CN113749759A - 用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备及其方法、系统 - Google Patents

用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备及其方法、系统 Download PDF

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CN113749759A CN202111223337.5A CN202111223337A CN113749759A CN 113749759 A CN113749759 A CN 113749759A CN 202111223337 A CN202111223337 A CN 202111223337A CN 113749759 A CN113749759 A CN 113749759A
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杨克
汪龙
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Abstract

本申请实施例提供了一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备及其方法、系统。该用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，包括：至少一个第一电极、至少一个第二电极、以及脉冲发生电路；脉冲发生电路，包括至少一个充放电模块，各充放电模块依次电连接且均用于与电源单元电连接；脉冲发生电路，用于在脉冲发生模式，各充放电模块均导通，向第一电极和第二电极输出设计脉冲信号；设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。本申请实施例的第一电极和第二电极可以避免或减轻肌肉收缩，从而避免电极移位的问题，降低患者身体的不适感，同事第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号能够形成更大的消融区域，提高消融效果。

Description

用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备及其方法、系统
技术领域
本申请涉及脉冲发生设备技术领域，具体而言，本申请涉及一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备及其方法、系统。
背景技术
不可逆电穿孔(IRE)技术是通过释放高压电脉冲，在细胞膜表面形成多个纳米级的不可逆孔道，破坏细胞稳态，促进细胞凋亡，细胞凋亡后的细胞碎片会被体内吞噬细胞吞噬掉，与此同时机体免疫反应发生，从而达到控制肿瘤的作用。
但是，目前的脉冲发生设备通过电极输出脉冲信号，容易发生肌肉收缩现象，在临床治疗中增加了病人的痛苦，并容易引起电极针移位，导致消融区域不能精确控制，从而导致消融效果差。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备及其方法、系统，用以解决现有技术存在的现有的脉冲发生设备容易引起肌肉收缩，导致消融区域不能精确控制，带来消融效果差的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，包括：至少一个用于设于生物组织的待消融区域处的第一电极、至少一个用于设于生物组织的表面的第二电极、以及脉冲发生电路；
脉冲发生电路，包括至少一个充放电模块，各充放电模块依次电连接且均用于与电源单元电连接，最后一个充放电模块与第一电极和第二电极均电连接；
脉冲发生电路，用于在充电模式，各充放电模块接受电源单元的充电；在脉冲发生模式，各充放电模块均导通，向第一电极和第二电极输出设计脉冲信号；设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
在一个可能的实现方式中，充放电模块包括第一开关子模块、第二开关子模块和第一储能子模块；
第一开关子模块的第一端和第二开关子模块的第一端电连接；
第一开关子模块的第二端和第一储能子模块的第二端均与第一节点电连接；
第二开关子模块的第二端、第一储能子模块的第一端均与第二节点电连接；
第一储能子模块的第一端和第二端用于与电源单元电连接。
在一个可能的实现方式中，任意相邻两个充放电模块中，前一个充放电模块的第一节点与后一个充放电模块的第一开关子模块的第一端电连接；前一个充放电模块的第二节点与后一个充放电模块的第二开关子模块的第一端电连接；
第一个充放电模块的第一开关子模块的第一端和第二开关子模块的第一端共同与第一电压端电连接；
最后一个充放电模块的第一节点和第二节点均与第一电极和第二电极均电连接。
在一个可能的实现方式中，充放电模块还包括第三开关子模块；
第三开关子模块的第一端与第一节点电连接；
任意相邻两个充放电模块中，前一个充放电模块的第三开关子模块的第二端与后一个充放电模块的第一开关子模块的第一端电连接。
在一个可能的实现方式中，充放电模块还包括第四开关子模块；
第四开关子模块的第一端与第二节点电连接；
任意相邻两个充放电模块中，前一个充放电模块的第四开关子模块的第二端与后一个充放电模块的第二开关子模块的第一端电连接。
在一个可能的实现方式中，用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，还包括控制单元；
控制单元，与各充放电模块均电连接，用于控制各充放电模块的断开和导通。
在一个可能的实现方式中，电源单元包括第一电源和第二电源；
各充放电模块中，至少一个充放电模块的第一储能子模块的第一端、第二端分别用于与第一电源电连接，其余充放电模块的第一储能子模块的第一端、第二端分别用于与第二电源电连接。
在一个可能的实现方式中，用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，还包括至少一个第一隔离充电模块和至少一个第二隔离充电模块；
每个第一隔离充电模块对应与一个用于与第一电源电连接的第一储能子模块的第一端、第二端电连接；
每个第二隔离充电模块对应与一个用于与第二电源电连接的第一储能子模块的第一端、第二端电连接；
每个第一隔离充电模块均用于与第一电源电连接，每个第二隔离充电模块均用于与第二电源连接。
第二方面，一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生系统，包括：电源单元和第一方面的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备；
电源单元与各充放电模块均电连接。
在一个可能的实现方式中，电源单元包括第一电源和第二电源；
第一电源与至少一个充放电模块电连接，第二电源与其余充放电模块电连接。
第三方面，本申请实施例还提供一种脉冲发生方法，应用于第一方面的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，包括：
在充电模式，控制各充放电模块接受电源单元的充电；
在脉冲发生模式，控制各充放电模块均导通，向第一电极和第二电极输出设计脉冲信号；设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
在一个可能的实现方式中，控制各充放电模块均导通，向第一电极和第二电极输出设计脉冲信号，包括：
控制至少一个充放电模块中，与第一储能子模块的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块的第二端连接的一个开关子模块导通，使得充放电模块中的第一储能子模块放电。
在一个可能的实现方式中，控制至少一个充放电模块中，与第一储能子模块的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块的第二端连接的一个开关子模块导通，使得该第一储能子模块放电，包括：
控制与第一电源电连接的充放电模块中，k个充放电模块中的第一储能子模块放电；控制与第二电源电连接的充放电模块中，i个充放电模块中的第一储能子模块放电，k和i均为非负整数。
在一个可能的实现方式中，控制至少一个充放电模块中，与第一储能子模块的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块的第二端连接的一个开关子模块导通，使得充放电模块中的第一储能子模块放电，包括下述至少一项：
控制与第一电源电连接的各充放电模块中，各充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均导通，各充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均断开；控制与第二电源电连接的各充放电模块的中，各充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均导通，各充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均断开；
控制与第一电源电连接的各充放电模块中，各充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均断开，各充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均导通；控制与第二电源电连接的各充放电模块的中，各充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均断开，各充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均导通；
控制与第一电源电连接的各充放电模块中，各充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均导通，各充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均断开；控制与第二电源电连接的各充放电模块的中，各充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均导通，各充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均断开；
控制与第一电源电连接的各充放电模块中，各充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均断开，各充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均导通；控制与第二电源电连接的各充放电模块的中，各充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均断开，各充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均导通。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：
本申请实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备包括两种电极，第一电极设于生物组织的待消融区域处，第二电极设于生物组织的表面，在第一电极和第二电极之间施加脉冲信号，足以引起待消融区域的不可逆电穿孔，但不足以引起患者的显著肌肉收缩，能够实现明显更大，更球形的烧蚀，同时避免和减少肌肉抽动，能够降低对正常组织细胞的热损伤，消除与电极之间的电弧相关的并发症，且足以引起待消融区域的不可逆电穿孔。
同时，本申请实施例的脉冲发生设备的各充放电模块依次电连接，通过第一电极和第二电极输出的设计脉冲信号形成的脉冲电场，能够在细胞组织中均匀分布，避免因为生物组织中细胞具有各向异性的特性，导致脉冲电场消融肿瘤时存在一定的残留，引起肿瘤复发。
而且，本申请实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备可以输出第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号，可以根据实际需要选择输出对应的脉冲信号，进一步避免或减轻肌肉收缩，避免电极移位的问题，降低患者身体的不适感，而且第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号能够形成更大的消融区域，提高肿瘤治疗的效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生系统的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种充放电模块的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种充放电模块的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备与第一电源、第二电源以及负载电连接的电路结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种脉冲发生方法的流程图；
图8为在图6所示的电路结构在脉冲发生模式下输出正极性高压脉冲信号的放电电路的结构示意图；
图9为在图6所示的电路结构在脉冲发生模式下输出负极性高压脉冲信号的放电电路的结构示意图；
图10为在图6所示的电路结构在脉冲发生模式下输出正极性低压脉冲信号的放电电路的结构示意图；
图11为在图6所示的电路结构在脉冲发生模式下输出负极性低压脉冲信号的放电电路的结构示意图；
图12为在图6所示的电路结构输出脉冲信号的时序图。
附图标记：
10-用于不可逆电穿孔的脉冲发生系统；
100-用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备；
110-第一电极、120-第二电极；
130-脉冲发生电路、131-充放电模块、1311-第一开关子模块、1312-第二开关子模块、1313-第一储能子模块、1314-第三开关子模块、1315-第四开关子模块；
140-控制单元；
200-电源单元、210-第一电源、220-第二电源；
151-第一隔离充电模块、152-第二隔离充电模块；
A-第一节点、B-第二节点。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供一种用于输出双极性协同脉冲发生系统10，参见图1和图2所示，包括：电源单元200和本申请任一实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100。
电源单元200与用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100的各充放电模块131均电连接。
在一些实施例中，参见图3所示，电源单元200包括第一电源210和第二电源220。
第一电源210与至少一个充放电模块131电连接，第二电源220与其余充放电模块131电连接。
本申请实施例提供一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，参见图2所示，该用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100包括：至少一个用于设于生物组织的待消融区域处的第一电极110、至少一个用于设于生物组织的表面的第二电极120、以及脉冲发生电路130。
脉冲发生电路130包括至少一个充放电模块131，各充放电模块131依次电连接且均用于与电源单元200电连接，最后一个充放电模块131与第一电极110和第二电极120均电连接。
脉冲发生电路130，用于在充电模式，各充放电模块131接受电源单元200的充电；在脉冲发生模式，各充放电模块131均导通，向第一电极110和第二电极120输出设计脉冲信号；设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
可选地，第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号均可以为矩形脉冲信号。第一极性和第二极性可以分别为正极性和负极性。
本申请实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备包括两种电极，第一电极110设于生物组织的待消融区域处，第二电极120设于生物组织的表面，在第一电极110和第二电极120之间施加脉冲信号，足以引起待消融区域的不可逆电穿孔，但不足以引起患者的显著肌肉收缩，能够实现明显更大，更球形的烧蚀，同时避免和减少肌肉抽动，能够降低对正常组织细胞的热损伤，消除与电极之间的电弧相关的并发症，且足以引起待消融区域的不可逆电穿孔。
同时，本申请实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100的各充放电模块131依次电连接，通过第一电极110和第二电极120输出的设计脉冲信号形成的脉冲电场，能够在细胞组织中均匀分布，避免因为生物组织中细胞具有各向异性的特性，导致脉冲电场消融肿瘤时存在一定的残留，引起肿瘤复发。
而且，本申请实施例的脉冲发生电路130可以输出第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号，可以根据实际需要选择输出对应的脉冲信号，进一步避免或减轻肌肉收缩，避免电极移位的问题，降低患者身体的不适感，而且第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号能够形成更大的消融区域，提高肿瘤治疗的效果。
在一些实施例中，参见图4所示，充放电模块131包括第一开关子模块1311、第二开关子模块1312和第一储能子模块1313。
第一开关子模块1311的第一端和第二开关子模块1312的第一端电连接。
第一开关子模块1311的第二端和第一储能子模块1313的第二端均与第一节点A电连接。
第二开关子模块1312的第二端、第一储能子模块1313的第一端均与第二节点B电连接。
第一储能子模块1313的第一端和第二端用于与电源单元200电连接。
在一些实施例中，任意相邻两个充放电模块131中，前一个充放电模块131的第一节点A与后一个充放电模块131的第一开关子模块1311的第一端电连接；前一个充放电模块131的第二节点B与后一个充放电模块131的第二开关子模块1312的第一端电连接；
第一个充放电模块131的第一开关子模块1311的第一端和第二开关子模块1312的第一端共同与第一电压端电连接；
最后一个充放电模块131的第一节点A和第二节点B均与第一电极110和第二电极120均电连接。
可选地，第一电压端接地。
在一些实施例中，参见图5所示，充放电模块131还包括第三开关子模块1314。
第三开关子模块1314的第一端与第一节点A电连接。
任意相邻两个充放电模块131中，前一个充放电模块131的第三开关子模块1314的第二端与后一个充放电模块131的第一开关子模块1311的第一端电连接。
在一些实施例中，参见图5所示，充放电模块131还包括第四开关子模块1315。
第四开关子模块1315的第一端与第二节点B电连接。
任意相邻两个充放电模块131中，前一个充放电模块131的第四开关子模块1315的第二端与后一个充放电模块131的第二开关子模块1312的第一端电连接。
在一些实施例中，参见图3所示，用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100，还包括控制单元140；
控制单元140，与各充放电模块131均电连接，用于控制各充放电模块131的断开和导通。
可选地，参见图6所示，控制单元140与各充放电模块131的第一开关子模块1311、第二开关子模块1312、第三开关子模块1314和第四开关子模块1315的控制端电连接。
在一些实施例中，参见图3和图6所示，电源单元200包括第一电源210和第二电源220。
各充放电模块131中，至少一个充放电模块131的第一储能子模块1313的第一端、第二端分别用于与第一电源210电连接，其余充放电模块131的第一储能子模块1313的第一端、第二端分别用于与第二电源220电连接。
可选地，第一电源210和第二电源220提供的充电电压可以相同也可以不同。第一电源210和第二电源220提供不同的充电电压，可以实现不同电压幅值的设计脉冲信号的输出。
可选地，作为一种示例，参见图6所示，第一个充放电模块131的第一储能子模块1313的第一端、第二端分别用于与第一电源210电连接，其余充放电模块131的第一储能子模块1313的第一端、第二端分别用于与第二电源220电连接。在本实施例中，与第一电源210电连接的充放电模块131的数量为1，与第二电源220电连接的充放电模块131的数量为3个。在实际应用中，与第一电源210电连接的充放电模块131的数量和与第二电源220电连接的充放电模块131的数量均可以为一个或多个，可以根据实际需求设计。
可选地，参见图6所示，每个充放电模块131包括第一开关子模块1311、第二开关子模块1312、第一储能子模块1313、第三开关子模块1314和第四开关子模块1315。第一开关子模块1311、第二开关子模块1312、第三开关子模块1314和第四开关子模块1315均包括一个开关器件，开关器件可以为MOS(metal oxide semiconductor，金属-氧化物-半导体)管，第一储能子模块1313可以实现充电和放电的功能，第一储能子模块1313包括一个电容，RL为负载。
可选地，参见图6所示，在第一个充放电模块131中，第一开关子模块1311包括开关器件S11、第二开关子模块1312包括开关器件S13、第三开关子模块1314包括开关器件S12、第四开关子模块1315包括开关器件S14。开关器件S12的第一端、第二端、控制端，分别作为第一开关子模块1311的第一端、第二端、控制端；开关器件S13的第一端、第二端、控制端，分别作为第二开关子模块1312的第一端、第二端、控制端；开关器件S12的第一端、第二端、控制端，分别作为第三开关子模块1314的第一端、第二端、控制端；开关器件S14的第一端、第二端、控制端，分别作为第四开关子模块1315的第一端、第二端、控制端。其余充放电模块131的电连接关系与第一个充放电模块131电连接关系同理。电容的正极、负极分别作为第一储能子模块1313的第一端、第二端，分别与第二节点B、第一节点A电连接。
可选地，参见图6所示，开关器件S11、S12、S13、S14、S21、S22、S23、S24、S31、S32、S33、S34、S41、S42、S43和S44的控制端均与控制单元140电连接，电容C1、C2、C3、C4分别为不同充放电模块131的第一储能子模块1313。
可选地，控制单元140可以控制各不同的开关器件的导通和断开，可以实现输出不同电压幅值的脉冲信号，而通过控制不同开关器件的导通时间，可以实现脉冲信号的不同脉冲宽度的调节。同时，控制单元140可以控制各不同的开关器件的导通和断开，可以实现不同的包括第一储能子模块1313数量的放电电路，根据第一储能子模块1313数量可以实现不同的电压幅值的脉冲信号。而且，可以控制各不同的开关器件的导通和断开，实现各第一储能子模块1313的电容正向和反向放电，从而实现输出第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号。
本申请实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100可以根据结合不同病人耐受的脉冲幅值、脉冲宽度存在差异，通过为病人调节合适的幅值、脉冲宽度的电脉冲，从而减少肌肉收缩、电极针移位现象，可以在较大、球形的消融区域下实现对消融区域的精确控制，在临床治疗中还可以减少病人的痛苦。
本申请的发明人经过动物实验和细胞实验研究显示，对称脉冲在相同能量下形成的消融区域小于不对称脉冲。因此，对称脉冲在相同能量下形成的消融区域小于不对称脉冲，从而降低肿瘤治疗的效果。
本申请实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100可以能够输出高频不可逆电穿孔的双极性脉冲信号，即可输出正负双极性脉冲，还可实现输出不同脉冲宽度的电脉冲。因此，本申请实施例可以输出不对称脉冲，降低肿瘤治疗的效果，且在电路和结构设计上能实现脉冲宽度的灵活调节。
在一些实施例中，参见图3所示，用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100，还包括至少一个第一隔离充电模块151和至少一个第二隔离充电模块152。
每个第一隔离充电模块151对应与一个用于与第一电源210电连接的第一储能子模块1313的第一端、第二端电连接。
每个第二隔离充电模块152对应与一个用于与第二电源220电连接的第一储能子模块1313的第一端、第二端电连接。
每个第一隔离充电模块151均用于与第一电源210电连接，每个第二隔离充电模块152均用于与第二电源220连接。
可选地，第一隔离充电模块151包括第一变压器，第二隔离充电模块152包括第二变压器，每个第一变压器的第一绕组对应与一个用于与第一电源210电连接的第一储能子模块1313的第一端、第二端电连接，每个第一变压器的第二绕组对应用于与第一电源210电连接。每个第二变压器的第一绕组对应与一个用于与第二电源220电连接的第一储能子模块1313的第一端、第二端电连接，每个第二变压器的第二绕组对应用于与第二电源220电连接。
可选地，第一隔离充电模块151还包括第一隔离控制开关，第一隔离控制开关与第一变压器电连接，第二隔离充电模块152包括第二隔离控制开关，第二隔离控制开关与第二变压器电连接，第一隔离控制开关的控制端与控制单元140电连接，第二隔离控制开关的控制端与控制单元140电连接，控制单元140控制第一隔离控制开关、第二隔离控制开关的导通和断开，以实现脉冲发生电路130的充电和放电过程。
可选地，参见图6所示，第一个充放电模块131的第一储能子模块1313的第一端、第二端与第一隔离充电模块151，其余充放电模块131的第一储能子模块1313的第一端、第二端与第二隔离充电模块152电连接。
可选地，作为一种示例，第一电极110为电极探针，电极探针设于生物组织的待消融区域内，第二电极120为表面电极贴片，表面电极贴片可移动地贴设于生物组织的表面。每个电极探针具有多个展开尖端。
可选地，脉冲发生电路130通过不同的电缆分别与电极探针和表面电极贴片电连接，电极探针插入患者体内的待消融区域中，表面电极贴片放置于患者器官表面。电极探针与表面电极贴片分别通过电缆与脉冲发生电路130形成断开电路。表面电极贴片可以在患者器官表面移动，还可以设置多个表面电极贴片，以实现更大、更球形的消融区域。本申请实施例的第一极性脉冲信号和第二极性脉冲信号在电极探针与表面电极贴片之间的人体区域传播。
本申请实施例采用高频不可逆电穿孔技术作用于一个表面电极贴片放置在患者器官表面和另一个电极探针插入到患者待消融区域中，可以减少肌肉收缩且足以引起待消融区域的不可逆电穿孔，这两种电极的形式可以使得电场在细胞组织中均匀分布。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种脉冲发生方法，应用于本申请任一实施例的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备100，参见图7所示，该脉冲发生方法包括：步骤S701至步骤S702。
S701、在充电模式，控制各充放电模块131接受电源单元200的充电。
可选地，在充电模式，控制单元140控制各充放电模块131接受电源单元200的充电。
S702、在脉冲发生模式，控制各充放电模块131均导通，向第一电极110和第二电极120输出设计脉冲信号；设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
可选地，在脉冲发生模式，控制单元140控制各充放电模块131均导通，向第一电极110和第二电极120输出设计脉冲信号；设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
在一些实施例中，控制各充放电模块131均导通，向第一电极110和第二电极120输出设计脉冲信号，包括：
控制至少一个充放电模块131中，与第一储能子模块1313的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块1313的第二端连接的一个开关子模块导通，使得充放电模块131中的第一储能子模块1313放电。
可选地，控制单元140控制至少一个充放电模块131中，与第一储能子模块1313的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块1313的第二端连接的一个开关子模块导通，使得充放电模块131中的第一储能子模块1313放电。根据不同的放电电路，第一储能子模块1313的电容可以作为负电容或正电容，实现电容的放电，从而实现正极性脉冲信号和负极性脉冲信号的输出。
在一些实施例中，控制至少一个充放电模块131中，与第一储能子模块1313的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块1313的第二端连接的一个开关子模块导通，使得该第一储能子模块1313放电，包括：
控制与第一电源210电连接的充放电模块131中，k个充放电模块131中的第一储能子模块1313放电；控制与第二电源220电连接的充放电模块131中，i个充放电模块131中的第一储能子模块1313放电，k和i均为非负整数。
可选地，控制单元140通过控制开关器件的导通和断开，可以实现不同的放电电路中包括不同的充电电压和/或不同数量的第一储能子模块1313，以实现不同电压幅值的脉冲信号。第一电源210和第二电源220的充电电压不同。
在一些实施例中，控制至少一个充放电模块131中，与第一储能子模块1313的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块1313的第二端连接的一个开关子模块导通，使得充放电模块131中的第一储能子模块1313放电，包括下述至少一项：
控制与第一电源210电连接的各充放电模块131中，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第三开关子模块1314均导通，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第四开关子模块1315均断开；控制与第二电源220电连接的各充放电模块131的中，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第四开关子模块1315均导通，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第三开关子模块1314均断开。
控制与第一电源210电连接的各充放电模块131中，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第三开关子模块1314均断开，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第四开关子模块1315均导通；控制与第二电源220电连接的各充放电模块131的中，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第四开关子模块1315均断开，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第三开关子模块1314均导通。
控制与第一电源210电连接的各充放电模块131中，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第四开关子模块1315均导通，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第三开关子模块1314均断开；控制与第二电源220电连接的各充放电模块131的中，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第四开关子模块1315均导通，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第三开关子模块1314均断开。
控制与第一电源210电连接的各充放电模块131中，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第四开关子模块1315均断开，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第三开关子模块1314均导通；控制与第二电源220电连接的各充放电模块131的中，各充放电模块131的第二开关子模块1312和第四开关子模块1315均断开，各充放电模块131的第一开关子模块1311和第三开关子模块1314均导通。
可选地，图8至图11示出了图6所示的电路结构在脉冲发生模式下的放电电路结构示意图，部分开关器件导通，部分开关器件断开，为了便于理解脉冲发生模式下的放电过程，图中保留了导通的开关器件，断开的开关器件及相关电容图中未示出。
可选地，参见图6和图12所示，第一电源210的第一充电电压为V1，第二电源220的第二充电电压为V2，第一充电电压为V1为低压，第二充电电压为V2为高压。与第一电源210连接的充放电模块131的数量为至少一个，与第二电源220连接的充放电模块131的数量为至少一个，在本示例中，与第一电源210连接的充放电模块131的数量为1个，与第二电源220连接的充放电模块131的数量为3个，第一电源210给电容C1充电，第二电源220给电容C2、C3、C4充电。
在0-T1时刻，第一电源210和第二电源220分别为脉冲发生电路130中的电容C1、C2、C3和C4电容进行充电，充电电压由充电电源决定。
可选地，参见图8和图12所示，在T2～T3，控制单元140控制电路中的开关器件S13、S14、S23、S22、S33、S32、S43和S42都断开，开关器件S11、S12、S21、S24、S31、S34、S41和S44都导通，形成图8所示的放电电路，可以输出正极性高压脉冲信号，高压脉冲幅值为+3V2，脉宽为T3-T2。
可选地，参见图9和图12所示，在T4～T5，控制单元140控制电路中的开关器件S13、S14、S23、S22、S33、S32、S43和S42都导通，开关器件S11、S12、S21、S24、S31、S34、S41和S44都断开，形成图9所示的放电电路，可以输出负极性高压脉冲信号，高压脉冲幅值为-3V2，脉宽为T5-T4。
可选地，参见图10和图12所示，在T6～T7，控制单元140控制电路中的开关器件S13、S12、S21、S22、S31、S32、S41和S42都断开，开关器件S11、S14、S23、S24、S33、S34、S43和S44都导通，形成图10所示的放电电路，可以输出正极性低压脉冲信号，高压脉冲幅值为+V1，脉宽为T7-T6。
可选地，参见图11和图12所示，在T8～T9，控制单元140控制电路中的开关器件S13、S12、S21、S22、S31、S32、S41和S42都导通，开关器件S11、S14、S23、S24、S33、S34、S43和S44都断开，形成图11所示的放电电路，可以输出负极性低压脉冲信号，高压脉冲幅值为-V1，脉宽为T9-T8。
可选地，参见图12所示，图示中的正极性脉冲信号和负极性脉冲均为矩形脉冲信号，各不同的正极性脉冲信号和负极性脉冲中的任意一种脉冲信号可以作为设计脉冲信号，至少两种脉冲信号的组合可以作为设计脉冲信号，根据实际的需求选用。在图11所示的实施例中，输出脉冲信号依次为脉冲宽度为T3-T2和幅值为+3V2的正极性高压脉冲信号、脉冲宽度为T5-T4和幅值为-3V2的负极性高压脉冲信号，脉冲宽度为T7-T6和幅值为+V1的正极性低压脉冲信号，脉冲宽度为T9-T8和幅值为-V1的负极性低压脉冲信号。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，包括：至少一个用于设于生物组织的待消融区域处的第一电极、至少一个用于设于所述生物组织的表面的第二电极、以及脉冲发生电路；
所述脉冲发生电路包括至少一个充放电模块，各所述充放电模块依次电连接且均用于与电源单元电连接，最后一个所述充放电模块与所述第一电极和所述第二电极均电连接；
所述脉冲发生电路，用于在充电模式，各所述充放电模块接受所述电源单元的充电；在脉冲发生模式，各所述充放电模块均导通，向所述第一电极和所述第二电极输出设计脉冲信号；所述设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，所述充放电模块包括第一开关子模块、第二开关子模块和第一储能子模块；
所述第一开关子模块的第一端和所述第二开关子模块的第一端电连接；
所述第一开关子模块的第二端和所述第一储能子模块的第二端均与第一节点电连接；
所述第二开关子模块的第二端、所述第一储能子模块的第一端均与第二节点电连接；
所述第一储能子模块的第一端和第二端用于与所述电源单元电连接。
3.根据权利要求2所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，任意相邻两个所述充放电模块中，前一个所述充放电模块的第一节点与后一个所述充放电模块的第一开关子模块的第一端电连接；前一个所述充放电模块的第二节点与后一个所述充放电模块的第二开关子模块的第一端电连接；
第一个所述充放电模块的所述第一开关子模块的第一端和所述第二开关子模块的第一端共同与第一电压端电连接；
最后一个所述充放电模块的第一节点和第二节点均与所述第一电极和所述第二电极均电连接。
4.根据权利要求3所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，所述充放电模块还包括第三开关子模块；
所述第三开关子模块的第一端与所述第一节点电连接；
任意相邻两个所述充放电模块中，前一个所述充放电模块的第三开关子模块的第二端与后一个所述充放电模块的第一开关子模块的第一端电连接。
5.根据权利要求3所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，所述充放电模块还包括第四开关子模块；
所述第四开关子模块的第一端与所述第二节点电连接；
任意相邻两个所述充放电模块中，前一个所述充放电模块的第四开关子模块的第二端与后一个所述充放电模块的第二开关子模块的第一端电连接。
6.根据权利要求1所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，还包括控制单元；
所述控制单元，与各所述充放电模块均电连接，用于控制各所述充放电模块的断开和导通。
7.根据权利要求2所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，所述电源单元包括第一电源和第二电源；
各所述充放电模块中，至少一个所述充放电模块的第一储能子模块的第一端、第二端分别用于与所述第一电源电连接，其余所述充放电模块的第一储能子模块的第一端、第二端分别用于与所述第二电源电连接。
8.根据权利要求6所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，还包括至少一个第一隔离充电模块和至少一个第二隔离充电模块；
每个所述第一隔离充电模块对应与一个用于与所述第一电源电连接的第一储能子模块的第一端、第二端电连接；
每个所述第二隔离充电模块对应与一个用于与所述第二电源电连接的第一储能子模块的第一端、第二端电连接；
每个所述第一隔离充电模块均用于与所述第一电源电连接，每个所述第二隔离充电模块均用于与所述第二电源连接。
9.一种用于不可逆电穿孔的脉冲发生系统，其特征在于，包括：电源单元和如权利要求1-8中任一项所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备；
所述电源单元与各所述充放电模块均电连接。
10.根据权利要求9所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生系统，其特征在于，所述电源单元包括第一电源和第二电源；
所述第一电源与至少一个所述充放电模块电连接，所述第二电源与其余所述充放电模块电连接。
11.一种脉冲发生方法，应用于如权利要求1-8中任一项所述的用于不可逆电穿孔的脉冲发生设备，其特征在于，包括：
在充电模式，控制各充放电模块接受电源单元的充电；
在脉冲发生模式，控制各所述充放电模块均导通，向第一电极和第二电极输出设计脉冲信号；所述设计脉冲信号包括以下至少一项：第一极性脉冲信号、第二极性脉冲信号。
12.根据权利要求11所述的脉冲发生方法，其特征在于，所述控制各所述充放电模块均导通，向第一电极和第二电极输出设计脉冲信号，包括：
控制至少一个所述充放电模块中，与第一储能子模块的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块的第二端连接的一个开关子模块导通，使得所述充放电模块中的第一储能子模块放电。
13.根据权利要求12所述的脉冲发生方法，其特征在于，所述控制至少一个所述充放电模块中，与第一储能子模块的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块的第二端连接的一个开关子模块导通，使得该第一储能子模块放电，包括：
控制与第一电源电连接的所述充放电模块中，k个所述充放电模块中的第一储能子模块放电；控制与第二电源电连接的所述充放电模块中，i个所述充放电模块中的第一储能子模块放电，k和i均为非负整数。
14.根据权利要求12所述的脉冲发生方法，其特征在于，所述控制至少一个所述充放电模块中，与第一储能子模块的第一端连接的一个开关子模块导通，与第一储能子模块的第二端连接的一个开关子模块导通，使得所述充放电模块中的第一储能子模块放电，包括下述至少一项：
控制与第一电源电连接的各所述充放电模块中，各所述充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均导通，各所述充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均断开；控制与第二电源电连接的各所述充放电模块的中，各所述充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均导通，各所述充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均断开；
控制与第一电源电连接的各所述充放电模块中，各所述充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均断开，各所述充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均导通；控制与第二电源电连接的各所述充放电模块的中，各所述充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均断开，各所述充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均导通；
控制与第一电源电连接的各所述充放电模块中，各所述充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均导通，各所述充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均断开；控制与第二电源电连接的各所述充放电模块的中，各所述充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均导通，各所述充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均断开；
控制与第一电源电连接的各所述充放电模块中，各所述充放电模块的第一开关子模块和第四开关子模块均断开，各所述充放电模块的第二开关子模块和第三开关子模块均导通；控制与第二电源电连接的各所述充放电模块的中，各所述充放电模块的第二开关子模块和第四开关子模块均断开，各所述充放电模块的第一开关子模块和第三开关子模块均导通。
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