CN219105403U - 能量治疗控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及医疗器械技术领域，特别公开了一种能量治疗控制系统，包括控制模块，用于根据获取的控制信息生成控制信号；调压模块，与控制模块相连接，用于根据控制信号将输入电信号调整至目标电信号；脉冲激励模块，与控制模块和调压模块相连接，用于根据目标电信号和控制信号生成脉冲激励信号；信号处理模块，与控制模块和脉冲激励模块相连接，用于根据控制信号实现脉冲激励模块的输出端与换能器组件的输入端之间的阻抗匹配；能量模块与信号处理模块相连接，用于将脉冲激励信号转化为治疗信号。通过生成控制信号来自适应地调节调压模块输出的电压幅值和脉冲激励模块输出的脉冲频率，以使能量模块输出相应的治疗信号。

Description

能量治疗控制系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种能量治疗控制系统。

背景技术

目前，随着医疗科技的发展，超声波、射频、电极、微波等已经成为重要的治疗手段，例如，利用超声波的空化效应辅助溶解血栓，利用超声波的热效应用来消融实体组织或者神经等，以达到治疗的效果。再例如，射频消融术(RFA)二其治疗原理是由射频发生器产生高频电流由插入病灶内的有源电极移动至放置在患者身上的分散电极，该分散电极产生热量并凝固组织，肿瘤内＞60℃的高温可以使蛋白质变性和凝固性坏死导致细胞死亡。微波消融(MWA)，就是在CT等设备的准确指引下，用微波消融针穿刺进入瘤体内，进行直接消融治疗。针对以上列举的能量的治疗方式，现有技术中均缺少一种有效的控制方式，能够根据控制信息或者具体发射能量的信息进行自适应的调节输出的电压、频率等，因而，降低了能量利用效率或者降低治疗效率。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术的能量治疗控制系统进行改进，以克服现有技术中，控制系统无法根据控制信息或者具体发射能量的信息实现对输出电压、频率等信号的自适应调节的技术问题。

一种能量治疗控制系统，包括电源模块、控制模块、调压模块、脉冲激励模块、信号处理模块、能量模块；所述电源模块，用于提供输入电信号；所述控制模块，用于获取控制信息，并根据所述控制信息生成控制信号；所述调压模块，与所述控制模块相连接，用于根据所述控制信号将输入电信号调整至目标电信号；所述脉冲激励模块，分别与所述控制模块和所述调压模块相连接，用于根据所述目标电信号和所述控制信号生成脉冲激励信号；所述信号处理模块与所述脉冲激励模块对应连接，还与所述控制模块相连接，用于根据所述控制信号对所述脉冲激励信号进行信号处理，并实现所述脉冲激励模块的输出端与能量模块的输入端之间的阻抗匹配；所述能量模块与所述信号处理模块对应连接，用于将所述脉冲激励信号转化为治疗信号。

在其中一个实施例中，所述能量治疗控制系统还包括温度采集模块；所述温度采集模块包括温度采集电路和热电偶；且所述温度采集模块与所述控制模块相连接，用于采集所述热电偶的温度信息；所述控制模块还用于对所述温度信息进行监控，在所述温度信息大于预设阈值时生成报警信号。

在其中一个实施例中，所述调压模块包括输入电路，所述输入电路的输入端与所述电源模块相连接，用于获取输入电信号，所述输入电路包括输入端、正极输出端和负极输出端，所述输入电路包括第一电容；变压器，与所述输入电路相连接，用于对所述输入电信号进行电压变换，所述变压器包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；输出电路，与所述变压器相连接，用于对电压变换后的所述输入电信号进行整流，以获取所述目标电信号，所述输出电路包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容；所述第一电容的第一端与所述输入电路的输入端相连接，所述第一电容的第二端接地；所述初级绕组的第一端也与所述输入电路的输入端相连接；所述第一次级绕组的第一端与所述第一二极管的正极相连接，所述第一次级绕组的第二端与所述第二次级绕组的第一端相连接，所述第二次级绕组的第二端与所述第二二极管的负极相连接；所述第一二极管的负极与所述第二电容的第一端相连接，所述第二二极管的正极与所述第三电容的第一端相连接；所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端、所述第一次级绕组的第二端和所述第二次级绕组的第一端均接地；所述第一二极管的负极和所述第二电容的第一端均与所述输出电路的正极输出端相连接，所述第二二极管的正极和所述第三电容的第一端均与所述输出电路的负极输出端相连接。

在其中一个实施例中，所述调压模块还包括电压采样电路，与所述输出电路相连接，用于对所述输出电路的输出端进行电压采样，获取采样电信号，所述电压采样电路包括第一电阻和第二电阻；主控电路，分别与所述变压器、所述电压采样电路、所述控制模块相连接，用于根据所述控制信号和所述采样电信号对所述变压器进行反馈调节，所述主控电路包括主控单元、PWM控制器、第一开关管、第三电阻、电压反馈运放、数模转换模块，所述第一电阻的第一端与所述输出电路的正极输出端相连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连接，所述第二电阻的第二端接地；所述主控单元分别与所述PWM控制器的第一输入端、所述数模转换模块和所述控制模块相连接，所述数模转换模块与所述电压反馈运放的负极输入端相连接，所述电压反馈运放的正极输入端与所述第一电阻的第二端相连接；所述电压反馈运放的输出端与所述PWM控制器的第二输入端相连接，所述PWM控制器的输出端与所述第一开关管的栅极相连接，所述PWM控制器的电流检测引脚与所述第一开关管的源极相连接，所述第一开关管的漏极与所述初级绕组的第二端相连接，所述第一开关管的源极还与所述第三电阻的第一端相连接，所述第三电阻的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述脉冲激励模块包括驱动芯片、第二开关管、第三开关管、第三二极管和第四二极管，所述驱动芯片分别与所述第二开关管的源极、所述第三开关管的源极和所述控制模块相连接，所述第二开关管的漏极与所述调压模块的正极输出端相连接，所述第三开关管的栅极与所述调压模块的负极输出端相连接，所述第二开关管的栅极与所述第三二极管的正极相连接，所述第三开关管的漏极与所述第四二极管的负极相连接，所述第三二极管的负极和所述第四二极管的正极与所述脉冲激励模块的输出端相连接。

在其中一个实施例中，第一开关管、第二开关管和第三开关管为N沟道增强型MOS场效应管。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括开关单元、阻抗匹配单元；所述脉冲激励模块与所述阻抗匹配单元相连接，所述阻抗匹配单元通过所述开关单元与所述能量模块相连接，所述开关模块还与所述控制模块相连接，所述开关单元用于根据所述控制信号导通所述阻抗匹配单元与所述能量模块的连接通路。

在其中一个实施例中，所述开关单元为双刀双掷开关，所述双刀双掷开关包括第一不动端、第二不动端、第一动端、第二动端、第三动端和第四动端，第一组所述阻抗匹配单元包括第一电感、第四电容和第五电容，第二组所述阻抗匹配单元包括第二电感、第六电容和第七电容，所述第一电感的第一端分别与所述脉冲激励模块的输出端和所述第二动端相连接，所述第一电感的第二端与所述第五电容的第一端相连接，所述第五电容的第二端分别与所述第一不动端、所述第三动端和所述第二电感的第一端相连接，所述第二电感的第二端与所述第六电容的第一端相连接，所述第六电容的第二端分别与所述换能器组件和所述第二不动端相连接，所述第四电容的第一端与所述第一动端相连接，所述第四电容的第二端接地，所述第七电容的第一端与所述第四动端相连接，所述第七电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述能量治疗控制系统还包括人机交互模块，与所述控制模块相连接，用于获取控制信息。

在其中一个实施例中，所述能量治疗控制系统还包括显示模块，与所述控制模块相连接，用于对所述控制信息和/或所述温度信息进行显示。

上述能量治疗控制系统，控制模块根据获取到的控制信息和/或能量模块的信息，可以通过生成控制信号来自适应地调节调压模块输出的电压幅值和脉冲激励模块输出的脉冲频率，以使能量模块输出相应的治疗信号。有效提高了能量治疗控制系统的治疗的灵活性和高效性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开其中一个实施例中能量治疗控制系统的结构示意图；

图2为本公开另一个实施例中能量治疗控制系统的结构示意图；

图3为本公开其中一个实施例中调压模块的电路连接示意图；

图4为本公开其中一个实施例中多组脉冲激励模块的电路连接示意图；

图5为本公开其中一个实施例中多组信号处理模块的电路连接示意图；

图6为本公开其中一个实施例中多组换能器组件的电路连接示意图；

图7为本公开其中一个实施例中超声溶栓系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语″及/或″包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

现有技术中均缺少一种有效的控制方式，能够根据控制信息或者具体发射能量的信息进行自适应的调节输出的电压、频率等，因而，降低了能量利用效率或者降低治疗效率。本公开提供的一种能量治疗控制系统，可以通过自适应地调节输出的电压幅值和频率，以使能量模块输出相应的治疗信号，来有效提高能量治疗控制系统的治疗的灵活性和高效性。

图1为本公开其中一个实施例中能量治疗控制系统的结构示意图，在其中一个实施例中，能量治疗控制系统可以包括控制模块100、调压模块200、脉冲激励模块300、信号处理模块400、能量模块500以及电源模块600。其中，在能量治疗控制系统中，可以设置一组或多组的脉冲激励模块300、信号处理模块400、能量模块500。

控制模块100可以通过多种方式获取控制信息。控制模块100内可以预先存储有不同工作模式对应的控制信息，也可以通过人机交互的方式获取上述信息，也可以通过输入信息的方式输入上述信息。控制信息可以为与能量模块500在治疗目标区域时相关的参数，包括能量模块500的发射频率、电压幅值、发射能量占空比等信息。控制模块100可以根据控制信息生成相应的控制信号，并利用控制信号对调压模块200、脉冲激励模块300和信号处理模块400的输出进行控制，以使能量模块500输出相应的治疗信号。

同时，当能量治疗控制系统中设置了多组能量模块500时，在实际的工作过程中，各个能量模块500的实际工作频率可能会存在一定的差异，因此，为了保证能量模块500能够处于最佳的工作频率，控制模块100还可以综合考虑控制信号和能量模块500的相关信息，从而自适应地生成相应的控制信号以调整传输至各个能量模块500的电压幅值、脉冲频率能够满足相应能量模块500的最佳工作频率。能量模块500的相关信息可以包括能量模块500的中心频率、治疗区域的温度信息等，治疗区域的温度信息可以通过热电偶元件测量获得。

调压模块200与控制模块100相连接，以获取控制模块100生成的控制信号。调压模块200还可以与电源模块600相连接。调压模块200通过与电源模块600相连接，可以获取输入电信号，还可以基于控制信号将输入电信号调整至目标电信号。其中，目标电信号可以为能量模块500工作所需的电压信号。

在一些其他的实施例中，电源模块600还可以分别与控制模块100、脉冲激励模块300、信号处理模块400相连接，用于提供上述功能模块工作所需的电能。控制模块100还可以对电源模块进行控制，以向调压模块200提供输入电信号。

当能量治疗控制系统中设置了多组能量模块500时，在治疗过程中，可能利用多组能量模块500来针对不同治疗区域进行同时治疗，而不同能量模块500在治疗时所需的发射频率可能不同，因此在本公开的能量治疗控制系统中也可以对应地设置多组脉冲激励模块300，以利用多组脉冲激励模块300分别自适应地对多组能量模块500提供相应的脉冲激励信号。多组脉冲激励模块300均分别与控制模块100和调压模块200相连接，多组脉冲激励模块300可以分别根据控制信号对目标电信号进行转换，以生成对应能量模块500所需的脉冲激励信号。

同样地，能量治疗控制系统也可以设置多组信号处理模块400，利用多组信号处理模块400分别自适应地对多组脉冲激励信号进行信号处理。其中，信号处理可以为滤波、放大等处理方式。另外，多组信号处理模块400还可以分别用于实现多组脉冲激励模块300的输出端与多组能量模块500的输入端之间的阻抗匹配。

能量治疗控制系统通过在设置多组能量模块500，多组能量模块500分别与多组信号处理模块400相连接，能量模块500可以将脉冲激励信号转化为治疗信号。治疗信号可以为超声信号、射频信号、微波信号、电极信号等。利用不同的治疗信号可以对不同治疗区域的对应病灶进行针对性的治疗。治疗信号的相关参数与实际采用的治疗手段相关。

例如，当治疗信号为超声信号，利用超声信号对全身性血栓患者进行全身性溶栓治疗时，治疗信号的相关参数可以包括超声声功率和声场强。不同的能量模块500可以产生不同的中心频率、声压以及压强的超声波，利用不同的中心频率、声压以及压强的超声波可以实现对全身性血栓患者身上每个不同区域的血栓病情进行更有针对性的治疗。

上述能量治疗控制系统，控制模块100获取控制信息并基于控制信息生成控制信号，调压模块200根据控制模块100下发的控制信号可以自适应调节电源模块600输入的电压幅值，以将电源模块600提供的输入电信号调整至目标电信号。脉冲激励模块300基于控制信号可以实现对于发射通道的激励控制，生成脉冲激励信号。脉冲激励模块300通过调压模块200进行多组脉冲激励通道的电压供电。信号处理模块400基于控制信号可以对脉冲激励信号进行信号处理，实现自适应选择各通道与不同能量模块500之间的信号传输、滤波和阻抗匹配。信号处理模块400对应与脉冲激励模块300的射频信号发射通道匹配连接。能量模块500的治疗导管对应与信号处理模块400对应的匹配通道连接。

利用控制模块100生成的控制信号，令调压模块200、脉冲激励模块300和信号处理模块400可以自适应开通关闭多组发射通道以匹配不同换能器组件501，自适应调节发射频率、电压幅值、能量调节，进而实现自适应调节能量模块500输出的治疗信号，以达到最佳的治疗效果，提高了能量利用效率和治疗效率，同时还提高了能量治疗控制系统在临床应用中的灵活性和高效性。

当能量模块500输出的治疗信号是利用能量产生的热能对病灶进行治疗时，若能量治疗控制系统内设置多组能量模块500，则多组能量模块500同时工作时，热量的聚集可能导致治疗区域的温度高于目标治疗温度，从而存在安全隐患。图2为本公开另一个实施例中能量治疗控制系统的结构示意图，在其中一个实施例中，能量治疗控制系统还可以包括温度采集模块700。温度采集模块700可以包括温度采集电路710和热电偶720。温度采集电路710可以分别与热电偶720和控制模块100相连接，用于采集热电偶720的温度信息，并将温度信息传输至控制模块100。控制模块100还可以在温度信息大于预设阈值时生成报警信号。通过设置温度采集电路710和热电偶720对治疗区域的温度进行监测，可以在温度过高时及时进行调整，防止持续的高温对人体造成损伤，保证系统的使用安全性。

热电偶720可以直接测量治疗区域的温度并将温度信号转换成热电动势信号，温度采集电路710可以将热电动势信号通过转换成治疗区域的温度信息。控制模块100可以对温度信息进行监控，当温度信息大于预设阈值时判断治疗区域的温度过高，生成报警信号。

在本公开的一些实施例中，报警信号可以为声光报警信息，即通过声音或指示灯进行告警。报警信号也可以为用于指示系统执行降低治疗区域温度的操作信号。可以通过物理降温的方式，例如向治疗区域通冷却水，也可以通过减少或关闭压电晶体输出的方式实现，例如关闭部分或全部能量模块500，或切换电源能量的输出，或指示调低能量模块500输出的治疗信号的频率。例如，当控制模块100根据温度采集电路710采集到的温度信号判断累积热量超过40℃时，控制模块100输出报警信号，系统可以根据报警信号切断电源能量的输出。

控制模块100中还可以预先设定好根据不同温度执行不同动作的预设条件。在温度信息满足第一预设条件时生成第一控制信号，或在温度信息满足第二预设条件时生成第二控制信号。其中，预设条件可以根据不同的应用场景适应性地进行调整。

在本实施例中，第一预设条件可以为温度信息小于设定温度，相应地第一控制信号可以为治疗指令。例如，在能量治疗控制系统执行对目标治疗区域的治疗动作前，先通过控制模块100判断温度采集电路710采集到的目标治疗区域的温度信息是否小于设定温度。当温度信息小于设定温度时，温度监控模块100生成第一控制信号，第一控制信号可以用于指示控制模块200执行治疗动作。

在本实施例中，第二预设条件可以为温度信息大于安全温度，相应地第二控制信号可以为调节指令或休眠指令。例如，在能量治疗控制系统执行治疗动作的过程中，控制模块100根据温度采集电路710实时监测的温度信息判断目标治疗区域的温度大于预先设定的安全温度时，控制模块100生成第二控制信号，第二控制信号可以用于指示控制模块200执行消调节指令或休眠指令。

在一些其他的实施例中，控制模块100还可以结合温度和其他信息进行判断，例如，还可以根据温度大小、治疗信号的能量大小和/或执行治疗动作的时间长短做出不同的指示。

图3为本公开其中一个实施例中调压模块的电路连接示意图，在其中一个实施例中，调压模块200可以包括输入电路210、变压器220、输出电路230。

输入电路210的输入端可以与电源模块600相连接，用于获取输入电信号。其中，电源模块600可以为超声专用电源，控制模块100通过与电源模块600相连接，可以控制电源模块600向能量治疗控制系统提供相应的输入电信号Vin。变压器220与输入电路210相连接，可以用于对输入电信号进行电压变换。

输入电路210可以包括输入端、正极输出端和负极输出端。输入端接入的输入电信号为Vin，正极输出端输出的电压为HV+，负极输出端输出的电压为HV-。输入电路210还可以包括第一电容C1。第一电容C1的第一端与输入电路210的输入端相连接，电源模块600可以通过输入电路210的输入端向调压模块200提供输入电信号Vin。第一电容C1的第二端接地，第一电容C1为储能电容，可以对输入电信号Vin进行存储。

变压器220与输入电路210相连接，可以用于对输入电信号进行电压变换。变压器220是利用电磁感应的原理来改变交流电压，在本公开的一些实施例中，变压器220可以实现对输入电信号的升压或者降压，即变压器220可以为升压变压器或降压变压器。变压器220的线圈的匝数比等于电压比，当初级线圈比次级线圈的圈数少，该变压器即为升压变压器，可以将低电压升为高电压。可以通过调整初级线圈和次级线圈的圈数来改变变压器220的电压变换效果。

变压器220可以包括初级绕组N1、第一次级绕组N2和第二次级绕组N3，初级绕组N1的第一端也与输入电路210的输入端相连接，初级绕组N1的第二端与主控电路250相连接。第一次级绕组N2的第一端与第一二极管D1的正极相连接，第一次级绕组N2的第二端与第二次级绕组N3的第一端串联后接地，第二次级绕组N3的第二端与第二二极管D2的负极相连接。初级绕组N1与第一次级绕组N2和第二次级绕组N3之间还可以包括一个铁芯(或磁芯)，初级绕组N1与第一次级绕组N2和第二次级绕组N3分别绕在铁芯的两边。

当输入电信号Vin传输至初级绕组N1后，初级绕组N1可以存储输入电路210的能量。同时，在第一次级绕组N2和第二次级绕组N3两端将会产生感应电动势。当第一次级绕组N2、第二次级绕组N3的线圈圈数大于初级绕组N1的圈数时，第一次级绕组N2和第二次级绕组N3上的感应电动势将大于初级绕组N1上的电压，从而实现对输入电信号Vin的升压，并向输出电路230释放能量。

第一二极管D1和第二二极管D2分别为输出电压HV+和HV-的整流二极管，第一二极管D1的正极与变压器220的第一次级绕组N2串联，第二二极管D2的负极则与变压器220的第二次级绕组N3串联。第二电容C2的第一端与第一二极管D1的第二端连接后与输出电路230的正极输出端相连接，第二电容C2的第二端与第三电容C3的第一端串联后接地，第三电容C3的第二端与第二二极管D2的正极连接后与输出电路230的负极输出端相连接。

输出电路230与变压器220相连接，可以用于对电压变换后的输入电信号进行整流，以获取目标电信号。输出电路230能够为脉冲激励模块300提供HV+和HV-正负对称电压。输出电路230可以包括第一二极管D1、第二二极管D2、第二电容C2和第三电容C3。

输出电路230可以为整流电路，用于将交流电能转换为直流电能。在本公开的一些实施例中，利用第一二极管D1和第二二极管D2的单向导通性能，将变压器220输出的交流电压HV+和HV-转换成单向脉动性直流电。

由于第一二极管D1的正极与第一次级绕组N2串联，因此，当第一次级绕组N2两端输出的交流电压处于正半周电压时第一二极管D1导通，第一次级绕组N2输出的正半周电压可以对第二电容C2充电；而当第一次级绕组N2两端输出的交流电压处于负半周电压时第一二极管D1截止，第二电容C2停止充电。第二二极管D2的负极与第二次级绕组N3串联，因此，当第二次级绕组N3两端输出的交流电压处于负半周电压时第二二极管D2导通，第二次级绕组N3输出的负半周电压可以对第三电容C3充电；而当第二次级绕组N3两端输出的交流电压处于正半周电压时第二二极管D2截止，第三电容C3停止充电。

即，第二电容C2和第三电容C3内分别存储了极性相反的电压HV+和HV-，并作为整流电路的输出。经过整流电路后的电压HV+和HV-是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，可以分别通过正极输出端和负极输出端传输至脉冲激励模块300，以向脉冲激励模块300提供稳定的目标电信号。

在其中一个实施例中，调压模块200还可以包括电压采样电路240和主控电路250。

电压采样电路240与输出电路230相连接，可以对输出电路230的输出端进行电压采样，获取采样电信号，实现对输出电路230的电压监测。主控模块250与电压采样电路240相连接，电压采样模块240可以实时将采样电信号传输至主控电路250。

主控模块250还分别与变压器220和控制模块100相连接，根据控制信号以及电压采样模块240采集到的采样电信号，可以判断输出电路230输出的电信号是否满足控制要求。当输出电路230输出的电信号不符合控制要求时，主控模块250可以通过控制变压器220的能量存储与释放，进而控制输出电路230的输出电压HV+和HV-幅值大小与稳定输出，输出更为准确的目标电信号。在一些其他的实施例中，主控模块250还可以与脉冲激励模块300相连接，利用主控模块250控制脉冲激励模块300输出的频率和占空比。

另外，当主控模块250根据调节信号判断需要对输出电路230输出的电信号进行调整时，主控模块250可以基于电压采样模块240采集到的采样电信号，通过控制变压器220的能量存储与释放，来自适应地调整输出电路230的输出电压HV+和HV-幅值大小与稳定输出，直至将输出电路230的输出电压HV+和HV-调节至相应的幅值。

电压采样电路240可以包括第一电阻R1和第二电阻R2，主控电路250可以包括主控单元251、PWM控制器252、数模转换模块253、第一开关管Q1、第三电阻R3和电压反馈运放U1。

第一电阻R1的第一端与输出电路230的正极输出端相连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端串联后与电压反馈运放U1的正极输入端相连接，第二电阻R2的第二端接地。在本公开的一些实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2构成的电压采样电路240，可以对输出电路230正极输出端的输出电压HV+进行采样，并将采集到的采样电信号VFB(电压反馈，Voltage Feedback)传输至电压反馈运放U1。

电压反馈运放U1的负极输入端与数模转换模块253(DAC，Digital To Analogconverter)相连接。主控单元251分别与PWM控制器252的第一输入端、数模转换模块253和控制模块100相连接。电压反馈运放U1的输出端与PWM控制器252的第二输入端相连接，PWM控制器252的输出端与第一开关管Q1的栅极相连接，PWM控制器252的电流检测引脚ISENSE与第一开关管Q1的源极相连接。第一开关管Q1的漏极与初级绕组N1的第二端相连接，第一开关管Q1的源极还与第三电阻R3的第一端相连接，第三电阻R3的第二端接地。

当能量治疗控制系统根据控制信息判断需要调整调压模块200输出的目标电信号时，控制模块100可以传输相应的控制信号至主控单元251。主控单元251根据控制模块100生成的控制信号可以发出数字调压信号至数模转换模块253。数模转换模块253可以根据数字调压信号生成调压基准信号传输至电压反馈运放U1的负极输入端。电压采样电路240的采样电信号VFB传输至电压反馈运放U1的正极输入端，即差分信号输入端引脚。

电压反馈运放U1根据调压基准信号和采样电信号VFB生成使能控制信号。电压反馈运放U1输出的使能控制信号至PWM控制器252的第二输入端，PWM控制器252的第二输入端可以为信号反馈引脚与补偿引脚。使能控制信号可以用于控制PWM控制器252的使能开关，进而控制PWM控制器252发送PWM信号。PWM控制器252发送的PWM信号可以用于控制第一开关管Q1导通或截止。

主控电路250通过第一开关管Q1与变压器220的初级绕组N1相连接，可以改变第一开关管Q1的导通或截止状态，来对变压器220的能量存储与释放进行控制。当第一开关管Q1导通时，输入电压Vin能够为初级绕组N1充电；当第一开关管Q1截止时，变压器220通过第一次级绕组N2向输出电路230释放能量。可见，主控电路250基于控制信号和输出电路230的输出情况通过控制变压器220的能量存储与释放，来完成对输出电压HV+和HV-的数字调节，从而实现对输出电压HV+和HV-幅值的精准调控与稳定输出。

在一些实施例中，主控电路250还可以与脉冲激励模块300相连接，根据控制模块100输出的控制信号对脉冲激励模块300输出的频率和占空比进行调整，实现自适应调节每组换能器组件的声功率输出的效果。

上述能量治疗控制系统中的调压模块200可以根据控制信号，自适应地调整输出电信号的幅值大小，通过对输出端进行电压采样，还可以实现内部的自适应反馈调节，可以保证调压模块200能够稳定输出，向脉冲激励模块300提供稳定、准确的目标电信号。

图4为本公开其中一个实施例中多组脉冲激励模块的电路连接示意图，图4展示的是能量治疗控制系统中配置有四组脉冲激励模块300的实施例示意图，在实际应用中，可以根据不同场景的应用需求设置其他数量的脉冲激励模块300。图4中的HV+、HV-分别与图3中的HV+、HV-相连接。在其中一个实施例中，4组脉冲激励模块300的电路结构可以均相同，每组脉冲激励模块中各元器件的性能参数可以不同。每组脉冲激励模块300都可以包括驱动芯片310、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第三二极管D3和第四二极管D4。

驱动芯片310分别与第二开关管Q2的栅极、第三开关管Q3的栅极相连接和控制模块100相连接。在一些实施例中，驱动芯片310也可以与调压模块200中的主控单元251相连接。第二开关管Q2的漏极与调压模块200的正极输出端相连接，第三开关管Q3的源极与调压模块200的负极输出端相连接。第二开关管Q2的源极与第三二极管D3的正极相连接，第三开关管Q3的漏极与第四二极管D4的负极相连接。第三二极管D3的负极与第四二极管D4的正极的连接点可以作为脉冲激励模块300的输出端OUT1。

驱动芯片310可以根据控制模块100发出的控制信号生成S1-Sn(n为大于零的整数)个正、负脉冲，各脉冲的宽度、间隔时间、幅度等参数均可根据控制信号进行自适应调整，通过调整脉宽可以输出适应不同频率换能器组件501的脉冲激励信号。由第二开关管Q2、第三开关管Q3、第三二极管D3和第四二极管D4组成的脉冲形成部分对S1-Sn个正、负脉冲进行波形组合并输出脉冲激励信号。调压模块200输出的目标电信号可以实现多组脉冲激励通道的电压供电，而多组脉冲激励模块300又可以实现多组发射通道的激励控制。利用多组脉冲激励模块300可以自适应实现多组发射通道，以不同的电压幅值、脉冲激励信号来匹配不同的能量模块500，有效提高了能量利用效率和治疗效率，也提高了能量治疗控制系统在实际应用中的使用效率和普适性。

在其中一个实施例中，信号处理模块400可以包括开关单元410和阻抗匹配单元420。其中，信号处理模块400中也可以根据选用的开关单元410设置一组或多组阻抗匹配单元420。例如，当开关单元410为双刀双掷开关时，信号处理模块400中可以设置两组阻抗匹配单元420；当开关单元410为三刀三掷开关时，信号处理模块400中可以设置三组阻抗匹配单元420。

脉冲激励模块300与阻抗匹配单元420相连接，阻抗匹配单元420通过开关单元410与能量模块500相连接。开关模块410还可以与控制模块100相连接，控制模块100可以控制开关单元410导通阻抗匹配单元420与能量模块500之间的连接通路。

阻抗匹配单元420内各元器件的性能参数可以不同，从而利用不同的阻抗匹配单元420可以实现不同规格的能量模块500与脉冲激励模块300之间的阻抗匹配。开关单元410可以根据控制信号选择导通合适的阻抗匹配单元420与能量模块500的连接，以实现各通道与不同能量模块500之间的滤波和阻抗匹配。脉冲激励模块300输出的脉冲激励信号，通过阻抗匹配单元420进行滤波和阻抗匹配后，可以传输至能量模块500以激励能量模块500工作。

当上述能量治疗控制系统设置了多组不同规格的能量模块500时，控制模块100根据获取的控制信息生成控制信号，利用控制信号使调压模块200自适应输出目标电信号、使脉冲激励模块300输出合适的脉冲激励信号并自适应开通或关闭不同的发射通道，控制信号还可以自适应切换合适的阻抗匹配单元420来匹配不同的能量模块500，从而配合能量模块500产生目标的治疗信号。可见，本公开提供的能量治疗控制系统具有很好的灵活性和高效性。

在其中一个实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3均可以为N沟道增强型MOS场效应管。选用N沟道增强型MOS场效应管作为开关管，具有输入阻抗高、驱动功率小、抗干扰能力较强、功耗较低、电压控制方法较为方便等优点，开关速度快，且热稳定性好，适用于利用热能实现治疗效果的应用场景中。

图5为本公开其中一个实施例中多组信号处理模块的电路连接示意图，图5展示的是当能量治疗控制系统中配置有四组信号处理模块400的实施例示意图，在实际应用中，可以根据不同场景的应用需求设置其他数量的信号处理模块400。图5中的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别与图4中的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4相连接，THV1、THV2、THV3、THV4分别为用于驱动4组换能器组件501的连接端口。图6为本公开其中一个实施例中多组换能器组件的电路连接示意图，图中4组能量模块500分别为能量模块一至能量模块四，4组能量模块500的连接端口THV1、THV2、THV3、THV4均集成于导管插头，且4组能量模块500还可以通过导管插头接地。导管插头上还可以设置导管ID信息识别模块，控制模块100还可以利用导管ID信息识别模块对治疗导管的身份信息进行识别，以获取与治疗导管相关的信息及参数，例如治疗导管的发射频率、发射电压幅值和发射能量占空比等。

在其中一个实施例中，4组信号处理模块400的电路结构可以均相同，而每组信号处理模块400中各元器件的具体性能参数可以不同。在本实施例中，开关单元410可以选用双刀双掷开关S1。双刀双掷开关S1可以包括第一不动端1、第二不动端2、第一动端3、第二动端4、第三动端5和第四动端6，第一组阻抗匹配单元420可以包括第一电感L1、第四电容C4和第五电容C5，第二组阻抗匹配单元420可以包括第二电感L2、第六电容C6和第七电容C7。

第一电感L1的第一端分别与脉冲激励模块300的输出端OUT1和第二动端4相连接，第一电感L2的第二端与第五电容C5的第一端相连接，第五电容C5的第二端分别与第一不动端1、第三动端5和第二电感L2的第一端相连接。第二电感L2的第二端与第六电容C6的第一端相连接，第六电容C6的第二端分别与能量模块一的连接端口THV1和第二不动端2相连接。第四电容C4的第一端与第一动端3相连接，第四电容C4的第二端接地。第七电容C7的第一端与第四动端6相连接，第七电容C7的第二端接地。

当第一不动端1与第一动端3和第二不动端2与第三动端5之间导通时，第二电感L2和第六电容C6将被短路，因此脉冲激励模块300输出的脉冲激励信号将通过第一电感L1和第五电容C5构成的阻抗匹配单元420实现与能量模块500的阻抗匹配。同时，第七电容C7可以用于对脉冲激励信号进行滤波。经过滤波和阻抗匹配的脉冲激励信号传输至能量模块500，可以激励能量模块500的压电陶瓷工作，调节能量模块500的治疗信号的输出。

当第一不动端1与第二动端4和第二不动端2与第四动端6之间导通时，第一电感L1和第五电容C5将被短路，因此脉冲激励模块300输出的脉冲激励信号将通过第二电感L2和第六电容C6构成的阻抗匹配单元420实现与能量模块500的阻抗匹配。同时，第四电容C4可以用于对脉冲激励信号进行滤波。经过滤波和阻抗匹配的脉冲激励信号传输至能量模块500，可以激励能量模块500工作，调节能量模块500的治疗信号的输出。

当上述能量治疗控制系统应用于超声溶栓治疗场景中，能量模块500可以为换能器组件501，则脉冲激励信号可以用于激励的换能器组件501压电陶瓷工作，以调节换能器组件501的超声信号的输出。

开关单元410还可以包括开关控制单元，如图5的S1开关控制、S4开关控制。开关控制单元与控制模块100相连接，可以根据控制模块100输出的控制信号来改变不动端与动端之间的导通情况。开关控制单元可以自适应地根据控制信号连通第一不动端1与第一动端3和第二不动端2与第三动端5，或者连通第一不动端1与第二动端4和第二不动端2与第四动端6。开关控制单元自适应控制不同端口之间连接的依据可以为根据能量模块500的个数确定的阻抗，例如6组能量模块500的阻抗为8欧姆，8组能量模块500的阻抗为10欧姆等。

在本公开的一些实施例中，第一不动端1与第一动端3和第二不动端2与第三动端5之间的连接可以处于常闭状态，即第一组阻抗匹配单元420与能量模块500之间的处于长期连通的状态。当开关控制单元根据控制信号判断需要导通第二组阻抗匹配单元420与能量模块500之间的连接通路时，开关控制单元控制双刀双掷开关使第一不动端1与第一动端3和第二不动端2与第三动端5之间的连接断开，使第一不动端1与第二动端4和第二不动端2与第四动端6之间导通，从而实现不同阻抗匹配单元420与能量模块500之间连接的切换。

考虑到现有技术中的溶栓设备基本是一个导管内置一组换能器，无法适应一次穿刺进行全身性血栓患者的治疗。当能量治疗控制系统应用于超声溶栓技术时，本公开提供的能量治疗控制系统在实际应用中即为超声溶栓系统，能量模块500可以为换能器组件501。

图7为本公开其中一个实施例中超声溶栓系统的结构示意图，在其中一个实施例中，所述超声溶栓系统通过在治疗导管内设置多组不同规格的换能器组件501，可以实现对全身性血栓患者身上不同区域同时进行针对性治疗，提高应用的灵活性和高效性。治疗导管内设置的多组换能器组件501可以为相同规格也可以为不同规格，例如规格可以是指中心频率。

控制模块100可以通过多种方式获取换能器信息。在控制模块100内预先存储有不同工作模式对应的换能器信息，也可以通过人机交互的方式获取换能器信息，也可以通过输入信息的方式输入换能器信息。换能器信息可以包括换能器的中心频率、电压幅值、发射能量占空比、换能器工作治疗处的温度信息等信息。

当能量治疗控制系统应用于超声溶栓技术时，电源模块600可以为超声专用电源，可以用于向调压模块200提供换能器组件501专用的输入电信号。调压模块200基于控制信号，将输入电信号调整至目标电信号。其中，目标电信号可以为溶栓系统需要的发射电压幅值。

由于治疗导管中设置了多组换能器组件501，在治疗过程中，可以同时利用多组换能器组件501来针对不同区域的血栓进行治疗，而不同换能器组件501在治疗时所需的发射频率可能不同，因此在超声溶栓系统中也对应设置了多组脉冲激励模块300，以利用多组脉冲激励模块300分别自适应地对多组换能器组件501提供相应的脉冲激励信号。多组脉冲激励模块300均分别与控制模块100和调压模块200相连接，多组脉冲激励模块300可以分别根据控制信号对目标电信号进行转换，生成所需的脉冲激励信号。

同样地，通过设置多组信号处理模块400，可以利用多组信号处理模块400分别自适应地对多组脉冲激励信号进行信号处理。其中，信号处理可以为滤波、放大等处理方式。另外，多组信号处理模块400还可以分别用于实现多组脉冲激励模块300的输出端与多组换能器组件501的输入端之间的阻抗匹配。

通过在治疗导管内设置多组换能器组件501，多组换能器组件501分别与多组信号处理模块400相连接，换能器组件501可以将脉冲激励信号转化为超声信号。超声信号的相关参数可以包括超声声功率和声场强，不同的换能器组件可以产生不同的中心频率、声压以及压强的超声波，利用不同的中心频率、声压以及压强的超声波可以实现对全身性血栓患者身上每个不同区域的血栓病情进行更有针对性的治疗。

上述超声溶栓系统，通过对一根治疗导管内置多组不同规格的换能器组件，在治疗时，可以通过一次穿刺实现对全身性血栓患者身上不同区域同时进行更有针对性的治疗。控制模块100获取控制信息并基于控制信息生成控制信号，调压模块200根据控制模块100下发的控制信号可以自适应调节超声脉冲电源的幅值电压，将超声脉冲电源的输入电信号调整至目标电信号。多组脉冲激励模块300基于控制信号可以进行多组发射通道的激励控制，生成多组脉冲激励信号。脉冲激励模块300通过调压模块200进行多组脉冲激励通道的电压供电。多组信号处理模块400基于控制信号可以对脉冲激励信号进行信号处理，实现自适应选择各通道与不同换能器组件501之间的信号传输、滤波和阻抗匹配。多组信号处理模块400对应与多组脉冲激励模块300的射频信号发射通道匹配连接。内置有多组换能器组件501的治疗导管对应与多组信号处理模块400对应匹配通道连接。

利用控制模块100生成的控制信号，令调压模块200、脉冲激励模块300和信号处理模块400可以自适应开通关闭多组发射通道以匹配不同换能器组件501，自适应调节发射频率、电压幅值、能量调节，进而实现自适应调节每组换能器组件的超声声功率和声场强的输出，达到最佳的治疗效果，提高超声溶栓系统在临床应用中的灵活性和高效性。

在其中一个实施例中，能量治疗控制系统还可以包括PC系统(PersonalComputer，个人计算机)。PC系统可以包括人机交互模块，人机交互模块与控制模块相连接。人机交互模块可以为触摸屏输入单元和/或按键控制单元，通过触摸屏输入或按键输入的方式将控制信息输入人机交互模块，例如能量治疗控制系统的发射频率、发射电压幅值和发射能量占空比等信息。人机交互模块可以通过USB串口和/或CAN总线通信方式实现与控制模块100之间的通信连接，并将控制信息传输至控制模块100。

在其中一个实施例中，能量治疗控制系统还可以包括显示模块。显示模块可以与控制模块100相连接，可以用于对控制信息和/或温度信息进行显示。显示模块可以对输入的控制信号进行显示，用户可以对显示模块上显示的信息进行校对，防止输入的信息有误。温度采集电路710通过热电偶720采集到的治疗区域的温度信息反馈至控制模块100后，显示模块也可以对温度信息进行显示。用户根据可以根据温度信息调整输入的控制信息，或采取其他手段来应对温度升高造成的安全隐患。通过显示模块可以更简便直观地将各项信息向用户进行显示，简化操作、优化使用体验。

在本说明书的描述中，参考术语″有些实施例″、″其他实施例″、″理想实施例″等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包合于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种能量治疗控制系统，其特征在于，包括：

电源模块、控制模块、调压模块、脉冲激励模块、信号处理模块、能量模块；

所述电源模块，用于提供输入电信号；

所述控制模块，用于获取控制信息，并根据所述控制信息生成控制信号；

所述调压模块，与所述控制模块相连接，用于根据所述控制信号将输入电信号调整至目标电信号；

所述脉冲激励模块，分别与所述控制模块和所述调压模块相连接，用于根据所述目标电信号和所述控制信号生成脉冲激励信号；

所述信号处理模块与所述脉冲激励模块对应连接，还与所述控制模块相连接，用于根据所述控制信号对所述脉冲激励信号进行信号处理，并实现所述脉冲激励模块的输出端与能量模块的输入端之间的阻抗匹配；

所述能量模块与所述信号处理模块对应连接，用于将所述脉冲激励信号转化为治疗信号。

2.根据权利要求1所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述能量治疗控制系统还包括温度采集模块；

所述温度采集模块包括温度采集电路和热电偶；且所述温度采集模块与所述控制模块相连接，用于采集所述热电偶的温度信息；

所述控制模块还用于对所述温度信息进行监控，在所述温度信息大于预设阈值时生成报警信号。

3.根据权利要求1所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述调压模块包括：

输入电路，所述输入电路的输入端与所述电源模块相连接，用于获取输入电信号，所述输入电路包括输入端、正极输出端和负极输出端，所述输入电路包括第一电容；

变压器，与所述输入电路相连接，用于对所述输入电信号进行电压变换，所述变压器包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；

输出电路，与所述变压器相连接，用于对电压变换后的所述输入电信号进行整流，以获取所述目标电信号，所述输出电路包括第一二极管、第二二极管、第二电容和第三电容；

所述第一电容的第一端与所述输入电路的输入端相连接，所述第一电容的第二端接地；所述初级绕组的第一端也与所述输入电路的输入端相连接；所述第一次级绕组的第一端与所述第一二极管的正极相连接，所述第一次级绕组的第二端与所述第二次级绕组的第一端相连接，所述第二次级绕组的第二端与所述第二二极管的负极相连接；所述第一二极管的负极与所述第二电容的第一端相连接，所述第二二极管的正极与所述第三电容的第一端相连接；所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端、所述第一次级绕组的第二端和所述第二次级绕组的第一端均接地；

所述第一二极管的负极和所述第二电容的第一端均与所述输出电路的正极输出端相连接，所述第二二极管的正极和所述第三电容的第一端均与所述输出电路的负极输出端相连接。

4.根据权利要求3所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述调压模块还包括：

电压采样电路，与所述输出电路相连接，用于对所述输出电路的输出端进行电压采样，获取采样电信号，所述电压采样电路包括第一电阻和第二电阻；

主控电路，分别与所述变压器、所述电压采样电路、所述控制模块相连接，用于根据所述控制信号和所述采样电信号对所述变压器进行反馈调节，所述主控电路包括主控单元、PWM控制器、第一开关管、第三电阻、电压反馈运放、数模转换模块；

所述第一电阻的第一端与所述输出电路的正极输出端相连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端相连接，所述第二电阻的第二端接地；

所述主控单元分别与所述PWM控制器的第一输入端、所述数模转换模块和所述控制模块相连接，所述数模转换模块与所述电压反馈运放的负极输入端相连接，所述电压反馈运放的正极输入端与所述第一电阻的第二端相连接；

所述电压反馈运放的输出端与所述PWM控制器的第二输入端相连接，所述PWM控制器的输出端与所述第一开关管的栅极相连接，所述PWM控制器的电流检测引脚与所述第一开关管的源极相连接，所述第一开关管的漏极与所述初级绕组的第二端相连接，所述第一开关管的源极还与所述第三电阻的第一端相连接，所述第三电阻的第二端接地。

5.根据权利要求1所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述脉冲激励模块包括驱动芯片、第二开关管、第三开关管、第三二极管和第四二极管，

所述驱动芯片分别与所述第二开关管的源极、所述第三开关管的源极和所述控制模块相连接，所述第二开关管的漏极与所述调压模块的正极输出端相连接，所述第三开关管的栅极与所述调压模块的负极输出端相连接，所述第二开关管的栅极与所述第三二极管的正极相连接，所述第三开关管的漏极与所述第四二极管的负极相连接，所述第三二极管的负极和所述第四二极管的正极与所述脉冲激励模块的输出端相连接。

6.根据权利要求4或5所述的能量治疗控制系统，其特征在于，第一开关管、第二开关管和第三开关管为N沟道增强型MOS场效应管。

7.根据权利要求1所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述信号处理模块包括开关单元、阻抗匹配单元；所述脉冲激励模块与所述阻抗匹配单元相连接，所述阻抗匹配单元通过所述开关单元与所述能量模块相连接，所述开关单元还与所述控制模块相连接，所述开关单元用于根据所述控制信号导通所述阻抗匹配单元与所述能量模块的连接通路。

8.根据权利要求7所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述开关单元为双刀双掷开关，所述双刀双掷开关包括第一不动端、第二不动端、第一动端、第二动端、第三动端和第四动端，第一组所述阻抗匹配单元包括第一电感、第四电容和第五电容，第二组所述阻抗匹配单元包括第二电感、第六电容和第七电容，

所述第一电感的第一端分别与所述脉冲激励模块的输出端和所述第二动端相连接，所述第一电感的第二端与所述第五电容的第一端相连接，所述第五电容的第二端分别与所述第一不动端、所述第三动端和所述第二电感的第一端相连接，所述第二电感的第二端与所述第六电容的第一端相连接，所述第六电容的第二端分别与所述能量模块和所述第二不动端相连接，所述第四电容的第一端与所述第一动端相连接，所述第四电容的第二端接地，所述第七电容的第一端与所述第四动端相连接，所述第七电容的第二端接地。

9.根据权利要求1所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述能量治疗控制系统还包括人机交互模块，与所述控制模块相连接，用于获取控制信息。

10.根据权利要求2所述的能量治疗控制系统，其特征在于，所述能量治疗控制系统还包括显示模块，与所述控制模块相连接，用于对所述控制信息和/或所述温度信息进行显示。

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