本发明专利技术公开了一种射频消融导管接触情况表征装置，包括射频消融导管、相移电路、相位检测电路、PI控制器以及驱动电路。射频消融导管包括由第一环形电极与第二环形电极构成的第一组电极和由第三环形电极与微型电极构成的第二组电极，在射频消融手术实施过程中，起初用于测量的两组电极完全处于血液中，记录此时两组电极测得的电流信号之间的相位差；随着射频消融导管的深入，微型电极接触到组织，两组电流信号之间的相位差发生变化。本发明专利技术通过自动调整驱动电压的频率，使得两组电极电流信号之间的相位差保持与先前一致，进而根据频率变化反应射频消融导管插入组织的深度变化，从而表征射频消融导管与组织的接触情况，引导手术治疗的精确实施。治疗的精确实施。治疗的精确实施。
【技术实现步骤摘要】
射频消融导管接触情况表征装置
[0001]本专利技术涉及一种新型的射频消融导管和人体组织接触情况的表征装置，尤其涉及射频消融导管从血液接触到肌肉组织这一过程的局部表征。
技术介绍
[0002]近年来随着微创消融技术和医学影像引导技术的不断发展，局部消融技术在肿瘤疾病的治疗中的地位越来越重要。与外科切除手术相比，利用局部消融技术治疗肿瘤疾病具有低发病率、低死亡率、低成本以及适用于实时监测等优点。此外，在射频消融进行治疗肿瘤的过程中影响肿瘤组织局部损伤的因素有很多，但鉴于在常规消融过程中不能精准的评估肿瘤组织的损伤程度，所以我们需要利用消融过程中肿瘤组织的其他特性来对组织真实损伤形成进行标记从而来指导射频消融能量的输送。
[0003]现如今，射频消融过程中，除了组织温度、组织阻抗特性、射频消融仪功率等因素对射频消融效果的影响较大之外，电极和组织的接触情况也是表征射频消融效果的一个重要因素。通过利用恒功率射频消融电源对心肌组织进行消融实验，结果表明，不仅导管上电极的尺寸和电极间距离对射频消融效果有一定影响，而且射频消融导管插入组织的深度对射频消融效果的影响也尤为突出，因此在射频消融过程中需要对肿瘤组织和导管接触情况进行实时的监测。
[0004]通过射频消融过程中对采集的电流信号的变化可以实时的监控射频消融导管插入的深度，从而表征导管和肿瘤组织的接触情况，进而在一定程度上控制射频消融过程的精确进行。此外，通过射频消融前对导管尖端处肌肉组织的电流信息的测量，根据测量值可以调整射频消融导管的插入深度，从而使得导管处于一个进行射频消融时使得消融效果最好的一个深度。
[0005]因此，为了保证消融治疗效果并保证患者的安全，更进一步的对射频消融导管插入组织的深度进行测量，从而得到导管和人体组织的接触情况，对于监测射频消融的进行具有十分重要的理论意义和实用价值。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种射频消融导管接触情况表征装置，以根据射频消融导管插入人体组织的深度，来更好的指导射频消融的进行。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种射频消融导管接触情况表征装置，包括：
[0008]射频消融导管，包括自上而下设置在其外层上的第一环形电极、第二环形电极和第三环形电极，以及嵌入在射频消融导管尖端处的微型电极，所述第三环形电极临近所述微型电极设置；当所述射频消融导管仅与血液接触时，所述微型电极和第三环形电极之间的第二电流信号与第一环形电极和第二环形电极之间的第一电流信号的相位差为初始给定值，该初始给定值为0；当所述射频消融导管接触到肌肉组织后，微型电极和第三环形电极之间的第二电流信号发生变化；
[0009]相移电路，用于调整所述第一电流信号的相位，以减小第一电流信号与第二电流信号之间的相位差；
[0010]相位检测电路，与所述相移电路相连，用于测量并检测第一电流信号与第二电流信号之间的相位差；
[0011]PI控制器，与所述相位检测电路相连，用于调整第一电流信号与第二电流信号之间的相位差，并计算该相位差与初始给定值之间的差值来得到频率控制字；以及
[0012]驱动电路，与所述PI控制器相连，用于根据获得的频率控制字来改变驱动射频消融导管的电压信号的频率，使得第一电流信号与第二电流信号之间的相位差保持为初始给定值为0。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述驱动电路包括与所述PI控制器相连的DDS信号源，所述PI控制器能够调整所述DDS信号源的输出信号的频率，以产生非刺激性的交流电压信号。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述驱动电路还包括连接在射频消融导管与DDS信号源之间的功率放大电路，所述功率放大电路分别与第一环形电极和第三环形电极相连，用于驱动并测量所述微型电极、第三环形电极、第二环形电极及第一环形电极上产生的电流。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述微型电极设置有多个，并等间距的嵌入在所述射频消融导管的尖端。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，每个微型电极的中心与所述射频消融导管的尖端之间的距离均相同，每个微型电极的直径大小相同，每个微型电极的中心到射频消融导管尖端的中心的距离也相同。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述相移电路包括功率放大器、与功率放大器的负极输入端相连的电阻R1、与电阻R1并联且连接至功率放大器的正极输入端的电容C1，以及一端与功率放大器的正极输入端相连、另一端接地的电阻R2。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述相移电路的传递函数为：
[0019][0020]该传递函数存在一个位于s＝1/C1R2的零点和一个s＝
‑
1/C1R2的极点，令s＝jω得：
[0021]θ＝
‑
2 arctanωC1R2[0022]其中，θ为相位差。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，当所述第一电流信号与所述第二电流信号之间的相位差为0时，驱动射频消融导管的电压信号的频率为谐振频率。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，当射频消融导管接触到肌肉组织后，所述微型电极和所述第三环形电极之间的导通介质转变为肌肉组织和血液，此时所述微型电极和所述第三环形电极之间的第二电流信号的相位发生变化，但第一环形电极和第二环形电极之间的第一电流信号的相位保持不变，使存在相位差。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对采集的第一电流信号与第二电流信号的相位差的提取，再经过PI控制器处理来改变DDS信号源的频率控制字，使DDS信号源可以输出不同频率的信号，从而以不同频率的信号驱动射频消融导管，记录相位差为初始给定值时的
谐振频率，通过频率的变化，反应射频消融导管插入人体组织深度的情况，从而更有效的引导射频消融的进行。
附图说明
[0026]图1是本专利技术射频消融导管接触情况表征装置的结构框图。
[0027]图2是图1中射频消融导管的结构示意图。
[0028]图3是图2所示射频消融导管的剖视图。
[0029]图4是图3中环形电极的剖视图。
[0030]图5是图3中微型电极的剖视图。
[0031]图6是本专利技术通过仿真计算获得的相位差与频率差的趋势图。
[0032]图7是图1中相移电路的电路图。
[0033]图8是图1中DDS信号源的工作原理图。
[0034]图9是通过COMSOL仿真软件搭建的仿真模型。
[0035]图10是射频消融导管在图9的基础上移动到组织模型后的仿真模型。
[0036]图11是射频消融导管插入肌肉组织后的频率变化曲线图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0038]如图1至图5所示，基于现有测量射频消融导管插入人体组织测量方法的基础上，本专利技术公开了一种射频消融导管接触情况表征装置，该表征装置在射频消融导管2的尖端集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种射频消融导管接触情况表征装置，其特征在于，包括：射频消融导管，包括自上而下设置在其外层上的第一环形电极、第二环形电极和第三环形电极，以及嵌入在射频消融导管尖端处的微型电极，所述第三环形电极临近所述微型电极设置；当所述射频消融导管仅与血液接触时，所述微型电极和第三环形电极之间的第二电流信号与第一环形电极和第二环形电极之间的第一电流信号的相位差为初始给定值，该初始给定值为0；当所述射频消融导管接触到肌肉组织后，微型电极和第三环形电极之间的第二电流信号发生变化；相移电路，用于调整所述第一电流信号的相位，以减小第一电流信号与第二电流信号之间的相位差；相位检测电路，与所述相移电路相连，用于测量并检测第一电流信号与第二电流信号之间的相位差；PI控制器，与所述相位检测电路相连，用于调整第一电流信号与第二电流信号之间的相位差，并计算该相位差与初始给定值之间的差值来得到频率控制字；以及驱动电路，与所述PI控制器相连，用于根据获得的频率控制字来改变驱动射频消融导管的电压信号的频率，使得第一电流信号与第二电流信号之间的相位差保持为初始给定值为0。2.根据权利要求1所述的射频消融导管接触情况表征装置，其特征在于：所述驱动电路包括与所述PI控制器相连的DDS信号源，所述PI控制器能够调整所述DDS信号源的输出信号的频率，以产生非刺激性的交流电压信号。3.根据权利要求2所述的射频消融导管接触情况表征装置，其特征在于：所述驱动电路还包括连接在射频消融导管与DDS信号源之间的功率放大电路，所述功率放大电路分别与第一环形电极和第三环形电极相连，用于驱动并测量所述微型电极、第三环形电极、第二环形电极及第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：申景金，李龙飞，金萧萧，周家铭，徐丰羽，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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