CN117281607A - 一种低温等离子射频手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，公开了一种低温等离子射频手术系统，包括手术电极和主机，主机内集成有射频消融电源，手术电极包括至少两个工作极和至少一个回路极；射频消融电源内设有与手术电极相连、且受控于主控单元的降压模块、电压转换模块和多极控制单元，降压模块包括至少两个正激变换器，电压转换模块包括至少两个推挽逆变器，多极控制单元用于根据手术类型信息和手术电极信息确定合适的电极工作模式、并控制射频信号按照确定的电极工作模式输出至手术电极，电极工作模式指示至少两个工作极和至少一个回路极被选择性启用。本发明的射频能量输出更稳定，且能实现多种复杂、狭窄手术环境下的精细化切割消融。

Description

一种低温等离子射频手术系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种低温等离子射频手术系统。

背景技术

等离子射频消融技术在医学领域应用广泛，其以100KHz~200KHz射频能量激发介质（NaCl）产生等离子体薄层，薄层中的等离子体被电场加速，击碎组织中的有机分子链，将蛋白质等生物大分子直接裂解成O₂、CO₂、N₂等气体，从而完成对组织的切割、打孔、消融、皱缩和止血等多种操作。等离子射频手术系统包括主机和电极，主机中集成有射频消融电源，用于产生并向电极输出射频能量，电极接触目标组织，在射频能量的作用下形成等离子薄层以进行消融切割；

现有技术的等离子射频手术系统，只能进行专用定制，适用性不广，目前采用的如CN204219036U公开的一种射频等离子手术电极，通电之后，在三根电极丝处同时产生等离子体，对目标组织进行切割、消融和凝血，同时，作为回路极的不锈钢管表面和内部会流过电流，因此，其在应用于耳鼻喉科腺样体切除术、脊柱手术等手术环境复杂、狭窄的手术中时，不锈钢管很容易接触到正常组织，导致正常组织的热损伤，进而引发其他术后并发症；在耳鼻喉科腺样体切除术中损伤正常组织的一种情况，导致可能出现咽鼓管圆枕瘢痕和增生，咽鼓管咽口的闭塞或分泌性中耳炎等并发症；同理，在诸如鼻腔、鼻窦、鼻颅底肿瘤切除术等耳鼻喉科其他手术中，同样可能发生由于不锈钢管接触正常组织而导致的热损伤；再如在骨科微创手术中，手术电极浸没在介质中工作时，在基座孔道位置会产生明显气泡，由于此类手术多在内窥镜下进行，产生的气泡会严重影响手术视野，而电极丝上被气泡覆盖的部分无法产生等离子体，从而会降低切割、消融效率；在实验室中模拟了骨科微创手术环境中手术电极的电极丝的一种工作状态，由于被气泡覆盖，其中一根电极丝上无法形成等离子体环境。

再者，现有技术中的射频消融电源大多采用两级全桥电路，第一级全桥将整流后的310V直流电压转换为目标直流电压，第二级全桥将目标直流电压转换为射频能量输出；但在实际工作过程中，两级全桥电路中的半导体器件、磁性元件温度往往高于80℃，受高温影响，器件性能不能达到理想状态，导致射频能量转换效率降低，射频能量的输出也不够稳定。

因此，如何实现在复杂、狭窄的手术环境下的精细化切割和止血，减少对正常组织的不必要的损伤，且能长时间高效、稳定地输出射频能量是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明克服了现有技术中存在的手术电极工作模式单一，且在复杂、狭窄的手术环境下进行等离子射频消融手术容易损伤正常组织的问题，并且，本发明的射频能量输出更稳定。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种低温等离子射频手术系统，包括手术电极和主机，所述主机内集成有射频消融电源，所述手术电极包括至少两个工作极和至少一个回路极；

所述射频消融电源包括：

主控单元，所述主控单元用于输出低温等离子射频手术系统在工作过程中涉及的控制信号，其中，包括输出射频控制信号；

射频能量产生电路，包括依次电连接的网电源模块、降压模块和电压转换模块；

多极控制单元，所述多极控制单元与所述主控单元、所述电压转换模块和所述手术电极分别电连接，所述多极控制单元用于根据手术类型信息和手术电极信息确定合适的电极工作模式，并控制射频信号按照确定出的电极工作模式输出至所述手术电极，其中，所述电极工作模式指示至少两个所述工作极和至少一个所述回路极被选择性启用。

进一步改进在于：所述网电源模块用于将交流电信号转换为直流电信号；

所述降压模块用于对直流电信号进行降压处理，以获得目标低压直流电信号；

所述电压转换模块还与所述主控单元连接，用于根据所述主控单元输出的射频控制信号将目标低压直流电信号转换为所述射频信号；

所述降压模块包括至少两个正激变换器，所述电压转换模块包括至少两个推挽逆变器，至少两个所述正激变换器与所述网电源模块分别电连接，至少两个所述推挽逆变器与至少两个所述正激变换器分别对应电连接。

进一步改进在于：所述降压模块还包括正激协同模块，所述正激协同模块与所述主控单元和至少两个所述正激变换器分别电连接，用于使至少两个正激变换器的输出电压保持一致；

所述电压转换模块还包括推挽驱动模块和推挽同步模块，所述推挽驱动模块与所述主控单元和至少两个所述推挽逆变器分别电连接，所述推挽同步模块与所述主控单元和至少两个所述推挽逆变器分别电连接，所述推挽驱动模块用于从所述主控单元接收所述射频控制信号以驱动至少两个所述推挽逆变器将所述目标低压直流电信号转换为所述射频信号，所述推挽同步模块用于使至少两个所述推挽逆变器的输出电压同相。

进一步改进在于：所述正激协同模块包括至少两个电压平衡控制器、电压采样模块和电压整形模块；

至少两个所述电压平衡控制器一端与至少两个所述正激变换器分别电连接，另一端与所述电压采样模块分别电连接，且至少两个所述电压平衡控制器还与所述主控单元连接并受其控制，所述电压整形模块与所述电压采样模块及所述主控单元分别电连接；

所述电压采样模块对至少两个所述电压平衡控制器的输出电压进行采样以获取采样信号，所述电压整形模块对采样信号的波形进行修整以判断至少两个所述电压平衡控制器的输出电压是否保持一致，所述主控单元接收所述电压整形模块的判断结果，以及根据所述判断结果对至少两个，以及根据所述判断结果对电压平衡控制器输出控制信号。

进一步改进在于：至少两个所述正激变换器与所述正激协同模块之间还设有三型环路调节模块，所述三型环路调节模块用于对至少两个所述正激变换器的输出电压进行环路调节；至少两个所述电压平衡控制器中的每个电压平衡控制器都包括多路分压电阻和多个MOS开关，所述主控单元通过控制多个MOS开关的开断来控制启用多路分压电阻的路数，使至少两个所述电压平衡控制器的输出电压保持一致。

进一步改进在于：所述多极控制单元包括电连接的微控制单元和多极控制电路，所述微控制单元中存储多种电极工作模式，所述电极工作模式的数量与所述手术电极的工作极和回路极的数量相适应，所述手术电极的工作极和回路极的数量相适应；

所述多极控制电路包括多个继电器，多个所述继电器一端与所述电压转换模块的输出端连接，另一端与所述手术电极的至少两个工作极和至少一个回路极分别连接，其中，多个所述继电器的数量与所述电压转换模块的输出路数和所述手术电极的工作极及回路极的数量相关；

所述微控制单元从所述主控单元处获取手术类型信息和手术电极信息以确定合适的电极工作模式，并按照确定出的电极工作模式控制由多个所述继电器分组形成的多组继电器的启闭，以控制所述射频信号输出至所述手术电极上被选择启用的工作极和回路极。

进一步改进在于：所述手术电极包括三个工作极和一个回路极，所述电压转换模块包括两路输出，控制所述射频信号输出至所述手术电极上被选择启用的工作极和回路极，包括：

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极，另一路输出至所述一个回路极；或者，

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意两个，另一路输出至所述一个回路极，或者，

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意一个，另一路输出至所述一个回路极，或者，

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意一个，另一路输出至所述三个工作极中的另外两个，不启用所述一个回路极。

进一步改进在于：所述手术电极还包括基座、吸引管、绝缘层和绝缘导流管；

三个所述工作极为间隔设置于基座上的第一电极、第二电极和第三电极；

基座前端设置有吸引通孔和安装孔，后端设置有台阶孔，吸引通孔通过台阶孔与吸引管密封连接，形成吸引通道，第一电极、第二电极和第三电极从安装孔中穿装固定并向后延伸与所述主机连接；

绝缘层包裹吸引管及第一电极、第二电极、第三电极向后延伸的部分，并且其前端与基座密封连接；

一个所述回路极套设于基座后段和绝缘层上，绝缘导流管套设于回路极上，所述绝缘导流管与回路极之间设有滴注通道。

进一步改进在于：所述第一电极、第二电极和第三电极向后延伸部还各自套设有一层以上绝缘管；所述基座后侧设有外凸台阶，所述外凸台阶上设有限位凸起，所述回路极前端嵌套于所述外凸台阶外并与所述限位凸起卡合连接，且所述回路极从所述绝缘导流管前端露出一定距离。

进一步改进在于：所述射频消融电源还包括：

电源接口，与市电和所述网电源模块分别电连接，用于将电能接入低温等离子射频手术系统；

辅助电源，与所述网电源模块连接，为低温等离子射频手术系统内的各控制模块供电；

输出接口，用于将所述手术电极连接至所述主机；

电极识别模块，与所述手术电极和所述主控单元分别连接，用于在所述手术电极与所述主机连接之后，识别所述手术电极，并将识别到的所述手术电极信息发送至所述主控单元；

阻抗处理模块，与所述手术电极和所述主控单元分别连接，通过产生阻抗测试能量，从目标组织处获得反馈参数，以测量所述手术电极的状态；

显示模块，用于显示与低温等离子射频消融手术相关的所有参数信息。

采用如上技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明的射频消融电源中设置有多极控制单元，其可根据实际进行的手术类型（如耳鼻喉科腺样体切除术、脊柱手术等）和手术电极的信息（如手术电极应用于的手术类型、手术电极的工作极和回路的数目、位置和形状等）确定出合适的电极工作模式，其中，不同的电极工作模式决定了手术电极上工作极和回路极是否被启用、被启用工作极的位置以及工作极被启用的数量，因此，射频信号输出至手术电极上的位置和能量大小是适应于实际不同的手术环境而变动，进而可实现在多种不同的复杂、狭窄的手术环境下进行精细化切割消融和止血的工作模式，同时在切割消融时减少对正常组织的不必要的损伤；

2、本发明根据现有的手术电极结构设置电极工作模式和控制逻辑，无需更改手术电极的结构，并且可实现控制多种类型和结构的手术电极，因此能在适应实际手术环境实现精细化切割效果的同时将研发成本和生产成本控制在更低水平；

3、本发明以“双正激变换器加双推挽逆变器”的电路结构替换两级全桥电路，实现射频能量的输出，由于双路结构可以分担工作负荷，因此能有效降低半导体器件和磁性元件的工作温度（相关实验数据表明，能将器件的工作温度从80℃降低至60℃），保证了器件的工作性能，提高射频能量转换效率和射频能量输出的稳定性。

综上所述，本发明实现了可重复的、稳定的射频能量输出，同时多电极工作模式的设置使得手术电极尽可能只针对目标组织进行切割和消融，针对性强，并使电极在狭窄腔道内实现热损伤最小的前提下取得最好的治疗效果。

附图说明

图1是本发明射频消融电源的功能模块示意图。

图2是本发明正激协同模块的功能模块示意图。

图3是本发明电压平衡控制器的电路简图。

图4是本发明三型环路调节模块与正激变换器电路示意图。

图5是本发明推挽驱动模块和推挽同步模块的功能模块示意图。

图6是本发明多极控制单元功能模块示意图。

图7是本发明多极控制单元的多极控制电路简图。

图8是本发明多极控制电路示意图。

图9是本发明手术电极的结构示意图。

图10是本发明手术电极的爆炸图。

图11是本发明工作极与基座的连接细节示意图。

图12是基座内侧结构示意图。

图13-15是工作极在不同工作模式下的等离子体产生位置示意图。

附图标识：

基座1、吸引通孔11、安装孔12、台阶孔13、吸引管14、绝缘层15、外凸台阶16、限位凸起17、绝缘管18、第一电极21、第二电极22、第三电极23、回路极3、吸引通道4、滴注通道5、绝缘导流管6。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明进行进一步详细说明，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组合或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1-15对本发明的低温等离子射频手术系统作进一步详细说明：

一种低温等离子射频手术系统，包括手术电极和主机，主机内集成有射频消融电源，手术电极包括至少两个工作极和至少一个回路极；

射频消融电源包括：主控单元，用于输出低温等离子射频手术系统在工作过程中涉及的控制信号，其中，包括输出射频控制信号；射频能量产生电路，包括依次电连接的网电源模块、降压模块和电压转换模块，网电源模块用于将交流电信号转换为直流电信号；包括EMC（Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容）部分和整流部分，前者用于实现电磁兼容，后者用于将交流电压转换为直流电压；降压模块用于对直流电信号进行降压处理，以获得目标低压直流电信号；电压转换模块还与主控单元连接，用于根据主控单元输出的射频控制信号将目标低压直流电信号转换为射频信号；

多极控制单元，与主控单元、电压转换模块和手术电极分别电连接，多极控制单元用于根据手术类型信息和手术电极信息确定合适的电极工作模式，并控制射频信号按照确定的电极工作模式输出至手术电极，电极工作模式指示至少两个工作极和至少一个回路极被选择性启用。

降压模块包括至少两个正激变换器，电压转换模块包括至少两个推挽逆变器，至少两个正激变换器与网电源模块分别电连接，至少两个推挽逆变器与至少两个正激变换器分别对应电连接。

降压模块还包括正激协同模块，正激协同模块与主控单元和至少两个正激变换器分别电连接，用于使至少两个正激变换器的输出电压保持一致；

电压转换模块还包括推挽驱动模块和推挽同步模块，推挽驱动模块与主控单元和至少两个推挽逆变器分别电连接，推挽同步模块与主控单元和至少两个推挽逆变器分别电连接，推挽驱动模块用于从主控单元接收射频控制信号以驱动至少两个推挽逆变器将目标低压直流电信号转换为射频信号，推挽同步模块用于使两个推挽逆变器的输出电压同相。

本发明以多个正激变换器作为降压模块实现降压，并以多个推挽逆变器作为电压转换模块实现射频信号的输出，通过设置多路结构来分担工作负荷，因此能有效降低半导体器件和磁性元件的工作温度，保证器件的工作性能，从而提高射频能量的转换效率和射频能量输出的稳定性。

一个实施例中，至少两个正激变换器与正激协同模块之间还设有三型环路调节模块，该三型环路调节模块用于对至少两个正激变换器的输出电压进行环路调节，以使输出电压为稳定的目标值。

更进一步，正激协同模块包括至少两个电压平衡控制器、电压采样模块和电压整形模块，至少两个电压平衡控制器一端与至少两个正激变换器分别电连接，另一端与电压采样模块分别电连接，且至少两个电压平衡控制器还与主控单元连接并受其控制，电压整形模块与电压采样模块及主控单元分别电连接；电压采样模块对至少两个电压平衡控制器的输出电压进行采样以获取采样信号，电压整形模块对采样信号的波形进行修整以判断至少两个电压平衡控制器的输出电压是否保持一致，主控单元接收电压整形模块的判断结果，以及根据判断结果对至少两个电压平衡控制器输出控制信号。具体地，至少两个电压平衡控制器中的每个电压平衡控制器都包括多路分压电阻和多个MOS开关，主控单元通过控制多个MOS开关的开断来控制启用多路分压电阻的路数，使至少两个电压平衡控制器的输出电压保持一致。在具体的实施例中，本发明设置了两个正激变换器，并对应设置两个推挽逆变器，但本领域技术人员可根据实际的应用场景设置多于两个的正激变换器和推挽逆变器，本公开对此不作限制。在该具体的实施例中，参照图2，正激协同模块包括两个与正激变换器分别连接的电压平衡控制器，两个电压采样模块与两个电压平衡控制器分别连接，用于从两个电压平衡控制器输出端分别采集输出电压，经电压整形模块修整波形后，分别传输至两个推挽逆变器，同时，也将修整结果传输至主控单元，主控单元接收和判断两个电压平衡控制器是否使两个正激变换器的输出电压保持一致，并根据判断结果向两个电压平衡控制器输出控制信号，具体地，该控制信号例如可以是指示当其中一个或者两个电压平衡控制器的输出电压偏离目标值时，向该其中一个或者两个电压平衡控制器输出调整方案。参照图3，每个电压平衡控制器可以由多路分压电阻和至少两个MOS开关组成，主控单元通过控制MOS开关的开断来控制是否启用以及启用分压电阻的路数，以控制最终从两个正激变换器输出端输出的直流电压保持一致。

图4是一种具体的三型环路调节模块与正激变换器的电路图（其中电压平衡控制器未示出），参照图4，其包括由电容E1、E2、C1及电感L1组成的滤波电路，用以对从网电源模块输入的310V直流电压进行滤波处理，后送入正激变压器T1初级进行变压处理，从正激变压器T1次级输出目标电压，正激变压器T1次级输出端设有由二极管D1和D2以及电阻R1、R2、电容C3组成的电压整形模块，用于对T1次级输出电压进行整形，电感L2、电容E3、E4、C2、电阻R4组成电磁振荡电路，用于对整形后的电压进行滤波处理, R1、R3、R5、R7、R8组成采样模块，用于对整形后的输出电压及电流进行采样，并通过Vout1端口输出变换为隔离的低压直流信号后传输至推挽逆变器，并同时反馈给主控单元。

优选地，该电路中还设置有由运输放大器U3A和光耦U2、驱动芯片U1、MOS场效应管Q1、Q2等组成的三型环路调节模块，其首先对电压采样模块输出端Vs1输出的低压直流信号进行放大处理形成DRIVER AFC信号，然后通过光耦U2对DRIVER AFC信号进行隔离传输形成MOSFET驱动信号，以对驱动芯片U1进行驱动，使MOS场效应管Q1、Q2交替工作，进而驱动正激变压器T1输出，如此通过不断采样正激变压器T1输出电压进行环路调控，保证正激信号输出稳定，进而保证输出至推挽变换器上形成稳定射频能量输出，保证手术的顺利进行。其中：

S1为电流互感器，用于电流监控，保护正激变压器的峰值电流不超设定值；

C1、D3构成钳位电路，用于吸收变压器的噪声能量；

Q1、Q2构成正激变换器工作的驱动器件，Q1、Q2的工作状态互斥；

R2、R6、C3构成RC吸收网络，用以吸收变压器副变输出电压噪声；

光耦U2用于隔离传输MOSFET的驱动信号，

U3A为运输放大器，用以三型环路调节，使控制器输出电压为目标值；

R1、R3、R5、R7构成采样电路，进行输出电压采样，R8为电流采样；310V经T1正激变换成目标直流电。

图5是推挽驱动模块和推挽同步模块的功能模块示意图，参照图5，推挽驱动模块主要包括两个与推挽逆变器分别连接的脉宽调制驱动放大器（PWM Pulse WidthModulation），用于将主控单元发送的“互补PWM信号1”和“互补PWM信号2”放大并传输给两个推挽逆变器，推挽逆变器按照主控单元的PWM信号逻辑将正激逆变器输出的直流电压逆变为目标射频电压，并经电压整形模块修整后输出。推挽同步模块包括一个鉴相器，其从电压整形模块处获取输出的目标射频电压，检测两个推挽逆变器的相位差，并将检测结果发送至主控单元，主控单元根据检测结果调整发送至两个推挽逆变器的“互补PWM信号1”和“互补PWM信号2”，使二者的输出电压波形同相。

一个实施例中，参照图6，多极控制单元包括电连接的微控制单元和多极控制电路，微控制单元中存储多种前述的电极工作模式（其具体可以工作模式列表的形式存储），而多极控制电路包括多个继电器，多个继电器一端与电压转换模块的输出端连接，另一端与手术电极的至少两个工作极和至少一个回路极分别连接，在手术电极与主机连接之后，微控制单元可从主控单元处获取手术类型信息和手术电极信息以确定合适的电极工作模式，并按照确定出的电极工作模式控制由多个继电器分组形成的多组继电器的启闭，以控制射频信号输出至手术电极上被选择启用的工作极和回路极。也就是说，微控制单元可根据不同的电极工作模式来控制各继电器的开断，以控制推挽逆变器输出的射频能量在手术电极上的作用位置，从而实现多种电极工作模式，解决现有技术中手术电极工作模式单一的问题，以实现适应于多种手术环境下的精细化切割消融，同时，这种多工作模式的逻辑具有很高的普适性，无需更改手术电极的结构，并且可实现控制多种类型和结构的手术电极，因此能在适应实际手术环境实现精细化切割效果的同时将研发成本和生产成本控制在更低水平，以及，在手术过程中，无需更换不同的手术电极，只需根据实际情况切换电极工作模式，因此可减少耗材（手术电极）的使用，为病患节约手术成本。

多个继电器的数量与电压转换模块的输出路数和手术电极的工作极及回路极的数量相关，电极工作模式的数量与手术电极的工作极和回路极的数量相适应。具体地，电压转换模块可包括两路输出，手术电极可包括三个工作极和一个回路极，微控制单元在控制射频信号输出至手术电极上被选择启用的工作极和回路极时，可按照以下方式选择能量输出位置，并将射频信号输出到对应的选择位置上：

1）控制射频信号的其中一路输出至三个工作极，另一路输出至回路极；或者，

2）控制射频信号的其中一路输出至三个工作极中的任意两个，另一路输出至回路极，或者，

3）控制射频信号的其中一路输出至三个工作极中的任意一个，另一路输出至回路极，或者，

4）控制射频信号的其中一路输出至三个工作极中的任意一个，另一路输出至三个工作极中的另外两个，不启用回路极。

按照上述列出的方式，微控制单元中具体可存储10种电极工作模式，其将在之后的描述中以表格的形式具体列出。在另一个实施例中，电压转换模块仍包括两路输出，手术电极可包括两个工作极和一个回路极，此时，微控制单元可按照以下方式选择能量输出位置，并将射频信号输出到对应的选择位置上：

1）控制射频信号的其中一路输出至两个工作极，另一路输出至回路极；或者，

2）控制射频信号的其中一路输出至两个工作极中的其中一个，另一路输出至回路极；或者，

3）控制射频信号的其中一路输出至两个工作极中的其中一个，另一路输出至两个工作极中的另一个，不启用回路极。

在这种情况下，微控制单元中具体可存储5种电极工作模式。

一个实施例中，参照图7，多极控制电路包括两组继电器，每组继电器适应于手术电极的三个工作极和一个回路极，包括4个继电器,两组继电器的一端分别与电压转换模块(亦即，推挽逆变器)的两个输出端RFA、RFB分别连接，另一端连接三个工作极和回路极。具体地，参照图8，其中一组继电器电路中包括4个输出RFOUT1、RFOUT2、RFOUT3和RFOUT4，分别对应输出至三个工作极和回路极，以RFOUT3对应控制电路为例，其包括继电器U5、二极管D9、三极管Q6、电容C20和电阻R32，三极管Q6一极接收控制信号Driver_LL3，驱动继电器U5工作控制RFA输出端开断，从而控制第三个工作极是否承载射频能量。优选地，U5为单刀双掷的高压隔离继电器，Q6为NPN型三极管，D9为肖特基二极管，R32、C20为驱动滤波，当Driver_LL3为高电平，则该继电器U5工作，其他同理，通过多个继电器进行射频信号输出的控制。

更具体地，上述的包括三个工作极和一个回路极的手术电极的结构可参照图9至图12，其具体还包括基座1、吸引管14、绝缘层15和绝缘导流管6，基座1为陶瓷等绝缘、耐热材料，基座1前端设置有吸引通孔11和安装孔12，后端设置有台阶孔13，安装孔12的排布间距满足电气间隙和绝缘要求。三个工作极为间隔设置于基座1上的第一电极21、第二电极22和第三电极23，吸引通孔11通过台阶孔13与吸引管14采用诸如胶水粘接等方式密封连接，形成吸引通道4，第一电极21、第二电极22和第三电极23从安装孔12中穿装固定并向后延伸与主机连接；绝缘层15包裹吸引管14及第一电极21、第二电极22、第三电极23向后延伸的部分，并且其前端与基座1之间以诸如胶水粘接等方式密封连接，回路极3例如为不锈钢管，其套设于基座1后段和绝缘层15上，绝缘导流管6套设于回路极3上，绝缘导流管6与回路极3之间设有滴注通道5。

更具体地，第一电极21、第二电极22和第三电极23向后延伸部还各自套设有绝缘管18，绝缘管18的材质例如可以是聚酰亚胺/PTFE等，在绝缘管18与工作极、绝缘管18与绝缘管18之间分别打胶固定。此外， 基座1后侧设有外凸台阶16，外凸台阶16上设有限位凸起17，回路极3前端嵌套于外凸台阶16外并与限位凸起17卡合连接以获得支撑和限位，防止固定不牢产生脱落的危险，且回路极3还从绝缘导流管6前端露出一定距离，以顺利形成等离子体。

这里，手术电极的结构不限于图9至图12示出的结构，其只要包括至少两个可产生等离子体的位置且包括至少一个电流回流位置即可，也就是说，工作电极还可以是两根、四根等，电极的形状也不限于是丝状，也可以是板状、球状等。此外，滴注通道和吸引通道的位置也不仅限于图9至图12所限定的位置，以及，手术电极的结构也并不必然包括吸引通道4和滴注通道5，可以只包括其中一种通道，或者全部不包括。

返回参照图1，射频消融电源还包括电源接口、辅助电源、输出接口、电极识别模块、阻抗处理模块和显示模块。

电源接口与220V市电和网电源模块分别电连接，用于将电能接入低温等离子射频手术系统；

辅助电源与网电源模块连接，为系统内各控制模块供电；

输出接口，用于将手术电极连接至主机；

电极识别模块，与手术电极和主控单元分别连接，用于在手术电极与主机连接之后，识别手术电极，并将识别到的手术电极信息发送至主控单元；具体地，手术电极内部集成有身份信息模块，其记录手术电极的身份信息和结构信息,例如型号、工作极和回路极的形状、分布区域、二者之间的位置关系等信息和可应用的手术场景信息，在与主机建立连接之后，身份信息模块主动向主控单元发送该手术电极的身份信息和结构信息，或者，主控单元从身份信息模块主动获取该手术电极的身份信息和结构信息。

阻抗处理模块，与手术电极和主控单元分别连接，通过产生阻抗测试能量，从目标组织处获得反馈参数，来测量手术电极的状态，具体地，主控单元根据反馈参数判断手术电极是否靠近目标组织以及是否按照设定的逻辑消融目标组织，若消融不彻底或过度消融，则调控正激变换器或推挽逆变器，以调整输出至手术电极处的射频能量的强度。此外，由于本方案设置有多极控制单元，主控单元也通过控制多极控制单元切换电极工作模式，来调整输出至手术电极处的射频能量的强度。例如，若消融过度，将由3根工作极共同切割的工作模式调整为由1根电极丝进行切割。

显示模块，用于显示与低温等离子射频消融手术相关的所有参数信息，例如，显示待手术的目标组织处的动态影像、目标组织处的实时温度、手术温度上限值等；也可以显示系统当前自动选择的电极工作模式，以及显示备选的电极工作模式，医生可根据实际情况手动选择电极工作模式。具体地，显示模块可以是触控屏。

以下结合图13至图15提供本发明在具体实施场景中的应用实例。针对图9至图11示出的手术电极，微控制单元中具体可存储如下表1示出的10种电极工作模式。

模式1：不锈钢管为回路极，电极1、2、3并联为工作极。

模式2：不锈钢管为回路极，电极1为工作极。

模式3：不锈钢管为回路极，电极2为工作极。

模式4：不锈钢管为回路极，电极3为工作极。

模式5：不锈钢管为回路极，电极1、2为工作极。

模式6：不锈钢管为回路极，电极1、3为工作极。

模式7：不锈钢管为回路极，电极2、3为工作极。

模式8：电极2、3为回路极，电极1为工作极。

模式9：电极1、3为回路极，电极2为工作极。

模式10：电极1、2为回路极，电极3为工作极。

微控制单元MCU从主控单元获取手术电极的身份信息例如，该身份信息指示当次手术的手术电极是用于进行骨科手术，包括三根工作极和一个回路极和结构信息，以根据设置的对应逻辑从工作模式列表中选择合适的电极工作模式，并将其作为控制信号输出，来控制多极控制电路的运行。或者，微控制单元MCU也从主控单元获取医生主动选择的电极工作模式信息，判断该电极工作模式的选择是否恰当，在恰当的情况下按照医生选择的电极工作模式控制多极控制电路的运行，在不恰当的情况下向主控单元发送情况说明，主控单元将其显示于显示屏上，以提示医生。

其中，模式1的单次切割、消融、止血范围最大，虽然不锈钢管可能会对正常组织造成损伤，但在手术环境的空间充足、对周围组织损伤要求不高且进行大范围切割、消融、止血的手术中仍可作为优先选择。手术电极以模式1工作时，参照图13，在三个工作电极处都产生等离子体。

针对图9-12所示的手术电极，由于目前其只能以表1中的工作模式1进行切割，因此在当前的耳鼻喉科腺样体切除术中，不锈钢管损伤咽鼓管圆枕的现象很普遍。针对这一类型的手术，可选用模式8、9、10，使其中1根电极产生等离子，另外2根电极丝并联作为回路极，而不锈钢管则未接入整个射频消融电源的输出，因此不锈钢管上无电流，即便触碰到咽鼓管圆枕也不会产生损伤，此时，等离子体仅在其中一根手术电极处产生，参照图15，采用模式8进行手术时在第一工作极上产生等离子体。此外，由于只在1根电极丝上产生等离子体，因此切割范围较小，对于狭小腔室内的精细化切割很有帮助，也就是说，在需要精细化切割的手术场景中，无需将手术电极更换为工作极更小的电极，只需切换电极工作模式即可达成目的。同理，在其他需要精细切割、消融的部位，可根据实际情况选用工作模式8、9、10来避免产生损伤。

在骨科手术中，电极浸没在介质里工作，为避免基座吸引口位置产生气泡影响手术视野，提升切割、消融效率，可采用模式5、6、7，以不锈钢管作为回路极，任意两根电极作为工作极，在接入负压吸引器时，可极大程度减少气泡的产生，此时，等离子体在两根工作极上产生，参照图14，采用模式5进行骨科手术时，在第一工作极和第二工作极上产生等离子体。此外，在靠近脊柱等重要部位，为减少不锈钢管上电流对神经刺激，还可选用工作模式8、9、10；同理，在其他需要精细切割、消融的部位，也可根据实际情况，选用工作模式2、3、4。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温等离子射频手术系统，包括手术电极和主机，所述主机内集成有射频消融电源，其特征在于：所述手术电极包括至少两个工作极和至少一个回路极；

所述射频消融电源包括：

主控单元，所述主控单元用于输出低温等离子射频手术系统在工作过程中涉及的控制信号，其中，包括输出射频控制信号；

射频能量产生电路，包括依次电连接的网电源模块、降压模块和电压转换模块；

多极控制单元，所述多极控制单元与主控单元、电压转换模块和手术电极分别电连接，所述多极控制单元用于根据手术类型信息和手术电极信息确定合适的电极工作模式、并控制射频信号按照确定出的电极工作模式输出至所述手术电极，其中，所述电极工作模式指示至少两个所述工作极和至少一个所述回路极被选择性启用。

2.根据权利要求1所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：

所述网电源模块用于将交流电信号转换为直流电信号；

所述降压模块用于对直流电信号进行降压处理，以获得目标低压直流电信号；

所述电压转换模块还与主控单元连接，用于根据主控单元输出的射频控制信号将目标低压直流电信号转换为射频信号；

所述降压模块包括至少两个正激变换器，所述电压转换模块包括至少两个推挽逆变器，至少两个所述正激变换器与所述网电源模块分别电连接，至少两个所述推挽逆变器与至少两个所述正激变换器分别对应电连接。

3.根据权利要求2所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：

所述降压模块还包括正激协同模块，所述正激协同模块与主控单元和至少两个正激变换器分别电连接，用于使至少两个正激变换器的输出电压保持一致；

所述电压转换模块还包括推挽驱动模块和推挽同步模块，所述推挽驱动模块与主控单元和至少两个所述推挽逆变器分别电连接，所述推挽同步模块与主控单元和至少两个所述推挽逆变器分别电连接，所述推挽驱动模块用于从所述主控单元接收所述射频控制信号以驱动至少两个所述推挽逆变器将所述目标低压直流电信号转换为射频信号，所述推挽同步模块用于使至少两个所述推挽逆变器的输出电压同相。

4.根据权利要求3所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：所述正激协同模块包括至少两个电压平衡控制器、电压采样模块和电压整形模块；

至少两个所述电压平衡控制器一端与至少两个所述正激变换器分别电连接，另一端与所述电压采样模块分别电连接，且至少两个所述电压平衡控制器还与所述主控单元连接并受其控制，所述电压整形模块与所述电压采样模块及所述主控单元分别电连接；

所述电压采样模块对至少两个所述电压平衡控制器的输出电压进行采样以获取采样信号，所述电压整形模块对采样信号的波形进行修整以判断至少两个所述电压平衡控制器的输出电压是否保持一致，所述主控单元接收所述电压整形模块的判断结果，以及根据所述判断结果对至少两个所述电压平衡控制器输出控制信号。

5.根据权利要求4所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：至少两个所述正激变换器与所述正激协同模块之间还设有三型环路调节模块，所述三型环路调节模块用于对至少两个所述正激变换器的输出电压进行环路调节；

至少两个所述电压平衡控制器中的每个电压平衡控制器都包括多路分压电阻和多个MOS开关，所述主控单元通过控制多个MOS开关的开断来控制启用多路分压电阻的路数，使至少两个所述电压平衡控制器的输出电压保持一致。

6.根据权利要求1所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：所述多极控制单元包括电连接的微控制单元和多极控制电路，所述微控制单元中存储多种电极工作模式，所述电极工作模式的数量与所述手术电极的工作极和回路极的数量相适应，所述手术电极的工作极和回路极的数量相适应；

所述多极控制电路包括：多个继电器，多个所述继电器一端与所述电压转换模块的输出端连接，另一端与所述手术电极的至少两个工作极和至少一个回路极分别连接，其中，多个所述继电器的数量与所述电压转换模块的输出路数和所述手术电极的工作极及回路极的数量相关；

所述微控制单元从所述主控单元处获取手术类型信息和手术电极信息以确定合适的电极工作模式，并按照确定出的电极工作模式控制由多个所述继电器分组形成的多组继电器的启闭，以控制所述射频信号输出至所述手术电极上被选择启用的工作极和回路极。

7.根据权利要求1或6所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：所述手术电极包括三个工作极和一个回路极，所述电压转换模块包括两路输出，控制所述射频信号输出至所述手术电极上被选择启用的工作极和回路极，包括：

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极，另一路输出至所述一个回路极；或者，

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意两个，另一路输出至所述一个回路极，或者，

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意一个，另一路输出至所述一个回路极，或者，

控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意一个，另一路输出至所述三个工作极中的另外两个，不启用所述一个回路极。

8.根据权利要求7所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：所述手术电极还包括基座（1）、吸引管（14）、绝缘层（15）和绝缘导流管（6）；

三个所述工作极为间隔设置于基座（1）上的第一电极（21）、第二电极（22）和第三电极（23）；

基座（1）前端设置有吸引通孔（11）和安装孔（12），后端设置有台阶孔（13），吸引通孔（11）通过台阶孔（13）与吸引管（14）密封连接，形成吸引通道（4），第一电极（21）、第二电极（22）和第三电极（23）从安装孔（12）中穿装固定并向后延伸与所述主机连接；

绝缘层（15）包裹吸引管（14）及第一电极（21）、第二电极（22）、第三电极（23）向后延伸的部分，并且其前端与基座（1）密封连接；

一个所述回路极（3）套设于基座（1）后段和绝缘层（15）上，绝缘导流管（6）套设于回路极（3）上，所述绝缘导流管（6）与回路极（3）之间设有滴注通道（5）。

9.根据权利要求8所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于：所述第一电极（21）、第二电极（22）和第三电极（23）向后延伸部还各自套设有绝缘管（18）；

所述基座（1）后侧设有外凸台阶（16），所述外凸台阶（16）上设有限位凸起（17），所述回路极（3）前端嵌套于所述外凸台阶（16）外并与所述限位凸起（17）卡合连接，且所述回路极（3）从所述绝缘导流管（6）前端露出一定距离。

10.根据权利要求1-6、8、9任一所述的低温等离子射频手术系统，其特征在于，所述射频消融电源还包括：

电源接口，与市电和所述网电源模块分别电连接，用于将电能接入低温等离子射频手术系统；

辅助电源，与所述网电源模块连接，为低温等离子射频手术系统内的各控制模块供电；

输出接口，用于将所述手术电极连接至所述主机；

电极识别模块，与所述手术电极和所述主控单元分别连接，用于在所述手术电极与所述主机连接之后，识别所述手术电极，并将识别到的所述手术电极信息发送至所述主控单元；

阻抗处理模块，与所述手术电极和所述主控单元分别连接，通过产生阻抗测试能量，从目标组织处获得反馈参数，以测量所述手术电极的状态；

显示模块，用于显示与低温等离子射频消融手术相关的所有参数信息。