CN219271099U - 高压脉冲腔内消融系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压脉冲腔内消融系统，包括若干电极，用于施加脉冲电场能量以消融组织；电源模块，用于提供直流电压；放电开关电路，用于输出脉冲至电极，其包括若干以桥式配置连接的开关元件；开关驱动模块，用于输出驱动信号至开关元件以切换若干开关元件的导通状态；主控模块，被配置成用于控制；高压脉冲腔内消融系统还包括：阻抗检测模块，用于检测两个电极间的组织阻抗并反馈至主控模块；显示模块，用于在组织阻抗超过预设值时在主控模块的控制下报警提示；其中，阻抗检测模块、显示模块分别电连接至主控模块。本申请的有益之处在于：提供了一种通过阻抗检测模块检测电极间的组织阻抗以反馈操作者调整电极的高压脉冲腔内消融系统。

Description

高压脉冲腔内消融系统

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种高压脉冲腔内消融系统。

背景技术

脉冲电场作为一种新的能量模式，其特异性作用机制使其在消融应用中具有独有的优势。目前已证明毫秒、微秒乃至纳秒级脉冲电场可应用于实体肿瘤、肺静脉隔离等消融治疗。随着对脉冲电场的进一步研究，配合不同形状规格的消融介入导管，利用脉冲电场在人体气管等人体自然腔道内治疗COPD等疾病的方法逐渐兴起。

专利号为CN202110490410.9的专利公开了一种高压电脉冲消融与电生理记录仪协同工作的装置，其包括高压电源、储能电容、放电电路、高频高压脉冲信号发生电路、开关矩阵电路、控制系统；其中，所述储能电容分别与所述高压电源、所述放电电路和所述高频高压脉冲信号发生电路连接；所述开关矩阵分别与所述高频高压脉冲信号发生电路、导管和电生理记录仪连接。

包括以上专利的不足之处在于，由于导管的结构限制，无法保证每次消融时电极能够紧贴腔道内壁或者电极之间保持合适的间距，导致难以保证最优消融效果。

实用新型内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

为解决以上背景技术部分提到的技术问题，本申请的一些实施例提供了一种高压脉冲腔内消融系统，包括：若干电极，用于施加脉冲电场能量以消融组织；电源模块，用于提供直流电压；放电开关电路，用于输出脉冲至电极，其包括若干以桥式配置连接的开关元件；开关驱动模块，用于输出驱动信号至开关元件以切换若干开关元件的导通状态；主控模块，被配置成用于控制；电源模块电连接至放电开关电路，放电开关电路电连接至多个电极；主控模块电连接至开关驱动模块；开关驱动模块分别电连接至开关元件；高压脉冲腔内消融系统还包括：阻抗检测模块，用于检测两个电极间的组织阻抗并反馈至主控模块；显示模块，用于在组织阻抗超过预设值时在主控模块的控制下报警提示；其中，阻抗检测模块、显示模块分别电连接至主控模块。

进一步的，开关驱动模块连接至各个开关元件的栅极，各个开关元件只采用IGBT或只采用MOS管。

进一步的，各个开关元件采用相同参数的IGBT或采用相同参数的MOS管。

进一步的，开关元件分别并联有续流二极管。

进一步的，电源模块包括：AC/DC模块，用于将交流电转换能供给放电开关电路的直流电。

进一步的，高压脉冲腔内消融系统还包括：DC/DC模块，设置在AC/DC模块与放电开关电路之间以进行电压转换。

进一步的，高压脉冲腔内消融系统还包括：隔离变压器，其连接在AC/DC模块和交流电源之间。

进一步的，显示模块包括显示屏。

本申请的有益效果在于：提供了一种通过阻抗检测模块检测电极间的组织阻抗以反馈操作者调整电极的高压脉冲腔内消融系统。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1为本实用新型的一种实施例的高压脉冲腔内消融系统的功能模块示意图；

图2为图1所公开的高压脉冲腔内消融系统中放电开关电路的电路结构示意图；

图3为图1所公开的高压脉冲腔内消融系统中阻抗检测模块的部分原理示意图；

图中附图标记的含义为：

100、高压脉冲腔内消融系统；

1…N、电极；

110、电源模块；111、AC/DC模块；112、DC/DC模块；113、隔离变压器；

120、放电开关电路；Q1、第一开关元件；Q2、第二开关元件；Q3、第三开关元件；Q4、第四开关元件；

130、开关驱动模块；

140、主控模块；141、微处理器；

150、阻抗检测模块；

160、显示模块；161、显示屏。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

电路示意图中的单个电阻在实际电路中可采用多个电阻串联或者并联的方式等效替代，本实用新型不限于此。电容亦可以采用多个电容串联或者并联的方式等效替代。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图1和2所示，本申请的高压脉冲腔内消融系统100包括：电极、电源模块110、放电开关电路120、开关驱动模块130及主控模块140；

电极可以是多电极1…N或一对电极，用于施加脉冲电场能量以消融组织；在治疗时，将至少一对电极置于被消融的组织附近。放电开关电路120输出一定幅度的脉冲，使两个电极之间形成脉冲电场。在脉冲电场的作用下，被治疗的组织的细胞膜上形成不可逆电穿孔，造成组织凋亡。

电源模块110电连接至放电开关电路120，用于提供直流电压；放电开关电路120电连接至多个电极，用于输出脉冲至电极，其包括多个以桥式配置连接的开关元件；开关驱动模块130分别电连接至开关元件，用于输出驱动信号至开关元件以切换若干开关元件的导通状态，使放电开关电路120输出单极性脉冲或双极性脉冲至电极；主控模块140被配置成用于控制，其电连接至开关驱动模块以控制开关驱动模块130输出驱动信号，该驱动信号为对人体无影响的低电压脉冲；具体的，主控模块140包括微处理器141。

由于导管的结构限制，无法保证每次消融时电极能够紧贴腔道内壁或电极之间保持合适的间距，导致难以保证最优消融效果。

作为优选的方案，本申请的高压脉冲腔内消融系统100还包括：阻抗检测模块150及显示模块160；阻抗检测模块150、显示模块160分别电连接至主控模块140，阻抗检测模块150用于检测两个电极间的组织阻抗并反馈至主控模块140；显示模块160用于在组织阻抗超过预设值时在主控模块140的控制下报警提示；具体的，显示模块160包括显示屏161。

采用这样的方案，针对COPD等不同适应症，提前将气管等不同组织的阻抗数据录入微处理器141中。当系统开始工作时，在正式治疗之前进入阻抗检测模式，由微处理器141控制开关驱动模块输出驱动信号，阻抗检测模块150检测输出电极之间的组织阻抗并将数据传输至微处理器141与数据库中的阻抗大小做比较；若阻抗过大，则说明电极未紧贴腔道内壁，微处理器141控制显示屏161报警提示。若阻抗过小，则说明电极间距过小，可能会引起放电打火等现象，微处理器141控制显示屏161报警提示；当阻抗测试正常通过后，可设置治疗电脉冲参数正常治疗。在治疗过程中，阻抗检测模块150一直检测输出阻抗，避免操作者因移动电极造成阻抗过大或过小，一旦阻抗异常，微处理器141控制显示屏161报警提示；采用这样的方式，保证每次治疗时电极能够紧贴腔道内壁以及电极间保持合适的间距，实现最优消融效果保证治疗的有效性与安全性，提高治疗效果。

阻抗检测模块的具体检测原理如图3所示，贴靠阻抗安全阈值为Z_C。在阻抗检测时，脉冲电流源(即放电开关电路)发出幅值为I₀的脉冲电流，电压检测测量电极间电压U₀，计算贴靠组织的阻抗

若Z₀>Z_C，则电极与腔道内壁未完全贴靠，微处理器发出警告信号；若Z₀<Z_C,阻抗检测通过，可正常发送电脉冲。

如2所示，作为具体的方案，放电开关电路120包括两个直流高压源接口，即VDC+接口、VDC-接口；四个脉宽调制的驱动信号接口，即DRIVE1、DRIVE2、DRIVE3、DRIVE4；四个开关元件，即第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、第四开关元件Q4；两个脉冲输出接口；两个脉冲输出接口，即OUT1、OUT2。

具体而言，四个开关元件串行连接，第一开关元件的一端与VDC+接口连接，第一开关元件的另一端与第三开关元件的一端、OUT1连接，第三开关元件的另一端与VDC-接口连接；第二开关元件的一端与VDC+接口连接，第二开关元件的另一端与第四开关元件的一端、OUT2连接，第四开关元件的另一端与VDC-接口连接。

作为开关元件的第一种实施方式，各个开关元件采用相同参数的绝缘栅双极型开关元件(IGBT)，IGBT为N沟道IGBT，IGBT的栅极作为开关元件的控制极，第一开关元件的发射极与第三开关元件的集电极连接，第二开关元件的发射极与第四开关元件的集电极连接。

DRIVE1与第一开关元件的控制极连接，DRIVE2与第二开关元件的控制极连接，DRIVE3与第三开关元件的控制极连接，DRIVE4与第四开关元件的控制极连接。

基于第一至第四开关元件的通断可实现如下任意一种脉冲的输出：

1)第一开关元件Q1和第四开关元件Q4间歇性导通或关断，且第二开关元件Q2和第三开关元件Q3持续关断时，在第一开关元件Q1和第四开关元件Q4导通时放电，在第一开关元件Q1和第四开关元件Q4关断时停止放电，从而向电极输出正极性脉冲，此时为单极性脉冲。

2)第三开关元件Q3和第二开关元件Q2间歇性导通或关断，且第一开关元件Q1和第四开关元件Q4持续关断时，向电极输出负极性脉冲，此时为单极性脉冲。

3)第一开关元件Q1和第四开关元件Q4间歇性导通或关断，且第二开关元件Q2和第三开关元件Q3间歇性关断或导通(在Q1和Q4导通时关断，在Q1和Q4关断时导通)时，向电极间歇性输出正极性脉冲和负极性脉冲，实现双极性脉冲的输出。

本申请利用全桥结构产生电脉冲，可实现脉冲宽度连续可调，脉冲幅值连续可调，脉冲个数可调的脉冲发生器。同时可以控制输出单极性或双极性脉冲，使高压脉冲消融系统输出模式更加多样。

作为开关元件的第二种实施方式，开关元件采用相同参数的MOS管，其余结构不变，控制脉冲输出的原理与上述实施方式类似，不再赘述。

如图2所示，作为优选的方案，开关元件分别并联有续流二极管。

如图1所示，作为具体的方案，电源模块110包括AC/DC模块111，用于将交流电转换能供给放电开关电路120的直流电。

如图1所示，作为优选的方案，高压脉冲腔内消融系统100还包括DC/DC模块112，其设置在AC/DC模块111与放电开关电路120之间以进行电压转换。

如图1所示，作为优选的方案，高压脉冲腔内消融系统100还包括隔离变压器113，其连接在AC/DC模块111和交流电源之间；采用这样的方式，在AC/DC模块111和交流电源之间采用隔离变压器113隔离，提高了设备的安全性，适合于肺静脉、肿瘤等组织的消融。

当然，作为可选的方式，可在放电开关电路120和电极之间采用另一隔离变压器隔离变压放电，减少了设备的漏电流，提高消融过程中的安全性。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种高压脉冲腔内消融系统，包括：

若干电极，用于施加脉冲电场能量以消融组织；

电源模块，用于提供直流电压；

放电开关电路，用于输出脉冲至所述电极，其包括若干以桥式配置连接的开关元件；

开关驱动模块，用于输出驱动信号至所述开关元件以切换若干开关元件的导通状态；

主控模块，被配置成用于控制；

所述电源模块电连接至所述放电开关电路，所述放电开关电路电连接至所述多个电极；所述主控模块电连接至所述开关驱动模块；开关驱动模块分别电连接至所述开关元件；

其特征在于：

所述高压脉冲腔内消融系统还包括：

阻抗检测模块，用于检测两个电极间的组织阻抗并反馈至所述主控模块；

显示模块，用于在组织阻抗超过预设值时在主控模块的控制下报警提示；

其中，所述阻抗检测模块、显示模块分别电连接至所述主控模块。

2.根据权利要求1所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：

所述开关驱动模块连接至各个所述开关元件的栅极，各个所述开关元件只采用IGBT或只采用MOS管。

3.根据权利要求2所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：

各个所述开关元件采用相同参数的IGBT或采用相同参数的MOS管。

4.根据权利要求3所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：

所述开关元件分别并联有续流二极管。

5.根据权利要求1所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：

所述电源模块包括：

AC/DC模块，用于将交流电转换能供给放电开关电路的直流电。

6.根据权利要求5所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：

所述高压脉冲腔内消融系统还包括：

DC/DC模块，设置在所述AC/DC模块与放电开关电路之间以进行电压转换。

7.根据权利要求5所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：所述高压脉冲腔内消融系统还包括：

隔离变压器，其连接在所述AC/DC模块和交流电源之间。

8.根据权利要求1所述的高压脉冲腔内消融系统，其特征在于：

所述显示模块包括显示屏。

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