射频消融装置及其生物组织检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及射频消融领域，尤其涉及一种射频消融装置的生物组织阻抗检测电路。


背景技术：

2.射频消融主要应用于肿瘤、心血管、妇科、疼痛等疾病的治疗以及整形美容领域。在射频消融手术过程中，伴随温度的上升，生物组织将逐渐失去水分直至坏死，水分含量的下降直接导致生物组织阻抗值的增大，因此可以通过对生物组织阻抗的监测了解消融手术的实施程度。在消融手术前，准确地检测生物组织的阻抗以确定手术过程中实际使用的射频能量能够提高消融手术的治疗效果。
3.现有技术中，对生物组织的阻抗检测过程例如：将射频能量发生模块发射的射频能量作用于待测生物组织，然后通过相应的检测手段对待测生物阻值的阻抗进行检测，但是，射频能量发生模块输出的能量较大，在阻抗较低时向待测生物组织输出的功率可达2～3w，近似实际消融手术过程中的射频能量，可能对生物组织产生不必要的消融及伤害。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种射频消融装置的生物组织阻抗检测电路，以解决通过射频能量模块检测生物组织的阻抗时，由于输出功率较大造成不可预知的消融和伤害的问题。
5.根据本实用新型的第一方面，提供了一种射频消融装置的生物组织阻抗检测电路，包括：
6.射频能量发生模块、检测波发生模块、第一电阻与控制模块；
7.所述射频能量发生模块直接或间接连接待测生物组织的第一端，所述射频能量发生模块被配置为能够向所述待测生物组织输出射频能量；
8.所述检测波发生模块连接所述第一电阻第一端，所述第一电阻的第二端直接或间接连接所述待测生物组织的第一端，所述检测波发生模块被配置为能够向所述待测生物组织输出检测波；所述检测波的电参数低于所述射频能量的电参数；所述电参数包括以下至少之一：电压幅值、功率、频率；
9.所述控制模块直接或间接连接所述第一电阻的第二端，以采集目标电压，所述目标电压匹配于所述第一电阻第二端的电压，且不同目标电压对应于所述待测生物组织的不同的阻抗检测值。
10.可选的，所述检测波发生模块包括方波发生器，所述方波发生器的输出端直接或间接连接所述第一电阻的第一端。
11.可选的，所述检测波发生模块还包括带阻滤波器，所述带阻滤波器连接于所述方波发生器的输出端与所述第一电阻的第一端之间。
12.可选的，还包括放大反馈模块；
13.所述放大反馈模块连接于所述第一电阻的第二端与所述控制模块之间，所述放大
反馈模块被配置为能够将所述第一电阻第二端的电压放大后反馈至所述控制模块。
14.可选的，所述放大反馈模块包括放大单元，所述放大单元的输入端直接或间接连接所述第一电阻的第二端，所述放大单元的输出端直接或间接连接所述控制模块。
15.可选的，所述放大反馈模块还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述第一电阻的第二端和所述放大单元的输入端之间。
16.可选的，所述的射频消融装置的生物组织阻抗检测电路，还包括电压检测模块，以及电流检测模块；
17.所述电压检测模块并联于所述待测生物组织的两端，以检测所述待测生物组织的电压；
18.所述电压检测模块连接所述控制模块，以向所述控制模块反馈所述电压；
19.所述电流检测模块串联于所述待测生物组织，以检测所述待测生物组织的电流；
20.所述电流检测模块连接所述控制模块，以向所述控制模块反馈所述电流。
21.可选的，所述检测波发生模块还连接所述控制模块，以在所述控制模块的控制下输出所述检测波。
22.可选的，所述射频能量的频率与所述检测波的频率的比值大于5:1。
23.根据本实用新型的第二方面，提供了一种射频消融装置，包括第一方面及其可选方案涉及的生物组织阻抗检测电路。
24.本实用新型提供的射频消融装置及其生物组织阻抗检测电路中，新增了检测波发生模块，且其所产生的检测波的电参数低于射频能量的电参数，进而，可在输出检测波的情况下实现阻抗检测，可见，基于本实用新型的电路架构，在未进行射频消融的情况下，可以无需直接利用射频能量发生模块所产生能量实现阻抗检测，确保了生物组织阻抗检测的安全性，减少了由于射频能量过高而导致的不必要的生物组织消融及伤害。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型一示例性的实施例中提供的射频消融装置的生物组织阻抗检测电路的结构示意图
27.图2是本实用新型另一示例性的实施例提供的射频消融装置的生物组织阻抗检测电路的电路结构示意图；
28.图3是本实用新型又一示例性的实施例提供的射频消融装置的生物组织阻抗检测电路的电路结构示意图；
29.图4为本实用新型一示例性的实施例中频率与阻抗的关系示意图；
30.图5为本实用新型一示例性的实施例中控制模块的处理流程示意图；
31.图6为本实用新型再一示例性的实施例提供的射频消融装置的生物组织阻抗检测电路结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
35.请参考图1，本实用新型实施例提供射频消融装置的生物组织阻抗检测电路，包括：
36.射频能量发射模块11、检测波发生模块12、第一电阻r1与控制模块10；
37.具体地，所述射频能量发生模块11连接待测生物组织13的第一端，用于在消融手术过程中向所述待测生物组织13输出射频能量，所述射频能量的常用频率f0为200～500khz。
38.所述检测波发生模块12的输出端连接所述第一电阻r1第一端，所述第一电阻r1的第二端直接或间接连接所述待测生物组织13的第一端，所述检测波发生模块12用于向待测生物组织13输出检测波；
39.所述检测波的电参数包括以下至少之一：电压幅值a、功率p、频率f；且低于所述射频能量的电参数，例如，若其中的电参数包括频率f，则：所述射频能量的频率f0与所述检测波的频率f1的比值大于5:1，具体可以为10:1。
40.所述控制模块10，直接或间接连接所述第一电阻r1的第二端，以采集目标电压ua，所述目标电压ua匹配于所述第一电阻r1第二端的电压，且不同目标电压va对应于所述待测生物组织13的不同的阻抗检测值z0。该控制模块10例如可以包括为控制单元(即mcu100，具体为micro controller uni)或单片机。
41.其中的检测波，可以为方波、三角波、正弦波中至少之一。
42.以上方案中，新增了检测波发生模块，且其所产生的检测波的电参数低于射频能量的电参数，进而，可在输出检测波的情况下实现阻抗检测，可见，在无需射频消融时，可以无需直接利用射频能量发生模块所产生能量实现阻抗检测，确保了生物组织阻抗检测的安全性，减少了由于射频能量过高而导致的不必要的生物组织消融及伤害。
43.此外，基于本实用新型实施例的电路设计，阻抗检测值可基于以下公式计算得到：z0＝uar1/(u
b-ua)。其中，ub为第一电阻第一端的电压；
44.进而，基于本实用新型的电路架构，其中的第一电阻r1的阻值确定后，第一电阻第一端的电压ub由电路设计所得，具体可以设计为安全较低的电压。
45.可见，本实用新型为该种阻抗计算的方式提供充分的硬件基础，进而，使用本实用新型时，可以在未额外引入电压、电流检测模块的情况下，以较为简单的电路设计而实现目标电压的反馈，以及基于目标电压的阻抗计算。
46.请参考图2与图3，其中一种实施方式中，所述检测波发生模块12包括方波发生器121，所述方波发生器121的输出端连接所述第一电阻r1的第一端，进而为待测生物组织的阻抗的检测提供基础；
47.部分举例中，所述方波发生器121可连接控制模块，进而，输出的方波可以由控制模块10控制，例如，控制模块10可对以下至少之一进行控制：方波的波形、检测波的输出时机、以及具体的电参数等。
48.另部分举例中，所述方波发生器121也可以是独立产生检测波的，而不受控制模块控制。
49.图2与图3所示的实施方式中，所述检测波发生模块12还包括带阻滤波器122(band stop filters，bsf)，带阻滤波器122的输入端连接所述方波发生器121的输出端，带阻滤波器122的输出端与第一电阻r1的第一端相连，通过带阻滤波器122，可用于抑制方波发生器121输出的检测波中的干扰频率，得到带宽较窄的检测频率分量。
50.其他实施方式中，在第一电阻r1与方波发生器121之间也可未设置带阻滤波器或设置其他滤波器或滤波器件。
51.其中一种实施方式中，请参考图2，所述射频消融装置的生物组织阻抗检测电路还包括放大反馈模块14，所述放大反馈模块14的输入端连接所述第一电阻r1的第二端，输出端与所述控制模块13相连，所述放大反馈模块14用于放大所述第一电阻r1第二端的电压，并反馈至所述控制模块10。
52.所述放大反馈模块14包括放大单元141和第二电阻r2，所述放大单元15的输入端直接或间接地连接与第一电阻r1的第二端，输出端与所述控制模块10相连，所述反馈放大模块15还包括第二电阻r2，连接于所述第一电阻r1的第二端和所述放大单元141的输入端。
53.在一种举例中，所述方波发生器121输出的检测波的频率为50khz，所述射频能量发生模块输出的射频能量的频率为500khz。
54.在待机状态时，即所述射频能量发生模块不输出能量的状态下，所述方波发生器121输出的50khz检测波经过带阻滤波器122处理后，输入第一电阻r1的第一端，并在第一电阻r1的第二端与待测生物组织13的输入端之间的a点形成分压，分压后的信号输出至放大反馈模块14，在放大反馈模块14中，信号经过放大后输出至控制模块10。
55.所述第二电阻r2可用以作为限流电阻，例如可用于限制放大单元141的输入电流大小，以防电流过大烧坏所串联的放大单元141。
56.所述第一电阻r1的第一端电压为ub，第二端电压为ua，所述待测生物组织13的阻抗为z0，根据所述的生物组织阻抗检测电路推导可得，z0＝uar1/(u
b-ua)。
57.所述的第一电阻的第二端电压ub由电路设计确定，例如可以设计为较低的安全电压。
58.所述的第一电阻的第一端电压ua根据放大反馈模块14和控制模块10计算得到，其中所述第一电阻r1的电阻值由电路设计确定，为已知电阻。
59.在消融手术过程中，所述射频能量发生模块11启动后，频率为500khz的射频能量
直接或间接地被输出至所述待测生物组织13。
60.所述射频消融装置的生物组织阻抗检测电路还包括电压检测模块15，以及电流检测模块16。
61.所述电压检测模块15并联于所述待测生物组织13的两端，用于检测待测生物组织13的电压uz；所述电压检测模块15还连接至控制模块10，将所测的生物组织13的电压uz反馈至控制模块10。
62.所述电流检测模块16串联于所述待测生物组织13，用于检测待测生物组织13的电流iz；所述电流检测模块16还连接至控制模块10，将所测的生物组织13的电流iz反馈至控制模块10。
63.根据测量得到的所述待测生物组织13的电压uz和电流iz，计算得到所述待测生物组织13的阻抗z0＝uz/iz。
64.其中，通过电压检测模块15和电流检测模块16进行检测后运算得出阻抗，是出于在特定频率500khz消融时的真实阻抗，通过这种方式检测更加真实可靠。
65.此外，本实用新型实施例中，通过两种阻抗测试手段的结合，可在启动消融前进行阻抗检测，了解回路阻抗情况，为开始消融提供信息支持，但是又不影响射频能量通道。
66.同时，不同检测方式，还可适配于不同频率下的检测，其中，由于射频能量作用于待测生物组织时，其频率较高，使用放大反馈模块直接反馈至控制模块的方式难以及时适配地进行检测，故而，引入了电压检测模块与电流检测模块，满足高频下的精细的检测需求。
67.请参考图4，所述待测生物组织13属于容性阻抗，容性阻抗就是电阻内的电能以电场的形式储存，其频率-阻抗曲线如图4所示，所述待测生物组织13的阻抗z0在不同检测频率f下呈现不同的阻抗特性。
68.通常情况下，针对于500khz的波形(例如射频能量)作用于待测生物阻抗时的阻抗值z
500
和50khz的波形(例如射频能量)作用于待测生物阻抗时的阻抗值z
50
，可推导得到待测生物组织13的阻抗修正系数x，且满足：修正公式z
500
＝x
×z50
，例如，x＝0.8。
69.根据射频能量发生模块11输出的不同射频消融频率和检测波模块12输出的检测波频率，此处的修正系数x可以做相应的修改。
70.一种举例中，其中的修正过程可以在控制模块中采用图5所示的流程通过软件方式实现。具体的，在已经启动射频消融的情况下，可基于电压检测模块15与电流检测模块16的检测结果，通过z0＝uz/iz而计算出待测生物组织的阻抗检测值；在未启动射频消融的情况下，可控制方波发生器121发出检测波，并采集放大单元141输出的信号，以利用该信号表征出所述第一电阻r1的第二端电压ua，再通过z0＝uar1/(u
b-ua)计算出待测生物组织的修正前的阻抗检测值，然后将修正前的阻抗检测值乘以修正系数(例如0.8)，从而得到修正后的阻抗检测值。
71.另一举例中，请参考图6，可以引入修正模块17而通过电路方式实现类似的修正效果，其中，所述射频消融装置的生物组织阻抗检测电路还包括修正模块17，进而：放大单元141既直接连接控制模块10，同时通过修正模块17连接控制模块，通过修正模块，可实现针对所述第一电阻r1的第二端电压ua的修正；
72.具体的，在已经启动射频消融的情况下，控制模块可基于电压检测模块15与电流
检测模块16的检测结果，通过z0＝uz/iz而计算出待测生物组织的阻抗检测值；在未启动射频消融的情况下，控制模块可控制方波发生器121发出检测波，一方面控制模块可以直接获取到放大单元141输出的信号，以利用该信号表征出所述第一电阻r1的第二端电压ua，另一方面，修正模块17可对放大单元141输出的信号进行修正，得到表征x*ua这一数值的信号；然后，可利用z0＝x*uar1/(u
b-ua)计算出待测生物组织的修正后的阻抗检测值。该方式下，可通过对修正模块的调节，自由地改变其中的修正系数x。进一步举例中，修正模块17可以采用乘法器实现，例如，乘法器可获取放大单元141输出的信号，以及匹配于修正系数的信号(表征出修正系数)，该修正系数的信号可以手动或自动调节，从而实现修正系数x的调整。
73.此外，部分举例中，在第一电阻的第二端与控制模块之间还可设有第一控制开关，第一控制开关的控制端可连接于控制模块，进而，控制模块可在未启动消融的情况下，控制该第一控制开关导通，在启动消融的情况下，控制该第一控制开关关断。进而，可避免放大反馈模块在射频能量发生模块输出射频能量时反馈对应信号，保障安全性。
74.另部分举例中，所述电路还可包括第二控制开关，第二控制开关的第一端连接射频能量发生模块11，第二端分别连接至待测生物组织与第一电阻的第二端，第二控制开关的控制端可连接于控制模块，进而，控制模块可在未启动消融的情况下，控制该第二控制开关关断，在启动消融的情况下，控制该第二控制开关导通。进而，可避免射频能量发生模块意外开启而影响无需消融时的检测结果。
75.本实用新型的实施例还提供了一种射频消融装置，其中包括所述的射频消融装置的生物组织阻抗检测电路，用于检测所述待测生物组织的阻抗。
76.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。