一种射频加热肿瘤热疗系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及肿瘤治疗技术领域，具体涉及一种射频加热肿瘤热疗系统及其控制方法，包括射频加热器、控制器、隔离电路、驱动电路、温度测量模块、温度显示装置和控制面板，温度测量模块检测人体被加热部位表面温度，控制面板包括用于设定温度的装置以及用于启停装置的开关，控制器通过隔离电路与驱动电路连接，驱动电路与射频加热器连接。控制器执行以下步骤：A）接收温度设定值；B）获得差异值和变化率；C）生成模糊控制信号；D）循环执行A至C。通过温度测量模块反馈患者体表温度，动态控制射频加热器的加热速率，提高温度控制的准确性。本发明专利技术的有益效果：通过模糊控制算法，提高温度控制的准确度。

A Radio Frequency Heating Tumor Thermotherapy System and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种射频加热肿瘤热疗系统及其控制方法
本专利技术涉及肿瘤治疗设备
，具体涉及一种射频加热肿瘤热疗系统及其控制方法。
技术介绍
大量的数据以及实验中得到的结果证明，在研究对象处于比人体温度大约高4摄氏度到8摄氏度中，在一直有效进行加热作用下，大概20min后，研究对象的癌细胞组织有死亡的迹象，肿瘤的附着在正常组织上的细胞仅活性受到了负面影响。在癌症治疗中，这项研究结果对广大患者提供了低成本的且积极的治疗效果。射频加热具有温度可控、穿透性和体积加热的特点，因而非常适合应用在肿瘤的治疗中。射频热处理是指电磁波频率低于100MHz时集中在高频(HF)中。有两种高频加热方法，分别是电容加热和感应加热。其中，作用在人体的电容加热加热板与射频射频之间的一个或多个电容，电极或大多数双线性电极之间的电压插入到人体组织和RF电压。近感应方式的加热感应线圈放置在人体表面，并通过射频电波电流，使人体感应加热产生的射频电流，涡流感应涡流，以增强人体内部能量，同时也常在体内间隙内注入金属导体或铁磁材料。这两种以射频技术为主的加热方法被广泛应用，均可用于人体深部或浅层肿瘤热疗中的脂肪层。本技术由于生物体也存在电阻，所以也会产生损耗。因此在忽略此因素下通过调整占空比来控制板间介质的加热功率。但目前的射频热疗装置忽略了患者体温因素对温度控制的影响，导致加热温度控制效果不理想。因而需要研制一种温度控制准确的射频加热肿瘤热疗系统。如中国专利CN1522672A，公开日2004年8月25日，一种治疗人体内肿瘤的立体定向肿瘤热疗系统，属于医疗仪器中肿瘤局部热疗设备，装置由立体定位装置，活动机架及其加热源，治疗床组成，其特征是，利用病人体表三个骨性标志，并分别安装激光定位灯，使三个激光束在定位架顶板聚焦形成光斑，确定病人与立体定位装置的固定位置，以此为基点，重复定位，移动模拟定位架至病人病灶上方，移动中心模拟探针至病人病灶体表投影点，确定探针至病灶等中心点的直线联线位置，探针顶端激光定位灯发出的激光束可以准确引导加热源至病灶，可以广泛应用于各种实体肿瘤的治疗。但其不能解决加热源温度控制不够准确的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：目前的射频肿瘤热疗系统温度控制不准确的技术问题。提出了一种带有温度反馈控制的射频加热肿瘤热疗系统及其控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种射频加热肿瘤热疗系统，包括射频加热器，还包括控制器、隔离电路、驱动电路、温度测量模块、温度显示装置和控制面板，温度测量模块检测人体被加热部位表面温度，所述温度显示装置、控制面板以及温度测量模块均与控制器连接，控制面板包括用于设定温度的装置以及用于启停装置的开关，控制器通过隔离电路与驱动电路连接，驱动电路与射频加热器连接；所述控制器执行以下步骤：A)从控制面板接收温度设定值；B)对比温度测量模块与温度设定值的差异值，获得温度测量模块测量值的变化率；C)根据差异值和变化率生成模糊控制信号，将温度模糊控制信号下发驱动电路执行；D)循环执行步骤A至C。通过温度测量模块将患者体表温度反馈到控制器，由控制器动态产生控制信号，控制射频加热器的加热速率，提高温度控制的准确性。作为优选，所述温度测量模块包括温度灵敏元件、模数转换单元、低温触发器、高温触发器、高速缓存存储器、CRC生成器、存储器、MCU、配置寄存器和串行通信单元，温度灵敏元件通过模数转换单元与高速缓存存储器连接，低温触发器、高温触发器、CRC生成器以及配置寄存器均与高速缓存存储器连接，温度灵敏元件、低温触发器以及高温触发器均与被加热人体部位连接，检测被加热人体部位温度，被检测人体部位温度低于下限温度时低温触发器输出信号，被检测人体部位温度高于上限温度时高温触发器输出信号，高速缓存存储器、存储器以及串行通信单元均与MCU连接，CRC生成器以及配置寄存器周期性向高速缓存存储器输入内容，MCU周期性读取高速缓存存储器并存储在存储器内，串行通信单元与控制器通信连接。温度灵敏元件通过模数转换单元将测量温度转化为数字信号，而后存储在高速缓存存储器中，CRC生成器和配置寄存器将对应内容输入到高速缓存存储器中，由MCU一次性读取，可以加快温度测量的速度。作为优选，所述隔离电路包括发光二极管D21、光敏三极管Q11、限流电阻RL和直流电源Vcc1，所述发光二极管D21阳极与控制器输出端连接，发光二极管D21阴极接地，光敏三极管Q11基极与发光二极管D21光耦合，光敏三极管Q11集电极与直流电源Vcc1连接，光敏三极管Q11发射极经限流电阻RL接地，光敏三极管Q11发射极与驱动电路输入端连接。通过隔离电路可以保护控制电路不受射频加热器产生的浪涌电压影响，保护控制电路。作为优选，所述驱动电路包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7、稳压二极管D8和电源Vcc，MOS管M1栅极作为控制端DG1，MOS管M2栅极作为控制端DG2，MOS管M3栅极作为控制端DG3，MOS管M4栅极作为控制端DG4，MOS管M1漏极以及MOS管M2漏极均与电源Vcc连接，MOS管M1源极与MOS管M3漏极连接，MOS管M2源极与MOS管M4漏极连接，MOS管M3和MOS管M4源极均接地，二级管D1以及二极管D2阴极均与电源Vcc连，二极管D1阳极与MOS管M1源极连接，二极管D2阳极与MOS管M2源极连接，二极管D3阳极与MOS管M3源极连接，二极管D4阳极与MOS管M4源极连接，MOS管M1源极与射频加热器第一端连接，MOS管M2源极与射频加热器第二端连接，稳压二极管D5阴极以及电阻R1第一端均与MOS管M1栅极连接，稳压二极管D5阳极以及电阻R1第二端均接地，稳压二极管D6阴极以及电阻R2第一端均与MOS管M2栅极连接，稳压二极管D6阳极以及电阻R2第二端均接地，稳压二极管D7阴极以及电阻R3第一端均与MOS管M3栅极连接，稳压二极管D7阳极以及电阻R3第二端均接地，稳压二极管D8阴极以及电阻R4第一端均与MOS管M4栅极连接，稳压二极管D8阳极以及电阻R4第二端均接地，控制端DG1和DG4输入驱动方波，驱动方波取反后输入控制端DG1和DG4。控制电路的工作方法为：当控制端DG1和DG4输入高电平，控制端DG2和DG3输入低电平时，MOS管M1和M4导通，MOS管M2和M3截止，射频加热器获得正向电流，当控制端DG1和DG4输入低电平，控制端DG2和DG3输入高电平时，MOS管M1和M4截止，MOS管M2和M3导通，射频加热器获得反向电流，从而获得高频交流电流，使射频加热器产生射频，用于加热。通过调整驱动方波的占空比，可以调整射频的功率，从而调整加热速率。作为优选，还包括4路信号跟随电路，所述驱动电路产生的控制信号分别输入4路信号跟随电路，所述4路信号跟随电路分别与控制端DG1、DG2、DG3和DG4连接，所述信号跟随电路包括高速光电耦合器IC1、电阻R9、电阻R13、电阻R14、电源VCC2、三极管Q1和三极管Q2，高速光电耦合器IC1的LED+引脚通过电阻R9与电源VCC2连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频加热肿瘤热疗系统，包括射频加热器，其特征在于，还包括控制器、隔离电路、驱动电路、温度测量模块、温度显示装置和控制面板，温度测量模块检测人体被加热部位表面温度，所述温度显示装置、控制面板以及温度测量模块均与控制器连接，控制面板包括用于设定温度的装置以及用于启停装置的开关，控制器通过隔离电路与驱动电路连接，驱动电路与射频加热器连接。

【技术特征摘要】
1.一种射频加热肿瘤热疗系统，包括射频加热器，其特征在于，还包括控制器、隔离电路、驱动电路、温度测量模块、温度显示装置和控制面板，温度测量模块检测人体被加热部位表面温度，所述温度显示装置、控制面板以及温度测量模块均与控制器连接，控制面板包括用于设定温度的装置以及用于启停装置的开关，控制器通过隔离电路与驱动电路连接，驱动电路与射频加热器连接。2.根据权利要求1所述的一种射频加热肿瘤热疗系统，其特征在于，所述温度测量模块包括温度灵敏元件、模数转换单元、低温触发器、高温触发器、高速缓存存储器、CRC生成器、存储器、MCU、配置寄存器和串行通信单元，温度灵敏元件通过模数转换单元与高速缓存存储器连接，低温触发器、高温触发器、CRC生成器以及配置寄存器均与高速缓存存储器连接，温度灵敏元件、低温触发器以及高温触发器均与被加热人体部位连接，检测被加热人体部位温度，被检测人体部位温度低于下限温度时低温触发器输出信号，被检测人体部位温度高于上限温度时高温触发器输出信号，高速缓存存储器、存储器以及串行通信单元均与MCU连接，CRC生成器以及配置寄存器周期性向高速缓存存储器输入内容，MCU周期性读取高速缓存存储器并存储在存储器内，串行通信单元与控制器通信连接。3.根据权利要求1所述的一种射频加热肿瘤热疗系统，其特征在于，所述隔离电路包括发光二极管D21、光敏三极管Q11、限流电阻RL和直流电源Vcc1，所述发光二极管D21阳极与控制器输出端连接，发光二极管D21阴极接地，光敏三极管Q11基极与发光二极管D21光耦合，光敏三极管Q11集电极与直流电源Vcc1连接，光敏三极管Q11发射极经限流电阻RL接地，光敏三极管Q11发射极与驱动电路输入端连接。4.根据权利要求1所述的一种射频加热肿瘤热疗系统，其特征在于，所述驱动电路包括MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7、稳压二极管D8和电源Vcc，MOS管M1栅极作为控制端DG1，MOS管M2栅极作为控制端DG2，MOS管M3栅极作为控制端DG3，MOS管M4栅极作为控制端DG4，MOS管M1漏极以及MOS管M2漏极均与电源Vcc连接，MOS管M1源极与MOS管M3漏极连接，MOS管M2源极与MOS管M4漏极连接，MOS管M3和MOS管M4源极均接地，二级管D1以及二极管D2阴极均与电源Vcc连，二极管D1阳极与MOS管M1源极连接，二极管D2阳极与MOS管M2源极连接，二极管D3阳极与MOS管M3源极连接，二极管D4阳极与MOS管M4源极连接，MOS管M1源极与射频加热器第一端连接，MOS管M2源极与射频加热器第二端连接，稳压二极管D5阴极以及电阻R1第一端均与MOS管M1栅极连接，稳压二极管D5阳极以及电阻R1第二端均接地，稳压二极管D6阴极以及电阻R2第一端均与MOS管M2栅极连接，稳压二极管D6阳极以及电阻R2第二端均接地，稳压二极管D7阴极以及电阻R3第一端均与MOS管M3栅极连接，稳压二极管D7阳极以及电阻R3第二端均接地，稳压二极管D8阴极以及电阻R4第一端均与MOS管M4栅极连接，稳压二极管D8阳极以及电阻R4第二端均接地，控制端DG1和DG4输入驱动方波，驱动方波取反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶丽芳，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33