CN115886776A - 一种超声高频外科手术阻抗检测方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及临床手术技术领域，具体涉及一种超声高频外科手术阻抗检测方法及电路；包括全桥频率驱动电路、全桥隔离电路、双极输出接口、恒流源电路、信号放大模块和嵌入式单片机CPU模块，双极输出接口用于输出高频能量，并发出反馈电压信号；全桥隔离电路用于得到双极输出接口发出反馈电压信号；嵌入式单片机CPU模块用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号；全桥频率驱动电路用于形成频率振荡器，改变可调输出频率；通过对反馈信号运算放大，得到稳定的直流电压信号；将直流电压信号进行滤波处理，转换成接触电阻，反馈至高频能量输出，完成血管闭合，通过上述方式，实现了减小计算的阻抗误差，从而避免影响血管闭合临床手术效果。

Description

一种超声高频外科手术阻抗检测方法及电路

技术领域

本发明涉及临床手术技术领域，尤其涉及一种超声高频外科手术阻抗检测方法及电路。

背景技术

超声高频外科手术系统应用于临床手术中，使用的科室广泛，是一种超声手术刀和高频双极血管闭合设备集合系统，超声手术刀主要用于生物组织的切割与血管闭合操作，刀头工作时也没有电流通过人体，输出高频电能，结合电头之间的压力,使要切割的血管胶原蛋白和纤维蛋白熔解变性,血管壁熔合形成一透明带,产生永久性管腔闭合。临床手术过程中，高频双极血管闭合设备可以通过反馈主机控制系统接收到钳口刀片之间靶组织的阻抗信号，当组织凝固到最佳程度时，主机控制系统自动停止高频能量输出，并有伴随提示音提示凝固完毕，所以阻抗检测是影响临床手术能否血管壁熔合形成一透明带，使得永久性管腔闭合血管关键技术，阻抗检测直接提高了血管闭合临床手术的安全性。

目前，在临床血管闭合手术中，由于双极输出为近似高频正弦波电路，采用检测双极输出高频能量有效电压Vorms、有效电流Iorms，采用R＝Vorms²÷Iorms方法计算阻抗，由于电路存在容抗、感抗、阻抗等复合特性，上述计算方法有误差较大，影响血管闭合临床手术效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声高频外科手术阻抗检测方法及电路，旨在解决现有技术中的在临床血管闭合手术中计算阻抗误差较大，影响血管闭合临床手术效果的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种超声高频外科手术阻抗检测电路，包括全桥频率驱动电路、全桥隔离电路、双极输出接口、恒流源电路、信号放大模块和嵌入式单片机CPU模块，所述全桥频率驱动电路、所述双极输出接口和所述恒流源电路分别与所述全桥隔离电路电性连接，所述全桥隔离电路与所述信号放大模块电性连接，所述信号放大模块与所述嵌入式单片机CPU模块电性连接；

所述双极输出接口用于输出高频能量，并发出反馈电压信号；

所述恒流源电路用于控制所述全桥隔离电路的供电电压；

所述全桥隔离电路用于得到所述双极输出接口发出反馈电压信号；

所述信号放大模块用于放大反馈电压信号；

所述嵌入式单片机CPU模块用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号，得到低纹波直流电压信号，并利用数字嵌入式滤波算法对信号进行干扰处理；

所述全桥频率驱动电路用于形成频率振荡器，改变可调输出频率，在所述双极输出接口开路状态下，调整所述全桥隔离电路输出最大电压。

其中，所述全桥频率驱动电路包括控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、振荡模块CT1、振荡模块RT1、全桥驱动变压器T1、全桥驱动变压器T2、电容C1和电容C2，所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3、所述振荡模块CT1和所述振荡模块RT1分别与所述控制芯片U1电性连接，所述电阻R1与所述振荡模块CT1电性连接，所述电容C1分别与所述电阻R2和所述全桥驱动变压器T1电性连接，所述电容C2分别与所述电阻R3和所述全桥驱动变压器T2电性连接。

其中，所述超声高频外科手术阻抗检测电路还包括VDV电源，所述VDV电源分别与所述恒流源电路和所述信号放大模块电性连接；

所述VDV电源用于分别为所述恒流源电路和所述信号放大模块提供电源。

本发明还提供一种超声高频外科手术阻抗检测方法，应用于所述超声高频外科手术阻抗检测电路，包括如下步骤：

将超声高频外科手术系统连接双极器械，将双极器械插入所述双极输出接口，并接通电源；

调节双极器械输出阻抗检测电路频率及最大电压；

获得稳定直流有效电压信号，通过所述全桥频率驱动电路驱动高频隔离变压器，控制检测全桥电路，通过测量全桥恒流源控制电压，经过限压滤波得到反馈信号，通过对反馈信号运算放大，得到稳定的直流电压信号；

对直流电压信号进行数模转换，将直流电压信号进行滤波处理，转换成接触电阻，反馈至高频能量输出，根据校准参数对比，精准输出高频能量，完成血管闭合。

其中，在调节双极器械输出阻抗检测电路频率及最大电压的步骤中：

所述全桥频率驱动电路形成频率振荡器电路，改变可调输出频率，双路互补得到方波电路，波形占空比32％～52％，在双极电路开路状态下，调整所述全桥隔离电路输出最大电压。

本发明的一种超声高频外科手术阻抗检测方法及电路，通过所述双极输出接口用于输出高频能量，并发出反馈电压信号；所述恒流源电路用于控制所述全桥隔离电路的供电电压；所述全桥隔离电路用于得到所述双极输出接口发出反馈电压信号；所述信号放大模块用于放大反馈电压信号；所述嵌入式单片机CPU模块用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号，得到低纹波直流电压信号，并利用数字嵌入式滤波算法对信号进行干扰处理；所述全桥频率驱动电路用于形成频率振荡器，改变可调输出频率，在所述双极输出接口开路状态下，调整所述全桥隔离电路输出最大电压；将超声高频外科手术系统连接双极器械，将双极器械插入所述双极输出接口，并接通电源；调节双极器械输出频率及最大电压；获得稳定直流有效电压信号及双路波形，通过高频隔离变压器驱动全桥，控制检测全桥电路，通过测量全桥恒流源控制电压，经过限压滤波得到反馈信号，通过对反馈信号运算放大，得到稳定的直流电压信号；对直流电压信号进行数模转换，将直流电压信号进行滤波处理，转换成接触电阻，反馈至高频能量输出，根据校准参数对比，精准输出高频能量，完成血管闭合，通过上述方式，提高信号可靠性，可测量分辨率2Ω阻抗值，阻抗测量范围可以达到10Ω至1000Ω，在双极未激活高频能量，通过检测反馈信号，所述嵌入式单片机CPU模块对信号运算，得到适合组织闭合高频能量参数，输出高频能量闭合时不产生碳化、局部温度低、热扩散小、热传导距离短和对周围组织无损伤，高效解放医护人员，提超声高频外科手术系统在临床闭合手术过程中的安全性，实现了减小计算的阻抗误差，从而避免影响血管闭合临床手术效果。

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获得其他的附图。

图1是本发明的超声高频外科手术阻抗检测电路的结构示意图。

图2是本发明的全桥频率驱动电路的结构示意图。

图3是本发明的超声高频外科手术阻抗检测电路的电路图。

图4是本发明的超声高频外科手术阻抗检测方法的步骤流程图。

1-全桥频率驱动电路、2-全桥隔离电路、3-双极输出接口、4-恒流源电路、5-信号放大模块、6-嵌入式单片机CPU模块、7-VDV电源。

具体实施方式

请参阅图1～图3，其中图1是超声高频外科手术阻抗检测电路的结构示意图，图2是全桥频率驱动电路的结构示意图，图3是超声高频外科手术阻抗检测电路的电路图。

本发明提供了一种超声高频外科手术阻抗检测电路，包括全桥频率驱动电路1、全桥隔离电路2、双极输出接口3、恒流源电路4、信号放大模块5和嵌入式单片机CPU模块6，所述全桥频率驱动电路1、所述双极输出接口3和所述恒流源电路4分别与所述全桥隔离电路2电性连接，所述全桥隔离电路2与所述信号放大模块5电性连接，所述信号放大模块5与所述嵌入式单片机CPU模块6电性连接；

所述双极输出接口3用于输出高频能量，并发出反馈电压信号；

所述恒流源电路4用于控制所述全桥隔离电路2的供电电压；

所述全桥隔离电路2用于得到所述双极输出接口3发出反馈电压信号；

所述信号放大模块5用于放大反馈电压信号；

所述嵌入式单片机CPU模块6用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号，得到低纹波直流电压信号，并利用数字嵌入式滤波算法对信号进行干扰处理；

所述全桥频率驱动电路1用于形成频率振荡器，改变可调输出频率，在所述双极输出接口3开路状态下，调整所述全桥隔离电路2输出最大电压。

在本实施方式中，所述双极输出接口3用于输出高频能量，并发出反馈电压信号，所述恒流源电路4用于控制所述全桥隔离电路2的供电电压，所述全桥隔离电路2用于得到所述双极输出接口3发出反馈电压信号，所述信号放大模块5用于放大反馈电压信号，所述嵌入式单片机CPU模块6用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号，得到低纹波直流电压信号，并利用数字嵌入式滤波算法对信号进行干扰处理，所述全桥频率驱动电路1用于形成频率振荡器，改变可调输出频率，在所述双极输出接口3开路状态下，调整所述全桥隔离电路2输出最大电压，通过上述方式，提高信号可靠性，可测量分辨率2Ω阻抗值，阻抗测量范围可以达到10Ω至1000Ω，在双极未激活高频能量，通过检测反馈信号，所述嵌入式单片机CPU模块6对信号运算，得到适合组织闭合高频能量参数，输出高频能量闭合时不产生碳化、局部温度低、热扩散小、热传导距离短和对周围组织无损伤，高效解放医护人员，提超声高频外科手术系统在临床闭合手术过程中的安全性，实现了减小计算的阻抗误差，从而避免影响血管闭合临床手术效果。

进一步地，所述全桥频率驱动电路1包括控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、振荡模块CT1、振荡模块RT1、全桥驱动变压器T1、全桥驱动变压器T2、电容C1和电容C2，所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3、所述振荡模块CT1和所述振荡模块RT1分别与所述控制芯片U1电性连接，所述电阻R1与所述振荡模块CT1电性连接，所述电容C1分别与所述电阻R2和所述全桥驱动变压器T1电性连接，所述电容C2分别与所述电阻R3和所述全桥驱动变压器T2电性连接。

进一步地，所述超声高频外科手术阻抗检测电路还包括VDV电源7，所述VDV电源7分别与所述恒流源电路4和所述信号放大模块5电性连接；

所述VDV电源7用于分别为所述恒流源电路4和所述信号放大模块5提供电源。

在本实施方式中，所述控制芯片U1采用专用控制芯片KA3525或SG3525，所述电阻R1为A路、B路死区控制电阻，所述振荡模块CT1、所述振荡模块RT1为RC振荡电路，所述全桥驱动变压器T1、所述全桥驱动变压器T2为全桥驱动变压器，在所述超声高频外科手术阻抗检测电路中，JP1不接中性极板空载情况下，用示波器测量JP1引脚1、引脚3波形电压幅度，调节所述振荡模块RT1，使得波形电压幅度最大，此时频率为控制A路、B路输出最佳频率，通过U2A、R4、R6、R9、RT2组成的所述恒流源电路4控制供电电压，通过高压隔离变压器TR1副边、C7、C8、组织形成输出阻抗网络，因变压器原边为恒流控制，根据能量守恒定律，检测组织不同阻抗变化，反馈电压信号改变全桥控制电压，反馈电压信号通过限压滤波，经过运算放大电路放大到所述嵌入式单片机CPU模块6识别稳定低纹波直流电压信号，通过所述嵌入式单片机CPU模块6高速ADC采样，CPU进行数字嵌入式滤波算法对信号干扰处理，得到分辨率2Ω阻抗值，阻抗测量范围可以达到10Ω至1000Ω，得到适合组织闭合高频能量参数，CPU通过及时反馈及时控制闭合高频能量输出。

请参阅图4，其中图4是超声高频外科手术阻抗检测方法的步骤流程图。

本发明还提供了一种超声高频外科手术阻抗检测方法，应用于所述超声高频外科手术阻抗检测电路，包括如下步骤：

S1：将超声高频外科手术系统连接双极器械，将双极器械插入所述双极输出接口3，并接通电源；

S2：调节双极器械阻抗检测电路输出频率及最大电压，所述全桥频率驱动电路1形成频率振荡器电路，改变可调输出频率，双路互补得到方波电路，波形占空比32％～52％，在双极电路开路状态下，调整所述全桥隔离电路2输出最大电压；

S3：获得稳定直流有效电压信号，通过所述全桥频率驱动电路1驱动高频隔离变压器，控制检测全桥电路，通过测量全桥恒流源控制电压，经过限压滤波得到反馈信号，通过对反馈信号运算放大，得到稳定的直流电压信号；

S4：对直流电压信号进行数模转换，将直流电压信号进行滤波处理，转换成接触电阻，反馈至高频能量输出，根据校准参数对比，精准输出高频能量，完成血管闭合。

在本实施方式中，所述双极输出接口3用于输出高频能量，并发出反馈电压信号；所述恒流源电路4用于控制所述全桥隔离电路2的供电电压；所述全桥隔离电路2用于得到所述双极输出接口3发出反馈电压信号；所述信号放大模块5用于放大反馈电压信号；所述嵌入式单片机CPU模块6用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号，得到低纹波直流电压信号，并利用数字嵌入式滤波算法对信号进行干扰处理；所述全桥频率驱动电路1用于形成频率振荡器，改变可调输出频率，在所述双极输出接口3开路状态下，调整所述全桥隔离电路2输出最大电压；在手术过程中，首先将超声高频外科手术系统连接双极器械，将双极器械插入所述双极输出接口3，并接通电源，调节双极器械输出频率及最大电压，所述全桥频率驱动电路1形成频率振荡器电路，改变可调输出频率，双路互补得到方波电路，波形占空比32％～52％，在双极电路开路状态下，调整所述全桥隔离电路2输出最大电压，获得稳定直流有效电压信号及双路波形，通过高频隔离变压器驱动全桥，控制检测全桥电路，通过测量全桥恒流源控制电压，经过限压滤波得到反馈信号，通过对反馈信号运算放大，得到稳定的直流电压信号，然后对直流电压信号进行数模转换，将直流电压信号进行滤波处理，转换成接触电阻，反馈至高频能量输出，根据校准参数对比，精准输出高频能量，完成血管闭合，通过上述方式，提高信号可靠性，可测量分辨率2Ω阻抗值，阻抗测量范围可以达到10Ω至1000Ω，在双极未激活高频能量，通过检测反馈信号，所述嵌入式单片机CPU模块6对信号运算，得到适合组织闭合高频能量参数，输出高频能量闭合时不产生碳化、局部温度低、热扩散小、热传导距离短和对周围组织无损伤，高效解放医护人员，提超声高频外科手术系统在临床闭合手术过程中的安全性，实现了减小计算的阻抗误差，从而避免影响血管闭合临床手术效果。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种超声高频外科手术阻抗检测电路，其特征在于，

包括全桥频率驱动电路、全桥隔离电路、双极输出接口、恒流源电路、信号放大模块和嵌入式单片机CPU模块，所述全桥频率驱动电路、所述双极输出接口和所述恒流源电路分别与所述全桥隔离电路电性连接，所述全桥隔离电路与所述信号放大模块电性连接，所述信号放大模块与所述嵌入式单片机CPU模块电性连接；

所述双极输出接口用于输出高频能量，并发出反馈电压信号；

所述恒流源电路用于控制所述全桥隔离电路的供电电压；

所述全桥隔离电路用于得到所述双极输出接口发出反馈电压信号；

所述信号放大模块用于放大反馈电压信号；

所述嵌入式单片机CPU模块用于从反馈电压信号中识别最佳的电压信号，得到低纹波直流电压信号，并利用数字嵌入式滤波算法对信号进行干扰处理；

所述全桥频率驱动电路用于形成频率振荡器，改变可调输出频率，在所述双极输出接口开路状态下，调整所述全桥隔离电路输出最大电压。

2.如权利要求1所述的超声高频外科手术阻抗检测电路，其特征在于，

所述全桥频率驱动电路包括控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、振荡模块CT1、振荡模块RT1、全桥驱动变压器T1、全桥驱动变压器T2、电容C1和电容C2，所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3、所述振荡模块CT1和所述振荡模块RT1分别与所述控制芯片U1电性连接，所述电阻R1与所述振荡模块CT1电性连接，所述电容C1分别与所述电阻R2和所述全桥驱动变压器T1电性连接，所述电容C2分别与所述电阻R3和所述全桥驱动变压器T2电性连接。

3.如权利要求1所述的超声高频外科手术阻抗检测电路，其特征在于，

所述超声高频外科手术阻抗检测电路还包括VDV电源，所述VDV电源分别与所述恒流源电路和所述信号放大模块电性连接；

所述VDV电源用于分别为所述恒流源电路和所述信号放大模块提供电源。

4.一种超声高频外科手术阻抗检测方法，应用于如权利要求2所述的超声高频外科手术阻抗检测电路，其特征在于，包括如下步骤：

将超声高频外科手术系统连接双极器械，将双极器械插入所述双极输出接口，并接通电源；

调节双极器械阻抗检测电路输出频率及最大电压；

获得稳定直流有效电压信号，通过所述全桥频率驱动电路驱动高频隔离变压器，控制检测全桥电路，通过测量全桥恒流源控制电压，经过限压滤波得到反馈信号，通过对反馈信号运算放大，得到稳定的直流电压信号；

对直流电压信号进行数模转换，将直流电压信号进行滤波处理，转换成接触电阻，反馈至高频能量输出，根据校准参数对比，精准输出高频能量，完成血管闭合。

5.如权利要求4所述的超声高频外科手术阻抗检测方法，其特征在于，在调节双极器械阻抗检测电路输出频率及最大电压的步骤中：

所述全桥频率驱动电路形成频率振荡器电路，改变可调输出频率，双路互补得到方波电路，波形占空比32％～52％，在双极电路开路状态下，调整所述全桥隔离电路输出最大电压。

Images