一种双向消融控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双向消融控制系统及控制方法，该系统包括：消融控制系统包括射频发生器用于产生射频消融所需预设频率的射频信号；消融电极阵列用于将射频信号发射到生物组织中的待消融病灶；低温冷却装置用于实现制冷与调节紧靠消融电极阵列区域的生物组织温度；数据采集单元用于采集目标消融深度以及目标保护深度，并采集冷却介质温度和组织控制点温度；控制单元用于依据目标消融深度和目标保护深度，对待消融病灶进行消融。通过低温冷却装置控制消融电极阵列消融时产生的温度，可以实现保护靠近电极的表层组织的同时加热深层病灶，同时保护的表层组织厚度和加热的深层组织厚度可以通过控制参数调节实现个性化精准治疗效果。疗效果。疗效果。

【技术实现步骤摘要】
一种双向消融控制系统及控制方法


[0001]本专利技术实施例涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种双向消融控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]心血管和恶性肿瘤在全球范围内是威胁人类健康的两类主要疾病，且随着人口老龄化的发展，这两类疾病的发病率逐年提高。传统的治疗方法，如外科手术(心脏搭桥，手术切除肿瘤)、放疗、化疗等方法都存在对病人伤害大，副作用明显等问题，且长期的治疗效果还有待提高。
[0003]近年来，随着科学技术的发展，医学影像技术，如核磁共振，CT，超声，OCT等多种成像技术也取得很大发展，这极大地带动了相关的微创手术治疗的发展，其中通过热物理精准靶向治疗病灶的微创手术受到广泛关注。
[0004]射频消融利用探针施加高频电流场对病灶组织进行加热治疗，相比微波，激光消融等技术具有可控，成本低等优势，在治疗肿瘤，房颤，动脉粥样硬化等疾病方面得到广泛应用。由于不同部位病灶大小形态不一且对一些关键组织的保护是确保长期治疗效果的关键，如动脉粥样硬化中内膜完整性。如何实现完全消融病灶且不损伤血管内膜、外膜等正常组织和关键器官是确保不会产生其他并发症和保障长期的良好治疗效果的重难点。因此，对如何实现精准消融的控制系统的研究十分有必要，以确保能量靶向精准地施加到病灶部位，取得长期的良好治疗效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种双向消融控制系统及控制方法，主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，在消融过程中能够灵活选择工作电极模式，同时控制不同病灶部位定向输出的射频能量和表面对流冷却的换热功率，实现深部组织的适形消融的同时保护表层组织，提高治疗效果。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供的一种双向消融控制系统，所述系统包括：
[0007]射频发生器，用于产生射频消融所需预设频率的射频信号；
[0008]消融电极阵列，用于将射频信号发射到生物组织中的待消融病灶；
[0009]低温冷却装置，用于实现制冷与调节紧靠所述消融电极阵列区域的生物组织温度；
[0010]数据采集单元，用于采集所述待消融病灶的目标消融深度以及表层组织与所述待消融病灶间的目标保护深度；并实时采集消融过程中所述低温冷却装置的冷却介质温度和组织控制点温度；
[0011]控制单元，用于控制所述射频发生器的信号生成、所述消融电极阵列的工作状态和低温冷却装置的工作状态，依据目标消融深度和目标保护深度，控制所述射频发生器和所述消融电极阵列对所述待消融病灶进行消融。
[0012]优选地，所述控制单元具体用于依据目标消融深度和目标保护深度，控制所述低温冷却装置、所述射频发生器和所述消融电极阵列对所述待消融病灶进行消融。
[0013]优选地，所述数据采集单元还用于采集待消融病灶的电导率和导热率；
[0014]所述控制单元还用于依据待消融病灶的电导率、导热率和实时的控制参数构建理论计算模型；其中，所述控制参数包括组织控制点温度和冷却介质温度；
[0015]所述控制单元对所述控制参数，进行参数化扫描，输入所述理论计算模型，中得到各控制参数对应的消融深度和保护深度，并建立消融深度、保护深度与冷却介质温度和组织控制点温度之间的关系。
[0016]优选地，所述数据采集单元采集所述消融电极阵列的电极之间的电阻抗，利用四电极法或双电极法求解出所述待消融病灶所在区域的电导率。
[0017]优选地，所述数据采集单元根据瞬态平面热源法求解出所述待消融病灶所在区域的导热率。
[0018]优选地，所述数据采集单元还可以采集所述低温冷却装置中冷却介质的冷却介质流速；
[0019]所述控制单元还用于控制所述低温冷却装置依据所述冷却介质流速调节所述冷却介质温度和所述组织控制点温度。
[0020]优选地，所述待消融病灶的目标消融深度和目标保护深度是由所述数据采集单元通过光学相干断层成像OCT或超声US获取的。
[0021]优选地，所述射频发生器包括射频功放模块，射频电压、电流采集模块，在消融过程中，产生射频治疗信号的同时采集射频的控制参数，经数据采集单元处理后，传输到控制单元，作为射频能量输出的反馈控制。
[0022]优选地，所述消融电极阵列，采用规则阵列式的排布，在电极阵列的相应位置上布置有温度传感器，消融过程中能够单独或联合控制每个消融电极的工作状态，实时监测温度，将射频能量精准的作用到靶向区域。
[0023]优选地，所述的低温冷却装置包括制冷装置、调速泵、气液运输管路、流量传感器，所述的控制单元包括制冷装置和可调速泵的控制模块，控制所述的制冷装置将冷却介质冷却到冷却介质温度，同时控制调速泵，实时调节气液运输管路中冷却介质的流速，调节消融电极阵列所在区域的组织控制点温度；所述流量传感器实时采集冷却控制过程中冷却介质的流量用于反馈控制。
[0024]第二方面，本专利技术实施例还提供一种双向消融控制方法，所述方法包括：
[0025]采集待消融病灶的目标消融深度以及表层组织与所述待消融病灶间的目标保护深度；
[0026]依据所述目标消融深度和所述目标保护深度，对所述待消融病灶进行消融。
[0027]优选地，所述依据所述目标消融深度和所述目标保护深度，对所述待消融病灶进行消融，包括：
[0028]步骤1：依据所述目标消融深度和所述目标保护深度，以及消融深度、保护深度与冷却介质温度和组织控制点温度之间的关系，通过迭代计算方法得到所述目标消融深度和所述目标保护深度对应的冷却介质温度和组织控制点温度；
[0029]步骤2：依据所述目标消融深度和所述目标保护深度对应的冷却介质温度和组织
控制点温度，控制低温冷却装置、射频发生器和消融电极阵列对所述待消融病灶进行消融。
[0030]优选地，所述方法还包括：
[0031]采集待消融病灶的电导率和导热率；
[0032]依据待消融病灶的电导率、导热率和实时的控制参数构建理论计算模型；其中，所述控制参数包括组织控制点温度和冷却介质温度；
[0033]对所述控制参数，进行参数化扫描，输入所述理论计算模型，中得到各控制参数对应的消融深度和保护深度，并建立消融深度、保护深度与冷却介质温度和组织控制点温度之间的关系。
[0034]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算设备，包括：
[0035]存储器，用于存储程序指令；
[0036]处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述双向消融控制方法。
[0037]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读非易失性存储介质，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行上述双向消融控制方法。
[0038]本专利技术实施例中的双向消融控制系统包括射频发生器，用于产生射频消融所需预设频率的射频信号；消融电极阵列，用于将射频信号发射到生物组织中待消融病灶部位；低温冷却装置，用于实现制冷与调节紧靠消融电极阵列区域的生物组织温度；数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向消融控制系统，其特征在于，所述系统包括：射频发生器，用于产生射频消融所需预设频率的射频信号；消融电极阵列，用于将射频信号发射到生物组织中待消融病灶；低温冷却装置，用于实现制冷与调节紧靠所述消融电极阵列区域的生物组织温度；数据采集单元，用于采集目标消融深度以及表层组织与所述待消融病灶间的目标保护深度；并实时采集消融过程中所述低温冷却装置的冷却介质温度和组织控制点温度；控制单元，用于控制所述射频发生器的信号生成、所述消融电极阵列的工作状态和低温冷却装置的工作状态，依据目标消融深度和目标保护深度，控制所述射频发生器和所述消融电极阵列对所述待消融病灶进行消融。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元具体依据目标消融深度和目标保护深度，以及消融深度、保护深度与冷却介质温度和组织控制点温度之间的关系，控制所述低温冷却装置、所述射频发生器和所述消融电极阵列对所述待消融病灶进行消融。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元还可以采集所述低温冷却装置中冷却介质的冷却介质流速；所述控制单元还用于控制所述低温冷却装置依据所述冷却介质流速调节所述冷却介质温度和所述组织控制点温度。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待消融病灶的目标消融深度和目标保护深度是由所述数据采集单元通过光学相干断层成像OCT或超声US获取的。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频发生器包括射频功放模块，射频电压、电流采集模块，在消融过程中，产生射频治疗信号的同时采集射频的控制参数，经数据采集单元处理后，传输到控制单元，作为射频能量输出的反馈控制。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述消融电极阵列，采用规则阵列式的排布，在电极阵列的相应位置上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱丽，王红英，赵诗庆，邹金成，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：