心脏脉冲电场消融系统技术方案

本发明专利技术提供一种心脏脉冲电场消融系统，其包括脉冲发生器，所述脉冲发生器包括脉冲发生装置以及能量控制模块，所述脉冲发生装置包括一直流电源和构成全桥结构的两个半桥电路，所述能量控制模块包括采用FPGA资源实现的脉冲序列产生程序，所述脉冲序列产生程序产生的脉冲用于形成两个所述半桥电路的触发脉冲信号。该心脏脉冲电场消融系统利用FPGA形成触发脉冲，工作速度快，延迟低，抗干扰能力强，而且所述触发脉冲方便调整，有利于满足不同消融场景的需求，使得所述脉冲电场消融系统的消融有效性和可调性均得到了提升。性和可调性均得到了提升。性和可调性均得到了提升。

【技术实现步骤摘要】
心脏脉冲电场消融系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种心脏脉冲电场消融系统。

技术介绍

[0002]心脏正常的窦性心律从窦房结开始，窦房结产生去极化波，使得心肌组织细胞去极化，相邻的心肌组织细胞的去极化，实现去极化的跨心房传播，从而心房收缩并将血液从心房清空到心室中，然后电生理信号经由房室结以及希氏束被递送到心室的心肌组织细胞。细胞的去极化跨心室传播，从而使得心室收缩。该传导系统实现有组织的心肌收缩序列，从而产生有规律的心跳。
[0003]心脏中某些部分的心肌细胞的不应性的不均匀分布可能导致心脏组织中的异常传导路径，可能导致心电信号在某些组织周围循环的小波。异常传导路径造成异常的、不规律的并可能致命的心律失常。心律失常可发生在心房中，如以心房心动过速、心房纤颤或心房扑动的形式。心律失常还可能发生在心室中，如以室性心动过速的形式。
[0004]治疗心律失常的方法包括在心肌组织上制造一个或多个损伤灶，上述损伤灶在心肌内膜分割出独立的线性损伤，使异常的传导路径无法形成。用于制造上述损伤灶的方法可以是对目标部位的心肌细胞施加射频能量或进行低温冷却等，然而其潜在缺点是，可能同时伤害到非目标组织，如食管或膈神经。
[0005]脉冲电场消融(pulse field ablation，PFA)是通过设计适当的脉冲电场，将短时程、高电压的多个电脉冲来进行消融能量的释放，使细胞膜形成不可逆电穿孔(irreversible electroporation，IRE)，从而导致细胞膜渗透率的变化，破坏细胞内环境稳态，最终导致细胞凋亡的消融方式。脉冲电场消融因其具有的非热消融、组织特异性等优点，在心脏消融特别是房颤消融的应用近年来得到关注。
[0006]但是，现有脉冲电场消融系统在产生消融波形以进行治疗时，在消融有效性及可调性等方面仍然存在不足，需要改进。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种心脏脉冲电场消融系统。
[0008]本专利技术提供的心脏脉冲电场消融系统包括脉冲发生器，所述脉冲发生器包括：
[0009]脉冲发生装置，包括脉冲发生电路，所述脉冲电路包括一直流电源和构成全桥结构的两个半桥电路，两个所述半桥电路的正极性输入侧均与所述直流电源的正电压输出端相连且负极性输入侧均与地相连，两个所述半桥电路的输出端连接负载；以及
[0010]能量控制模块，包括采用FPGA资源实现的脉冲序列产生程序，所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲用于形成两个所述半桥电路的触发脉冲信号。
[0011]可选的，所述脉冲发生电路中，每个所述半桥电路具有上开关和下开关，且所述上开关和所述下开关为推挽输出结构；所述能量控制模块包括第一输出通道和第二输出通道，所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲分别通过所述第一输出通道和所述第二输出通道
发送给两个所述推挽输出结构。
[0012]可选的，所述能量控制模块还包括：
[0013]通道控制信号，当所述通道控制信号为高电平时，由所述第一输出通道输出相应的电脉冲而所述第二输出通道失能，当所述通道控制信号为低电平时，由所述第二输出通道输出相应的电脉冲而所述第一输出通道失能。
[0014]可选的，所述通道控制信号的半周期为所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲的周期的整数倍。
[0015]可选的，所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲的脉宽为0.5μs～150μs，相邻两个电脉冲间隔100μs～300μs。
[0016]可选的，所述能量控制模块还包括：
[0017]脉冲计数单元，通过检测所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲的上升沿，对所述电脉冲计数；以及
[0018]脉冲输出控制单元，根据所述脉冲计数单元的计数结果，判断所述电脉冲的个数是否小于或等于第一设定值，若是，形成脉冲输出使能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲通过所述第一输出通道或所述第二输出通道发送给相应的所述推挽输出结构，若否，形成脉冲输出失能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲不输出给所述推挽输出结构。
[0019]可选的，当所述电脉冲的个数大于所述第一设定值时，所述脉冲输出控制单元形成脉冲输出失能信号后，所述脉冲输出控制单元还根据实时的所述脉冲计数单元的计数结果，判断所述电脉冲的个数是否小于或等于第二设定值，若是，形成脉冲输出失能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的脉冲不输出给所述推挽输出结构，若否，输出脉冲输出使能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲通过所述第一输出通道或所述第二输出通道发送给相应的所述推挽输出结构，同时使所述脉冲计数单元的计数结果置零，以重新对所述触发脉冲计数；所述第二设定值大于所述第一设定值。
[0020]可选的，所述第二设定值是所述第一设定值的1.5倍以上。
[0021]可选的，所述脉冲发生电路还包括：
[0022]继电器，设置于所述直流电源与两个所述半桥电路之间；
[0023]第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一限流电阻连接在所述继电器和两个所述半桥电路的上开关之间，所述第二限流电阻连接在两个所述半桥电路的所述下开关和地之间。
[0024]可选的，每个所述半桥电路包括在所述直流电源和所述上开关之间设置的第一并联结构，所述第一并联结构包括多个并联的第一调节电阻和设置在至少部分并联支路上的开关，以所述第一并联结构的总电阻为所述第一限流电阻。
[0025]可选的，所述第一并联结构中，各个并联支路中的所述第一限流电阻的阻值互不相同。
[0026]可选的，每个所述半桥电路包括在所述下开关和地之间设置的第二并联结构，所述第二并联结构包括多个并联的第二调节电阻和设置在至少部分并联支路上的开关，以所述第二并联结构的总电阻为所述第二限流电阻。
[0027]可选的，所述脉冲发生装置还包括：
[0028]电流传感器，用于检测所述直流电源的输出电流，并反馈相应的电压。
[0029]可选的，所述脉冲发生器还包括：
[0030]短路保护模块，连接所述脉冲发生装置，所述短路保护模块用于判断所述电流传感器反馈的电压是否超过参考电压，若是，则断开所述继电器。
[0031]可选的，所述脉冲发生器还包括：
[0032]处理模块，所述处理模块与所述短路保护模块连接，当所述电流传感器输出的电压信号超过所述参考电压时，所述处理模块减小所述直流电源的输出电压幅值，并复位所述继电器导通。
[0033]可选的，所述短路保护模块包括：
[0034]第一比较器，正输入端连接所述电流传感器反馈的电压，负输入端连接所述参考电压，当所述反馈电压大于所述参考电压，所述第一比较器输出高电平；
[0035]第二比较器，负输入端连接所述第一比较器的输出端，正输入端连接一恒定电压，当所述第一比较器输出高电平，所述第二比较器输出低电平；
[0036]三极管Q4，基极和集电极与所述第二比较器的输出端连接，发射极接地，当所述第二比较器输出低电平，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，包括脉冲发生器，所述脉冲发生器包括：脉冲发生装置，包括脉冲发生电路，所述脉冲发生电路包括一直流电源和构成全桥结构的两个半桥电路，两个所述半桥电路的正极性输入侧均与所述直流电源的正电压输出端相连且负极性输入侧均与地相连，两个所述半桥电路的输出端连接负载；以及能量控制模块，包括采用FPGA资源实现的脉冲序列产生程序，所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲用于形成两个所述半桥电路的触发脉冲信号。2.如权利要求1所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述脉冲发生电路中，每个所述半桥电路具有上开关和下开关，且所述上开关和所述下开关为推挽输出结构；所述能量控制模块包括第一输出通道和第二输出通道，所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲分别通过所述第一输出通道和所述第二输出通道发送给两个所述推挽输出结构。3.如权利要求2所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述能量控制模块还包括：通道控制信号，当所述通道控制信号为高电平时，由所述第一输出通道输出相应的电脉冲而所述第二输出通道失能，当所述通道控制信号为低电平时，由所述第二输出通道输出相应的电脉冲而所述第一输出通道失能。4.如权利要求3所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述通道控制信号的半周期为所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲的周期的整数倍。5.如权利要求3所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲的脉宽为0.5μs～150μs，相邻两个电脉冲间隔100μs～300μs。6.如权利要求2所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述能量控制模块还包括：脉冲计数单元，通过检测所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲的上升沿，对所述电脉冲计数；脉冲输出控制单元，根据所述脉冲计数单元的计数结果，判断所述电脉冲的个数是否小于或等于第一设定值，若是，形成脉冲输出使能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲通过所述第一输出通道或所述第二输出通道发送给相应的所述推挽输出结构，若否，形成脉冲输出失能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲不输出给所述推挽输出结构。7.如权利要求6所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，当所述电脉冲的个数大于所述第一设定值时，所述脉冲输出控制单元形成脉冲输出失能信号后，所述脉冲输出控制单元还根据实时的所述脉冲计数单元的计数结果，判断所述电脉冲的个数是否小于或等于第二设定值，若是，形成脉冲输出失能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的脉冲不输出给所述推挽输出结构，若否，输出脉冲输出使能信号，使所述脉冲序列产生程序产生的电脉冲通过所述第一输出通道或所述第二输出通道发送给相应的所述推挽输出结构，同时使所述脉冲计数单元的计数结果置零，以重新对所述触发脉冲计数；所述第二设定值大于所述第一设定值。8.如权利要求7所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述第二设定值是所述第一设定值的1.5倍以上。9.如权利要求2所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，所述脉冲发生电路还包
括：继电器，设置于所述直流电源与两个所述半桥电路之间；第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一限流电阻连接在所述继电器和两个所述半桥电路的上开关之间，所述第二限流电阻连接在两个所述半桥电路的所述下开关和地之间。10.如权利要求9所述的心脏脉冲电场消融系统，其特征在于，每个所述半...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞，龚善石，闫伟，赵丹儒，
申请(专利权)人：上海介入医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：