CN210541805U - 一种射频消融设备 - Google Patents

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潘福义
郭明辉
张强
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Abstract

本实用新型公开了一种射频消融设备，涉及医疗设备技术。该设备包括：温度检测单元、温度控制单元和射频消融单元；所述温度检测单元与所述射频消融单元连接，用于检测所述射频消融单元的温度；所述温度控制单元连接在所述温度检测单元和所述射频消融单元之间，用于根据所述温度检测单元检测的温度，对所述射频消融单元的温度进行控制。该设备可以快速、稳定地使射频消融装置的温度达到设定温度范围，并且在达到设定温度范围后，使射频消融装置的温度保持稳定，进而保证射频消融技术的治疗效果和治疗安全性。

Description

一种射频消融设备
技术领域
本实用新型涉及医疗设备技术，特别是涉及一种射频消融设备。
背景技术
目前，射频消融技术作为医疗领域的常见技术，射频消融已经在肿瘤、血栓等治疗中得到了应用。在射频消融装置设计中，温度控制是射频消融装置设计的核心问题。在治疗过程中，射频消融装置的温度应达到治疗组织局部稳定加热到设定温度范围，而临近组织细胞损伤尽可能地低，以保证治疗效果和治疗安全性。
现有技术中，多采用比例-微分-积分(proportional integral anddifferential，PID) 算法设计射频消融装置中的温度控制方案，其基本原理是根据被控变量的测量值与设定值之间的偏差，通过比例、积分、微分这三种单元的运算，对被控变量进行调整，使之稳定。PID算法原理成熟，易于实现，对于动态性能良好、控制精度不高、模型容易建立的系统有良好的效果。但是，射频消融装置对温度的控制要求较高，并且人体组织温度变化的模型难以建立。因此，采用PID算法进行温度控制同样存在加热效率低，温度稳定性差的问题，进而影响到射频消融技术的治疗效果和治疗安全性。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种射频消融设备，该设备可以快速、稳定地使射频消融装置的温度达到设定温度范围，并且在达到设定温度范围后，使射频消融装置的温度保持稳定，进而保证射频消融技术的治疗效果和治疗安全性。
为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：
一种射频消融设备，包括：温度检测单元、温度控制单元和射频消融单元；
所述温度检测单元与所述射频消融单元连接，用于检测所述射频消融单元的温度；
所述温度控制单元连接在所述温度检测单元和所述射频消融单元之间，用于根据所述温度检测单元检测的温度，对所述射频消融单元的温度进行控制。
一种可能的实施方式中，所述温度检测单元，为：两个热电偶；所述两个热电偶并联连接。
一种可能的实施方式中，所述温度检测单元，还包括：模数转换单元；所述模数转换单元连接在热电偶与温度控制单元之间，用于将热电偶采集的模拟信号转换为数字信号。
一种可能的实施方式中，所述设备，还包括：功率变换单元；所述功率变换单元连接在所述温度控制单元与所述射频消融单元之间，用于根据所述温度控制单元的控制，调节所述射频消融单元的功率。
一种可能的实施方式中，所述功率变换单元为脉冲宽度调制PWM单元。
一种可能的实施方式中，所述设备，还包括：人机控制接口；所述人机控制接口与所述温度控制单元连接，用于设定所述温度控制单元的控制参数。
一种可能的实施方式中，所述射频消融单元，为：射频消融导管。
一种可能的实施方式中，所述射频消融导管，为：单导管或至少一组双导管中至少一种。
综上所述，本实用新型提出的一种射频消融设备，温度控制单元根据温度检测单元检测的温度，对射频消融单元的温度进行控制，可以快速、稳定地使射频消融装置的温度达到设定温度范围，并且在达到设定温度范围后，使射频消融装置的温度保持稳定，进而保证射频消融技术的治疗效果和治疗安全性。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的射频消融设备的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的设备中射频消融导管的结构示意图；
图3为本实用新型实施例二提供的射频消融装置的结构示意图；
图4为本实用新型实施例二提供的装置中模糊控制模块的结构示意图；
图5为本实用新型实施例二提供的模糊子集分布关系图；
图6为本实用新型实施例二中射频消融单元的工作占空比示意图；
图7为本实用新型实施例二提供的装置应用于射频消融设备的实施效果示意图；
图8为本实用新型实施例三的流程示意图；
图9为本实用新型实施例三中控制所述射频消融单元的功率的流程示意图；
图10为本实用新型实施例三中射频消融单元的工作占空比示意图。
具体实施方式
射频消融是目前医疗领域的常见技术，该技术在血管造影机的监测下，把电极导管插入身体治疗部位，根据检查确定的该部位的异常细胞的位置，释放射频电流。当射频电流通过人体组织时，由于人体的导电性使得电流在很小的范围内产生高温，使治疗局部组织内水分蒸发，细胞温度升高，当细胞温度升高到一定温度时，异常细胞蛋白质变性，丧失活性，直至死亡，从而达到治疗目的。目前，射频消融技术已经在肿瘤、血栓等治疗中得到了广泛应用。
在射频消融装置的设计中，温度控制一直是核心问题。在治疗过程中，射频消融装置的温度应实现治疗组织局部稳定加热到设定温度范围，而临近组织细胞损伤尽可能地低，以保证治疗效果和治疗安全性。
早期射频消融装置采用恒定的功率输出射频能量，具体的，在治疗过程中测量局部组织细胞的阻抗，估计热损伤程度，从而控制射频输出功率。由于细胞阻抗有时不能精确测量，因此这种控制方式的效果一般，甚至会出现碳化或者热穿孔现象。
近年来，各种温度控制算法在射频消融装置中得到了越来越多的使用。这种方案可以根据温度变化自动调节装置温度，相对于采用恒定功率的控制方案更为安全可靠。
其中，比例-微分-积分(PID)算法是射频消融装置的温度控制方案设计中常见的算法，PID算法原理成熟，易于实现，对于动态性能良好、控制精度不高、模型容易建立的系统有良好的效果。但是，射频消融装置对温度的控制要求较高，并且人体组织温度变化的模型难以建立。
因此，本实用新型探索采用其他的温度控制算法，使射频消融装置可以快速、稳定地使射频消融装置的温度达到设定温度范围，并且在达到设定温度范围后，使射频消融装置的温度保持稳定。
这里，时间最优控制和模糊滑模控制是两类重要的控制方法。时间最优控制具有响应速度快、便于消除大偏差的优点，但是，时间最优控制在温度偏差接近零时容易发生振荡，因此稳态精度较差。模糊滑模控制是将滑模控制和模糊控制相结合的控制方法。当被控系统的状态进入滑动模态区后，滑模控制对摄动和干扰具有完全的自适应性，因此适合于复杂模型的系统控制。并且，模糊控制对被控对象的数学模型依赖较低，可以充分利用经验和专家信息，具有较好的动态响应性能和鲁棒性。本实用新型将滑模控制和模糊控制这两种控制方法相结合，可以获得较好的稳态精度。
因此，本实用新型将时间最优控制和模糊滑模控制相结合，根据获取的射频消融单元温度和预设温度之间的第一温度差值进行控制，在所述第一温度差值大于所述第一温度阈值的情况下，采用时间最优控制，将所述射频消融单元的功率设定为预设功率，从而快速地使射频消融装置的温度达到设定温度范围；在所述第一温度差值不大于所述第一温度阈值的情况下，采用模糊滑模控制，根据所述温度差值与所述温度差值变化率，控制所述射频消融单元的功率，从而尽快使射频消融装置的温度达到并保持稳定，进而可以保证射频消融技术的治疗效果和治疗安全性。
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。
实施例一
如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种射频消融设备100，包括：
温度检测单元101、温度控制单元102和射频消融单元103；
所述温度检测单元101与所述射频消融单元103连接，用于检测所述射频消融单元的温度；
所述温度控制单元102连接在所述温度检测单元101和所述射频消融单元103之间，用于根据所述温度检测单元101检测的温度，对所述射频消融单元103的温度进行控制。
其中，温度检测单元101为两个热电偶1011；两个热电偶1011并联连接。在一种可能的实施方式中，温度检测单元101，还包括：模数转换单元 1012；模数转换单元1012连接在热电偶1011与温度控制单元102之间，用于将热电偶1011采集的模拟信号转换为数字信号。
温度控制单元102接收模数转换单元1012转换得到的射频消融单元103 温度的数字信号，依照实施例一提供的方法，对射频消融单元103的温度进行控制。
在一种可能的实施方式中，射频消融设备100还包括功率变换单元104；功率变换单元104连接在所述温度控制单元102与所述射频消融单元103之间，用于根据所述温度控制单元的控制，调节所述射频消融单元103的功率。具体的，功率变换单元104为脉冲宽度调制PWM单元。可以根据温度控制单元102得到的输出高电平时间σ，对调整射频消融单元103的工作占空比，从而准确的控制射频消融单元103的功率。
射频消融单元103，包括射频消融导管，如图2所示，射频消融导管可以包括：单导管或至少一组双导管。具体包括：图2(a)示出的单导管、图 2(b)示出的一组正负电极的双导管或图2(c)示出的多组正负电极的双导管的形式中至少一种。具体的，单导管包括导管正极和导管负极，并且，每组正负电极的双导管包括一组导管正极和导管负极。
在一种可能的实施方式中，射频消融设备100还包括人机控制接口105；人机控制接口105与所述温度控制单元102连接，用于设定所述温度控制单元102的控制参数。
实施例二
图3示出了，本实用新型实施例提供的一种射频消融装置的温度控制装置 300，应用在温度控制单元102中，包括：
温度差值计算模块301、时间最优控制模块302、模糊滑模控制模块303、模式选择模块304、脉宽调制模块305。其中，模糊滑模控制模块303包括：温度差值变化率计算模块3031、滑模函数计算模块3032、滑模函数变化率计算模块3033和模糊控制模块3034。
温度检测单元101获取射频消融单元温度，利用温度差值计算模块301 计算射频消融单元温度与预设温度之间的第一温度差值。在采样时刻n，第一温度差值为e(n)＝Td(n)-T(n)
模式选择模块304根据第一温度差值的绝对值控制本实用新型实施例提供的装置300的工作模式：
若|e(n)|＞ε，则时间最优控制模块302开启，采用时间最优控制；
若|e(n)|≤ε，则模糊滑模控制模块303开启，采用模糊滑模控制。
时间最优控制模块302用于进行实践最优控制，当|e(n)|＞ε时，时间最优控制模块302的输出为恒值K，当|e(n)|≤ε时，时间最优控制模块302 的输出为0。
若|e(n)|≤ε采用模糊滑模控制时，模糊滑模控制模块303开启，温度差值变化率计算模块3031计算温度差值变化率为：
Figure BDA0002047341780000071
其中e(n)和e(n-1)为相邻两个采样时刻中根据公式(1)计算得到的第一温度差值。
接下来，对于根据第一温度差值和温度差值变化率，利用滑模函数计算模块3032计算滑模函数为：
Figure BDA0002047341780000072
滑模函数变化率计算模块3033根据连续两个采样时刻的滑模函数，计算得到滑模函数变化率为：
Figure BDA0002047341780000073
模糊控制模块3034根据滑模函数s和滑模函数变化率
Figure BDA0002047341780000075
进行模糊控制。如图4所示，模糊控制模块3034，包括：模糊化模块3341、模糊推理模块 3342、模糊规则模块3343、反模糊化模块3344和比例因子模块3345。模糊化模块3341根据图5所示的模糊子集分布关系图，对滑模函数s和滑模函数变化率
Figure BDA0002047341780000074
进行模糊化。在本实用新型实施例中，采用的模糊集为：正大(Positive Big，PB)、正中(Positive Middle，PM)、正小(Positive Small，PS)、零(Zero，ZR)、负小(Negative Small，NS)、负中(Negative Middle，NM) 和负大(NegativeBig，NB)。并且，输入论域为[-A，A]，输出论域为[0， B]，超过此范围的数值按照边界值处理。其中，A为2-4，B为0-2。优选的，A可以为3，B可以为1。根据滑模函数s和滑模函数变化率
Figure BDA0002047341780000076
的大小，在图5所示的模糊子集分布关系图中，可以得到滑模函数s和滑模函数变化率
Figure BDA0002047341780000077
所处的模糊子集。
之后，模糊推理模块3342读取滑模函数s和滑模函数变化率
Figure BDA0002047341780000078
所处的模糊子集，得到至少一个所述滑模函数的模糊输出、至少一个所述滑模函数变化率的模糊输出，并根据模糊规则模块3343给出的模糊规则进行推理，得到每个滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出对应的模糊子集。模糊规则由射频消融装置的实际治疗中归纳总结得出，如表1所示的模糊规则覆盖了温度偏差和温度偏差变化率的所有可能的模糊值。
表1模糊规则
Figure BDA0002047341780000081
在通常情况下，滑模函数s和滑模函数变化率
Figure BDA0002047341780000083
的输入值可以激活上述模糊规则中的某几条，模糊推理模块3342将激活的模糊规则全部输出。
反模糊化模块3344对模糊推理模块3342的输出进行反模糊化，反模糊化得到的输出高电平时间σ为：
Figure BDA0002047341780000082
其中，求和是对所有激活的模糊规则得到的滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出进行加和，pi为每组模糊控制的输出对应的模糊子集的中值。
之后，比例因子模块3345将反模糊化模块3344输出的输出高电平时间σ乘以比例因子，调整后的输出高电平时间τ为：
τ＝Kσσ。
得到输出高电平时间或调整后的输出高电平时间后，使用脉宽调制模块 305根据输出高电平时间或调整后的输出高电平时间，控制射频消融单元的工作占空比，从而调整射频消融单元的功率。如图6所示，脉宽调制模块305 控制功率变换单元104，得到的射频消融单元的工作占空比为信号周期内调整后的输出高电平时间τ与信号周期T之比。经过功率变换单元104的控制，当射频消融单元的工作电平为高电平时，射频消融单元工作，通过电流进行加热，当射频消融单元的工作电平为低电平时，射频消融单元不工作。因此，通过功率变换单元104，可以调整射频消融单元的工作占空比，从而实现对射频消融单元温度的精确控制。
在一种可能的实施方式中，与温度控制单元102连接的人机控制接口 105，可以用于设定本实用新型实施例二中，温度控制单元102上的温度控制装置 300的控制参数。具体可以包括：治疗需要达到的预设温度、预设的总加热时间、第一温度阈值ε、温度差值和所述温度差值变化率分别对应的权重、比例因子Kσ、信号周期T等。
在一种可能的实施方式中，也可以直接通过温度控制单元102，设定时间最优控制的方法控制射频消融单元的功率时，射频消融单元的功率K。
图7所示是本实用新型实施例提供的射频消融装置的温度控制方法的实施效果，虚线所示是使用传统PID方法进行控制时，射频消融单元的温度曲线，实现所示是使用本实用新型实施例提供的方法时，射频消融单元的温度曲线。从图7中可以清晰的看出，本实用新型实施例提供的方法，可以快速、稳定地使射频消融装置的温度达到设定温度范围，并且在达到设定温度范围后，使射频消融装置的温度保持稳定，进而保证射频消融技术的治疗效果和治疗安全性。
实施例三
图8为本实用新型实施例三的流程示意图，如图8所示，该实施例主要包括：
S801：获取射频消融单元温度，计算所述射频消融单元温度与预设温度之间的第一温度差值，并判断所述第一温度差值是否大于预设的第一温度阈值。
为了准确获取射频消融单元温度，减少测量误差，避免设备故障，采用如下步骤获取射频消融单元温度：
使用两个热电偶，分别获取射频消融单元的测量温度；
计算所述两个热电偶获取的测量温度之间的第二温度差值；
如果所述第二温度差值小于预设的第二温度阈值，则所述射频消融单元温度为两个热电偶获取的测量温度的平均值。
如果所述第二温度差值大于预设的第二温度阈值，则说明两个热电偶至少有一个不正常工作，因此弹出包含系统故障信息的提醒信息，提示射频消融单元可能存在异常。
上述热电偶在每个采样时刻采集射频消融单元温度，假定在采样时刻n，检测获取的射频消融单元温度为T(n)，治疗时需要达到的预设温度为的温度为Td(n)，则第一温度差值的计算方法为：
e(n)＝Td(n)-T(n) (1)
判断所述第一温度差值的绝对值|e(n)|是否大于预设的第一温度阈值ε：
若|e(n)|＞ε，采用时间最优控制的方法控制射频消融单元的功率；
若|e(n)|≤ε，采用模糊滑模控制的方法控制射频消融单元的功率。
S802：在所述第一温度差值的绝对值大于所述第一温度阈值的情况下，将所述射频消融单元的功率设定为预设功率。
在所述第一温度差值的绝对值大于所述第一温度阈值，也就是|e(n)|＞ε的情况下，需要尽快使射频消融单元的温度达到治疗需要达到的预设温度，因此，采用时间最优控制的方法控制射频消融单元的功率。此时，根据预设温度和预设的总加热时间计算得到射频消融单元的功率K。
S803：在所述第一温度差值的绝对值不大于所述第一温度阈值的情况下，根据所述温度差值与所述温度差值变化率，控制所述射频消融单元的功率；其中所述温度差值变化率为连续两个采样时刻的所述温度差值之间的差值。
在所述第一温度差值的绝对值不大于所述第一温度阈值，也就是 |e(n)|≤ε的情况下，由于时间最优控制的稳态精度太差，因此采用模糊滑模控制方法对射频消融单元的功率进行控制，也就是根据所述温度差值与所述温度差值变化率，控制所述射频消融单元的功率。
第一温度差值为e(n)，则温度差值变化率
Figure BDA0002047341780000111
的计算方法为相邻两个采样时刻的第一温度差值的差值：
Figure BDA0002047341780000112
之后，可以采用如图9所示的步骤，根据所述温度差值与所述温度差值变化率，控制所述射频消融单元的功率：
S901：根据所述温度差值、所述温度差值变化率、以及所述温度差值和所述温度差值变化率分别对应的权重，确定滑模函数。
在一种可能的实施方式中，滑模函数可以采用如下方法进行计算：
Figure BDA0002047341780000113
S902：根据连续两个采样时刻滑模函数的差值，得到滑模函数变化率。
滑模函数变化率为相邻两个采样时刻滑模函数的差值，可以采用如下公式进行计算：
Figure BDA0002047341780000114
S903：根据所述滑模函数和所述滑模函数变化率，对所述射频消融单元的输出高电平时间进行模糊控制，从而控制所述射频消融单元的功率。
在一种可能的实施方式中，可以使用预设的模糊集和模糊规则对射频消融单元的输出高电平时间进行模糊控制，具体包括如下步骤1-步骤3：
步骤1、使用预设的模糊集对所述滑模函数和所述滑模函数变化率进行模糊化表示，所述滑模函数对应的模糊子集和所述滑模函数变化率对应的模糊子集。
在具体实施过程中，模糊集的设置是根据长期的经验积累得出的，在一种可能的实施方式中，预设的模糊集，包括：正大PB、正中PM、正小PS、零ZR、负小NS、负中NM和负大NB。模糊集的输入论域为[-A,A]；输出论域为[0,B]。超出此范围的数值按照边界值处理，也就是如果所述滑模函数或所述滑模函数变化率的值大于A，则将所述滑模函数或所述滑模函数变化率的值设为A；如果所述滑模函数或所述滑模函数变化率的值小于-A，则将所述滑模函数或所述滑模函数变化率的值设为-A。其中，A为2-4，B为0-2。优选的，A可以为3，B可以为1。
图5示出了模糊控制的一种模糊子集分布关系图，在具体实施时，模糊集的设置也可以只包括上述模糊集正大PB、正中PM、正小PS、零ZR、负小NS、负中NM和负大NB中的一部分，例如，只包括正大PB和负大NB；包括正大PB、零ZR和负大NB等。
步骤2、采用预设的模糊规则，根据所述滑模函数对应的模糊子集和所述滑模函数变化率对应的模糊子集，得到至少一个所述滑模函数的模糊输出、至少一个所述滑模函数变化率的模糊输出、以及每个滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出对应的模糊子集；其中每个所述滑模函数的模糊输出与每个所述滑模函数变化率的模糊输出一一对应，每个模糊子集对应一个所述滑模函数的模糊输出和一个所述滑模函数变化率的模糊输出。
在具体实施过程中，模糊规则的设置是根据长期的治疗经验归纳总结得出的，在一种可能的实施方式中，预设的模糊规则如表1所示：
表1模糊规则
Figure BDA0002047341780000121
表1所示的模糊规则一共49条，覆盖了滑模函数和滑模函数变化率的所有可能的模糊值，通过查表可以对应的模糊子集，得到每个滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出对应的模糊子集。
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000131
等于NB，那么输出等于ZR；
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000132
等于NM，那么输出等于PS；
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000133
等于NS，那么输出等于PM；
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000134
等于ZR，那么输出等于PB；
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000135
等于PS，那么输出等于PB；
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000136
等于PM，那么输出等于PB；
如果s等于PB，而且
Figure BDA0002047341780000137
等于PB，那么输出等于PB；
如果s等于PM，而且
Figure BDA0002047341780000138
等于NB，那么输出等于NS；
如果s等于PM，而且
Figure BDA0002047341780000139
等于NM，那么输出等于ZR；
如果s等于PM，而且
Figure BDA00020473417800001310
等于NS，那么输出等于PS；
如果s等于PM，而且
Figure BDA00020473417800001311
等于ZR，那么输出等于PM；
如果s等于PM，而且
Figure BDA00020473417800001312
等于PS，那么输出等于PB；
如果s等于PM，而且
Figure BDA00020473417800001313
等于PM，那么输出等于PB；
如果s等于PM，而且
Figure BDA00020473417800001314
等于PB，那么输出等于PB；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001315
等于NB，那么输出等于NM；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001316
等于NM，那么输出等于NS；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001317
等于NS，那么输出等于ZR；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001318
等于ZR，那么输出等于PS；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001319
等于PS，那么输出等于PM；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001320
等于PM，那么输出等于PB；
如果s等于PS，而且
Figure BDA00020473417800001321
等于PB，那么输出等于PB；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA00020473417800001322
等于NB，那么输出等于NB；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA00020473417800001323
等于NM，那么输出等于NM；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA00020473417800001324
等于NS，那么输出等于NS；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA00020473417800001325
等于ZR，那么输出等于ZR；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA00020473417800001326
等于PS，那么输出等于PS；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA0002047341780000141
等于PM，那么输出等于PM；
如果s等于ZR，而且
Figure BDA0002047341780000142
等于PB，那么输出等于PB；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000143
等于NB，那么输出等于NB；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000144
等于NM，那么输出等于NB；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000145
等于NS，那么输出等于NM；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000146
等于ZR，那么输出等于NS；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000147
等于PS，那么输出等于ZR；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000148
等于PM，那么输出等于PS；
如果s等于NS，而且
Figure BDA0002047341780000149
等于PB，那么输出等于PM；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001410
等于NB，那么输出等于NB；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001411
等于NM，那么输出等于NB；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001412
等于NS，那么输出等于NB；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001413
等于ZR，那么输出等于NM；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001414
等于PS，那么输出等于NS；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001415
等于PM，那么输出等于ZR；
如果s等于NM，而且
Figure BDA00020473417800001416
等于PB，那么输出等于PS；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001417
等于NB，那么输出等于NB；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001418
等于NM，那么输出等于NB；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001419
等于NS，那么输出等于NB；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001420
等于ZR，那么输出等于NB；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001421
等于PS，那么输出等于NM；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001422
等于PM，那么输出等于NS；
如果s等于NB，而且
Figure BDA00020473417800001423
等于PB，那么输出等于ZR。
由于模糊集和模糊规则的设置都可以在长期的经验积累过程中得到，因此可以充分的利用经验信息和专家信息，对数学模型的依赖性较低，无需对复杂的人体组织进行精确的数学建模，因此，模糊滑模控制具有良好的动态响应性能和鲁棒性，模糊滑模控制具有较好的稳态精度。
根据图5所示的模糊子集分布关系图，可以得出模糊集的输出和输入之间的对应关系，应当知道的是，模糊集的输出和输入之间的对应关系也可以不是线性对应关系，可以是非线性的对应关系。模糊控制的输入为s和
Figure BDA0002047341780000151
模糊控制的输出可以表达为滑模函数的模糊输出μi(s)和滑模函数变化率的模糊输出
Figure BDA0002047341780000152
并且通过表1的预设的模糊规则，可以得到模糊控制的输入为s和
Figure BDA0002047341780000153
时，模糊控制的输出对应的模糊子集，也就是滑模函数的模糊输出μi(s)和滑模函数变化率的模糊输出
Figure BDA0002047341780000154
对应的模糊子集。根据图5所示的模糊子集分布关系图可知，模糊子集不是分立的，每个模糊子集有可能与其他模糊子集存在重合的关系，例如，当s为1.2时，s既属于正中PM子集又属于正大PB子集，此时，s适用于两条模糊规则，可以得到两组模糊控制的输出，也会得到两组模糊控制的输出对应的模糊子集。
步骤3、根据每个所述滑模函数的模糊输出、每个所述滑模函数变化率的模糊输出、以及每个滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出对应的模糊子集，得到所述输出高电平时间。
当s和
Figure BDA0002047341780000155
分别属于一个模糊子集时，s和
Figure BDA0002047341780000156
适用于一组模糊控制的规则，得到一组模糊控制的输出：滑模函数的模糊输出μi(s)和滑模函数变化率的模糊输出
Figure BDA0002047341780000157
和该组模糊控制的输出对应的模糊子集。此时，输出高电平时间为该组模糊控制的输出对应的模糊子集的中值pi。
在实际实施过程中，在很多情况下，s和
Figure BDA0002047341780000158
可以属于两组甚至两组以上的模糊子集，因此，会得到多组模糊控制的输出μi(s)和
Figure BDA0002047341780000159
此时，可以具体使用如下步骤得到输出高电平时间：
针对每个所述滑模函数的模糊输出和每个所述滑模函数变化率的模糊输出，以该滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出对应的模糊子集的中值为权重，对该滑模函数的模糊输出和滑模函数变化率的模糊输出进行加权计算，得到所述输出高电平时间。
具体的，在一种可能的实施方式中，可以使用如下公式进行计算，输出高电平时间σ为：
Figure BDA0002047341780000161
在具体实施过程中，通过经验总结可以发现，通过上式计算得到的输出高电平时间σ有可能整体偏大或偏小，因此，可以通过比例因子Kσ对输出高电平时间σ进行调整，最终可以得到一个调整后的输出高电平时间τ：
τ＝Kσσ (6)
得到输出高电平时间后，可以使用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)的方法对射频消融单元的工作占空比进行调整，从而调整射频消融单元的功率。具体的，可以通过调整射频消融单元的工作占空比，对射频消融单元的功率进行调整，如图10所示是射频消融单元的工作占空比示意图。图10中使用了输出高电平时间σ，也可以使用调整后的输出高电平时间τ。射频消融单元在高电平时间里进行工作，在低电平时停止工作，当总周期为T时，根据输出高电平时间可以准确的控制射频消融单元的功率。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种射频消融设备，其特征在于，包括：温度检测单元、温度控制单元和射频消融单元；
所述温度检测单元与所述射频消融单元连接，用于检测所述射频消融单元的温度；
所述温度控制单元连接在所述温度检测单元和所述射频消融单元之间，用于根据所述温度检测单元检测的温度，对所述射频消融单元的温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述温度检测单元，为：两个热电偶；所述两个热电偶并联连接。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述温度检测单元，还包括：模数转换单元；所述模数转换单元连接在热电偶与温度控制单元之间，用于将热电偶采集的模拟信号转换为数字信号。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备，还包括：功率变换单元；所述功率变换单元连接在所述温度控制单元与所述射频消融单元之间，用于根据所述温度控制单元的控制，调节所述射频消融单元的功率。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述功率变换单元为脉冲宽度调制PWM单元。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备，还包括：人机控制接口；所述人机控制接口与所述温度控制单元连接，用于设定所述温度控制单元的控制参数。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述射频消融单元，为：射频消融导管。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述射频消融导管，为：单导管或至少一组双导管中至少一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116211453A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 浙江伽奈维医疗科技有限公司 静脉曲张射频消融导管的温度控制方法及系统

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