N通道微波消融系統技術方案

一種N通道微波消融系統，N為大于等于2的正整數，包括：微波發生器，用于產生微波信號；N個微波消融天線，用于將所述微波發生器產生的微波信號傳導到患者的指定部位；其中，所述N個微波消融天線內分別設置有冷卻劑通道；控制單元，用于控制所述微波發生器的開關和輸出功率。本發明專利技術的N通道微波消融系統支持多針同時消融，能有效縮短手術時間，采用自動功率控制技術，輸出功率穩定，采用多路測溫和控溫技術，消融過程安全、可控。

【技術實現步驟摘要】
N通道微波消融系統
本專利技術涉及微波消融設備，尤其是涉及一種N通道微波消融系統。
技術介紹
從1994年首次報告超聲引導下經皮穿刺，將微波天線置入瘤體內治療小肝癌獲得成功以來，微波消融技術通過對微波儀和天線的不斷改進創新得到快速發展。早期微波消融針沒有水冷循環系統，針桿極易過熱，只能支持10～30W的小功率輸入，離體消融區域寬度只有1～2cm，且形狀不規則。水冷循環系統的應用，使得微波針針桿的溫度得到控制，從而允許輸入較大功率，以獲得較大的消融尺寸。目前，微波消融系統普遍可以支持80～100W的大功率，離體消融區域直接可以達到3～4cm；對于超過5cm腫瘤，需要采用多針消融方式。由于目前的微波消融系統都僅支持單針消融，如中國201510131521.5號專利技術專利申請，對于尺寸超過5cm的腫瘤或多腫瘤情況，只能進行連續多次消融手術。申請人發現上述現有技術存在如下技術缺陷：(1)對于大腫瘤或多腫瘤患者，醫生需要進行連續多次消融手術，手術總時間很長，病人難以接受；(2)連續多次消融手術中，一次消融結束后腫瘤及附近區域有大量的水汽，在影像設備下難以看清腫瘤的情況，導致下次消融手術難以準確入針；(3)對于大血管附近的腫瘤消融，容易穿破大血管而導致內出血。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提出一種N通道微波消融系統，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。為了實現上述目的，本專利技術提出了一種N通道微波消融系統，N為大于等于2的正整數，所述N通道微波消融系統包括：微波發生器，用于產生微波信號；N個微波消融天線，用于將所述微波發生器產生的微波信號傳導到患者的指定部位；其中，所述N個微波消融天線內分別設置有冷卻劑通道；控制單元，用于控制所述微波發生器的開關和輸出功率。其中，所述N個微波消融天線內的冷卻劑通道之間是并聯或串聯連接。其中，所述微波發生器包括N組微波功率單元和電源模塊。其中，所述N組微波功率單元彼此之間相位相差1/4周期，且對應的N個微波消融天線之間的距離相隔λ/4。其中，每一組所述微波功率單元包含信號源、壓控衰減電路、微波放大鏈路、功率耦合器、環形器、溫度監測單元、子控制單元、功率檢測電路和子通信單元；其中，由信號源產生低功率微波，經過功率放大鏈路被逐級放大到微波消融手術需求的功率值；功率耦合器、環形器和功率檢測電路檢測微波功率單元輸出的功率和端口反射功率；子控制單元將檢測到的輸出功率與主控制單元由子通信單元發送過來的用戶設置值進行比較，并根據比較結果調整加載到壓控衰減電路上的偏置電壓，使微波功率輸出單元輸出功率與用戶設置一致。其中，由壓控衰減電路、子控制單元、功率檢測電路、微波放大鏈路和功率耦合器構成的自動功率控制電路能保證微波發生器的輸出功率誤差不超過5％。基于上述技術方案可知，本專利技術的N通道微波消融系統及方法相對于現有技術具有如下有益效果：(1)雙通道微波消融系統支持雙針同時消融，對于腫瘤尺寸超過5cm或多腫瘤患者，能有效地縮短手術時間；(2)與單針多次消融方式相比，雙針同時消融的方式更利于術中準確插針；(3)本專利技術采用水路并聯連接水冷循環方式，保證了良好的冷卻效果；(4)本專利技術采用的自動功率控制技術，使輸出功率穩定，保證了系統的安全、有效；(5)本專利技術采用的多路測溫和控溫技術，使消融過程安全、可控。附圖說明圖1是本專利技術的微波發生器的架構方框圖；圖2是本專利技術的微波功率單元的架構方框圖；圖3是本專利技術的子控制單元進行自動控制的流程圖；圖4是作為本專利技術一個優選實施例的雙通道模式微波功率單元的工作原理圖；圖5是本專利技術的微波消融電極及同軸電纜的結構示意圖；圖6是本專利技術的雙通道模式的水路并聯連接示意圖；圖7是本專利技術的雙通道模式的水路串聯連接示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術公開了一種N通道微波消融系統，支持N支消融針同時進行消融，其中N為大于等于2的正整數。本專利技術的N通道微波消融系統包括：微波發生器，用于產生微波信號；N個微波消融針，用于將所述微波發生器產生的微波信號傳導到患者的指定部位；其中，N為大于等于2的正整數；以及，所述N個微波消融針內分別設置有冷卻劑通道；控制單元，用于控制所述微波發生器的開關和輸出功率。進一步地，N個微波消融天線內的冷卻劑通道之間是并聯或串聯連接。進一步地，該微波發生器內還包括冷卻水泵和冷卻水通道，用于與所述N個微波消融天線內的冷卻劑通道連接，并輸送冷卻水。進一步地，該微波發生器包括N組微波功率單元和電源模塊。進一步地，該N組微波功率單元彼此之間相位相差1/4周期，且對應的N個微波消融天線之間的距離相隔λ/4。進一步地，每一組微波功率單元包含信號源、壓控衰減電路、微波放大鏈路、功率耦合器、環形器、溫度監測單元、子控制單元、功率檢測電路和子通信單元等。其中，由信號源產生低功率微波，經過功率放大鏈路被逐級放大到微波消融手術需求的功率值。功率耦合器、環形器和功率檢測電路可以檢測微波功率單元輸出的功率和端口反射功率。子控制單元將檢測到的輸出功率與主控制單元由子通信單元發送過來的用戶設置值進行比較，并根據比較結果調整加載到壓控衰減電路上的偏置電壓，使微波功率輸出單元輸出功率與用戶設置一致。由壓控衰減電路、子控制單元、功率檢測電路、微波放大鏈路和功率耦合器構成的自動功率控制系統能保證微波發生器的輸出功率誤差不超過5％。當功率監測電路或溫度監測單元監測到反射功率或內部溫度異常時，子通信單元反饋給主控制單元，主控制單元立即停止微波輸出，并向用戶發出提示或報警。進一步地，子控制單元基于如下變量進行控制：(1)功率相對值P1(由功率檢測電路獲取)；(2)用戶設定功率值P0(由子通信單元獲取)；(3)功率校準系數f1(由子系統存儲器獲取)；(4)壓控衰減器的偏置電壓Vp(由子控制單元產生)。該子控制單元自動控制的流程如下：子控制單元基于功率檢測電路獲取的功率相對值P1，以及由子通信單元從控制單元處獲得的用戶設定功率值P0來計算ΔP，計算公式為：ΔP＝P0-P1×f1；其中，f1為子系統存儲器獲取的功率校準系數f1。基于ΔP的值是大于、等于還是小于0，子控制單元生成對應的壓控衰減器的偏置電壓Vp，并將其反饋到壓控衰減器對衰減值進行調節。由于采用模擬電路方式的壓控衰減器衰減值連續可調，所以上述微波功率單元使實際輸出功率持續無限逼近用戶設置功率值。當微波控制單元因溫度升高增益降低時，上述的自動功率控制算法能自動調節嚴控衰減器的衰減值，維持恒定的輸出。微波功率單元還具備功率監測和溫度監測功能。當功率監測電路或溫度監測單元監測到反射功率或內部溫度異常時，子通信單元反饋給主控制單元，主控制單元立即停止微波輸出，并向用戶發出提示或報警。下面結合附圖對本專利技術的一個優選實施方式作進一步闡述說明，在該優選實施方式中，只包括兩個通道。需要說明的是，其僅是用于舉例說明，本專利技術并不限于此。本專利技術公開了一種雙通道微波消融系統，支持兩支消融針同時進行消融。該微波消融系統由微波發生器和微波消融附件構成。微波發生器由兩組微波功率單元、電源模塊、主控制單元、顯示單元、風扇系統、冷卻水泵、外部接口等組成，如圖1所示。如圖2所示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種N通道微波消融系統，N為大于等于2的正整數，其特征在于，所述N通道微波消融系統包括：微波發生器，用于產生微波信號；N個微波消融天線，用于將所述微波發生器產生的微波信號傳導到患者的指定部位；其中，所述N個微波消融天線內分別設置有冷卻劑通道；控制單元，用于控制所述微波發生器的開關和輸出功率。

【技術特征摘要】
1.一種N通道微波消融系統，N為大于等于2的正整數，其特征在于，所述N通道微波消融系統包括：微波發生器，用于產生微波信號；N個微波消融天線，用于將所述微波發生器產生的微波信號傳導到患者的指定部位；其中，所述N個微波消融天線內分別設置有冷卻劑通道；控制單元，用于控制所述微波發生器的開關和輸出功率。2.如權利要求1所述的N通道微波消融系統，其特征在于，所述N個微波消融天線內的冷卻劑通道之間是并聯或串聯連接。3.如權利要求1所述的N通道微波消融系統，其特征在于，所述微波發生器內還包括冷卻水泵和冷卻水通道，用于與所述N個微波消融天線內的冷卻劑通道連接，并輸送冷卻水。4.如權利要求1所述的N通道微波消融系統，其特征在于，所述微波發生器包括N組微波功率單元和電源模塊。5.如權利要求4所述的N通道微波消融系統，其特征在于，所述N組微波功率單元彼此之間相位相差1/4周期，且對應的N個微波消融天線之間的距離相隔λ/4。6.如權利要求4所述的N通道微波消融系統，其特征在于，每一組所述微波功率單元包含信號源、壓控衰減電路、微波放大鏈路、功率耦合器、環形器、溫度監測單元、子控制單元、功率檢測電路和子通信單元；其中，由信號源產生低功率微波，經過功率放大鏈路被逐級放大到微波消融手術需求的功率值；功率耦合器、環形器和功率檢測電路檢測微波功率單元輸出的功率和端口反射功率；子控制單元將檢測到的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃文星，詹德志，
申請(專利權)人：賽諾微醫療科技浙江有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33