CN116983075A - 消融针的温度监测补偿算法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消融针的温度监测补偿算法及系统，涉及消融技术领域。本发明的消融针的温度监测补偿算法，通过对测量温度数据x进行校准，以及考虑冷却介质的相对温度变化而获取目标区域的温度，其能够指示目标区域的实际温度，由此可实现肿瘤的精准手术治疗，可大大减少由于消融灭活不彻底引起复发的风险和过度消融导致的严重并发症。
Description
技术领域
本发明涉及消融技术领域，特别地涉及一种消融针的温度监测补偿算法及系统。
背景技术
微波、射频消融治疗技术以其特有的创伤小、安全性高、手术时间短、术后恢复快等优点受到广泛的应用。由于进行微波、射频消融的消融针主要通过高温使肿瘤组织凝固和肿瘤组织脱水导致其不可逆性坏死而达到治疗的目的，因此消融针治疗区域的温度对于消融效果尤为重要，如果温度过低则不能很好的杀死肿瘤细胞，如果温度过高则造成创伤的面积大，会伤到正常的组织细胞。因此精准获知消融针治疗区域的温度，对于消融治疗显得尤为重要。而消融针在治疗过程中，其中的冷却介质会对测温造成一定的影响，从而使消融针近端的测温元件获取的温度数据不能反应真实的组织温度，从而影响治疗。
发明内容
本发明提供一种消融针的温度监测补偿算法及系统，用于解决上述的至少一个技术问题。
根据本发明的第一个方面，本发明提供一种消融针的温度监测补偿算法，包括以下步骤：
获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x；
获取所述针杆中冷却介质的温度数据t；
对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）；
根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）；
根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），其中，F（x，t）=f（x）+f（t）。
在一个实施方式中，对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）包括以下子步骤：
将所述消融针的针杆近端所处环境的标准温度划分为多个标准温度区间；
获取任一个标准温度区间内，起始标准温度和末端标准温度对应的起始测量值和末端测量值；
根据起始标准温度、末端标准温度、起始测量值和末端测量值对测量温度数据x进行拟合运算，获取校准值f（x）。
在一个实施方式中，校准值f（x）满足以下关系式：
其中，y 0为任一个标准温度区间内的起始标准温度；
y 1为该标准温度区间内的末端标准温度；
x 0为在该标准温度区间内，起始标准温度对应的起始测量值；
x 1为在该标准温度区间内，末端标准温度对应的末端测量值。
在一个实施方式中，对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）时，以相同的冷却介质的温度为参照；或者
对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）时，冷却介质的温度为初始温度。
在一个实施方式中，根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）包括以下子步骤：
获取冷却介质的初始温度；
获取冷却介质的温度为第一冷却温度时对应的第一测量值，并获取冷却介质的温度为第二冷却温度时对应的第二测量值；
对初始温度、第一冷却温度、第二冷却温度、第一测量值和第二测量值进行拟合运算，获取冷却介质的相对温度变化值f（t）。
在一个实施方式中，冷却介质的相对温度变化值f（t）满足以下关系式：
其中，t 0为初始冷却水温度；
t 1为第一冷却温度；
t 2为第二冷却温度；
x 1为第一冷却温度t 1对应的第一测量值；
x 2为第二冷却温度t 2对应的第二测量值。
在一个实施方式中，冷却介质的相对温度变化值f（t）满足以下关系式：
其中，k为系数，k=0.2-0.4；
t 0为初始冷却水温度。
在一个实施方式中，通过所述消融针的针杆近端的第一测温元件获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x；其中，所述第一测温元件位于所述针杆的近端外表面上，或者位于所述针杆上的多层隔离结构之间；
通过所述针杆中的第二测温元件获取所述针杆中冷却介质的温度数据t，其中，所述第二测温元件位于所述针杆的远端外表面上或者位于所述冷却介质中。
在一个实施方式中，根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）时，以相同的所述消融针的针杆近端所处环境的标准温度为参照。
根据本发明的第二个方面，本发明提供一种消融针的温度监测补偿系统，包括消融针和与所述消融针相连的消融仪，所述消融仪包括：
温度采集模块，其用于分别获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x和所述针杆中冷却介质的温度数据t；
温度补偿计算模块，其用于对所述测量温度数据x进行校准以获取校准值f（x）、根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t），并根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），
其中，F（x，t）=f（x）+f（t）。
在一个实施方式中，所述温度采集模块包括用于获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x的第一测温元件和用于获取所述针杆中冷却介质的温度数据t的第二测温元件，
所述消融针包括针杆以及设置在所述针杆上的多层隔离结构，所述多层隔离结构包括内部隔离结构和外部隔离结构，所述内部隔离结构设置在所述针杆的外侧，所述外部隔离结构包括覆盖在所述内部隔离结构的外壁上的外部隔离膜，
其中，所述第一测温元件位于所述针杆的近端外表面上或者位于所述内部隔离结构和所述外部隔离膜之间；
所述第二测温元件位于所述针杆的远端外表面上或者位于所述冷却介质中。
与现有技术相比，本发明的优点在于，通过对测量温度数据x进行校准，以及考虑冷却介质的相对温度变化而获取目标区域的温度，其能够指示目标区域的实际温度，由此可实现肿瘤的精准手术治疗，可大大减少由于消融灭活不彻底引起复发的风险和过度消融导致的严重并发症。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中消融针的温度监测补偿算法的连接关系框图；
图2是本发明的实施例中消融针的温度监测补偿算法的结构示意图；
图3是本发明的实施例中测量温度数据和标准温度值之间的关系图；
图4是本发明的其中一个实施例中消融针前端的剖视图；
图5是本发明的另一个实施例中消融针前端的剖视图。
附图标记：
1、消融针；2、第一测温元件；3、第二测温元件；4、手柄；5、线缆组件；6、连接器；7、消融仪；8、显示器；9、电源；
11、针杆；12、针头；71、温度采集模块；72、温度补偿计算模块；
110、针头；111、针尖；
12、介质套；13、同轴电缆；14、针杆；
10、多层隔离结构；
101、内部隔离结构；
1011、内部隔离膜；1012、隔离针杆；1013、介质层；
102、外部隔离结构；1021、外部隔离膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种消融针的温度监测补偿算法，其包括以下步骤。
S100：获取消融针1的针杆近端的测量温度数据x。
S200：获取所述针杆中冷却介质的温度数据t。
S300：对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）。
S400：根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）。
S500：根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），其中，F（x，t）=f（x）+f（t）。
需要说明的是，上述步骤S100、S200、S300、S400和S500仅为了便于说明的目的进行的编号，其并不表示各步骤之间存在必然的顺序关系。例如可以先执行步骤S300，再执行步骤S200及步骤S400；或者可以同时执行步骤S200和步骤S300后，再执行步骤S400等。
下面分别对上述各步骤进行详细地说明。
S100：获取消融针1的针杆近端的测量温度数据x。
具体地，可以通过消融针1的针杆11近端的第一测温元件2获取测量温度数据x。
可选地，如图2所示，第一测温元件2可以位于消融针1的针杆11表面上。更具体地，第一测温元件2可以位于消融针1的针杆11表面上的治疗区域内。
可选地，针杆11的外表面上还可依次设置多层隔离结构，第一测温元件2位于多层隔离结构中且位于针杆11的治疗区域内。
其中，上文所述的治疗区域是指，消融针1上与目标区域进行热交换的区域。
通过第一测温元件2可以获取消融针1的针杆11近端所处的目标区域的测量温度。但是由于消融针1在操作过程中，其内部的冷却介质（例如冷却水或液态金属等）的温度会对第一测温元件2造成一定的影响，因此第一测温元件2获取测量温度数据x与该目标区域的真实温度存在一定的差距，因此需要对第一测温元件2的测量温度数据x进行补偿计算，从而获取能够接近甚至等于目标区域的真实温度的温度数据，由此可为指定治疗策略提供精确的依据。
其中，上文所述的目标区域是指：温度未知的环境。例如在进行射频消融操作时，目标区域即为待消融的组织，消融针1的治疗区域可以置于该目标区域中从而对目标区域进行射频消融等操作。测量温度数据x可以通过线缆组件5和连接器6发送给消融仪7的温度采集模块71。
S200：获取所述针杆中冷却介质的温度数据t。
具体地，可以通过针杆11中的第二测温元件3获取针杆11中冷却介质的温度数据t。
如图2所示，第二测温元件3位于针杆11的远端外表面上，或者可以设想地，第二测温元件3也可以位于针杆11中的冷却介质中。如图2所示，远端为靠近手柄4的一端。第二测温元件3可以测量针杆11中用于对针杆11进行降温的冷却介质的温度。
冷却介质的温度数据t可以通过线缆组件5和连接器6发送给消融仪7的温度采集模块71。
S300：对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）。
具体来说，步骤S300包括以下子步骤：
S310：将消融针1的针杆近端的所处环境的标准温度划分为多个标准温度区间。例如消融针1的针杆近端可以处于恒温水浴（或恒温盐浴、恒温油浴等）环境中，恒温水浴的温度可以是标准温度，例如15℃-100℃，优选为30℃-90℃。并且恒温水浴的温度可以通过其中的加热元件进行相应地调整。
按照一定的间隔将该标准温度划分为多个标准温度区间，例如按照1℃、2℃、5℃或10℃等间隔进行划分。以按照10℃划分多个标准温度区间为例，则30℃-90℃的标准温度可以被划分为6个标准温度区间，分别是30℃~40℃、40℃~50℃、50℃~60℃、60℃~70℃、70℃~80℃和80℃~90℃。
可以理解地，间隔越小，则划分的标准温度区间精度越高。
S320：获取任一个标准温度区间内起始标准温度和末端标准温度对应的起始测量值和末端测量值。该标准温度区间可以是随机选取的标准温度区间，也可以是指定的标准温度区间。
例如，在40℃~50℃的标准温度区间内，起始标准温度对应的起始测量值即为：当恒温水浴的温度为40℃时，通过第一测温元件2获取的起始测量值，例如该起始测量值可能为34.8℃，由于受到冷却介质的影响，该起始测量值可能低于起始标准温度。
可以理解地，末端标准温度对应的末端测量值为：当恒温水浴的温度为50℃时，通过第一测温元件2获取的末端测量值，例如该起始测量值可能为40.4℃，由于受到冷却介质的影响，该末端测量值同样可能低于末端标准温度。
由此可知，通过第一测温元件2获取的测量温度数据x（包括起始标准温度和末端测量值）可能与消融针1的针杆近端所处的环境温度相差较大，因此需要对第一测温元件2获取的测量温度数据x进行校准。
S330：根据起始标准温度、末端标准温度、起始测量值和末端测量值对测量温度数据x进行拟合运算，获取校准值f（x）。
在任一个标准温度区间段内，起始端和末端的测量值与对应的标准温度值，存在线性关系，如图3所示。根据图3可知，
（1）
因此，根据上述关系式（1）可知，校准值f（x）即某一测量温度数据x对应标准温度。因此校准值f（x）满足以下关系式：
其中，y 0为任一个标准温度区间内的起始标准温度；y 1为该标准温度区间内的末端标准温度；x 0为在该标准温度区间内起始标准温度对应的起始测量值；x 1为在该标准温度区间内末端标准温度对应的末端测量值。
其中，y 0可以通过消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的加热元件相应地调整温度，该温度可以认为是标准温度。同样地，y 1可以通过消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的加热元件相应地调整温度，该温度可以认为是标准温度。可以理解地，y 1≥y 0。
例如，x 0为消融针1的针杆近端的所处环境的标准温度调整为40℃时，通过第一测温元件2测量获取温度值；同样地，x 1为消融针1的针杆近端的所处环境的标准温度调整为50℃时，通过第一测温元件2测量获取温度值。因此可理解地，x、x 0和x 1均为测量值，x 1≥x 0。
例如在40℃~50℃的标准温度区间内，起始标准温度y 0即为40℃，末端标准温度y 1即为50℃。在40℃~50℃的标准温度区间内，起始标准温度y 0对应的起始测量值x 0为34.8℃，末端标准温度y 1对应的末端测量值x 1为40.4℃。
因此，根据上述关系式（2）可知，所对应的标准值y，即校准值
进一步地，上述的步骤S100和步骤S300中，对测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）时，以相同的冷却介质的温度为参照；或者对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）时，冷却介质的温度为初始温度，以保证在获取校准值f（x）时具有唯一的变量。
换言之，无论是在获取某一标准温度区间内起始标准温度对应的起始测量值x 0、在某一标准温度区间内末端标准温度对应的末端测量值x 1或者在x 0和x 1之间的某一个测量值x时，针杆11中的冷却介质应当处于相同的温度。例如上文中，在40℃~50℃的标准温度区间内，测量的起始测量值x 0为34.8℃时的冷却介质的温度和末端测量值x 1为40.4℃时的冷却介质的温度相同。
因此，上述步骤S300中，先不考虑冷却介质对测温的影响，首先将消融针1的针杆11近端放置在已知温度的环境（例如恒温水浴）中，从而可得到作为已知参数的标准温度（例如y 1和y 0），并在对应的标准温度下，通过第一测温元件2获取相应的测量温度（例如x 1和x 0），那么即可获取在x 1和x 0之间的任一个测量温度数据x与相应的标准温度y之间的函数关系式（2）。
然后，根据函数关系式（2），当消融针1的针杆11近端放置在未知温度的环境（例如目标区域的组织）中时，通过第一测温元件2获取在x 1和x 0之间的任一个测量温度数据x后，即可获取相应的标准温度（即图3中x对应的纵坐标y）。 该标准温度即为经过校准的校准值f（x）。
因此，上述步骤S300的目的在于，首先将消融针1的针杆11近端所处的环境温度作为已知，从而通过拟合计算的方式获取测量温度数据x与相应的标准温度y之间的函数关系式（即校准值f（x））；然后在消融针1的针杆11近端所处的环境温度为未知时，通过该函数关系式来计算获取该位置的环境温度（目标区域的组织温度）。
S400：根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）。
由于上述步骤S300中并未考虑冷却介质对测温的影响，而实际使用中，冷却介质会对测温产生一定的影响，因此需要考虑冷却介质的相对温度变化。
具体来说，根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）包括以下子步骤：
S410：获取冷却介质的初始温度t 0。如上文所述，冷却介质的初始温度t 0即为冷却介质还未开始冷却（与针杆11中的同轴电缆进行热交换）之前的温度。冷却介质的初始温度t 0可以通过针杆11中的第二测温元件3测量获取。
S420：获取冷却介质的温度为第一冷却温度t 1时对应的第一测量值x 1，并获取冷却介质的温度为第二冷却温度t 2时对应的第二测量值x 2。
冷却介质工作一段时间后，其与针杆11中的同轴电缆进行热交换后，其温度升高为第一冷却温度t 1，例如第一冷却温度t 1为24℃。可以理解地，冷却介质的第一冷却温度t 1可以通过针杆11中的第二测温元件3测量获取，而此时可通过第一测温元件2获取对应的第一测量值x 1。例如第一冷却温度t 1为24℃，通过第一测温元件2获取对应的第一测量值x 1为34.8℃。
冷却介质继续工作一端时间后，其与针杆11中的同轴电缆进行热交换后，其温度升高为第二冷却温度t 2，可以理解地，冷却介质的第二冷却温度t 2可以通过针杆11中的第二测温元件3测量获取，而此时可通过第一测温元件2获取对应的第二测量值x 2。例如第二冷却温度t 2为34℃，通过第一测温元件2获取对应的第二测量值x 2为37.8℃。
需要说明的是，在获取冷却介质的温度为第一冷却温度t 1时对应的第一测量值x 1时，以及获取冷却介质的温度为第一冷却温度t 2时对应的第一测量值x 2时，需要使消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的温度相同。例如，获取冷却介质的温度为第一冷却温度t 1时对应的第一测量值x 1时，以及获取冷却介质的温度为第二冷却温度t 2时对应的第二测量值x 2时，消融针1的针杆近端均处于40℃的恒温水浴中，以保证在获取相对温度变化值f（t）时具有唯一的变量。
S430：对初始温度t 0、第一冷却温度t 1、第二冷却温度t 2、第一测量值x 1和第二测量值x 2进行拟合运算，获取冷却介质的相对温度变化值f（t）。
冷却介质的流速一定时，冷却介质的温度变化与温度测量值存在一定的比例关系，即
（3）
因此可知，冷却介质的相对温度变化值f（t）满足以下关系式：
（4）
进一步地，当消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的温度为T1时，获取到的冷却介质的温度为第一冷却温度t 1，对应的第一测量值x 1；以及获取到的冷却介质的温度为第二冷却温度t 2，对应的第二测量值x 2。当消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的温度为T2时，获取到的冷却介质的温度为第一冷却温度t 1 ’，对应的第一测量值x 1 ’；以及获取到的冷却介质的温度为第二冷却温度t 2 ’，对应的第二测量值x 2 ’。因此，上述的第二测量值x 2和第一测量值x 1之差与第二测量值x 2 ’和第一测量值x 1 ’之差成比例，例如，成1倍比例关系，即x 2-x 1=x 2 ’-x 1 ’。
因此，上述冷却介质的相对温度变化值f（t）的关系式（4）还可以是以下关系式（5）：
(5)
其中，k为系数。根据关系式（4）和关系式（5）可知
；
即为k为与（x 2-x 1）和（t 2-t 1）之比相关的数。由于冷却介质的第一冷却温度t 1小于其第二冷却温度t 2，因此，当冷却介质的温度为第一冷却温度t 1时，其对测量值的影响更大。换言之，当冷却介质的温度为第一冷却温度t 1时，获得的第一测量值x 1将 更偏离消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的温度（例如T1）。随着冷却水的温度升高，即其温度变为第二冷却温度t 2，其对测量值的影响变小。因此冷却水的第二冷却温度t 2和第一冷却温度t 1之间的变化量大于第一测量值x 1和第二测量值x 2之间的变化量，即（x 2-x 1）小于（t 2-t 1），因此k小于1，更具体地，k为0.2-04。
例如在实验中，消融针1的针杆近端所处环境（例如恒温水浴）的温度为40℃时，第一冷却温度t 1为24℃，对应的第一测量值x 1为34.8℃；第二冷却温度t 2为34℃，对应的第二测量值x 2为37.8℃，则k=0.3。因此f（t）=（t-t 0）×0.3。
此外，第二冷却水温度t 2与第一冷却水温度t 1之差等于任一个标准温度区间内的末端标准温度y 1与起始标准温度y 0之差，即t 2-t 1=y 1-y 0。也就是说，标准温度区间的温度间隔与冷却介质的温度变化相同。
S500：根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），其中，F（x，t）=f（x）+f（t）。
综上所述，本发明通过对第一测温元件2获取的温度数据进行温度补偿计算，从而使得第一测温元件2获取温度数据能够尽可能地接近目标区域的真实温度，从而可提高集成有测温元件的消融针的测温精度以及扩大该消融针的适用范围，因此在手术中可以通过上文所述的温度F（x，t）的公式来获取目标区域的真实温度，而无需再通过插入测温针的手段来获取目标区域的温度，从而有利于减小创口和患者的痛苦。
进一步地，上文所述的步骤S300，还包括：
S340：在上述步骤S330中，对获取的函数关系式（2）进行准确性校验。
具体地，步骤S340包括以下子步骤：
S341：通过第一测温元件2获取x 1和x 0之间的任一个测量温度数据x 校验，根据步骤S330中校准值f（x）的关系式通过计算获取相应的标准温度y 校验。
S342：通过消融针1的针杆近端的所处环境自带的测温仪或者通过测温针等测温手段获取消融针1的针杆近端的所处环境实际温度y 实际。
S343：判断y 实际与y 校验之间的误差是否在预定的误差范围之内，若是，则认为该校准值f（x）的关系式可接受，即具有一定的准确性；若否，则认为该校准值f（x）的关系式不可接受，需要重新进行校准。
上述的预定的误差范围例如可以是-1.5℃~1.5℃。
重新校准时，可再次执行步骤S320~步骤S340，直至根据校准值f（x）的关系式通过计算获取相应的标准温度y 校验与实际温度y 实际之间的误差在预定的误差范围之内，则可结束重新校准的步骤。
但是需要说明的是，如果步骤S320中采用随机选取的标准温度区间的方法，则再次执行步骤S320时仍然可以采用随机选取的标准温度区间的方法。如果步骤S320中采用指定标准温度区间的方法，则再次执行步骤S320时，需要指定与上一次执行步骤S320时不同的标准温度区间。
例如第一次执行步骤S320时，指定的标准温度区间为40℃~50℃的标准温度区间；在重新校准时，可以指定与其相邻的标准温度区间50℃~60℃或者30℃~40℃等。
如图3所示，通过标准温度区间（y 0，y 1） 获取的校准值f（x）和通过标准温度区间（y 1，y 2）获取的校准值f（x）不同。
例如在30℃~40℃的标准温度区间内，标准温度y 0=30℃，其对应一个测量值x 0；同样地，标准温度y 1=40℃，其对应一个测量值x 1，根据以上关系式可得：
；
因此30℃~40℃的标准温度区间内对应的f（x）的斜率k 1为：
同样地，在与上述标准温度区间相邻的40℃~50℃的标准温度区间内，标准温度y 1=40℃，其对应一个测量值x 1，同样地，标准温度y 2=50℃，其对应一个测量值x 2，根据以上关系式可得：
因此40℃~50℃的标准温度区间内对应的f（x）的斜率k 2为：
同理，不同的标准温度区间对应不同的斜率k 1、k 2、k i……k n。其中，i为自然数，n为划分的标准温度区间的个数。
选用的标准温度区间之间的温度间隔越小，则进过拟合运算得出的校准值就越准确，从而获取的温度F（x，t）就越接近于真实的温度。
因此在实际使用中，通过第一测温元件2获取消融针1的针杆11近端的测量温度数据x后，可以根据其测量温度数据x所对应的标准温度区间（y 0，y 1）选择相应的校准值f（x）的关系式，此时y 0＜x＜y 1。或者由于测量温度数据x经过校准后获取的标准温度有可能已经不在标准温度区间（y 0，y 1）内，因此也可选择与该标准区间相邻的标准区间（y 1，y 2），此时y 0＞x（或者x＜y 1）。
如图1和图2所示，根据本发明的第二个方面，本发明提供一种消融针的温度监测补偿系统，其用于执行上文所述的消融针的温度监测补偿算法。
具体地，本发明的温度监测补偿系统包括消融针1和与消融针1相连的消融仪7，消融仪7包括温度采集模块71和温度补偿计算模块72。其中，温度采集模块71用于分别获取消融针1的针杆11近端的测量温度数据x和针杆11中冷却介质的温度数据t。温度补偿计算模块72用于温度采集模块71获取的数据进行处理和实时分析，从而得出影响温度的系数和校正值，最终获取符合真实实际需求的温度数据。例如温度补偿计算模块72可以对测量温度数据x进行校准以获取校准值f（x）、根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t），并根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），其中，F（x，t）=f（x）+f（t）。
如图2所示，消融针1包括针杆11和位于针杆11近端的针头110，针杆11的远端连接有手柄4。针杆11的前端设置有第一测温元件2，其数量为一个或多个，例如可以是至少两个，依次沿针杆11的轴向间隔设置，用于消融过程中的组织温度的实时感知。第二测温元件3设置在针杆11靠近手柄4的远端处，第二测温元件3可以采用与第一测温元件2相同或者相似的设置方式。
上述的第一测温元件2和第二测温元件3都可以是测温热电偶、热敏电阻、光纤等测温元件。
第一测温元件2和第二测温元件3均可通过线缆组件5与连接器6相连，连接器6可以是航插连接器，连接器6则与消融仪7的温度采集模块71相连，从而第一测温元件2和第二测温元件3获取的温度数据可传递给消融仪7的温度采集模块71。为了达到精准测温的目的，连接器6还可增加贴片电阻，贴片电阻具有冷端补偿作用，可使测温更加准确。
消融仪7的温度补偿计算模块72对上述的温度数据进行补偿计算，以获取目标区域的温度F（x，t）。
此外，本发明的温度监测补偿系统还可包括显示器8和电源9，显示器8可以是集成在消融仪7上的显示器，其与温度补偿计算模块72相连，温度补偿计算模块72将经过温度补偿计算后的温度F（x，t）发给显示器8进行展示。电源9可以对消融仪7进行供电。
本发明的温度监测补偿算法中使用的消融针1可以采用以下具体结构来实施。
具体地，消融针1可以包括针杆11以及设置在针杆11上的多层隔离结构10，多层隔离结构10可以包括两层或两层以上的隔离结构。
在一些可选的实施方式中，如图4所示，多层隔离结构10包括内部隔离结构101和外部隔离结构102。内部隔离结构101设置在针杆11的外侧，并沿针杆11的轴向延伸。外部隔离结构102包括覆盖在内部隔离结构101的外壁上的外部隔离膜1021。
其中，第一测温元件2设置在内部隔离结构101的近端和外部隔离膜1021的近端之间。由于在针杆11的外部设置了内部隔离结构101，使得第一测温元件2不与针杆11直接接触，因此使测温稳定、一致。同时，覆盖在内部隔离结构101的外壁上的外部隔离膜1021与消融目标区域内组织接触，其则可起到隔离血液和防止组织粘连作用。
其中，内部隔离结构101包括覆盖在针杆11的外壁上的内部隔离膜1011，内部隔离膜1011包括具有第一厚度的超薄热缩膜。第一厚度例如可以是0.07mm-0.2mm。外部隔离膜1021包括具有第二厚度的超薄热缩膜。第二厚度例如可以是0.01mm-0.08mm，也就是说，第二厚度小于第一厚度。一方面，外部隔离膜1021的厚度较小，有利于减小针杆11的整体尺寸；另一方面，内部隔离膜1011的厚度较大，可以使第一测温元件2与针杆11之间产生有效的物理隔离。
其中，外部隔离膜1021设置为超薄热缩膜，则其受热紧缩时可将第一测温元件2固定在内部隔离结构101和外部隔离膜1021之间，因此无需采用额外的机械固定方式。
如图4所示，针头110包括设置在其近端用于穿刺的针尖111，外部隔离膜1021的近端和/或内部隔离结构101（例如内部隔离膜1011）的近端位于针尖111的后端（或远端）。优选地，外部隔离膜1021和内部隔离膜1011具有相同或大致相同的轴向长度。因此，内部隔离膜1011可以在针杆11的整个轴向上提供可靠的电绝缘性能。外部隔离膜1021同样在针杆11的整个轴向上延伸，因此可以替代现有技术中在针杆11的外壁上涂覆涂层（例如特氟龙涂层）进行隔离的技术方案，本发明的外部隔离膜1021生产工艺更简单，能够避免大面积采用特氟龙涂层时附着力不够而存在脱落的风险。
外部隔离膜1021可以是由符合生物相容性要求的材料制成，可以起到防止与组织粘连的作用。例如FEP（氟化乙烯丙烯共聚物）、PTFE（聚四氟乙烯）、PFA（过氟烷基化物）或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）等，其具有优异的耐热性能、更好的密封性、更强的防组织粘连和润滑作用、更可靠的电绝缘性和良好的抗老化能力，而且对人体无毒性，使得针杆11的整体性能得以提高。内部隔离膜1011可以采用与外部隔离膜1021相同的材料制成，例如FEP（氟化乙烯丙烯共聚物）等。
因此，本实施方式中的多层隔离结构10是通过构建双膜结构来实现与冷却介质的物理隔绝以及绝缘。可以理解地，内部隔离膜1011和外部隔离膜1021均可以是多层。
在另一些可选地实施方式中，如图5所示，内部隔离结构101包括设置在针杆11的外部的隔离针杆1012以及位于隔离针杆1012与针杆11之间的介质层1013，介质层1013为空气层、真空层或绝热材料层。通过在针杆11的外部套设隔离针杆1012，并且隔离针杆1012的内壁与针杆11的内壁之间存在一定的间隙，该间隙即形成介质层1013，若无其他填充物，则该介质层1013即为空气层。可以理解地，可以在该间隙中填充绝热材料（例如气凝胶材料）等，从而形成绝热材料层，或者可以将该间隙抽真空从而形成真空层等。
第一测温元件2可以位于隔离针杆1012的近端和外部隔离膜1021的近端与之间。
因此，本实施方式中的多层隔离结构10是通过构建介质层1013和膜结构（即外部隔离膜1021）来实现与冷却介质的物理隔绝以及绝缘。
可以理解地，外部隔离膜1021的数量可以设置为多层。
可以设想地，还可以在隔离针杆1012的外壁上设置上文所述的内部隔离膜1011，从而获得更稳定、一致的测温效果。
另外，如图4和图5所述，针杆14内还设置有同轴电缆13，其近端通过介质套12与针头110相连，以传递消融能量。
在上文中，如无明确说明，“远端”是指更远离针主体的针尖111的一端，“近端”是指更靠近针主体的针尖111的一端。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (11)
1.一种消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x；
获取所述针杆中冷却介质的温度数据t；
对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）；
根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）；
根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），其中，F（x，t）=f（x）+ f（t）。
2.根据权利要求1所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）包括以下子步骤：
将所述消融针的针杆近端所处环境的标准温度划分为多个标准温度区间；
获取任一个标准温度区间内，起始标准温度和末端标准温度对应的起始测量值和末端测量值；
根据起始标准温度、末端标准温度、起始测量值和末端测量值对测量温度数据x进行拟合运算，获取校准值f（x）。
3.根据权利要求2所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，校准值f（x）满足以下关系式：
其中，y 0为任一个标准温度区间内的起始标准温度；
y 1为该标准温度区间内的末端标准温度；
x 0为在该标准温度区间内，起始标准温度对应的起始测量值；
x 1为在该标准温度区间内，末端标准温度对应的末端测量值。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）时，以相同的冷却介质的温度为参照；或者
对所述测量温度数据x进行校准获取校准值f（x）时，冷却介质的温度为初始温度。
5.根据权利要求3所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）包括以下子步骤：
获取冷却介质的初始温度；
获取冷却介质的温度为第一冷却温度时对应的第一测量值，并获取冷却介质的温度为第二冷却温度时对应的第二测量值；
对初始温度、第一冷却温度、第二冷却温度、第一测量值和第二测量值进行拟合运算，获取冷却介质的相对温度变化值f（t）。
6.根据权利要求5所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，冷却介质的相对温度变化值f（t）满足以下关系式：
其中，t 0为初始冷却水温度；
t 1为第一冷却温度；
t 2为第二冷却温度；
x 1为第一冷却温度t 1对应的第一测量值；
x 2为第二冷却温度t 2对应的第二测量值。
7.根据权利要求5所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，冷却介质的相对温度变化值f（t）满足以下关系式：
其中，k为系数，k=0.2-0.4；
t 0为初始冷却水温度。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，通过所述消融针的针杆近端的第一测温元件获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x；其中，所述第一测温元件位于所述针杆的近端外表面上，或者位于所述针杆上的多层隔离结构中之间；
通过所述针杆中的第二测温元件获取所述针杆中冷却介质的温度数据t，其中，所述第二测温元件位于所述针杆的远端外表面上或者位于所述冷却介质中。
9.根据权利要求6所述的消融针的温度监测补偿算法，其特征在于，根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t）时，以相同的所述消融针的针杆近端所处环境的标准温度为参照。
10.一种消融针的温度监测补偿系统，其特征在于，包括消融针和与所述消融针相连的消融仪，所述消融仪包括：
温度采集模块，其用于分别获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x和所述针杆中冷却介质的温度数据t；
温度补偿计算模块，其用于对所述测量温度数据x进行校准以获取校准值f（x）、根据冷却介质的温度数据t获取冷却介质的相对温度变化值f（t），并根据校准值f（x）和冷却介质的相对温度变化值f（t）计算目标区域的温度F（x，t），
其中，F（x，t）=f（x）+ f（t）。
11.根据权利要求10所述的消融针的温度监测补偿系统，其特征在于，所述温度采集模块包括用于获取所述消融针的针杆近端的测量温度数据x的第一测温元件和用于获取所述针杆中冷却介质的温度数据t的第二测温元件，
所述消融针包括针杆以及设置在所述针杆上的多层隔离结构，所述多层隔离结构包括内部隔离结构和外部隔离结构，所述内部隔离结构设置在所述针杆的外侧，所述外部隔离结构包括覆盖在所述内部隔离结构的外壁上的外部隔离膜，
其中，所述第一测温元件位于所述针杆的近端外表面上或者位于所述内部隔离结构和所述外部隔离膜之间；
所述第二测温元件位于所述针杆的远端外表面上或者位于所述冷却介质中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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