【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波消融，具体涉及一种基于时间反演的微波消融系统及方法。
技术介绍
1、随着日益加重的全球乳腺癌病发数量，采取有效的治疗手段攻克乳腺癌成为人类亟待解决的艰巨课题。射频消融术作为一种新兴医疗手段，通过射频电流使肿瘤细胞蛋白质发生不可逆的热凝固变性及坏死，从而达到原位灭活肿瘤的治疗效果。与传统外科手术相比，不仅可以达到与手术相当的疗效，而且具备简化治疗过程、减少麻醉风险、降低护理成本、提高患者舒适度等优势，因此广泛应用在肺癌、肝癌和乳腺癌等实体瘤的临床治疗。然而，由于缺乏有效能量聚焦的方法，体外射频消融方式普遍因透热深度小、对皮肤表面有灼伤等缺点，仅用于浅表肿瘤消融；对于深部肿瘤，当前主流射频治疗仪基本都基于侵入式热疗机理，但是其既增加了医疗负担、加重了病人的痛苦，也违背了非手术治疗的初衷。若想实现非侵入式的消融效果，可行的方法只有搭建体外环形相控阵。通过实时调节相控阵各天线馈电点的振幅和相位，可以使空间电磁场恰好在病灶处同相叠加，达到消融目的。然而，该技术却因目前难以准确建模人体内非均匀且各向异性的复杂电磁波传播环境，导致无法测算各馈电点移相量而不得不放弃。因此，探索一种高效、自适应、稳定的非侵入式空间功率合成方法对rfa治疗体系具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于时间反演的微波消融系统及方法解决了现有技术难以准确建模人体内非均匀且各向异性的复杂电磁波传播环境，导致无法测算各馈电点移相量，从而缺少一种高效、自适应、稳定的非
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、提供了一种基于时间反演的微波消融系统，其包括天线、电源模块、rf射频模块和mcu单片机控制模块；rf射频模块包括时间反演子模块和射频开关子模块；电源模块分别连接时间反演子模块和mcu单片机控制模块的一端；时间反演子模块分别连接射频开关单元的一端和mcu单片机控制模块的另一端；射频开关单元的另一端连接天线；其中：
4、天线，用于发射时间反演信号、探测脉冲和接收反射信号；
5、电源模块，用于为其他模块供电；
6、射频开关子模块，用于切换时间反演信号的运行标志位，控制天线的接收功能和发射功能；
7、时间反演子模块，用于对反射信号进行鉴相、时间反演得到对应的肿瘤位置信息和时间反演信号；
8、mcu单片机控制模块，用于控制时间反演子模块，实现对各个信号的处理并控制采集或发送信号。
9、进一步地，时间反演子模块包括接收链路单元、发射链路单元；接收链路单元包括dac芯片、两个90度电桥和四个鉴相器，分别为90度电桥a、90度电桥b、鉴相器a、鉴相器b、鉴相器c和鉴相器d；发射链路单元包括信号源、一分二功分器a、一分二功分器b、一分二功分器c、一分八功分器a、一分八功分器b、移相器a、移相器b、功率放大器a和功率放大器b；射频开关单元包括两个射频开关，分别为射频开关a和射频开关b；
10、信号源连接一分二功分器a的输入端；一分二功分器a的输出端分别连接一分八功分器a的输入端、一分八功分器b的输入端；
11、一分八功分器a的四个信号输出端连接90度电桥a的输入端，另外四个信号输出端连接90度电桥b的输入端；90度电桥a的输出端分别连接鉴相器a的第一输入端和鉴相器b的第一输入端；90度电桥b的输出端分别连接鉴相器c的第一输入端和鉴相器d的第一输入端；
12、一分八功分器b的四个信号输出端连接移相器a的第一输入端，另外四个信号输出端连接移相器b的第一输入端；dac芯片的输出端分别连接移相器a的第二输入端和移相器b器的第二输入端；移相器a的输出端连接功率放大器a的输入端；功率放大器a的输出端连接射频开关a的第一输入端；移相器b的输出端连接功率放大器b的输入端；功率放大器b的输出端连接射频开关b的第一输入端；
13、天线分别连接射频开关a和射频开关b的第二输入端；射频开关a的输出端连接一分二功分器b的输入端；一分二功分器b的输出端分别连接鉴相器a的第二输入端和鉴相器b的第二输入端；射频开关b的输出端连接一分二功分器c的输入端；一分二功分器c的输出端分别连接鉴相器c的第二输入端和鉴相器d的第二输入端；鉴相器a、鉴相器b、鉴相器c和鉴相器d的输出端均连接mcu单片机控制模块。
14、进一步地，接收链路单元、发射链路单元采用时分复用控制。
15、进一步地，电源模块包括12v电源、型号为mic30192的模拟前端处理芯片、型号为lt8334的降压稳压器、型号为lt1763的低压差稳压器和型号为ams117的低压差电压传感器；12v电源的输出端分别连接模拟前端处理芯片的输入端和降压稳压器的输入端；模拟前端处理芯片的输出端连接低压差稳压器的输入端；低压差稳压器的第一输出端连接低压差电压传感器的输入端；降压稳压器的输出端和低压差电压传感器的输出端均连接mcu单片机控制模块；低压差稳压器的第二输出端和第三输出端均连接rf射频模块。
16、进一步地，mcu单片机控制模块采用型号为stm32的单片机；鉴相器a、鉴相器b、鉴相器c和鉴相器d均采用型号为ad8302的鉴相器；天线为八阵元天线。
17、提供了一种基于时间反演的微波消融系统的微波消融方法，其包括以下步骤：
18、s1、初始化mcu单片机并设定状态切换时间；
19、s2、判断是否正常读取dac芯片；若是则设定初始的运行标志位并进入步骤s3；反之则返回步骤s1；其中，初始的运行标志位为发射状态；
20、s3、基于初始的运行标志位，发射探测脉冲至病理部位；
21、s4、基于状态切换时间，更新微波消融系统运行标志位，得到当前的运行标志位；
22、s5、根据当前的运行标志位，通过天线接收对应的反射信号，并利用时间反演子模块对反射射频信号进行处理，得到肿瘤位置信息和时间反演信号；
23、s6、更新当前的运行标志位为消融状态，并根据肿瘤位置信息，通过天线发射时间反演信号至肿瘤进行消融；
24、s7、判断消融状态是否结束；若是则微波消融系统结束运行，并清除运行标志位；反之则重复步骤s6直至消融结束。
25、进一步地，
26、步骤s4的进一步包括：
27、s4-1、记录发射时间；
28、s4-2、判断发射时间是否不小于状态切换时间；若是则通过射频开关子模块将运行标志位切换为接收状态，得到当前的运行标志位并进入步骤s5；反之则进入步骤s4-3；
29、s4-3、通过dac芯片同步输出置位并通过射频开关控制io置位，使微波消融系统进行延迟，并返回步骤s3。
30、进一步地，
31、步骤s5进一步包括：
32、s5-1、根据当前的运行标志位，通过天线接收对应的反射信号；
33、s5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：包括天线、电源模块、RF射频模块和MCU单片机控制模块；所述RF射频模块包括时间反演子模块和射频开关子模块；所述电源模块分别连接时间反演子模块和MCU单片机控制模块的一端；所述时间反演子模块分别连接射频开关单元的一端和MCU单片机控制模块的另一端；所述射频开关单元的另一端连接天线；其中：
2.根据权利要求1所述的基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：所述时间反演子模块包括接收链路单元、发射链路单元；所述接收链路单元包括DAC芯片、两个90度电桥和四个鉴相器，分别为90度电桥A、90度电桥B、鉴相器A、鉴相器B、鉴相器C和鉴相器D；所述发射链路单元包括信号源、一分二功分器A、一分二功分器B、一分二功分器C、一分八功分器A、一分八功分器B、移相器A、移相器B、功率放大器A和功率放大器B；所述射频开关单元包括两个射频开关，分别为射频开关A和射频开关B；
3.根据权利要求1所述的基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：所述接收链路单元、发射链路单元采用时分复用控制。
4.根据权利要求1所述的基于时间反演
5.根据权利要求2所述的基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：所述天线为八阵元天线：所述MCU单片机控制模块采用型号为STM32的单片机；所述鉴相器A、鉴相器B、鉴相器C和鉴相器D均采用型号为AD8302的鉴相器；所述天线为八阵元天线。
6.一种基于权利要求1至5任一所述的基于时间反演的微波消融系统的微波消融方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的微波消融方法，其特征在于：所述步骤S4的进一步包括：
8.根据权利要求6所述的微波消融方法，其特征在于：所述步骤S5进一步包括：
9.根据权利要求8所述的微波消融方法，其特征在于：所述步骤S5-4的具体过程：
...【技术特征摘要】
1.一种基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：包括天线、电源模块、rf射频模块和mcu单片机控制模块；所述rf射频模块包括时间反演子模块和射频开关子模块；所述电源模块分别连接时间反演子模块和mcu单片机控制模块的一端；所述时间反演子模块分别连接射频开关单元的一端和mcu单片机控制模块的另一端；所述射频开关单元的另一端连接天线；其中：
2.根据权利要求1所述的基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：所述时间反演子模块包括接收链路单元、发射链路单元；所述接收链路单元包括dac芯片、两个90度电桥和四个鉴相器，分别为90度电桥a、90度电桥b、鉴相器a、鉴相器b、鉴相器c和鉴相器d；所述发射链路单元包括信号源、一分二功分器a、一分二功分器b、一分二功分器c、一分八功分器a、一分八功分器b、移相器a、移相器b、功率放大器a和功率放大器b；所述射频开关单元包括两个射频开关，分别为射频开关a和射频开关b；
3.根据权利要求1所述的基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：所述接收链路单元、发射链路单元采用时分复用控制。
4.根据权利要求1所述的基于时间反演的微波消融系统，其特征在于：所述电源模块包括12v电源、型号为mic30192的模拟前...
【专利技术属性】
技术研发人员：金海焱，李瑞蛟，严国维，李小娜，李慧，金海陆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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