CN2543497Y - 温控射频消融治疗仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通过仪器输出射频能量到心脏的病灶部位，使病灶部位细胞脱水坏死，达到治愈快速性心律失常疾病的心脏介入治疗仪器，由微处理器、信号源、功率驱动、功率输出、电源检测电路和输出电压、输出电流、靶点温度检测电路以及显示操作部分组成，以具有内部A/D和D/A的微处理器作为微控制器，微控制器的外围接口分别由P0口作为D0－D7八位数据线及WR、RD、ALE、A0、I/0和INT0作为读、写、时钟、地址、片选和中断等控制线与键盘显示控制电路连接，信号源输入与微处理器I/O口输出相连，信号源输出与功率驱动和功率输出电路相连，功率驱动和功率输出电路输出又与输出电压、电流、靶点温度检测电路的输入相连，具有集成度高、安全可靠、测量准确、输出功率大、缩短消融手术时间、改善了手术效果的优点。

Description

温控射频消融治疗仪

                  技术领域

本实用新型属于医疗电子仪器领域，尤其涉及一种通过仪器输出射频能量到达心脏的病灶部位，在心肌组织上产生热效应，使病灶部位细胞脱水坏死，从而达到治愈快速性心律失常等疾病目的的心脏介入治疗仪器，同时，本实用新型通过连接其他相应导管，亦可应用于肝癌的微创治疗及胃炎、鼻炎、鼻息肉和皮肤疾病的治疗。

                  背景技术

在消融手术过程中功率和阻抗是两个最基本、最重要的参数。功率的大小和通电的持续期的乘积就是治疗时所用的射频能量，功率过高或过低都会影响治疗的效果。功率太低，组织温度太低，达不到消融的目的，功率太高又会引起凝血、电极头的炭化，同样达不到治疗的效果。负载的阻抗的变化也反应手术的进行情况，随着放电时间的延续，靶点的的温度会逐渐升高，靶点组织细胞逐渐脱水、干燥，阻抗将逐渐增大，一般超过200℃以后便产生炭化。同时阻抗的大小可以反映导管与心内膜组织接触是否良好。因此操作者也常常从阻抗数值的变化情况判定手术进行情况，是否有凝血情况发生，如有凝血发生且继续高功率治疗可能会损坏导管，甚至发生危险。因此，对这两个参数的实时连续准确的测量是非常重要的。

输出功率和负载阻抗是通过检测输出的电压电流大小通过换算计算出来的，因此电压电流的检测精度就很重要。国内目前应用的射频消融仪，其输出电压、电流的检测电路设计上采用二极管与运放结合的整流方式的有效值测量电路，这种测量电路由于二极管在小信号时的非线性特性，使得测量精度很低，因此射频输出控制精度差。

国内目前使用的射频消融治疗仪基本上只采用功率控制，这种方式适用于普通的导管消融。当消融导管顶端由于大功率或长时间放电温度过高发生凝血、炭化时，阻抗升高，医生只能被迫终止放电。由于不能有效的控制消融温度，在消融过程中容易引起栓塞或传导阻滞甚至中风等并发症，因此手术难度和风险都比较大。

在国外同类产品中，虽有温控型的消融仪，如IBI与Osypka，但只限于对“阈值”的控制，当导管顶端温度超过该阈值时，自动停止放电。它们都采用“逻辑控制”实现导管顶端恒温调节。由于温度随着功率的变化而变化，逻辑控制无法分析温度变化趋势，实际靶点温度在设定的温度值上下波动，且波动范围大，不利于安全手术。另外进口同类设备价格昂贵，一般在5～6万美元。

                   发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种改善电压电流的检测精度，使得输出功率和负载阻抗更为精确，安全可靠，能够提供恒定大功率输出和稳定靶点温度效果，并同时兼容热敏和热电偶等多种温控导管和非温控导管的射频消融治疗仪。

本实用新型的目的是这样实现的：由微处理器、信号源、功率驱动、功率输出、电源检测电路和输出电压、输出电流、靶点温度检测电路以及显示操作控制部分组成，以具有内部A/D和D/A的微处理器作为微控制器，微控制器的外围接口分别由P0口作为D0---D7八位数据线及WR、RD、ALE、A0、I/O和INT0作为读、写、时钟、地址、片选和中断控制线与键盘显示控制电路连接；输出电压、输出电流、靶点温度检测电路的输出连接到微处理器的模拟输入口，经微控制器检测输出电压和电流并进行计算处理，得到输出的功率、阻抗和温度值，并根据这些参数，对输出功率进行动态调节，使温控导管靶点的温度稳定在用户设定的温度上，阻抗、功率、温度和消融时间以及控制方式等的设定由仪器面板上的操作键输入，并在面板上的LED及LCD显示器上显示，显示和操作键由键盘显示控制电路控制，键盘显示控制电路与微处理器之间通过总线连接，所有设定参数在微处理器内部保存用于控制时调用，信号源的输入与微处理器的I/O口输出相连接，信号源的输出与功率驱动电路和功率输出电路相连接，通过隔离放大，将所需的射频功率输出到输出电极上，同时功率驱动电路和功率输出电路的输出又与输出电压、输出电流、靶点温度检测电路的输入相连接，可控制输出的功率大小，输出电压、输出电流、靶点温度检测电路的输出连接到微处理器的模拟输入口后，微处理器对信号在内部采集并做A/D转换和计算处理，与预先的设定值比较，然后通过I/O口控制信号源输出的信号大小，实现了反馈控制，使输出到导管的射频功率达到设定的要求。电源检测电路监视给功率输出部分供电的电源是否正常，当检测到该电源正负失去平衡，则输出一个信号到微处理器的中断口，告诉微处理器功率电源不正常，这时微处理器通过I/O口输出控制信号控制功率输出电路与电源完全断开，以确保无任何输出，从而达到安全防护的目的。

射频消融治疗仪最主要的功能是发放可控制的射频交流电，在发放过程中需要检测输出功率、负载阻抗、靶点温度和记录放电时间及次数，并在显示器上显示这些数据，当电源出现故障时，显示和发出报警信息。

本实用新型与其他同类国内外产品相比具有如下优点：

1、高集成度的当代电子器件，如使用具有内部A/D转换的微处理器芯片，产品集成度高，可靠性能大大提高。

2、采用专用的有效值转换电路检测输出电压电流，再配合软件校正，使得功率和阻抗的测量准确有效。

3、具有温度控制功能，使控制效果安全可靠。

4、电源安全检测措施，保证产品不会产生危险输出。

5、输出功率大，缩短消融手

6、术时间，改善了手术效果。

本仪器设计采用现代大规模集成电路和MCU，通过软件校正提高功率和阻抗的测量精度，具有双温控功能；同时应用模糊控制方法，使消融手术更加方便、安全、可靠。

                  附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型的信号源到功率驱动、功率输出电路电路图。

图3为本实用新型的电压、电流的检测电路图。

图4为本实用新型的靶点的温度检测电路图。

图5为本实用新型的电源检测电路图。

图6为本实用新型的微处理器的主要外围接口连接图。

                  具体实施方式

如图1所示，本实用新型由微控制器、信号源电路、功率驱动电路、功率输出电路和输出电压检测电路、输出电流检测电路、靶点温度检测电路以及显示操作控制部分组成，选择具有内部A/D和D/A的微处理器作为微控制器，微控制器的外围接口分别由P0口作为D0---D7八位数据线及WR、RD、ALE、A0、I/O和INT0作为读、写、时钟、地址、片选和中断等控制线与键盘显示控制电路连接。输出电压、输出电流、靶点温度检测电路的输出连接到微处理器的模拟输入口，经微控制器检测输出电压和电流并进行计算处理，得到输出的功率、阻抗和温度值，并根据这些参数，对输出功率进行动态调节，使温控导管靶点的温度稳定在用户设定的温度上，阻抗、功率、温度和消融时间以及控制方式等的设定由仪器面板上的操作键输入，并在面板上的LED及LCD显示器上显示，显示和操作键由键盘显示控制电路控制，键盘显示控制电路与微处理器之间通过总线连接，所有设定参数在微处理器内部保存用于控制时调用，信号源的输入与微处理器的I/O口输出相连接，信号源的输出与功率驱动电路和功率输出电路相连接，通过隔离放大，将所需的射频功率输出到输出电极上，同时功率驱动电路和功率输出电路的输出又与输出电压、输出电流、靶点温度检测电路的输入相连接，可控制输出的功率大小，输出电压、输出电流、靶点温度检测电路的输出连接到微处理器的模拟输入口后，微处理器对信号在内部采集并做A/D转换和计算处理，与预先的设定值比较，然后通过I/O口控制信号源输出的信号大小，实现了反馈控制，使输出到导管的射频功率达到设定的要求。电源检测电路监视给功率输出部分供电的电源是否正常，当检测到该电源正负失去平衡，则输出一个信号到微处理器的中断口，告诉微处理器功率电源不正常，这时微处理器通过I/O口输出控制信号控制功率输出电路与电源完全断开，以确保无任何输出，从而达到安全防护的目的。

如图2所示，在从信号源到功率驱动、功率输出电路中，波形发生电路U1产生频率可调的正弦波，电位器W1调节频率，U1产生波形信号由19脚输出，连接到数字电位器集成电路U2的输入端3脚，U2的输出脚3输出的信号大小可受微处理器的控制，U2的脚1、2和7连接到微处理器的I/O口，由此控制输出大小；U2的输出连接到功率驱动电路，驱动电路由电阻R1、R2、缓冲器U3A和耦合变压器B1组成，功率输出电路主要由功率VMOS管N1和N2和输出变压器B2组成，由B1耦合来的两组信号从其次级线圈的3和6脚输出，分别经过电容C2和C3后连接到N1和N2的栅极进行功率放大，N1和N2的源极分别接限流电阻R3和R4，N1和N2分别控制输出正弦波的正负半周，N1和N2可用多个VMOS管并联使用以提高最大输出功率能力，功率输出由输出变压器B2隔离耦合输出。功率输出电路的电源+Vp和-Vp分别由控制开关K1和K2控制是否接通，开关K1和K2可以是电磁继电器、固态继电器或其它可受控制的电子器件。两个开关的控制端VK1和VK2连接到微处理器的I/O口，受微处理器的控制。电压取样由电位器W2输出电压取样信号VV输入到电压有效值转换电路，电流取样由电位器W3输出电流取样信号VI输入到电流有效值转换电路。

如图3所示，在电压、电流的检测电路中，电压电流的取样信号VV(VI)经电容C4进入有效值转换电路U4的1脚，转换的有效信号由6脚输出，经E3滤波，分压器W4分压再经电阻R6接到缓冲器U3B的正相输入端，U3B接成电压跟随器，信号由7脚输出，输出的信号VV(VI)OUT接入微处理器的A/D输入端口进行采集处理。输出电压电流检测使用了诸如AD536的有效值转换集成电路，有效值检测精度大大提高。

如图4所示，在靶点的温度检测电路中，从导管来的温度信号Vtc先由C5滤波，然后输入到差动放大器电路U5的正反相端3和2脚，放大器的放大倍数由电位器W5调节，放大的信号由6脚输出，该输出信号再经过后边的低通滤波器滤波，低通滤波器主要由R7、R8、W6、C6、C7和运算放大器U6组成，最后从U6的6脚输出Vtc OUT信号，并进入微处理器的A/D输入端口进行采集处理。

如图5所示，在电源检测电路中，功率输出的供电电源+Vp和-Vp经电阻R9和R10连接到光电耦合器U7A和U7B的1和4脚，当+Vp和-Vp有一个丢失时，则从光电耦合器的8脚输出的电平经过U8反相变为高电平的Vlst信号输出，该信号接入微处理器的中断输入口进行电源异常处理。

如图6所示，在微处理器的主要外围接口连接中，微处理器的P0口作为八位数据D0-D7线与键盘显示控制电路通讯，微处理器的WR、RD、ALE、A0、I/O和INT0分别作为通讯的读、写、时钟、地址片选和中断等控制。来自图5的Vlst连接到微处理器的INT1中断口，判定是否电源正常。三条P口作为I/O口分别与图2中U2的CS1、INC和U/D连接，控制输出功率大小。三个A/D模拟输入口分别与图3和图4的输出VV OUT、VI OUT和Vtc OUT连接，对采集的电压、电流和温度信号计算处理，以调节输出大小。

Claims (6)

1.一种治疗心动过速的的温控射频消融治疗仪，由微控制器、信号源、功率驱动、功率输出电路和输出电压、输出电流、靶点温度检测电路以及显示操作控制部分组成，其特征在于：以具有内部A/D和D/A的微处理器作为微控制器，微控制器的外围接口分别由P0口作为D0---D7八位数据线及WR、RD、ALE、A0、I/O和INTO作为读、写、时钟、地址、片选和中断等控制线与键盘显示控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种温控射频消融治疗仪，其特征在于：从信号源到功率输出的电路中，波形发生电路U1的正弦输出信号端连接到数字电位器U2的输入端，U2的三个控制端与微控制器连接，U2的输出去控制驱动电路U3A，再通过变压器B1驱动功率输出的VMOS管，最后功率输出由变压器B2隔离耦合输出。

3.根据权利要求1所述的一种温控射频消融治疗仪，其特征在于：功率电源+Vp和-Vp分别受控制开关K1和K2控制，开关K1和K2可以是电磁继电器、固态继电器或其它可受控制的电子器件，两个开关的控制端VK1和VK2连接到微处理器的I/O口。

4.根据权利要求1所述的一种温控射频消融治疗仪，其特征在于：在电压、电流的检测电路中，电压或电流的信号VV或VI连接有效值转换电路U4，U4的输出经缓冲器后输出VV或VI，OUT接入微处理器的A/D输入端口。

5.根据权利要求1所述的一种温控射频消融治疗仪，其特征在于：在靶点的温度检测电路中，从导管来的温度信号Vtc连接差动放大电路U5的输入，U5的输出连接U6等器件组成的滤波器，滤波器的输出信号Vtc OUT接入微处理器的A/D输入端口。

6、根据权利要求1所述的一种温控射频消融治疗仪，其特征在于：在电源检测电路中，电源+Vp和-Vp分别经电阻R9和R10连接输入到光电耦合器U7A和U7B，当+Vp和-Vp有一个丢失时，则从光电耦合器输出信号，再经过U8反相输出，该输出信号接入微处理器的中断输入口。

Images