一种微波调制装置、介质、微波功率源及微波消融系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微波调制装置、介质、微波功率源及微波消融系统。所述微波调制装置包括第一输出模块和第二输出模块，第一输出模块用于在第一时间段，输出固定调制参数的调制信号；第二输出模块用于在所述第一时间段之后的第二时间段，输出调制参数混沌变化的调制信号，所述第一时间段和所述第二时间段输出的调制信号能够加载于基波形成辐射至目标组织的微波信号，以使微波信号的能量密度在所述第二时间段呈降低趋势。本发明专利技术通过微波能量输出采用混沌变化调制方式，提高单脉冲输出能量，而在保持或减少平均功率同时，降低微波消融天线近场温度，降低组织碳化，提高能量输出效率，扩大消融范围。大消融范围。大消融范围。

【技术实现步骤摘要】
一种微波调制装置、介质、微波功率源及微波消融系统


[0001]本专利技术涉及微波消融
，尤其涉及一种微波调制装置、介质、微波功率源及微波消融系统。

技术介绍

[0002]微波消融是一项可以应用于肿瘤治疗的热消融技术。利用微波对生物组织进行快速加热，使得肿瘤组织受热变性坏死，从而达到治疗肿瘤的目的。微波加热的机制主要是通过电磁场的作用，使组织中水分子等偶极子摩擦生热，能够在短时间内迅速产生大量热能，使组织达到高温。与射频和激光消融等其他热消融技术相比，微波消融具有升温快、凝血能力强、受血流因素影响小、正常凝固范围较大且稳定等特点，是热消融治疗技术中应用前景较好的一项技术。
[0003]当前，微波消融能量输出调制方式均为等幅等频的连续波输出模式。微波治疗设备发射的微波能量经微波消融天线辐射到组织后，微波能量在组织中其场强的振幅随传播距离增加按指数规律衰减。也就是说，微波在组织中传播时，微波能量随进入组织的深度增加而逐渐减弱。表征这个衰减程度的量是穿透深度或半衰距离。穿透深度d定义为：场强振幅衰减到表面值的1/e(即为表面值得36.9%)的距离，或者说，微波功率密度降低到表面值的1/e
2 (即13.5%)。2450MHz在肝组织穿透深度d为17mm。由于微波能量是连续波持续输出，靠近微波消融天线近端的温度会急剧上升，近场组织快速产生碳化。一方面，碳化后组织会导致天线周围的阻抗匹配发生变化，天线失配，驻波变大，一部分微波能量会返回微波治疗设备；另一方面，碳化后组织阻挡了微波能量的有效辐射，从而使一部分微波能量在碳化处损耗，转换为热的形式，从而加剧了碳化的程度，导致消融天线远端能量减小，使整体的消融区域变小。

技术实现思路

[0004]为解决微波消融过程中近场组织快速产生碳化的问题，本专利技术提供一种微波调制装置、介质、微波功率源及微波消融系统。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种微波调制装置，包括：第一输出模块，用于在第一时间段输出固定调制参数的调制信号；第二输出模块，用于在所述第一时间段之后的第二时间段，输出调制参数混沌变化的调制信号，所述第一时间段和所述第二时间段输出的调制信号能够加载于基波形成辐射至目标组织的微波信号，以使微波信号的能量密度在所述第二时间段呈降低趋势；其中，所述调制信号包括包络调制信号和/或脉冲调制信号；所述调制信号包括包络调制信号时，所述调制参数包括幅度和/或频率；所述调制信号包括脉冲调制信号时，所述调制参数包括幅度、频率、占空比中的至少一个。
[0006]在一些实现方式中，所述第二时间段划分为多个子时间段；所述输出调制参数混沌变化的调制信号，包括：
在每个所述子时间段，基于预设的调节步进量对前一子时间段的调制参数进行降低，得到当前子时间段的调制参数，以在所述第二时间段输出调制参数混沌变化的调制信号。
[0007]在一些实现方式中，所述调制信号包括脉冲调制信号时，所述固定调制参数包括第一幅度、第一频率和第一占空比；所述输出调制参数混沌变化的调制信号，包括：将占空比调整为第二占空比，所述第二占空比低于所述第一占空比；在每两个第二占空比的脉冲调制信号之间插入第二幅度、第三占空比的脉冲调制信号，以使不同幅度的脉冲调制信号交替输出；其中，所述第二幅度低于所述第一幅度，所述第三占空比高于所述第二占空比且低于所述第一占空比。
[0008]在一些实现方式中，所述调制信号包括脉冲调制信号时，所述输出调制参数混沌变化的调制信号，包括：实时获取目标微波消融天线的输出功率和反射功率；基于所述输出功率和所述反射功率计算驻波比；基于所述驻波比及预设的微波消融天线、消融组织与驻波比基准值的对应关系，确定目标微波消融天线及目标消融组织对应的驻波比基准值；基于所述驻波比与所述驻波比基准值的差值调整调制参数，以输出调制参数混沌变化的调制信号。
[0009]在一些实现方式中，所述基于所述驻波比与所述驻波比基准值的差值调整调制参数，包括：在所述差值大于0时，将幅度、占空比和/或频率进行减小调整；在所述差值小于0时，将幅度、占空比和/或频率进行增加调整。
[0010]在一些实现方式中，利用如下计算式将幅度进行减小调整：A
ut
=Au
‑
|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；利用如下计算式将幅度进行增加调整：A
ut
=Au＋|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；其中，A
ut
表示调整后的幅度，Au表示调整前的幅度，ΔSWR表示驻波比与驻波比基准值的差值，SWR
s
表示进阶值，A
uadj
表示幅度调节量。
[0011]在一些实现方式中，利用如下计算式将占空比进行减小调整：D
tt
=Dt
×
[1
‑
(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；利用如下计算式将占空比进行增加调整：D
tt
=Dt
×
[1＋(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；其中，D
tt
表示调整后的占空比，Dt表示调整前的占空比，ΔSWR表示驻波比与驻波比基准值的差值，SWR
s
表示进阶值，D
tadj
表示占空比调节量。
[0012]在一些实现方式中，利用如下计算式分别将幅度和占空比进行减小调整：A
ut
=Au
‑
|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；D
tt
=Dt
×
[1
‑
(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；利用如下计算式分别将幅度和占空比进行增加调整：A
ut
=Au＋|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；
D
tt
=Dt
×
[1＋(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；其中，A
ut
表示调整后的幅度，ΔSWR表示驻波比与驻波比基准值的差值，SWR
s
表示进阶值，Au表示调整前的幅度，A
uadj
表示幅度调节量；D
tt
表示调整后的占空比，Dt表示调整前的占空比，D
tadj
表示占空比调节量。
[0013]在一些实现方式中，利用如下计算式将频率进行减小调整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波调制装置，其特征在于，包括：第一输出模块，用于在第一时间段输出固定调制参数的调制信号；第二输出模块，用于在所述第一时间段之后的第二时间段，输出调制参数混沌变化的调制信号，所述第一时间段和所述第二时间段输出的调制信号能够加载于基波形成辐射至目标组织的微波信号，以使微波信号的能量密度在所述第二时间段呈降低趋势；其中，所述调制信号包括包络调制信号和/或脉冲调制信号；所述调制信号包括包络调制信号时，所述调制参数包括幅度和/或频率；所述调制信号包括脉冲调制信号时，所述调制参数包括幅度、频率、占空比中的至少一个。2.根据权利要求1所述的微波调制装置，其特征在于，所述第二时间段划分为多个子时间段；所述输出调制参数混沌变化的调制信号，包括：在每个所述子时间段，基于预设的调节步进量对前一子时间段的调制参数进行降低，得到当前子时间段的调制参数，以在所述第二时间段输出调制参数混沌变化的调制信号。3.根据权利要求1所述的微波调制装置，其特征在于，所述调制信号包括脉冲调制信号时，所述固定调制参数包括第一幅度、第一频率和第一占空比；所述输出调制参数混沌变化的调制信号，包括：将占空比调整为第二占空比，所述第二占空比低于所述第一占空比；在每两个第二占空比的脉冲调制信号之间插入第二幅度、第三占空比的脉冲调制信号，以使不同幅度的脉冲调制信号交替输出；其中，所述第二幅度低于所述第一幅度，所述第三占空比高于所述第二占空比且低于所述第一占空比。4.根据权利要求1所述的微波调制装置，其特征在于，所述调制信号包括脉冲调制信号时，所述输出调制参数混沌变化的调制信号，包括：实时获取目标微波消融天线的输出功率和反射功率；基于所述输出功率和所述反射功率计算驻波比；基于所述驻波比及预设的微波消融天线、消融组织与驻波比基准值的对应关系，确定目标微波消融天线及目标消融组织对应的驻波比基准值；基于所述驻波比与所述驻波比基准值的差值调整调制参数，以输出调制参数混沌变化的调制信号。5.根据权利要求4所述的微波调制装置，其特征在于，所述基于所述驻波比与所述驻波比基准值的差值调整调制参数，包括：在所述差值大于0时，将幅度、占空比和/或频率进行减小调整；在所述差值小于0时，将幅度、占空比和/或频率进行增加调整。6.根据权利要求5所述的微波调制装置，其特征在于，利用如下计算式将幅度进行减小调整：A
ut
=Au
‑
|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；利用如下计算式将幅度进行增加调整：A
ut
=Au＋|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；其中，A
ut
表示调整后的幅度，Au表示调整前的幅度，ΔSWR表示驻波比与驻波比基准值的差值，SWR
s
表示进阶值，A
uadj
表示幅度调节量。
7.根据权利要求5所述的微波调制装置，其特征在于，利用如下计算式将占空比进行减小调整：D
tt
=Dt
×
[1
‑
(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；利用如下计算式将占空比进行增加调整：D
tt
=Dt
×
[1＋(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；其中，D
tt
表示调整后的占空比，Dt表示调整前的占空比，ΔSWR表示驻波比与驻波比基准值的差值，SWR
s
表示进阶值，D
tadj
表示占空比调节量。8.根据权利要求5所述的微波调制装置，其特征在于，利用如下计算式分别将幅度和占空比进行减小调整：A
ut
=Au
‑
|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；D
tt
=Dt
×
[1
‑
(|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
D
tadj
)]；利用如下计算式分别将幅度和占空比进行增加调整：A
ut
=Au＋|ΔSWR|
÷
SWR
s
×
A
uadj
；D
tt
=Dt
×
[1＋(|ΔSWR|
÷
SWR
...

【专利技术属性】
技术研发人员：江荣华，翟亚琪，王清，张文琦，介清，杨晶晶，黄乾富，
申请(专利权)人：海杰亚北京医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：