一种温度可控的冷冻消融系统技术方案

本发明专利技术提供一种温度可控的冷冻消融系统，包括导管、流体输送单元以及控制单元；其中所述导管包括中心腔室和位于导管远端的球囊，在所述中心腔室内设有供冷冻流体输入球囊的输入通道和供冷冻流体从球囊流出的流出通道；所述流体输送单元供应冷冻流体并将冷冻流体排出；所述控制单元对流体输送单元进行控制以根据目标温度值控制所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。在冷冻消融系统稳态工作时，通过控制冷冻流体的输入压力，可以使导管远端的球囊温度趋近于所述目标温度值，这样手术风险比较小，在达到同样消融深度的情况下，具有更安全、稳定的消融模式。

A temperature controlled cryoablation system

The invention provides a temperature controllable freezing ablation system, which includes a catheter, a fluid delivery unit and a control unit, wherein the catheter includes a central chamber and a balloon at the distal end of the catheter, wherein the central chamber is provided with an input channel for the frozen fluid to enter the balloon and an outflow channel for the frozen fluid to flow out of the balloon; the fluid delivery unit supplies the frozen fluid and The control unit controls the fluid conveying unit to control the temperature of the balloon to approach the target temperature value according to the target temperature value. During the steady-state operation of the cryoablation system, by controlling the input pressure of the cryofluid, the balloon temperature at the distal end of the catheter can approach the target temperature value, so that the surgical risk is relatively small, and the ablation mode is safer and more stable when the same ablation depth is reached.

【技术实现步骤摘要】
一种温度可控的冷冻消融系统
本专利技术涉及一种冷冻消融系统，具体而言，涉及一种对球囊冷冻温度可控的冷冻消融系统。
技术介绍
针对射频消融术对心率失常患者带来的治疗风险，目前冷冻消融介入治疗的技术也开始在临床中应用。冷冻消融采用液态氮类的液化气体作为冷冻流体源，通过液态氮的吸收蒸发，带走组织热量，使目标部位的温度降低至一定温度，异常电生理的细胞组织遭到破坏且不至于冻伤组织，从而减除心率失常的风险。但已知的冷冻消融系统也存在一定的局限性，仅能够以恒定的制冷功率运行，满足不了房颤冷冻消融术中治疗对最低温度的不同需求，对于更完善、可控不同冷冻温度的冷冻消融系统存在需求。
技术实现思路
在根据本专利技术的一个优选实施方式的冷冻消融系统中，通过对冷冻流体进行稳态控制，可以有效控制冷冻流体的输入量，能够使冷冻流体在导管远端的球囊内有效气化，使球囊的制冷效果最佳。在冷冻消融系统稳态工作时，导管远端的球囊内始终具有较为稳定的压力值，通过控制冷冻流体的输入压力，可以使球囊温度趋近于所述目标温度值，这样手术风险也比较小，在达到同样消融深度的情况下，具有更安全、稳定的消融模式。根据本专利技术的一个方面，提供一种温度可控的冷冻消融系统，包括导管、流体输送单元以及控制单元；其中所述导管包括中心腔室和位于导管远端的球囊，在所述中心腔室内设有供冷冻流体输入球囊的输入通道和供冷冻流体从球囊流出的流出通道；所述流体输送单元供应冷冻流体并将冷冻流体排出；所述控制单元对流体输送单元进行控制以根据目标温度值控制所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。优选的，所述控制单元包括串级PID控制回路以控制所述球囊的温度变化趋势，使得所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。优选的，所述串级PID控制回路包括主PID控制回路(PID1)和副PID控制回路(PID2)，其中主PID控制回路进行温度变化趋势控制，副PID控制回路进行压力控制。优选的，在主PID控制回路中，温度为目标被调量，在副PID控制回路中，压力为实际被调量；在目标温度值被设定后，主PID控制回路和副PID控制回路联动控制，以通过实际被调量的变化调节目标被调量，使得所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。优选的，球囊温度无限趋近于所述目标温度值。优选的，当球囊温度趋近于所述目标温度值时，球囊温度的最低值不小于所述目标温度值。优选的，所述目标温度值是预先存储在所述控制单元内的参数，并能够通过所述控制单元的人机交互单元进行设定。优选的，所述主PID控制回路根据目标温度值通过压力调节对温度进行调节；所述副PID控制回路根据主PID控制回路输入的压力通过流量调节阀开度对压力进行调节。优选的，所述主PID控制回路和副PID控制回路分别通过下述方程式计算调节量和控制量：控制量：u(t)＝Δu(t)+常量调节量：其中：e(t)为误差，e(t)＝目标值－实测值；Kp为比例增益；Ti为积分时间；Td为微分作用强度。优选的，所述导管的输入通道的输入侧与流体输送单元的流体输送管连接，导管的流出通道的流出侧与流体输送单元的流体回收管连接；在所述导管的输入通道的输入侧设有输入侧压力传感器和输入侧流量调节阀。优选的，所述冷冻消融系统还设置有检测球囊温度的至少一个温度传感器。根据本专利技术的另一方面，提供一种控制冷冻消融系统中球囊温度的方法，其特征在于，包括：根据设定的目标温度值对球囊温度进行串级PID控制，使得所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。优选的，所述串级PID控制包括主PID控制和副PID控制，其中主PID控制进行温度变化趋势控制，副PID控制进行压力控制。优选的，在主PID控制中，温度为目标被调量，在副PID控制中，压力为实际被调量；在目标温度值被设定后，主PID控制和副PID控制进行联动控制，以通过实际被调量的变化调节目标被调量，使得所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。优选的，球囊温度无限趋近于所述目标温度值。优选的，当球囊温度趋近于所述目标温度值，球囊温度的最低值不小于所述目标温度值。优选的，所述主PID控制根据目标温度值通过压力调节对温度进行调节；所述副PID控制根据主PID控制输入的压力通过流量调节阀开度对压力进行调节。优选的，所述主PID控制和副PID控制分别通过下述方程式计算调节量和控制量：控制量：u(t)＝Δu(t)+常量调节量：其中：e(t)为误差，e(t)＝目标值－实测值；Kp为比例增益；Ti为积分时间；Td为微分作用强度。附图说明下面将参照实施例和附图更详细地描述本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的一种实施方式的冷冻消融系统的结构示意图；图2所示的是导管的输入侧和排出侧与流体输送单元相连接的示意图；图3所示是根据本专利技术一种实施方式的控制原理图；图4是根据本专利技术的一种实施方式的导管结构示意图；图5所示的是根据本专利技术一种实施方式的温度曲线图；图6所示的是根据本专利技术一种实施方式的温度变化曲线图。具体实施方式下面通过示例性实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明，但本专利技术不仅仅限于下面的实施例。图1所示的是根据本专利技术的一种实施方式的温度可控的冷冻消融系统10的结构示意图。如附图1所示，所述系统10可包括导管12，流体输送单元13以及控制单元14。所述导管12包括细长的主体管，所述主体管包括中心腔室，在所述主体管的远端设有可膨胀元件，如球囊。远端通常指远离操作者靠近患者的一端，近端通常指靠近操作者的一端。在所述主体管的中心腔室内设有一个或多个通道或管道，如流体输送通道、流体回收通道等管路，从而提供所述主体管近端部分和远端部分之间的流体、机械和/或电连通。所述流体输送通道的近端延伸至所述导管的近端，例如与流体输送单元13的冷冻流体储存容器的流体输送管连接。所述流体输送通道的远端延伸进入球囊内，其可以绕球囊管腔内的轴的一部分盘绕或缠绕，也可以通过其它方式设置在球囊内，并通过一个或多个孔向球囊内喷射冷冻流体。所述流体回收通道的远端与球囊的管腔连通，所述流体回收通道的近端通过所述主体管延伸至所述导管的近端，气化后的冷冻流体通过与流体回收通道连接的流体输送单元13的流体回收管流入冷冻流体回收系统内。图4示出了根据本专利技术一个实施例的导管的示例性结构，其近端设置有操作手柄及各种接口，其远端设有球囊，所述球囊内设有一个或多个温度传感器。所述流体输送单元13包括用来为冷冻流体提供输送、排放功能的容器以及管路，如冷冻流体存储容器36、冷冻流体回收系统等。所述流体输送单元13还包括泵、阀、换热机构以及控制元件，如压力传感器、质量流量传感器、温度传感器等，用来对输送至所述导管远端的球囊内的冷冻流体进行输送、回收和/或再循环的过程进行数据采集以及流量调节。在冷冻流体输送至导管远端的球囊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度可控的冷冻消融系统，包括导管、流体输送单元以及控制单元；其中所述导管包括中心腔室和位于导管远端的球囊，在所述中心腔室内设有供冷冻流体输入球囊的输入通道和供冷冻流体从球囊流出的流出通道；所述流体输送单元供应冷冻流体并将冷冻流体排出；所述控制单元对流体输送单元进行控制以根据目标温度值控制所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。/n

【技术特征摘要】
1.一种温度可控的冷冻消融系统，包括导管、流体输送单元以及控制单元；其中所述导管包括中心腔室和位于导管远端的球囊，在所述中心腔室内设有供冷冻流体输入球囊的输入通道和供冷冻流体从球囊流出的流出通道；所述流体输送单元供应冷冻流体并将冷冻流体排出；所述控制单元对流体输送单元进行控制以根据目标温度值控制所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。


2.根据权利要求1所述的温度可控的冷冻消融系统，其特征在于，所述控制单元包括串级PID控制回路以控制所述球囊的温度变化趋势，使得所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。


3.根据权利要求2所述的温度可控的冷冻消融系统，其特征在于，所述串级PID控制回路包括主PID控制回路(PID1)和副PID控制回路(PID2)，其中主PID控制回路进行温度变化趋势控制，副PID控制回路进行压力控制。


4.根据权利要求3所述的温度可控的冷冻消融系统，其特征在于，在主PID控制回路中，温度为目标被调量，在副PID控制回路中，压力为实际被调量；在目标温度值被设定后，主PID控制回路和副PID控制回路联动控制，以通过实际被调量的变化调节目标被调量，使得所述球囊的温度趋近于所述目标温度值。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的温度可控的冷冻消融系统，其特征在于，球囊温度无限趋近于所述目标温度值。


6.根据权利要求5所述的温度可控的冷冻消融系统，其特征在于，当球囊温度趋近于所述目标温度值时，球囊温度的最低值不小于所述目标温度值。


7.根据权利要求1-4中任一项所述的温度可控的冷冻消融系统，其特征在于，所述目标温度值是预先存储在所述控制单元内的参数，并能够通过所述控制单元的人机交互单元进行设定。


8.根据权利要求3或4所述的冷冻消融系统，其特征在于，所述主PID控制回路根据目标温度值通过压力调节对温度进行调节；所述副PID控制回路根据主PID控制回路输入的压力通过流量调节阀开度对压力进行调节。


9.根据权利要求1-4中任一项所述的冷冻消融系统，其特征在于，所述主PID控制回路和副PID控制回路分别通过下述方程式计算调节量和控制量：
控制量：u(t)＝Δu(t)+常量
调节量：
其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚杰，耿坦，韩博阳，刘彦宾，冯骥，彭博，
申请(专利权)人：心诺普医疗技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11