專利名稱：用于治療腫瘤的射頻治療儀的制作方法
技術領域：
本發明屬于醫療器械領域，特別涉及一種用于治療腫瘤的射頻治療儀。
背景技術：
射頻消融治療儀是一種基于射頻原位滅活原理來殺死腫瘤細胞的設備。在人體中，各種組織、體液都是由分子、離子組成，當人體受到外加電磁場后，其組織內的自由電子、離子各自向其相反的極性方向運動，由于電磁場頻率很高，離子和分子來不及跟隨迅速交變的電場而產生分子扭動，進而會產生分子摩擦并生熱，使組織溫度升高。當加熱到50°C 以上時，腫瘤細胞內的蛋白質會變性，使細胞膜脂質雙層融化、組織失水變干，從而造成癌細胞凝固性壞死，即射頻傷害(Lesion)；同時，腫瘤周圍血管組織凝固，不能繼續向腫瘤供血，如此可有利于防止腫瘤轉移；此外，射頻熱效應還能增強機體免疫力，抑制殘留和原發腫瘤組織的生長。在治療時，常需要根據腫瘤病灶的位置和大小來確定所需電極的尺寸及數量，結合B超引導定位將電極經皮穿刺導人病灶組織；啟動射頻功率源后，高頻電流從有源電極(Active Electrode)流人人體組織并由引導電極(Dispersive Electrode)流出， 因有源電極尖端電場集中，電流密度大，導致局部發熱，使腫瘤細胞產生熱性凝固壞死，實現射頻原位滅活。由于電極直接作用在人體，而且治療儀是通過溫度來使腫瘤細胞壞死，因此，溫度的控制極為重要，如果溫度過低，則嚴重影響治療效果，而如果溫度過高，又可能導致人體局部被燙傷等，因此，精確的溫度控制對于治療儀極為關鍵。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于治療腫瘤的射頻治療儀，以實現良好的溫控效^ ο為了達到上述目的及其他目的，本發明提供的用于治療腫瘤的射頻治療儀，其包括用于產生治療用的射頻信號的射頻信號發生器；與所述射頻信號發生器連接的接口部件；連接在所述接口部件的射頻探頭，用于將所述射頻信號作用于人體，其內置有溫度感測電路，用于感測所述射頻探頭與人體接觸點的溫度；連接在所述接口部件的體表電極，用于與所述射頻探頭共同作用以在人體接觸點間形成射頻場；以及與所述射頻信號發生器及所述接口部件連接的主控設備，用于根據所述接口部件送至的所述溫度感測電路所感測的溫度來控制所述射頻信號發生器所輸出的射頻信號的強度和占空比。綜上所述，本發明的用于治療腫瘤的射頻治療儀通過窄射頻探頭內置溫度感測電路，并由主控設備根據所測溫度控制射頻信號的幅度和占空比，由此實現良好的溫度控制。
圖1為本發明的用于治療腫瘤的射頻治療儀的基本架構示意圖。圖2為本發明的用于治療腫瘤的射頻治療儀的射頻探針內的溫度感測電路示意圖。圖3為本發明的用于治療腫瘤的射頻治療儀的主控設備工作流程示意圖。圖4為本發明的用于治療腫瘤的射頻治療儀應用于新鮮豬肝所獲得的溫度控制曲線示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明的用于治療腫瘤的射頻治療儀包括射頻信號發生器、接口部件、射頻探頭、體表電極、及主控設備等。所述射頻信號發生器用于產生治療用的射頻信號，通常其可包括射頻信號產生模塊、調制模塊、放大模塊等等。例如，可采用89C52單片機為核心的信號發生器，其工作原理為；射頻信號產生模塊產生500kHz的連續正弦波，調制模塊根據控制信號改變射頻信號的幅度和占空比，放大模塊將已受幅度調制的射頻信號放大，使之達到指定的功率電平。由于射頻信號發生器的結構及工作原理已經為本領域技術人員所知悉，故在此不再詳述。所述接口部件與所述射頻信號發生器連接，其是作為射頻信號發生器和射頻探頭及體表電極的中間件，內設有信號傳輸通道。本領域技術人員可根據實際所采用的射頻信號發生器和射頻探頭及體表電極的結構采用相應的接口部件，例如，如果射頻信號發生器的輸出端口采用RS232串行口，而射頻探頭和體表電極都采用圓形的接頭，則所述接口部件與射頻信號發生器相接部位配置相應的RS232串行口，而與射頻探頭和體表電極相接部位配置多個圓形接口。所述射頻探頭連接在所述接口部件，用于將所述射頻信號作用于人體，其內置有溫度感測電路，用于感測所述射頻探頭與人體接觸點的溫度。射頻探頭可根據實際需要設置多個。在本實施例中，所述溫度感測電路包括用于K型熱電偶信號放大的芯片AD595， 與所述芯片AD595連接且作為信號放大用的芯片AD620、以及將所述芯片AD620輸出信號進行模數轉換的模數轉換器ADS774，具體如圖2所示，其中，芯片AD595內有熱電偶冷端補償電路，芯片AD620是一種低噪聲高精度儀用放大器，將芯片AD595的輸出放大10倍，即整個溫度感測電路的電壓/溫度比例系數是t00mV/°C，使之與芯片ADS774相匹配，芯片ADS774 是12位帶采樣/保持功能的模數轉換器，工作于單極性輸入方式，量程為10V，此外，在多路模擬開關⑶4051和芯片ADS774中間加入一個射極跟隨器以減小模擬開關導通電阻對數據采集精度的影響。所述體表電極連接在所述接口部件，用于與所述射頻探頭共同作用以在人體接觸點間形成射頻場，通常體表電極作為地電極來使用，其也可根據需要配置多個。所述主控設備與所述射頻信號發生器及所述接口部件連接，用于根據所述接口部件送至的所述溫度感測電路所感測的溫度來控制所述射頻信號發生器所輸出的射頻信號的強度和占空比，其可以是計算機或其他控制設備，例如，單片機、數字信號處理器等等。 在本實施例中，其是根據前一時刻輸出的控制量及當前所感測的溫度與所述主控設備前一次輸出的控制量之間的差值來確定當前用于控制射頻信號的控制量，即選擇是u(n)= P (η)+I(n)+D (η), u (η) =Ρ(η)+Ι(η)及u(n) =P (η)中的一種算法來計算輸出控制量，其
T N
中，p(n) = Kpe(n),/(n) = ^,D{ri) = Kd-^ [e(n) - e{n -1)], Kp 為預先設定的比例
iI 0pT系數，e(n)為當前所感測的溫度與所述主控設備前一次輸出的控制量之間的差值，T為控制周期,T1為預先設定的積分時間，Td為預先設定的微分時間。具體過程可參見圖3，首先， 所述主控設備讀取前一次計算出的溫度與控制量之間的差值e(n-l)、積分值I (n-1)、及前一次輸出的控制量u (n-1)。接著，所述主控設備計算當前溫度和控制量之間的差值e (η)， 即e(n) =U(n-l)-W(n)，其中，w(n)是當前所感測的溫度。接著，所述主控設備再計算出當前比例值P(n) =Kpe(n)。然后，所述主控設備進行各種判斷，具體如下1、先判斷是否需要進行積分，即是否需要將積分值I (η)計入控制量u(n)中，其判斷過程為首先判斷前一次輸出的控制量u (n-1)是否大于或等于預設的最大值Umax，如果是，則進一步判斷差值e (η)是否大于0，如果是，則不將積分值I (η)計入控制量u(n)中；而如果差值e (η)小于或等于0，則將積分值I (η)計入控制量u (η)中；而如果u(n-l)小于預設的最大值Umax，則繼續判斷u (n-1)是否小于或等于預設的最小值Umin，如果是，則判斷差值e(n)是否小于0，如果是，則不將積分值I (η)計入控制量u (η)，如果e (η)大于等于0，則將積分值I (η)計入控制量u (η)；而當u (n-1)大于預設的最小值Umin，則將積分值I (η)計入控制量u (η)，此過程也稱之為遇限消弱積分。2、接著需要判斷是否要將微分值D (η)計入控制量u (η)，其判斷過程為首先判斷 e (n-1) < 0 < e (η)或者e (η) < 0 < e (n-1)是否成立，如果是，則不將微分值D (η)計入控制量u (η)，否則，將微分值D (η)計入控制量u (η)，此過程稱之為微分分離。經過上述判斷后，所述主控設備可根據判斷結果分別依照u(n)= P (η)+I(n)+D (η) ,U (η) =Ρ(η)+Ι(η)或者 u(n) =P (η)來計算出相應的控制量 u (η)。并在計算出當前的控制量u (η)后，對各變量重新進行賦值，即把e (η)賦予e (η_1)，把I (η)賦予 I (n-1)，把u (η)賦予u (n-1)，以便進行下一次的計算控制量時來使用。采用將上述用于治療腫瘤的射頻治療儀放置在新鮮豬肝上進行了實驗，實驗結果如圖4所示，采用的射頻探頭為單極針時獲得的加熱溫升曲線如曲線1，由圖可見，初始時刻溫度快速上升，初始超調很小，只有;TC，3分鐘后溫度保持在設定值70°C左右，有士2°C 的小幅擺動；采用的射頻探頭為多極針時的加熱溫升曲線如曲線2，由圖可見，4分鐘不到溫度就穩定在80°C左右。可見，不管是單極針還是多極針，在整個治療過程中溫度曲線都很好，證明了本發明的射頻治療儀具有很好的溫度控制效果。上述實施例僅列示性說明本發明的原理及功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種用于治療腫瘤的射頻治療儀，其特征在于包括射頻信號發生器，用于產生治療用的射頻信號；與所述射頻信號發生器連接的接口部件；連接在所述接口部件的射頻探頭，用于將所述射頻信號作用于人體，其內置有溫度感測電路，用于感測所述射頻探頭與人體接觸點的溫度；連接在所述接口部件的體表電極，用于與所述射頻探頭共同作用以在人體接觸點間形成射頻場；與所述射頻信號發生器及所述接口部件連接的主控設備，用于根據所述接口部件送至的所述溫度感測電路所感測的溫度來控制所述射頻信號發生器所輸出的射頻信號的強度和占空比。
2.如權利要求1所述的用于治療腫瘤的射頻治療儀，其特征在于所述溫度感測電路包括用于K型熱電偶信號放大的芯片AD595，與所述芯片AD595連接且作為信號放大用的芯片AD620、以及將所述芯片AD620輸出信號進行模數轉換的模數轉換器ADS774。
3.如權利要求1所述的用于治療腫瘤的射頻治療儀，其特征在于所述主控設備根據前一時刻輸出的控制量及當前所感測的溫度與所述主控設備前一次輸出的控制量之間的差值來確定當前用于控制射頻信號的控制量。
4.如權利要求2所述的用于治療腫瘤的射頻治療儀，其特征在于所述主控設備根據前一時刻輸出的控制量及當前所感測的溫度與所述主控設備前一次輸出的控制量之間的差值來確定是采用u(n) = P (η)+1 (η)+D (η), u (η) = P (η)+1 (η)及u (η)=P(η)中的一種算法來計算輸出控制量，其中，Ρ(η) =Kpe(n),I(n) = Κρ^β(η)，1I οΙ)( ) = \|Ηφ2)-φ2-1)]，Κρ為預先設定的比例系數，e(n)為當前所感測的溫度與所述主控設備前一次輸出的控制量之間的差值，T為控制周期，T1為預先設定的積分時間，Td為預先設定的微分時間。
5.如權利要求1至4任一所述的用于治療腫瘤的射頻治療儀，其特征在于所述主控設備為計算機。
全文摘要
本發明提供一種用于治療腫瘤的射頻治療儀，其包括用于產生治療用的射頻信號的射頻信號發生器；與所述射頻信號發生器連接的接口部件；連接在所述接口部件的射頻探頭；連接在所述接口部件的體表電極；以及與所述射頻信號發生器及所述接口部件連接的主控設備等。在使用過程中，由內置在射頻探頭中的溫度感測電路感測所述射頻探頭與人體接觸點的溫度，再由主控設備根據所感測的溫度來控制所述射頻信號發生器所輸出的射頻信號的強度和占空比，由此可實現良好的溫度控制，提高對腫瘤的治療效果。
文檔編號A61B18/12GK102462531SQ20101054542
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者鄭冬平 申請人:上海卓贏商務咨詢有限公司