CN116616892A - 能量产生电路、能量产生方法和医疗设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种能量产生电路、能量产生方法和医疗设备，涉及医疗设备领域。所述能量产生电路，包括：控制模块，被配置为生成频率设置指示，所述频率设置指示用于指示设置适用于所述射频消融和所述微波消融中的一者的信号频率；信号产生模块，被配置为基于所述频率设置指示，产生方波信号；以及能量调整模块，被配置为基于所述方波信号，生成适用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
Description
技术领域
本公开涉及医疗设备领域，特别地涉及消融治疗领域。具体地，本公开涉及一种用于射频消融和微波消融的能量产生电路和能量产生方法、以及医疗设备。
背景技术
目前，在消融治疗中，常用的两种方式是射频消融和微波消融，其分别通过射频消融导管和微波消融导管经过动脉/静脉到达靶组织以使该靶组织产生热量，从而导致细胞变性坏死。然而，射频消融和微波消融的作用机理略有不同。在射频消融中，在射频频率高于100KHz的情况下，射频电流流经人体组织因电磁场的快速变化引起组织内带电荷的离子运动摩擦生热，使得组织内的温度达到60℃-100℃。此时，细胞内外水分蒸发、干燥等以致细胞变性坏死，从而实现治疗目的。在微波消融中，微波消融使用高频电磁波使得偶极分子在电场的作用下旋转而产生热量。在微波震荡电场中，细胞内的水分子(其是偶极分子并且有不平衡的电荷分布)的剧烈运动摩擦生热而导致细胞凝固坏死，以实现治疗目的。
如何简单便捷地实现射频消融和微波消融是目前的重点问题。
在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种用于射频消融和微波消融的能量产生电路，包括：控制模块，被配置为生成频率设置指示，所述频率设置指示用于指示设置适用于所述射频消融和所述微波消融中的一者的信号频率；信号产生模块，被配置为基于所述频率设置指示，产生方波信号；以及能量调整模块，被配置为基于所述方波信号，生成适用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
根据本公开的第二方面，提供了一种医疗设备，包括根据本公开的能量产生电路。
根据本公开的第三方面，提供了一种用于射频消融和微波消融的能量产生方法，包括：基于用户指令生成频率设置指示，所述频率设置指示用于指示设置适用于所述射频消融和所述微波消融中的一者的信号频率；基于所述频率设置指示，产生方波信号；以及基于所述方波信号，生成适用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
根据本公开的一个或多个实施例，可以简单高效地实现频率可调的能量源电路，以便于将射频消融设备和微波消融设备集成在同一设备中，从而减少射频消融设备和微波消融设备的部件数目，简化射频消融设备和微波消融设备的结构。这可以降低制造成本，并且促进较小尺寸的设备的制造。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
图1示出了根据本公开的一些示例性实施例的用于射频消融和微波消融的能量产生电路的示意图；
图2示出了根据本公开的另一些示例性实施例的用于射频消融和微波消融的能量产生电路的示意图；以及
图3示出了根据本公开的一些示例性实施例的用于射频消融和微波消融的能量产生方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在相关技术中，微波消融设备和射频消融设备被独立地实现。也就是说，微波消融设备和射频消融设备各自具有主机(具体地，能量源)。射频消融设备的主机附接至射频消融导管，以将产生的消融能量供应给射频消融导管，从而使得射频消融导管产生射频电流作用于人体细胞，而微波消融设备的主机附接至微波消融导管，以将产生的消融能量供应给微波消融导管，从而使得微波消融导管产生微波作用于人体细胞。
申请人经过研究发现，射频消融和微波消融均是通过热效应达到消融的目的的，两者的区别在于能量源的发生频率不同。射频消融设备的能量源的常用发生频率是200KHz-500KHz，而微波消融设备的常用发生频率为2450MHz。
有鉴于此，本公开提出了一种频率可调的能量产生电路，通过控制信号产生模块生成的方波信号的频率使其适用于射频消融和微波消融中的一者，并且基于该方波信号生成消融能量，可以简单高效地实现频率可调的能量源电路，以便于将射频消融设备和微波消融设备集成在同一设备中，从而减少射频消融设备和微波消融设备的部件数目，简化射频消融设备和微波消融设备的结构。
下面结合附图详细描述本公开的示例性实施例。
图1示出了根据本公开的一些示例性实施例的用于射频消融和微波消融的能量产生电路100的示意图。如图1所示，能量产生电路100可包括控制模块110、信号产生模块120以及能量调整模块130。控制模块110附接至信号产生模块120并且可被配置为生成频率设置指示，频率设置指示用于指示设置适用于射频消融和微波消融中的一者的信号频率。信号产生模块120附接在控制模块110和能量调整模块130之间并且可被配置为基于频率设置指示，产生方波信号。能量调整模块130可被配置为基于方波信号，生成适用于射频消融和微波消融中的一者的消融能量。在本文中，“消融能量”是指提供给射频消融导管或微波消融导管的电能，其具有电压、电流、功率和/或频率等参数。
上述通过控制信号产生模块生成的方波信号的频率使其适用于射频消融和微波消融中的一者，可以简单高效地实现频率可调的能量源。这是因为方波信号容易通过改变其占空比从而改变频率。因此，上述实施方式便于将射频消融设备和微波消融设备集成在同一设备中，从而减少射频消融设备和微波消融设备的部件数目，简化射频消融设备和微波消融设备的结构。这可以降低制造成本，并且促进较小尺寸的设备的制造。
由于射频消融和微波消融各有优缺点。例如，射频消融的温度低、治疗时间长但费用低，而微波消融的温度高、治疗时间短但费用高。因此，医生在使用具有上述能量产生电路的消融设备时便于根据病人的实际情况选择不同的消融治疗方案。
在一些实施例中，频率设置指示可以是基于用户指令生成的。用户指令可包括第一用户指令和第二用户指令。基于第一用户指令生成的频率设置指示用于指示设置适用于射频消融的频率信号，并且基于第二用户指令生成的频率设置指示用于指示设置适用于微波消融的频率信号。也就是说，用户可以例如通过主机设备上的按钮向控制模块110发送用户指令，指示其控制信号产生模块120生成具有适用于微波消融的信号频率的方波信号，或者生成具有适用于射频消融的信号频率的方波信号。上述实施方式可以根据用户需求生成适用于射频消融或者微波消融的消融能量。替代地，控制模块110也可设置为在特定时间段产生用于指示设置适用于射频消融的信号频率，在另一特定时间段产生用于指示适用于微波消融的信号频率，以实现分时间段产生适用于不同消融治疗方式的消融能量。在一些示例中，控制模块110可以通过控制器或控制单元来实现，例如，可以使用微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)(例如，STM32系列、MPS430系列等)等。控制模块110和信号产生模块120之间可以进行SPI通信等。此时，控制模块110可以将频率设置指示通过SPI通信等发送至信号产生模块120。
在一些实施例中，信号产生模块120可以基于频率设置指示产生具有预设频率的方波信号。也就是说，在频率设置指示用于指示设置适用于射频消融的信号频率时，信号产生模块120产生具有适用于射频消融的信号频率的方波信号。在频率设置指示用于指示设置适用于微波消融的信号频率时，信号产生模块120产生具有适用于微波消融的信号频率的方波信号。在一些示例中，方波产生模块可以包括数字集成电路，例如，复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)(例如，MAX V系列等)、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)(例如，MAX 10系列等)等。
图2为根据本公开另一些示例性实施例的用于射频消融和微波消融的能量产生电路200的示意图。图2中的控制模块110、信号产生模块120的特征与图1中的控制模块110、信号产生模块120的特征大致相同，以下结合图2详细描述它们之间的不同之处。
在一些实施例中，能量产生电路100还可包括监测模块140，用于获取消融能量的参数。监测模块140可附接在控制模块110和能量调整模块130(具体地，能量放大模块1322，如下将详细描述)之间。此时，控制模块110还可被配置为基于消融能量的参数控制信号产生模块120和能量调整模块130中的至少一者。由此可以将产生的消融能量的参数实时反馈给控制模块110，以便控制模块110调整信号产生模块120和能量调整模块130的参数，从而更准确地输出消融能量。其中，监测模块140可以例如通过电压互感器和/或电流互感器以及芯片(例如，如LTC1966等的RMS芯片、ADC芯片等)来实现。具体地，例如，监测模块140通过电压互感器获取产生的消融能量的电压，基于该电压通过RMS芯片产生监测模拟信号，然后将监测模拟信号通过ADC芯片转换为数字信号传递给控制模块110。
在一些实施例中，上述消融能量的参数可包括消融能量的频率和功率中的至少一者，以便可以较为准确地监测所产生的消融能量。替代地，上述消融能量的参数可包括频率以及电压和/或电流。
在一些实施例中，能量调整模块130可包括：调节模块131，用于将方波信号调制成正弦波信号；以及能量发生模块132，用于将正弦波信号放大，以形成用于射频消融和微波消融中的一者的消融能量，以产生适用于射频消融导管和微波消融导管的消融能量。替代地，调节模块也可将方波信号调制成余弦波信号等其他波形的信号。其中，调节模块131可以通过滤波器(例如，LT1568)、振荡器(例如，LTC6930)、电位器(例如，AD5293)、乘法器(例如，AD633)等中的多者组合实现。能量发生模块132可以例如包括变压器等。
在一些其他实施例中，对于微波消融，所产生的方波信号可以无需调制成正弦波信号，而仅将其放大后形成消融能量供应给微波消融导管。在上述情况下，能量调整模块可包括调节模块，用于将与射频消融对应的方波信号调制成正弦波信号；第一能量发生模块，用于将正弦波信号放大，以形成用于射频消融的消融能量；以及第二能量发生模块，用于将与微波消融对应的方波信号放大，以形成用于微波消融的消融能量。也就是说，在所产生的方波信号对应于射频消融的情况下，将该方波信号传送给调节模块，而在所产生的方波信号对应于微波消融的情况下，将该方波信号传送给第二能量发生模块。上述过程可以由控制模块控制。同样地，调节模块可以通过滤波器(例如，LT1568)、振荡器(例如，LTC6930)、电位器(例如，AD5293)、乘法器(例如，AD633)等中的多者组合实现。第一能量发生模块可以包括变压器等。第二能量发生模块可以包括功率放大器和功率检测器等。
在一些实施例中，能量发生模块132可包括：电源模块1321，用于提供电能；能量放大模块1322，用于使用电能将正弦波信号放大，以形成用于射频消融和微波消融中的一者的消融能量。也就是说，由电源模块1321提供能量以便于将正弦波信号放大。其中，能量放大模块1322可以由变压器或功率放大器等实现。其中，电源模块可以是交流转直流电源(例如，220V转48V交流转直流电源)。
在一些实施例中，能量调整模块130(具体地，能量放大模块)用于选择性地射频消融导管和微波消融导管中的一者，也即，能量调整模块能够通过同一输出端口与射频消融导管和微波消融导管中的每一者可拆卸地连接，以实现同一能量源兼容两种消融方式。
在此应理解，图2中描述的能量产生电路200的部分特征可以省略，例如，省略监测模块140的特征等。此外，图2中描述的能量产生电路200的特征可以附加到图1中描述的能量产生电路100上，例如，将图2中的能量调整模块130的特征附加到图1中的能量调整模块130上。
图3示出了根据本公开的一些示例性实施例的能量产生方法300的流程图。如图3所示，能量产生方法300可包括：步骤S301、基于用户指令生成频率设置指示，频率设置指示用于指示设置适用于射频消融和微波消融中的一者的信号频率；步骤S302、基于频率设置指示，产生方波信号；以及步骤S303、基于方波信号，生成适用于射频消融和微波消融中的一者的消融能量。
在一些实施例中，步骤S303、基于方波信号，生成适用于射频消融和微波消融中的一者的消融能量可包括：将方波信号调制成正弦波信号；以及将正弦波信号放大，以形成用于射频消融或微波消融中的一者的消融能量。
应当理解，图3中所示的能量产生方法300的各个步骤可以与参考图1描述的能量产生电路100以及图2中描述的能量产生电路200中的各个模块相对应。由此，上面针对能量产生电路100和200描述的操作、特征和优点同样适用于能量产生方法300及其包括的模块。为了简洁起见，某些操作、特征和优点在此不再赘述。
根据本公开的又一方面，提供了一种医疗设备，包括能量产生电路100或200。在一些示例中，能量产生电路100可包括射频消融导管和微波消融导管。该能量产生电路100或200可以用于为射频消融导管和微波消融导管供电。因此，医疗设备可以实现参照能量产生电路的一个或多个实施例描述的优点，在此不再详述。
应当理解的是，在本说明书中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系或尺寸为基于附图所示的方位或位置关系或尺寸，使用这些术语仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，并且因此不能理解为对本公开的保护范围的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是，这些不同的实施方式或例子完全是示例性的，并且不用于以任何方式限制本公开的保护范围。本领域技术人员在本公开的说明书的公开内容的基础上，能够想到各种变化或替换，这些都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于射频消融和微波消融的能量产生电路，包括：
控制模块，所述控制模块被配置为生成频率设置指示，所述频率设置指示用于指示设置适用于所述射频消融和所述微波消融中的一者的信号频率；
信号产生模块，所述信号产生模块被配置为基于所述频率设置指示，产生方波信号；以及
能量调整模块，所述能量调整模块被配置为基于所述方波信号，生成适用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
2.根据权利要求1所述的能量产生电路，其中，所述频率设置指示是基于用户指令生成的，所述用户指令包括第一用户指令和第二用户指令，基于所述第一用户指令生成的频率设置指示用于指示设置适用于所述射频消融的频率信号，并且基于所述第二用户指令生成的频率设置指示用于指示设置适用于所述微波消融的频率信号。
3.根据权利要求1或2所述的能量产生电路，其中，所述能量调整模块包括：
调节模块，用于将所述方波信号调制成正弦波信号；以及
能量发生模块，用于将所述正弦波信号放大，以形成用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
4.根据权利要求3所述的能量产生电路，其中，所述能量发生模块包括：
电源模块，用于提供电能；
能量放大模块，用于使用所述电能将所述正弦波信号放大，以形成用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
5.根据权利要求1或2所述的能量产生电路，
其中，所述能量产生电路还包括监测模块，用于获取所述消融能量的参数，并且
其中，所述控制模块还被配置为基于所述消融能量的参数控制所述信号产生模块和所述能量调整模块中的至少一者。
6.根据权利要求5所述的能量产生电路，其中，所述消融能量的参数包括所述消融能量的频率和功率中的至少一者。
7.根据权利要求1或2所述的能量产生电路，其中，所述能量调整模块用于选择性地附接至射频消融导管和微波消融导管中的一者。
8.一种医疗设备，包括根据权利要求1至7中任一项所述的能量产生电路。
9.根据权利要求8所述的医疗设备，包括射频消融导管和微波消融导管。
10.一种用于射频消融和微波消融的能量产生方法，包括：
基于用户指令生成频率设置指示，所述频率设置指示用于指示设置适用于所述射频消融和所述微波消融中的一者的信号频率；
基于所述频率设置指示，产生方波信号；以及
基于所述方波信号，生成适用于所述射频消融和所述微波消融中的所述一者的消融能量。
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2023
- 2023-06-13 CN CN202310699470.0A patent/CN116616892A/zh active Pending
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