述FPGA、所述高压电源装置连接的控制器，用于根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
3.根据权利要求1所述的高频电刀控制系统，其特征在于，所述检测电路包括：
与所述高压输出电极连接的电压检测电路，用于通过变压器耦合方式检测所述高压输出电极的输出电压；
与所述目标组织部位连接的电流检测电路，用于通过电流互感器检测所述目标组织部位的电流；
其中，所述组织信息包括所述输出电压和所述电流。
4.根据权利要求1所述的高频电刀控制系统，其特征在于，所述FPGA，用于确定所述阻抗值所在的阻抗范围；根据所述阻抗范围增高或者衰减所述高频交流电压，得到所述输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
5.根据权利要求4所述的高频电刀控制系统，其特征在于，所述FPGA，用于从预设的电压与阻抗值关系中确定所述阻抗范围对应的所述输出电压峰值信息。
6.根据权利要求3所述的高频电刀控制系统，其特征在于，所述功放电路、所述高压输出电极、所述电压检测电路、所述FPGA构成反馈电路，用于使所述高压输出电极输出稳定的所述高频交流电压。
7.根据权利要求1所述的高频电刀控制系统，其特征在于，还包括：
与所述FPGA连接的显示器，用于显示所述组织信息和所述高频交流电压。
8.一种高频电刀控制方法，其特征在于，包括：
获取组织信息；其中，所述组织信息是检测电路采集的高压输出电极输出的作用在目标组织部位的所述高频交流电压后的信息；
根据所述组织信息确定所述目标组织部位的阻抗值；
根据所述阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
9.一种高频电刀控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取组织信息；其中，所述组织信息是检测电路采集的高压输出电极输出的作用在目标组织部位的所述高频交流电压后的信息；
阻抗值确定模块，用于根据所述组织信息确定所述目标组织部位的阻抗值；
输出电压峰值信息获得模块，用于根据所述阻抗值调整输出电压峰值信息，以根据所述输出电压峰值信息控制所述高压电源装置输出的所述高频交流电压大小。
10.一种FPGA，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求8所述高频电刀控制方法的步骤。
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