用于导管的高压发射电路及消融工具的制作方法

1.本发明涉及脉冲电场消融技术领域，尤其涉及一种用于导管的高压发射电路及消融工具。


背景技术：

2.目前治疗心律失常所采用的导管消融技术中的消融能量通常以射频能量为主，冷冻能量为辅，这两种消融方式在治疗心律失常已经显示出一定的优越性，同时也有相应的局限性，例如消融能量对消融区域组织的破坏缺乏选择性，且依赖于导管的贴靠力，可能对邻近的食管、冠状动脉和膈神经等造成一定的损伤，因此找到一种快速安全高效的消融能量以完成并达到持久性肺静脉隔离且不伤及毗邻组织的相关技术成为研究的热点。
3.脉冲电场消融技术是一种利用脉冲电场作为能量的新型消融方式，其作为一种非热消融技术日渐得到了临床应用的关注。脉冲电场消融技术主要是通过产生一种脉宽为毫秒、微秒甚至纳秒级的高压脉冲电场，在短时间内释放极高的能量，其能使得细胞膜甚至是细胞内的细胞器如内质网、线粒体、细胞核等会产生大量的不可逆的微孔，进而造成病变细胞的凋亡，从而达到预期的治疗目的。但是，作为一种新型能量消融技术，脉冲电场消融技术面临着发射电极之间不能实现正弦波电压输出的缺陷，从而限制了脉冲电场消融技术在临床上的应用。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于导管的高压发射电路，该电路实现了正弦波脉冲电压波形的输出，满足了一些脉冲电场消融手术中的治疗需求，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。
5.本发明的第二个目的在于提出一种消融工具。
6.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于导管的高压发射电路，导管上设置有第一电极和第二电极，高压发射电路包括：第一发射电路，第一发射电路的第一端与高压正极相连，第一发射电路的第二端与高压地相连，第一发射电路的第三端与高压负极相连；滤波电路，滤波电路的输入端与第一发射电路的发射端相连，滤波电路的输出端与第一电极相连，第二电极与高压地相连；控制电路，控制电路与第一发射电路相连，用于对第一发射电路进行控制，以使第一发射电路输出交流方波，并经滤波电路滤波处理，以在第一电极和第二电极之间形成正弦波。
7.根据本发明实施例的用于导管的高压发射电路，第一发射电路分别与滤波电路以及控制电路相连，控制电路用于对第一发射电路进行控制以使第一发射电路输出交流方波，并通过滤波电路进行滤波处理，以在第一电极和第二电极之间形成正弦波。由此，实现了正弦波脉冲电压波形的输出，满足了一些脉冲电场消融手术中的治疗需求，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。
8.根据本发明的一个实施例，第一发射电路包括：第一开关管、第二开关管和第三开关管，其中，第一开关管的第一端与高压正极相连，第一开关管的第二端、第二开关管的第一端和第三开关管的第一端均与滤波电路的输入端相连，第二开关管的第二端与高压地相连，第三开关管的第二端与高压负极相连，第一开关管的控制端、第二开关管的控制端和第三开关管的控制端分别与控制电路相连。
9.根据本发明的一个实施例，当第一开关管处于导通状态时，第一发射电路输出交流方波的正高压；当第二开关管处于导通状态时，第一发射电路输出交流方波的零电压；当第三开关管处于导通状态时，第一发射电路输出交流方波的负高压。
10.根据本发明的一个实施例，第一开关管至第三开关管的结构相同，且均由多个反向连接的开关管构成。
11.根据本发明的一个实施例，第一发射电路还包括：第一电阻和第二电阻，第一电阻串联在第一开关管的第一端与高压正极之间，第二电阻串联在第三开关管的第二端与高压负极之间。
12.根据本发明的一个实施例，滤波电路包括：第一电感和第一电容，第一电感的一端与第一发射电路的发射端相连，第一电感的另一端与第一电容的一端和第一电极相连，第一电容的另一端与高压地相连。
13.根据本发明的一个实施例，第一电极包括多个，每个第一电极均设置有第一发射电路和滤波电路，控制电路还用于对任意第一发射电路进行控制，以在相应的第一电极与第二电极之间形成正弦波。
14.根据本发明的一个实施例，第一电极和第二电极均包括多个，高压发射电路还包括：第一开关电路和第二开关电路，第一发射电路通过第一开关电路与多个第一电极相连，高压地通过第二开关电路与多个第二电极相连，控制电路还用于对第一开关电路和第二开关电路进行控制，以在任意第一电极与第二电极之间形成正弦波。
15.根据本发明的一个实施例，第一开关电路包括多个第一开关，多个第一开关与多个第一电极一一对应，且第一开关串联在滤波电路的输出端与相应的第一电极之间；第二开关电路包括多个第二开关，多个第二开关与多个第二电极一一对应，且第二开关串联在相应第二电极与高压地之间。
16.根据本发明的一个实施例，高压发射电路还包括：采样电阻，采样电阻串联在第一发射电路的第二端与高压地之间。
17.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种消融工具，包括如第一方面实施例的用于导管的高压发射电路。
18.根据本发明实施例的消融工具，通过上述的用于导管的高压发射电路，实现了正弦波脉冲电压波形的输出，满足了一些脉冲电场消融手术中的治疗需求，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。
19.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.图1为根据本发明第一个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
21.图2为根据本发明第二个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
22.图3为根据本发明第三个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
23.图4为根据本发明一个实施例的用于导管的高压发射电路的电压波形图；
24.图5为根据本发明第四个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
25.图6为根据本发明第五个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
26.图7为根据本发明第六个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
27.图8为根据本发明第七个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图；
28.图9为根据本发明一个实施例的消融工具的结构示意图。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.下面参考附图描述本发明实施例提出的用于导管的高压发射电路及消融工具。
31.图1为根据本发明第一个实施例的用于导管的高压发射电路的结构示意图，参考图1所示，导管上设置有第一电极p1和第二电极p2，高压发射电路包括：第一发射电路110、滤波电路120以及控制电路130。
32.其中，第一发射电路110的第一端与高压正极+hv相连，第一发射电路110的第二端与高压地gnd相连，第一发射电路110的第三端与高压负极
‑
hv相连；滤波电路120的输入端与第一发射电路110的发射端相连，滤波电路120的输出端与第一电极p1相连，第二电极p2与高压地gnd相连；控制电路130与第一发射电路110相连，用于对第一发射电路110进行控制，以使第一发射电路110输出交流方波，并经滤波电路120滤波处理，以在第一电极p1和第二电极p2之间形成正弦波。
33.需要说明的是，脉冲电场消融技术是治疗心律失常的一种常用方法，该方法是通过产生一种脉宽为毫秒、微秒甚至纳秒级的高压脉冲电场，在短时间内释放极高的能量，使得细胞膜甚至是细胞内的细胞器如内质网、线粒体、细胞核等在高压脉冲电场作用下会产生大量的不可逆的微孔，从而造成病变细胞的凋亡进而达到治疗快速心率失常的目的。
34.在实际应用中，首先经过穿刺锁骨下静脉和双股侧静脉对心脏进行电生理检查，以明确诊断所需消融病灶所在部位，然后通过特制导管沿着血管插入心脏并到达病灶部位，并通过设置在导管上的第一电极p1以及第二电极p2在短时间内对病灶部位发射高压脉冲电场，从而达到精确处理心肌细胞的功能，而不对其他非靶的细胞组织产生必要的影响。在工作时，正常情况下，高压发射电路中的控制电路130会向第一发射电路110发送控制信号，以控制第一发射电路110周期性向外输出正高压、负高压或零电压，从而形成具有一定频率的交流方波脉冲电压，第一发射电路110形成的交流方波脉冲电压在滤波电路120的滤波作用下可以在第一电极p1处形成具有一定频率的正弦波电压，由于第二电极p2与高压地gnd相连，第二电极p2的电压始终为零电压，因此在控制电路130以及滤波电路120的共同作用下，可以在第一电极p1以及第二电极p2之间形成具有一定频率的正弦波电压，实现了正弦波脉冲电压波形的输出，使之可以满足一些脉冲电场消融手术治疗需求。
35.根据本发明实施例的用于导管的高压发射电路，第一发射电路分别与滤波电路以
及控制电路相连，控制电路用于对第一发射电路进行控制以使第一发射电路输出交流方波，并通过滤波电路进行滤波处理，以在第一电极和第二电极之间形成正弦波。由此，实现了正弦波脉冲电压波形的输出，满足了一些脉冲电场消融手术中的治疗需求，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。
36.在一些实施例中，如图2所示，第一发射电路110包括：第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3，其中，第一开关管q1的第一端与高压正极+hv相连，第一开关管q1的第二端、第二开关管q2的第一端和第三开关管q3的第一端均与滤波电路120的输入端相连，第二开关管q2的第二端与高压地gnd相连，第三开关管q3的第二端与高压负极
‑
hv相连，第一开关管q1的控制端、第二开关管q2的控制端和第三开关管q3的控制端分别与控制电路130相连。
37.进一步地，当第一开关管q1处于导通状态时，第一发射电路110输出交流方波的正高压；当第二开关管q2处于导通状态时，第一发射电路110输出交流方波的零电压；当第三开关管q3处于导通状态时，第一发射电路110输出交流方波的负高压。
38.具体来说，如图2所示，将第一发射电路110的发射端记为点a，第一发射电路110中的第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3的控制端分别与控制电路130相连，当控制电路130通过第一开关管q1的控制端控制第一开关管q1导通时，第一发射电路110的发射端a通过第一开关管q1与高压正极+hv直接相连，从而获得绝对的正高压；当控制电路130通过第二开关管q2的控制端控制第二开关管q2导通时，第一发射电路110的发射端a通过第二开关管q2与高压地gnd直接相连，从而获得绝对的零电压；当控制电路130通过第三开关管q3的控制端控制第三开关管q3导通时，第一发射电路110的发射端a通过第三开关管q3与高压负
‑
hv直接相连，从而获得绝对的负高压。
39.进一步的，基于第一发射电路110的发射端a能够获得绝对的正高压、零电压和负高压，因此通过控制电路130按照一定的规律控制第一开关管q1、第二开关管q2以及第三开关管q3的通断，能够在第一发射电路110发射端a处获得期望的脉冲电压波形，例如可以获得如图4(a)所示的交流方波脉冲电压波形。
40.需要说明的是，上述的第一开关管q1至第三开关管q3为理想开关模型，而在实际应用中，上述的第一开关管q1至第三开关管q3中的部分或全部可由一个或多个非理想开关管以及一些辅助元器件来实现理想开关模型的功能，所有这些变形方案或替代方案均在本技术的保护范围内，具体这里不做限制。
41.在一些实施例中，参考图3所示，第一开关管q1至第三开关管q3的结构相同，且均由多个反向连接的开关管构成。这里以两个反向连接的开关管为例，具体工作过程参考前述，这里不再赘述。
42.在一些实施例中，继续参考图2所示，第一发射电路110还包括：第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1串联在第一开关管q1的第一端与高压正极+hv之间，第二电阻r2串联在第三开关管q3的第二端与高压负极
‑
hv之间。
43.需要说明的是，第一电阻r1和第二电阻r2为限流电阻或者防电流冲击的电阻，用于减小或阻止系统放电时寄生电感或者寄生电容导致瞬间大电流以及电路振荡。
44.在一些实施例中，如图5所示，滤波电路120包括：第一电感l和第一电容c，第一电感l的一端与第一发射电路110的发射端相连，第一电感l的另一端与第一电容c的一端和第
一电极p1相连，第一电容c的另一端与高压地gnd相连。
45.具体来说，结合图5所示，以第二电极p2作为参考电极，第一发射电路110形成的交流方波在第一电感l以及第一电容c的共同作用下会在第一电极p1与第二电极p2之间形成如图4(b)所示的正弦波脉冲电压波形。需要说明的是，所形成的正弦波脉冲电压波形的频率可以通过控制电路130控制第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3通断快慢而改变，从而可以形成各种不同频率的正弦波，以满足不同导管消融手术的需求。
46.可选的，如图6所示，第一电极包括多个，每个第一电极均设置有第一发射电路和滤波电路，控制电路130还用于对任意第一发射电路进行控制，以在相应的第一电极与第二电极p2之间形成正弦波。
47.也就是说，本技术中的高压发射电路可由多个第一发射电路并联构成，且分别通过滤波电路向多个第一电极输出正弦波，从而在多个第一电极和第二电极p2之间形成所需正弦波脉冲电压波形。在使用过程中，选取第二电极p2作为参考电极，控制电路130可以控制任意第一发射电路工作，从而可以在任意第一电极处形成正弦波，进而可以在任意第一电极和第二电极p2之间形成所需正弦波脉冲电压波形，也就是说，可以搭配使用任意第一电极与第二电极p2实现正弦波脉冲电压波形的输出，提高了任意第一电极与第二电极p2之间电压调节的灵活性。另外，由于多个第一电极可以被设置在导管的不同位置，因此在脉冲电压消融治疗过程中，可以根据病灶的位置随意调节工作电极，而不需大范围移动导管以使电极对准病灶，提高了脉冲电压消融技术的可操作性，降低了操作难度。
48.可选的，如图7所示，第一电极和第二电极均包括多个，高压发射电路还包括：第一开关电路140和第二开关电路150，第一发射电路110通过第一开关电路140与多个第一电极相连，高压地gnd通过第二开关电路150与多个第二电极相连，控制电路130还用于对第一开关电路140和第二开关电路150进行控制，以在任意第一电极与第二电极之间形成正弦波。
49.进一步地，第一开关电路140包括多个第一开关，多个第一开关与多个第一电极一一对应，且第一开关串联在滤波电路120的输出端与相应的第一电极之间；第二开关电路150包括多个第二开关，多个第二开关与多个第二电极一一对应，且第二开关串联在相应第二电极与高压地gnd之间。
50.具体来说，在工作时，正常情况下，高压发射电路中的控制电路130会分别向第一发射电路110、第一开关电路140以及第二开关电路150发送控制信号，以控制多个第一电极中任意一个或多个电极通过滤波电路120与第一发射电路110接通，以及多个第二电极中任意一个或多个电极与高压地gnd接通。举例来说，控制电路130可以控制第一电极p11通过滤波电路120与第一发射电路110接通，以及第二电极p21与高压地gnd接通，以在第一电极p11与第二电极p21之间形成正弦波脉冲电压波形；或者，控制电路130可以控制第一电极p11通过滤波电路120与第一发射电路110接通，以及第二电极p22与高压地gnd接通，从而实现在第一电极p11与第二电极p22之间形成正弦波脉冲电压波形；以此类推，可以实现第一电极p11与任意第二电极之间形成正弦波电压；另外，控制电路130还可以控制任意第一电极的通断，进而可以实现任意第一电极与第二电极之间形成正弦波脉冲电压波形，从而实现任意两个发射电极之间脉冲电压波形的输出，提高了任意两个发射电极之间电压调节的灵活性。另外，由于电极可以被设置在导管的不同位置，因此在脉冲电压消融治疗过程中，可以根据病灶的位置随意调节工作电极，而不需大范围移动导管以使电极对准病灶，提高了脉
冲电压消融技术的可操作性，降低了操作难度，更能满足多种脉冲电场消融手术治疗需求。
51.在一些实施例中，如图8所示，高压发射电路还包括：采样电阻r，采样电阻r串联在第一发射电路110的第二端与高压地gnd之间，用于在使用期间检测高压放电。
52.综上所述，第一发射电路分别与滤波电路及控制电路相连，控制电路用于对第一发射电路进行控制以使第一发射电路输出交流方波，并通过滤波电路进行滤波处理，以在第一电极和第二电极之间形成正弦波。由此，实现了正弦波脉冲电压波形的输出，满足了一些脉冲电场消融手术中的治疗需求，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。
53.图9为根据本发明一个实施例的消融工具的结构示意图，参考图9所示，该消融工具1000包括上述用于导管的高压发射电路100。
54.根据本发明实施例的消融工具，通过上述的用于导管的高压发射电路，实现了正弦波脉冲电压波形的输出，满足了一些脉冲电场消融手术中的治疗需求，提高了脉冲电场消融技术在心律失常治疗上的应用前景。
55.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
56.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)、mcu、dsp等。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。