CN115120337A - 脉冲消融仪及其控制方法、脉冲消融系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种脉冲消融仪及其控制方法、脉冲消融系统及存储介质。脉冲消融仪的控制方法包括：获取至少一种正极性脉冲；获取至少一种负极性脉冲；以及根据至少一种正极性脉冲与至少一种负极性脉冲形成具有脉冲重复周期的脉冲消融信号，脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个正极性脉冲和至少一个负极性脉冲，其中，在脉冲重复周期中，至少一对相邻的正极性脉冲与负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大。根据本发明实施例的脉冲消融仪的控制方法，能够减轻甚至避免肌肉收缩，降低受消融主体的不适感，降低电极针移位的现象出现，进而便于精确控制消融区域，提高消融效果。

Description

脉冲消融仪及其控制方法、脉冲消融系统及存储介质
技术领域
本发明涉及脉冲消融仪领域，特别涉及一种脉冲消融仪及其控制方法、脉冲消融系统及存储介质。
背景技术
不可逆电穿孔(irreversible electroporation，IRE)是一项有关肿瘤治疗新的肿瘤消融技术，其运用微秒级或纳秒级高压放电脉冲，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，进而导致细胞调亡。
相关技术中利用脉冲消融系统进行脉冲消融时，单极脉冲产生较大的直流分量，会刺激神经引起肌肉收缩，使得受消融主体产生较强的不适感，影响消融效果。
发明内容
本发明提供一种脉冲消融仪及其控制方法、脉冲消融系统及存储介质，便于在保证足够电穿孔损伤深度的同时减少直流分量，降低引起的肌肉收缩，降低受消融主体的不适感。
第一方面，本发明实施例提供一种脉冲消融仪的控制方法，脉冲消融仪的控制方法包括：获取至少一种正极性脉冲；获取至少一种负极性脉冲；以及根据所述至少一种正极性脉冲与所述至少一种负极性脉冲形成具有脉冲重复周期的脉冲消融信号，所述脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个所述正极性脉冲和至少一个所述负极性脉冲，其中，在所述脉冲重复周期中，至少一对相邻的所述正极性脉冲与所述负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大。
根据本发明第一方面的前述实施方式，所述脉冲重复周期包括顺序间隔排列的第一正极性脉冲和第一负极性脉冲，所述第一负极性脉冲的脉冲幅值小于所述第一正极性脉冲的脉冲幅值，所述第一负极性脉冲的脉冲宽度大于所述第一正极性脉冲的脉冲幅值。
根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述脉冲重复周期包括顺序间隔排列的第二正极性脉冲和第二负极性脉冲，所述第二正极性脉冲的脉冲幅值小于所述第二负极性脉冲的脉冲幅值，所述第二正极性脉冲的脉冲宽度大于所述第二负极性脉冲的脉冲幅值。
根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述脉冲重复周期包括顺序间隔排列的第三正极性脉冲、第三负极性脉冲、第四负极性脉冲以及第四正极性脉冲，其中：所述第三负极性脉冲比所述第三正极性脉冲的脉冲幅值小且脉冲宽度大，所述所述第四正极性脉冲比所述第四负极性脉冲的脉冲幅值小且脉冲宽度大。
根据本发明第一方面的前述任一实施方式，所述第三负极性脉冲与所述第四正极性脉冲的脉冲幅值相同且脉冲宽度相同，所述第四负极性脉冲与所述第三正极性脉冲的脉冲幅值相同且脉冲宽度相同。
第二方面，本发明实施例提供一种脉冲消融仪，所述脉冲消融仪包括控制器，所述控制器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，使得所述控制器执行根据本发明第一方面的前述任一实施方式的脉冲消融仪的控制方法。
根据本发明第二方面的前述任一实施方式，脉冲消融仪还包括：正极性脉冲产生模块，与所述控制器电连接，用于产生所述至少一种正极性脉冲；负极性脉冲产生模块，与所述控制器电连接，用于产生所述至少一种负极性脉冲。
根据本发明第二方面的前述任一实施方式，脉冲消融仪，其特征在于，还包括：消融信号输出端口，与所述控制器、所述正极性脉冲产生模块、所述负极性脉冲产生模块电连接，用于输出所述脉冲消融信号。
第三方面，本发明实施例提供一种脉冲消融系统，其包括：根据本发明第二方面的前述任一实施方式的脉冲消融仪；以及电极针组件，与所述脉冲消融仪电连接，所述电极针组件能够根据所述脉冲消融仪的所述脉冲消融信号进行脉冲消融。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，所述指令被处理器执行时实现根据本发明第一方面的前述任一实施方式的脉冲消融仪的控制方法。
根据本发明实施例的脉冲消融仪的控制方法，形成具有脉冲重复周期的脉冲消融信号，其中脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个正极性脉冲和至少一个负极性脉冲。在脉冲重复周期中，至少一对相邻的正极性脉冲与负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大，即其中一者相比另一者的电压更小、持续时间更长，可以更大程度减少脉冲重复周期内的直流分量，在保证足够电穿孔损伤深度的同时减少直流分量，使得消融效果得到保证。该脉冲消融信号为非对称双极脉冲消融信号，能够减轻甚至避免肌肉收缩，降低受消融主体的不适感，降低电极针移位的现象出现，进而便于精确控制消融区域，提高消融效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明脉冲消融仪的控制方法一实施例的流程框图；
图2为本发明脉冲消融仪的控制方法一实施例中的脉冲消融信号的时序图；
图3为本发明脉冲消融仪的控制方法一替代实施例中的脉冲消融信号的时序图；
图4为本发明脉冲消融仪的控制方法另一替代实施例中的脉冲消融信号的时序图；
图5为本发明脉冲消融系统一实施例的结构框图；
图6为本发明脉冲消融仪一实施例中的控制器的硬件结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参阅附图做进一步说明。
具体实施方式
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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
不可逆电穿孔(irreversible electroporation，IRE)是一项有关肿瘤治疗新的肿瘤消融技术，其运用微秒级或纳秒级高压放电脉冲，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，进而导致细胞调亡。
利用不可逆电穿孔的一个典型的治疗方案是在电极针组件的两个电极针之间单向传送一些脉冲信号，例如传送电压为1500V/cm、脉冲宽度为50至100μs的方波脉冲，其中脉冲个数为70至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。在使用不可逆电穿孔技术时，电场在破坏细胞膜的同时，引起热效应较低，从而引起的组织损伤较低，因此有着广泛的应用前景，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。
本发明实施例提供一种脉冲消融仪的控制方法。脉冲消融仪可以连接电极针组件，从而向电极针组件提供脉冲消融信号，电极针组件能够根据脉冲消融仪的脉冲消融信号对受脉冲消融的主体的目标区域进行脉冲消融。例如，电极针组件能够对患者的病灶区域进行脉冲消融。
图1为本发明脉冲消融仪的控制方法一实施例的流程框图。脉冲消融仪的控制方法包括步骤S110至步骤S130。
在步骤S110中，获取至少一种正极性脉冲。
在步骤S120中，获取至少一种负极性脉冲。步骤S120可以在步骤S110之后，也可以在步骤S110之前，也可以是步骤S120与步骤S110同时进行。
在步骤S130中，根据至少一种正极性脉冲与至少一种负极性脉冲形成具有脉冲重复周期的脉冲消融信号。脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个正极性脉冲和至少一个负极性脉冲，其中，在脉冲重复周期中，至少一对相邻的正极性脉冲与负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大。
根据本发明实施例的脉冲消融仪的控制方法，形成具有脉冲重复周期的脉冲消融信号，其中脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个正极性脉冲和至少一个负极性脉冲。在脉冲重复周期中，至少一对相邻的正极性脉冲与负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大，即其中一者相比另一者的电压更小、持续时间更长，可以更大程度减少脉冲重复周期内的直流分量，在保证足够电穿孔损伤深度的同时减少直流分量，使得消融效果得到保证。该脉冲消融信号为非对称双极脉冲消融信号，能够减轻甚至避免肌肉收缩，降低受消融主体的不适感，降低电极针移位的现象出现，进而便于精确控制消融区域，提高消融效果。
图2为本发明脉冲消融仪的控制方法一实施例中的脉冲消融信号的时序图。在本实施例中，脉冲重复周期RP包括顺序间隔排列的第一正极性脉冲PP1和第一负极性脉冲NP1，第一负极性脉冲NP1的脉冲幅值小于第一正极性脉冲PP1的脉冲幅值，第一负极性脉冲NP1的脉冲宽度大于第一正极性脉冲PP1的脉冲幅值。即，第一正极性脉冲PP1为正极性高压窄脉冲，第一负极性脉冲NP1为负极性低压宽脉冲，第一正极性脉冲PP1的作用包括使得目标细胞发生不可逆电穿孔，第一负极性脉冲NP1相比于第一正极性脉冲PP1，电压更小，持续时间更长，可以更大程度地减少脉冲重复周期RP内的直流分量。因此，该脉冲消融信号提供非对称的双向脉冲，能够提高患者的舒适度，且消融效果更好。
在本实施例中，脉冲重复周期RP内，第一正极性脉冲PP1和第一负极性脉冲NP1之间的间隔为极性反转间隔时间，脉冲重复周期RP内最后一个脉冲与后一脉冲重复周期RP的首个脉冲之间具有脉冲周期间隔时间。
图3为本发明脉冲消融仪的控制方法一替代实施例中的脉冲消融信号的时序图。在本实施例中，脉冲重复周期RP包括顺序间隔排列的第二正极性脉冲PP2和第二负极性脉冲NP2，第二正极性脉冲PP2的脉冲幅值小于第二负极性脉冲NP2的脉冲幅值，第二正极性脉冲PP2的脉冲宽度大于第二负极性脉冲NP2的脉冲幅值。即，第二正极性脉冲PP2为正极性低压宽脉冲，第二负极性脉冲NP2为负极性高压窄脉冲，第二负极性脉冲NP2的作用包括使得目标细胞发生不可逆电穿孔，第二正极性脉冲PP2相比于第二负极性脉冲NP2，电压更小，持续时间更长，可以更大程度地减少脉冲重复周期RP内的直流分量。因此，该脉冲消融信号提供非对称的双向脉冲，能够提高患者的舒适度，且消融效果更好。
图4为本发明脉冲消融仪的控制方法另一替代实施例中的脉冲消融信号的时序图。在本实施例中，脉冲重复周期RP包括顺序间隔排列的第三正极性脉冲PP3、第三负极性脉冲NP3、第四负极性脉冲NP4以及第四正极性脉冲PP4，其中：第三负极性脉冲NP3比第三正极性脉冲PP3的脉冲幅值小且脉冲宽度大，第四正极性脉冲PP4比第四负极性脉冲NP4的脉冲幅值小且脉冲宽度大。即，第三正极性脉冲PP3为正极性高压窄脉冲，第三负极性脉冲NP3为负极性低压宽脉冲，第四负极性脉冲NP4为负极性高压窄脉冲，第四正极性脉冲PP4为正极性低压宽脉冲。
可选地，在本实施例中，第三负极性脉冲NP3与第四正极性脉冲PP4的脉冲幅值相同且脉冲宽度相同，第四负极性脉冲NP4与第三正极性脉冲PP3的脉冲幅值相同且脉冲宽度相同。
上述实施方式的脉冲消融仪的控制方法，产生的脉冲消融信号，与传统对称双极性脉冲式的脉冲消融信号相比，在用于脉冲消融时，可以更大程度地减少脉冲重复周期RP内的直流分量，该脉冲消融信号提供非对称的双向脉冲，能够减轻甚至避免肌肉收缩，降低受消融主体的不适感，降低电极针移位的现象出现，进而便于精确控制消融区域，提高消融效果。
本发明实施例还提供一种脉冲消融仪以及一种脉冲消融系统。图5为本发明脉冲消融系统一实施例的结构框图。脉冲消融系统包括脉冲消融仪100；以及电极针组件200，电极针组件200与脉冲消融仪100电连接，电极针组件200能够根据脉冲消融仪100的脉冲消融信号进行脉冲消融。脉冲消融仪100包括控制器110。
图6为本发明脉冲消融仪一实施例中的控制器的硬件结构示意图。控制器110包括存储器111和至少一个处理器112，存储器111中存储有指令，至少一个处理器112调用存储器111中的指令，使得控制器110执行根据本发明前述任一实施方式的脉冲消融仪100的控制方法。
具体地，上述处理器112可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器111可以包括用于数据或指令的大容量存储器111。举例来说而非限制，存储器111可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器111可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器111可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器111是非易失性固态存储器111。在特定实施例中，存储器111包括只读存储器111(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
在一个示例中，脉冲消融仪100的控制器110还可包括通信接口113和总线114。如图6所示，处理器112、存储器111、通信接口113通过总线114连接并完成相互间的通信。
通信接口113主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线114包括硬件、软件或两者，将在线数据流量计费设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器111总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线114可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
如图5，在本实施例中，该脉冲消融仪100还包括正极性脉冲产生模块120和负极性脉冲产生模块130。正极性脉冲产生模块120与控制器110电连接，用于产生至少一种正极性脉冲。负极性脉冲产生模块130与控制器110电连接，用于产生至少一种负极性脉冲。
如图5，在本实施例中脉冲消融仪100还包括消融信号输出端口140，消融信号输出端口140与控制器110、正极性脉冲产生模块120、负极性脉冲产生模块130电连接，用于输出脉冲消融信号。本实施例中消融信号输出端口140与电极针组件200电连接，从而向电极针组件200提供脉冲消融信号。
根据本发明实施例的脉冲消融仪及脉冲消融系统，脉冲消融仪能够提供具有脉冲重复周期的脉冲消融信号，其中脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个正极性脉冲和至少一个负极性脉冲。在脉冲重复周期中，至少一对相邻的正极性脉冲与负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大，即其中一者相比另一者的电压更小、持续时间更长，可以更大程度减少脉冲重复周期内的直流分量，在保证足够电穿孔损伤深度的同时减少直流分量，使得消融效果得到保证。该脉冲消融信号为非对称双极脉冲消融信号，能够减轻甚至避免肌肉收缩，降低受消融主体的不适感，降低电极针移位的现象出现，进而便于精确控制消融区域，提高消融效果。
另外，结合上述实施例中的脉冲消融仪100的控制方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有指令，该指令被处理器112执行时实现上述实施例中的任意一种脉冲消融仪100的控制方法。
本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脉冲消融仪的控制方法，其特征在于，包括：
获取至少一种正极性脉冲；
获取至少一种负极性脉冲；以及
根据所述至少一种正极性脉冲与所述至少一种负极性脉冲形成具有脉冲重复周期的脉冲消融信号，所述脉冲重复周期包括以预设顺序间隔排列的至少一个所述正极性脉冲和至少一个所述负极性脉冲，
其中，在所述脉冲重复周期中，至少一对相邻的所述正极性脉冲与所述负极性脉冲之间，其中一者比另一者的脉冲幅值小且脉冲宽度大。
2.如权利要求1所述的脉冲消融仪的控制方法，其特征在于，所述脉冲重复周期包括顺序间隔排列的第一正极性脉冲和第一负极性脉冲，所述第一负极性脉冲的脉冲幅值小于所述第一正极性脉冲的脉冲幅值，所述第一负极性脉冲的脉冲宽度大于所述第一正极性脉冲的脉冲幅值。
3.如权利要求1所述的脉冲消融仪的控制方法，其特征在于，所述脉冲重复周期包括顺序间隔排列的第二正极性脉冲和第二负极性脉冲，所述第二正极性脉冲的脉冲幅值小于所述第二负极性脉冲的脉冲幅值，所述第二正极性脉冲的脉冲宽度大于所述第二负极性脉冲的脉冲幅值。
4.如权利要求1所述的脉冲消融仪的控制方法，其特征在于，所述脉冲重复周期包括顺序间隔排列的第三正极性脉冲、第三负极性脉冲、第四负极性脉冲以及第四正极性脉冲，其中：
所述第三负极性脉冲比所述第三正极性脉冲的脉冲幅值小且脉冲宽度大，所述所述第四正极性脉冲比所述第四负极性脉冲的脉冲幅值小且脉冲宽度大。
5.如权利要求4所述的脉冲消融仪的控制方法，其特征在于，所述第三负极性脉冲与所述第四正极性脉冲的脉冲幅值相同且脉冲宽度相同，
所述第四负极性脉冲与所述第三正极性脉冲的脉冲幅值相同且脉冲宽度相同。
6.一种脉冲消融仪，其特征在于，所述脉冲消融仪包括控制器，所述控制器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，
所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，使得所述控制器执行如权利要求1至5中任一项所述的脉冲消融仪的控制方法。
7.如权利要求6所述的脉冲消融仪，其特征在于，还包括：
正极性脉冲产生模块，与所述控制器电连接，用于产生所述至少一种正极性脉冲；
负极性脉冲产生模块，与所述控制器电连接，用于产生所述至少一种负极性脉冲。
8.如权利要求7所述的脉冲消融仪，其特征在于，还包括：
消融信号输出端口，与所述控制器、所述正极性脉冲产生模块、所述负极性脉冲产生模块电连接，用于输出所述脉冲消融信号。
9.一种脉冲消融系统，其特征在于，包括：
如权利要求6至8中任一项所述的脉冲消融仪；以及
电极针组件，与所述脉冲消融仪电连接，所述电极针组件能够根据所述脉冲消融仪的所述脉冲消融信号进行脉冲消融。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的脉冲消融仪的控制方法。
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