CN114983557A - 用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置及方法，包括第一导管、第二导管以及消融主机，所述第一导管的一端设置有第一消融电极，所述第二导管的一端设置有第二消融电极，所述第一消融电极和第二消融电极形成回路，所述第一消融电极和第二消融电极分别与消融主机相连接，所述消融主机用于控制第一消融电极和第二消融电极输出电场，所述第一导管和第二导管上分别设置有第一监测电极和第二监测电极，所述第一监测电极和第二监测电极分别与消融主机电连接，本发明能够通过对组织的消融深度和消融时机进行精准的把控，以解决现有的不可逆电穿孔消融组织过程中，精准度和消融时机的介入较差的问题。

Description

用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置及方法
技术领域
本发明涉及组织消融技术领域，尤其涉及用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置及方法。
背景技术
不可逆电穿孔是一种新兴的治疗肿瘤的非热消融技术。其运用微秒级高压电脉冲，使受作用细胞的细胞膜上形成纳米级孔隙，从而改变细胞膜的通透性，破坏细胞的内平衡，进而导致细胞凋亡，这一过程称为不可逆电穿孔。不可逆电穿孔的一个典型的治疗方案是在两个电极针之间单向传送电压为1500 v /cm，脉冲宽度为50- 100μs的方波脉冲，总剂量为70–100个。治疗过程中可根据肿瘤的大小和形状调整电极数量、电极间距和电极暴露长度。在使用IRE时，最重要的是电场在破坏细胞膜的同时，不会引起热焦耳加热引起的组织损伤，因此在临床中有广泛应用前景，尤其对于临近重要血管和神经的病灶，可以进行微创消融，提高治疗的安全性。
现有的技术中，在进行组织消融过程中，尤其是针对肥厚型心肌病的患者进行组织消融时，使用现有的组织消融技术很难精准且全面的对组织进行消融，现有的组织消融技术对于消融的深度和消融时机不好把控，组织消融的针对性不强，消融效果较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置及方法，能够通过对组织的消融深度和消融时机进行精准的把控，以解决现有的不可逆电穿孔消融组织过程中，精准度和消融时机的介入较差的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置，包括第一导管、第二导管以及消融主机，所述第一导管的一端设置有第一消融电极，所述第二导管的一端设置有第二消融电极，所述第一消融电极和第二消融电极形成回路，所述第一消融电极和第二消融电极分别与消融主机相连接，所述消融主机用于控制第一消融电极和第二消融电极输出电场；
所述第一导管和第二导管上分别设置有第一监测电极和第二监测电极，所述第一监测电极和第二监测电极分别与消融主机电连接，所述第一监测电极用于获取第一导管处的第一心电信号，所述第二监测电极用于获取第二导管处的第二心电信号；
所述消融主机内部设置有信号处理模块以及消融控制模块，所述信号处理模块用于对第一心电信号和第二心电信号进行处理，并得到信号处理结果；所述消融控制模块用于对信号处理结果进行再处理得到第一消融电极和第二消融电极的运作参数。
进一步地，所述第一导管设置为中空结构，所述第一消融电极设置于第一导管的中空结构一端，所述第一消融电极用于嵌入待消融组织的内部，所述第二导管设置为中空结构，所述第二消融电极设置于第二导管的中空结构一端，所述第二消融电极设置为环状结构，所述第二电机用于贴合在待消融组织的表面。
进一步地，所述信号处理模块配置有信号处理策略，所述信号处理策略包括：获取第一时间段内的第一心电信号的频率，并以第一时间为横轴以及频率为纵轴绘制频率波动图，将频率波动幅度小于第一波动幅度的区间设定为放电安全期，将频率波动幅度大于第二波动幅度的区间设定为放电指令触发区；
获取第一时间段内的若干次第一心电信号的电压，将若干次第一心电信号的电压进行计算处理得到第一消融深度；第一消融深度通过第一消融公式计算得到，所述第一消融公式配置为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；其中，S1为第一消融深度，V1x1至V1xm分别为若干次第一心电信号的电压，m为若干次第一心电信号的电压的数量，v1为第一心电信号与消融深度的转换系数。
获取第一时间段内的若干次第二心电信号的电压，将若干次第二心电信号的电压进行计算处理得到第二消融深度。其中，第二消融深度通过第二消融公式计算得到，所述第二消融公式配置为：
Figure 993307DEST_PATH_IMAGE002
；其中，S2为第二消融深度，V2x1至V2xn分别为若干次第二心电信号的电压，n为若干次第二心电信号的电压的数量，v2为第二心电信号与消融深度的转换系数。
进一步地，所述消融控制模块配置有消融控制策略，所述消融控制策略包括：获取若干放电指令触发区的频率最大值，然后将若干频率最大值进行计算处理得到触发频率；其中，触发频率通过触发频率公式计算得到，所述触发频率公式配置为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；其中，Fcf为触发频率，fmax1至fmaxo分别为若干频率最大值，o为若干频率最大值的数量，f1为触发频率的消减值。
将第一消融深度进行转换得到第一消融脉冲宽度，将第二消融深度进行转换得到第二消融脉冲宽度；其中，第一消融脉冲宽度通过第一脉宽转换公式计算得到，第二消融脉冲宽度通过第二脉宽转换公式计算得到，所述第一脉宽转换公式配置为：
Figure 57078DEST_PATH_IMAGE004
；所述第二脉宽转换公式配置为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；其中，Mk1为第一消融脉冲宽度，Mk2为第二消融脉冲宽度，mk1为第一消融脉冲宽度与消融深度的转换系数，mk2为第二消融脉冲宽度与消融深度的转换系数。
获取第一时间段内的若干放电安全期的平均时长，将若干放电安全期的平均时长的二分之一设定为放电触发时长；当监测到大于触发频率的心电信号时，等待放电触发时长后，控制第一消融电极按照第一消融脉冲宽度进行放电，控制第二消融电极按照第二消融宽度进行放电。
用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤A，设置两组导管，并在两组导管的一端分别设置一组消融电极和监测电极，两组消融电极形成回路，将两组消融电极和两组监测电极分别与消融主机电连接；
步骤B，通过两组监测电极分别获取第一心电信号和第二心电信号，通过消融主机对两组心电信号进行处理，得到信号处理结果；
步骤C，对信号处理结果进行再处理得到两组消融电极的运作参数，根据运作参数控制两组消融电极进行放电。
进一步地，所述步骤B还包括：获取第一时间段内的第一心电信号的频率，并以第一时间为横轴以及频率为纵轴绘制频率波动图，将频率波动幅度小于第一波动幅度的区间设定为放电安全期，将频率波动幅度大于第二波动幅度的区间设定为放电指令触发区；
获取第一时间段内的若干次第一心电信号的电压，将若干次第一心电信号的电压进行计算处理得到第一消融深度；
获取第一时间段内的若干次第二心电信号的电压，将若干次第二心电信号的电压进行计算处理得到第二消融深度。
进一步地，所述步骤C还包括：获取若干放电指令触发区的频率最大值，然后将若干频率最大值进行计算处理得到触发频率；将第一消融深度进行转换得到第一消融脉冲宽度，将第二消融深度进行转换得到第二消融脉冲宽度；获取第一时间段内的若干放电安全期的平均时长，将若干放电安全期的平均时长的二分之一设定为放电触发时长；
当监测到大于触发频率的心电信号时，等待放电触发时长后，控制两组消融电极分别按照第一消融脉冲宽度和第二消融宽度进行放电。
本发明的有益效果：本发明通过在第一导管的一端设置第一消融电极，在第二导管的一端设置第二消融电极，并且在第一导管和第二导管上分别设置第一监测电极和第二监测电极，通过第一监测电极能够获取第一导管处的第一心电信号，通过第二监测电极能够获取第二导管处的第二心电信号，该设计能够通过两组消融电极形成回路，从而形成梯度电场，能够进行双边消融，提高消融的全面性。
本发明通过信号处理模块能够对第一心电信号和第二心电信号进行处理，并得到信号处理结果，再通过消融控制模块能够对信号处理结果进行再处理得到第一消融电极和第二消融电极的运作参数，通过对组织处的心电信号的反馈形成消融参数的参考依据，提高组织消融深度和消融时机的精准度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的装置控制原理框图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为实施例一中第一导管和第二导管的结构示意图；
图4为实施例二中第一导管和第二导管的结构示意图；
图5为实施例三中第一导管和第二导管的结构示意图；
图6为实施例四中第一导管和第二导管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例一
请参阅图1和图3，用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置，包括第一导管、第二导管以及消融主机，所述第一导管的一端设置有第一消融电极，所述第二导管的一端设置有第二消融电极，所述第一消融电极和第二消融电极形成回路，所述第一消融电极和第二消融电极分别与消融主机相连接，所述消融主机用于控制第一消融电极和第二消融电极输出电场；
所述第一导管和第二导管上分别设置有第一监测电极和第二监测电极，所述第一监测电极和第二监测电极分别与消融主机电连接，所述第一监测电极用于获取第一导管处的第一心电信号，所述第二监测电极用于获取第二导管处的第二心电信号；
所述消融主机内部设置有信号处理模块以及消融控制模块，所述信号处理模块用于对第一心电信号和第二心电信号进行处理，并得到信号处理结果；所述消融控制模块用于对信号处理结果进行再处理得到第一消融电极和第二消融电极的运作参数。
所述第一导管设置为中空结构，所述第一消融电极设置于第一导管的中空结构一端，所述第一消融电极用于嵌入待消融组织的内部，所述第二导管设置为中空结构，所述第二消融电极设置于第二导管的中空结构一端，所述第二消融电极设置为环状结构，所述第二电机用于贴合在待消融组织的表面。
具体地，第一电极设置为螺纹状结构，能够旋入组织的指定位置内部，第二导管的一端设置有若干挂置圈，第二电极贴附于挂置圈上，第二电极能够通过挂置圈进行分散，然后贴附于组织的指定位置上。第一导管的直径为3-10Fr，第二导管的直径设置小于第一导管的直径即可。
所述信号处理模块配置有信号处理策略，所述信号处理策略包括：获取第一时间段内的第一心电信号的频率，并以第一时间为横轴以及频率为纵轴绘制频率波动图，将频率波动幅度小于第一波动幅度的区间设定为放电安全期，将频率波动幅度大于第二波动幅度的区间设定为放电指令触发区；
获取第一时间段内的若干次第一心电信号的电压，将若干次第一心电信号的电压进行计算处理得到第一消融深度；第一消融深度通过第一消融公式计算得到，所述第一消融公式配置为：
Figure 426617DEST_PATH_IMAGE006
；其中，S1为第一消融深度，V1x1至V1xm分别为若干次第一心电信号的电压，m为若干次第一心电信号的电压的数量，v1为第一心电信号与消融深度的转换系数，v1的设定根据现有的组织心电信号的电压与需要消融深度的比例关系进行设定。
获取第一时间段内的若干次第二心电信号的电压，将若干次第二心电信号的电压进行计算处理得到第二消融深度。其中，第二消融深度通过第二消融公式计算得到，所述第二消融公式配置为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；其中，S2为第二消融深度，V2x1至V2xn分别为若干次第二心电信号的电压，n为若干次第二心电信号的电压的数量，v2为第二心电信号与消融深度的转换系数，v2的设定根据现有的组织心电信号的电压与需要消融深度的比例关系进行设定。
所述消融控制模块配置有消融控制策略，所述消融控制策略包括：获取若干放电指令触发区的频率最大值，然后将若干频率最大值进行计算处理得到触发频率；其中，触发频率通过触发频率公式计算得到，所述触发频率公式配置为：
Figure 767600DEST_PATH_IMAGE008
；其中，Fcf为触发频率，fmax1至fmaxo分别为若干频率最大值，o为若干频率最大值的数量，f1为触发频率的消减值，设置f1能够保证触发频率能够在一个相较于正常值低一些的时机进行触发。
将第一消融深度进行转换得到第一消融脉冲宽度，将第二消融深度进行转换得到第二消融脉冲宽度；其中，第一消融脉冲宽度通过第一脉宽转换公式计算得到，第二消融脉冲宽度通过第二脉宽转换公式计算得到，所述第一脉宽转换公式配置为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；所述第二脉宽转换公式配置为：
Figure 433067DEST_PATH_IMAGE010
；其中，Mk1为第一消融脉冲宽度，Mk2为第二消融脉冲宽度，mk1为第一消融脉冲宽度与消融深度的转换系数，mk2为第二消融脉冲宽度与消融深度的转换系数。mk1和mk2的设定根据现有的消融设备的消融速率进行参考设定。
获取第一时间段内的若干放电安全期的平均时长，将若干放电安全期的平均时长的二分之一设定为放电触发时长；当监测到大于触发频率的心电信号时，等待放电触发时长后，控制第一消融电极按照第一消融脉冲宽度进行放电，控制第二消融电极按照第二消融宽度进行放电。其中，电压幅度越小，消融范围越浅，电压幅值越大，消融范围越深，脉冲越宽，消融范围越深，脉冲宽度越窄，消融范围越浅。
组织消融的装置的工作原理为：通过在第一导管的一端设置第一消融电极，在第二导管的一端设置第二消融电极，并且在第一导管和第二导管上分别设置第一监测电极和第二监测电极，通过第一监测电极能够获取第一导管处的第一心电信号，通过第二监测电极能够获取第二导管处的第二心电信号，通过两组消融电极形成回路，从而形成梯度电场，能够进行双边消融，在进行组织消融的过程中，通过信号处理模块能够对第一心电信号和第二心电信号进行处理，并得到信号处理结果，再通过消融控制模块能够对信号处理结果进行再处理得到第一消融电极和第二消融电极的运作参数，通过对组织处的心电信号的反馈形成消融参数的参考依据，提高组织消融深度和消融时机的精准度。
请参阅图2，用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤A，设置两组导管，并在两组导管的一端分别设置一组消融电极和监测电极，两组消融电极形成回路，将两组消融电极和两组监测电极分别与消融主机电连接；
步骤B，通过两组监测电极分别获取第一心电信号和第二心电信号，通过消融主机对两组心电信号进行处理，得到信号处理结果；获取第一时间段内的第一心电信号的频率，并以第一时间为横轴以及频率为纵轴绘制频率波动图，将频率波动幅度小于第一波动幅度的区间设定为放电安全期，将频率波动幅度大于第二波动幅度的区间设定为放电指令触发区；
获取第一时间段内的若干次第一心电信号的电压，将若干次第一心电信号的电压进行计算处理得到第一消融深度；
获取第一时间段内的若干次第二心电信号的电压，将若干次第二心电信号的电压进行计算处理得到第二消融深度。
步骤C，对信号处理结果进行再处理得到两组消融电极的运作参数，根据运作参数控制两组消融电极进行放电；获取若干放电指令触发区的频率最大值，然后将若干频率最大值进行计算处理得到触发频率；将第一消融深度进行转换得到第一消融脉冲宽度，将第二消融深度进行转换得到第二消融脉冲宽度；获取第一时间段内的若干放电安全期的平均时长，将若干放电安全期的平均时长的二分之一设定为放电触发时长；
当监测到大于触发频率的心电信号时，等待放电触发时长后，控制两组消融电极分别按照第一消融脉冲宽度和第二消融宽度进行放电。
实施例二
请参阅图4，实施例二与实施例一的不同之处在于，在所述第二导管的一端设置一球囊，第二电极贴附于球囊的表面，通过球囊将第二电极贴附在组织的指定位置上。
实时例三
请参阅图5，实施例三与实施例一的不同之处在于，在第一导管的一端设置一挂钩结构的第一电极，第二电极的结构与实施例中的结构相同。
实施例四
请参阅图6，在实施例四中，将第一电极的结构设置与实施例三中的第一电极的设置方式相同，第二电极的结构与实施例二中的第二电极的结构相同。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置，其特征在于，包括第一导管、第二导管以及消融主机，所述第一导管的一端设置有第一消融电极，所述第二导管的一端设置有第二消融电极，所述第一消融电极和第二消融电极形成回路，所述第一消融电极和第二消融电极分别与消融主机相连接，所述消融主机用于控制第一消融电极和第二消融电极输出电场；
所述第一导管和第二导管上分别设置有第一监测电极和第二监测电极，所述第一监测电极和第二监测电极分别与消融主机电连接，所述第一监测电极用于获取第一导管处的第一心电信号，所述第二监测电极用于获取第二导管处的第二心电信号；
所述消融主机内部设置有信号处理模块以及消融控制模块，所述信号处理模块用于对第一心电信号和第二心电信号进行处理，并得到信号处理结果；所述消融控制模块用于对信号处理结果进行再处理得到第一消融电极和第二消融电极的运作参数。
2.根据权利要求1所述的用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置，其特征在于，所述第一导管设置为中空结构，所述第一消融电极设置于第一导管的中空结构一端，所述第一消融电极用于嵌入待消融组织的内部，所述第二导管设置为中空结构，所述第二消融电极设置于第二导管的中空结构一端，所述第二消融电极设置为环状结构，所述第二电机用于贴合在待消融组织的表面。
3.根据权利要求2所述的用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置，其特征在于，所述信号处理模块配置有信号处理策略，所述信号处理策略包括：获取第一时间段内的第一心电信号的频率，并以第一时间为横轴以及频率为纵轴绘制频率波动图，将频率波动幅度小于第一波动幅度的区间设定为放电安全期，将频率波动幅度大于第二波动幅度的区间设定为放电指令触发区；
获取第一时间段内的若干次第一心电信号的电压，将若干次第一心电信号的电压进行计算处理得到第一消融深度；
获取第一时间段内的若干次第二心电信号的电压，将若干次第二心电信号的电压进行计算处理得到第二消融深度。
4.根据权利要求3所述的用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置，其特征在于，所述消融控制模块配置有消融控制策略，所述消融控制策略包括：获取若干放电指令触发区的频率最大值，然后将若干频率最大值进行计算处理得到触发频率；
将第一消融深度进行转换得到第一消融脉冲宽度，将第二消融深度进行转换得到第二消融脉冲宽度；
获取第一时间段内的若干放电安全期的平均时长，将若干放电安全期的平均时长的二分之一设定为放电触发时长；当监测到大于触发频率的心电信号时，等待放电触发时长后，控制第一消融电极按照第一消融脉冲宽度进行放电，控制第二消融电极按照第二消融宽度进行放电。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的装置的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤A，设置两组导管，并在两组导管的一端分别设置一组消融电极和监测电极，两组消融电极形成回路，将两组消融电极和两组监测电极分别与消融主机电连接；
步骤B，通过两组监测电极分别获取第一心电信号和第二心电信号，通过消融主机对两组心电信号进行处理，得到信号处理结果；
步骤C，对信号处理结果进行再处理得到两组消融电极的运作参数，根据运作参数控制两组消融电极进行放电。
6.根据权利要求5所述的用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的方法，其特征在于，所述步骤B还包括：获取第一时间段内的第一心电信号的频率，并以第一时间为横轴以及频率为纵轴绘制频率波动图，将频率波动幅度小于第一波动幅度的区间设定为放电安全期，将频率波动幅度大于第二波动幅度的区间设定为放电指令触发区；
获取第一时间段内的若干次第一心电信号的电压，将若干次第一心电信号的电压进行计算处理得到第一消融深度；
获取第一时间段内的若干次第二心电信号的电压，将若干次第二心电信号的电压进行计算处理得到第二消融深度。
7.根据权利要求6所述的用于导管介入不可逆电穿孔消融组织的方法，其特征在于，所述步骤C还包括：获取若干放电指令触发区的频率最大值，然后将若干频率最大值进行计算处理得到触发频率；将第一消融深度进行转换得到第一消融脉冲宽度，将第二消融深度进行转换得到第二消融脉冲宽度；获取第一时间段内的若干放电安全期的平均时长，将若干放电安全期的平均时长的二分之一设定为放电触发时长；
当监测到大于触发频率的心电信号时，等待放电触发时长后，控制两组消融电极分别按照第一消融脉冲宽度和第二消融宽度进行放电。
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