一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统及控制方法技术方案

本申请提出的基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统及控制方法，该温度控制系统包括温感针、热刀、人机交互模块、温控模块和供电模块，温感针，用于采集肿瘤组织的实际温度；热刀，用于通过所集成的温度传感器采集所述热刀的温度，并加热肿瘤组织至设定目标温度后持续预设时间，以达到热消融的目的；人机交互模块，用于获取用户操作指令、目标温度设定和温度实时显示；温控模块，用于将肿瘤组织的实际温度和设定目标温度进行实时比较，得到温度偏差和温度偏差的变化率，并基于温度偏差和温度偏差的变化率利用模糊PID算法计算控制输出量，通过控制输出量控制热刀加热。由此，本申请提出的温度控制系统的控制精度更高，抗干扰能力更好，适应性更广。适应性更广。适应性更广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统及控制方法


[0001]本申请涉及肿瘤热消融
，尤其涉及一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]肿瘤热消融技术是一种治疗肿瘤的重要方式，其中，肿瘤热消融技术的治疗原理是基于肿瘤细胞和人体正常组织细胞对于外界温度的耐受度不同，当肿瘤细胞加热到42.5
‑
43℃就会开始死亡，而正常组织细胞加热到45
‑
47℃以上才开始死亡。
[0003]相关技术中，肿瘤热消融技术有微波热疗技术、射频热疗技术和超声热疗技术，其基本原理是人体组织吸收电磁波或超声波而升温。但是，上述方法存在抗干扰能力较弱、过于依赖用户的操作经验以及不可控，从而使得温度的控制精度较低，抗干扰能力较低。以及，由于复杂肿瘤组织是多种结构共存的，上述方法不能使整个肿瘤组织均匀受热，进而导致肿瘤灭活不完全。

技术实现思路

[0004]本申请提出了一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统及控制方法，旨在解决上述相关技术中的技术问题。
[0005]本申请第一方面实施例提出了一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统，包括：
[0006]所述温感针，用于采集肿瘤组织的实际温度；
[0007]所述热刀，用于通过所集成的温度传感器采集所述热刀的温度，并加热肿瘤组织至设定目标温度后持续预设时间，以达到热消融的目的；
[0008]所述人机交互模块，用于获取用户操作指令输入、目标温度设定、温度实时显示；r/>[0009]所述温控模块，用于将所述肿瘤组织的实际温度和设定目标温度进行实时比较，得到温度偏差和温度偏差的变化率，并基于所述温度偏差和所述温度偏差的变化率利用模糊PID算法计算控制输出量，通过所述控制输出量控制所述热刀加热。
[0010]可选的，所述温控模块还包括PWM驱动模块，所述温控模块通过PWM驱动模块，利用所述控制输出量控制固态继电器的通断，以控制所述热刀加热，所述固态继电器与所述热刀相连。
[0011]可选的，所述基于所述温度偏差和所述温度偏差的变化率利用模糊PID算法计算控制输出量，包括：
[0012]将所述温度偏差和所述温度偏差的变化率作为模糊规则的输入，根据模糊规则进行模糊推理，得到PID控制参数；
[0013]根据所述PID控制参数获得所述控制输出量。
[0014]可选的，所述将所述温度偏差和所述温度偏差的变化率作为模糊规则的输入，根据模糊规则进行模糊推理，得到PID控制参数，包括：
[0015]将所述温度偏差和所述温度偏差的变化率进行模糊化，得到对应的二维模糊量；
[0016]根据模糊规则和所述二维模糊量计算出模糊参数，通过解模糊得到所述PID控制参数的增量。
[0017]基于所述PID控制参数的增量得到所述PID控制参数。
[0018]可选的，所述热刀集成了温度传感器和加热丝；
[0019]所述温度传感器，用于采集热刀温度；
[0020]所述加热丝，用于加热所述肿瘤组织至设定目标温度后持续预设时间，使整个肿瘤组织均匀受热，以使得肿瘤灭活完全。
[0021]可选的，所述人机交互模块还包括通讯模块和终端设备；
[0022]所述终端设备，用于用户操作指令输入、目标温度设定、温度实时显示，以及，历史数据记录和读取；
[0023]所述通讯模块，用于实现所述温控模块与所述终端设备之间的通信及信号传输。
[0024]可选的，所述系统还包括供电模块，所述供电模块，用于为所述基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统提供电源。
[0025]可选的，所述供电模块包括UPS电源和开关电源；
[0026]所述UPS电源用于为所述基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统提供交流工作电源；
[0027]所述开关电源分别与所述温控模块、所述固态继电器及所述热刀相连，所述开关电源为所述温控模块、所述固态继电器及所述热刀提供直流工作电源。
[0028]可选的，所述系统还包括报警模块；
[0029]所述报警模块，用于当所述温度控制系统在温控过程中肿瘤组织和热刀测量温度超过对应的温度阈值时，发出声光报警。
[0030]本申请第二方面实施例提出了一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统的控制方法，用于对模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统进行控制，所述方法包括：
[0031]将温控模块和人机交互模块中的变量进行初始化；
[0032]通过所述人机交互模块获取输入的肿瘤组织的设定目标温度；
[0033]基于所述肿瘤组织的设定目标温度和温感针采集的实际温度，通过温控模块得到控制输出量；
[0034]基于所述控制输出量，利用所述温控模块驱动热刀加热肿瘤组织至设定目标温度并维持预设时间，以达到热消融的目的。
[0035]本申请提出的基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统，基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统包括温感针、热刀、人机交互模块和温控模块，温感针，用于采集肿瘤组织的实际温度；热刀，用于通过所集成的温度传感器采集所述热刀的温度，并加热肿瘤组织至设定目标温度后持续预设时间，以达到热消融的目的；人机交互模块，用于获取用户操作指令、目标温度设定和温度实时显示；温控模块，用于将肿瘤组织的实际温度和设定目标温度进行实时比较，得到温度偏差和温度偏差的变化率，并基于温度偏差和温度偏差的变化率利用模糊PID算法计算控制输出量，通过控制输出量控制所述热刀加热。由此可知，本申请提出的基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统可以自动控制对肿瘤组织进行加热，无需依赖用户的操作经验，从而使得控制精度更高，抗干扰能力更好，适应性更广。同时本申请
的温度控制系统满足了肿瘤热消融设备对控制精度和稳定性的要求，并可以记录并导出治疗过程中的温度数据，便于后续肿瘤热治疗设备的开发与改进。
[0036]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0037]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0038]图1为根据本申请一个实施例提供的基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统的结构示意图；
[0039]图2为本申请实施例提出的一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统的测试图；
[0040]图3为本申请实施例提出的一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0041]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊PID的肿瘤热消融温度控制系统，其特征在于，所述肿瘤热消融温度控制系统包括温感针、热刀、人机交互模块和温控模块；所述温感针，用于采集肿瘤组织的实际温度；所述热刀，用于通过所集成的温度传感器采集所述热刀的温度，并加热肿瘤组织至设定目标温度后持续预设时间，以达到热消融的目的；所述人机交互模块，用于获取用户操作指令、目标温度设定和温度实时显示；所述温控模块，用于将所述肿瘤组织的实际温度和设定目标温度进行实时比较，得到温度偏差和温度偏差的变化率，并基于所述温度偏差和所述温度偏差的变化率利用模糊PID算法计算控制输出量，通过所述控制输出量控制所述热刀加热。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述温控模块还包括PWM驱动模块，所述温控模块通过所述PWM驱动模块，利用所述控制输出量控制固态继电器的通断，以控制所述热刀加热，所述固态继电器与所述热刀相连。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述基于所述温度偏差和所述温度偏差的变化率利用模糊PID算法计算控制输出量，包括：将所述温度偏差和所述温度偏差的变化率作为模糊规则的输入，根据模糊规则进行模糊推理，得到PID控制参数；根据所述PID控制参数获得所述控制输出量。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述将所述温度偏差和所述温度偏差的变化率作为模糊规则的输入，根据模糊规则进行模糊推理，得到PID控制参数，包括：将所述温度偏差和所述温度偏差的变化率进行模糊化，得到对应的二维模糊量；根据模糊规则和所述二维模糊量计算出模糊参数，通过解模糊得到所述PID控制参数的增量。基于所述PID控制参数的增量得到所述PID控制参数。5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述热刀集成了温度传感器和加热丝；所述温度传感器，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊霞，
申请(专利权)人：韩俊霞，
类型：发明
国别省市：