一种脉冲电场消融系统的制作方法

1.本实用新型涉及电子器械领域，特别涉及一种脉冲电场消融系统。


背景技术：

2.当前，对于不能通过药物控制的心律失常患者，通常选择导管消融、起搏器置入等非药物治疗手段进行心率控制以改善症状。导管消融所采取的消融导管，按电极个数分类，分为单电极导管和多电极导管两种，其中单电极导管单位效率低，耗时长；而多电极导管由于电极的接触点较多，相邻电极的接触点的接触电阻由于复用产生分压效果，导致导管的电通路上目标电阻的电压降低，使得电场的作用效果减弱，无法达到理想的电场强度，整个多电极导管效果较差。
3.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电场分布较为理想的脉冲电场消融系统。其具体方案如下：
5.一种脉冲电场消融系统，包括：
6.包括两个极性相反的输出端的电源模块；
7.包括多个电极对的消融导管；
8.其中，每个所述电极对包括位置相邻、分别连接所述电源模块的两个所述输出端的一对电极；位置相邻、分属不同所述电极对的两个所述电极连接所述电源模块的同一个所述输出端。
9.优选的，所述消融导管还包括一个或多个悬空电极，所述悬空电极与所述电源模块的两个所述输出端均不连接。
10.优选的，仅间隔所述悬空电极的两个所述电极连接所述电源模块的同一个所述输出端。
11.优选的，所述电源模块包括：
12.包括多个开关管的供电电路；
13.按照第一预设频率控制所述开关管通断，以使所述供电电路通过两个所述输出端分别输出正脉冲和负脉冲的脉冲控制器。
14.优选的，脉冲电场消融系统还包括切换阵列，多个所述电极通过所述切换阵列的开关与所述电源模块的所述输出端连接。
15.优选的，所述切换阵列根据第二预设频率控制开关通断，以移动至少一个所述电极对的位置。
16.优选的，所述消融导管具体包括：
17.把手，导管，位于所述导管的首端的多个所述电极，位于所述把手和所述导管内
部、与多个所述电极一一连接、接收所述脉冲信号的多根导线。
18.优选的，多个所述电极沿所述导管的长轴方向分布。
19.优选的，工作状态下所述导管的首端的空间结构变换为环状、螺旋状或网篮状。
20.本技术公开了一种脉冲电场消融系统，包括：包括两个极性相反的输出端的电源模块；包括多个电极对的消融导管；其中，每个所述电极对包括位置相邻、分别连接所述电源模块的两个所述输出端的一对电极；位置相邻、分属不同所述电极对的两个所述电极连接所述电源模块的同一个所述输出端。本技术中相邻的电极只有在同一电极对时才极性相反，不存在一个电极与相邻两个电极的极性均相反的情况，因此相邻电极的接触电阻不会复用分压，电极对的电通路上目标电阻的电压较高，电场强度更为理想。
附图说明
21.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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型实施例中一种脉冲电场消融系统的结构示意图；
23.图2为现有技术中多个电极的电通路的等效电路图；
24.图3为本实用新型实施例中多个电极的电通路的等效电路图；
25.图4为本实用新型实施例中一种具体的脉冲电场消融系统的结构示意图；
26.图5为本实用新型实施例中一种消融导管的结构示意图；
27.图6a和图6b分别为本实施例和现有技术中电极环状分布的脉冲电场消融系统的有效范围示意图；
28.图7a和图7b分别为本实施例和现有技术中电极长轴分布的脉冲电场消融系统的有效范围示意图。
具体实施方式
29.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。
30.现有技术中多电极导管由于电极的接触点较多，相邻电极的接触点的接触电阻由于复用产生分压效果，导致导管的电通路上目标电阻的电压降低，使得电场的作用效果减弱，无法达到理想的电场强度，整个多电极导管效果较差。本技术中相邻的电极只有在同一电极对时才极性相反，不存在一个电极与相邻两个电极的极性均相反的情况，因此相邻电极的接触电阻不会复用分压，电极对的电通路上目标电阻的电压较高，电场强度更为理想。
31.本实用新型实施例公开了一种脉冲电场消融系统，参见图1所示，包括：
32.包括两个极性相反的输出端的电源模块1；
33.包括多个电极对的消融导管2；
34.其中，每个电极对包括位置相邻、分别连接电源模块1的两个输出端的一对电极；
位置相邻、分属不同电极对的两个电极连接电源模块1的同一个输出端。
35.可以理解的是，本实施例中多个电极对中的所有电极对和电极的数量，可根据需求配置，通常可设置为30个电极。本实施例中电源模块1的两个极性相反的输出端，分别为正极的输出端和负极的输出端，这两个输出端与任一电极连接后该电极对应的极性被确定。根据本实施例中电极对中电极与输出端的连接关系：一个电极对中位置相邻的两个电极分别连接电源模块1的两个输出端，分属不同电极对的位置相邻的两个电极连接电源模块1的同一个输出端，以十个电极为例，圆括号中为一个电极对，方括号中为多个电极对按照位置顺序排列后对应的电极极性，其极性设置可以有以下两种方案：
36.a.[(+，-)，(-，+)，(+，-)，(-，+)，(+，-)]；
[0037]
b.[(-，+)，(+，-)，(-，+)，(+，-)，(-，+)]；
[0038]
总的来说，消融导管2中应至少包括一个电极对；还可在不同的方案之间变换，以调整工作的电极对的位置，如在方案a和b之间变换，使得在消融导管2不进行物理移动时，通过移动工作电极对的位置改变电通路的作用区域。同样的十个电极，现有技术中的极性设置思路为相邻电极极性相反，也即：
[0039]
[+，-，+，-，+，-，+，-，+，-]；
[0040]
此时没有孤立的电极对，任一电极与其相邻电极成为一个工作电极对。
[0041]
可以理解的是，极性相同的两个电极之间不会导通，此时这两个电极与其接触点的接触电阻、两个接触电阻之间的目标电阻之间的等效电阻极大，一般认为难以导通；极性相反的两个电极更容易导通，相邻、极性相反的两个电极更容易建立两个电极与其接触点的接触电阻、两个接触电阻之间的目标电阻的电通路。
[0042]
根据以上描述，可得出现有技术的等效电路图，如图2所示，图2的电极对并不孤立，每个电极与左右的相邻电极的极性均相反并建立电通路，相邻电极的接触电阻r
接触
复用产生分压效果，导致施加在电通路上目标电阻r
通路
的电压降低，也即施加在患者阻抗上的电压更低；而在本实施例电源模块1与消融导管2的连接结构中，只有电极对内的两个电极才能建立电通路，电极对外即使存在相邻的电极，但由于同极性，并不会与电极对内的电极建立通路，其等效电路如图3所示，每个电极对孤立存在，不存在两个电通路复用接触电阻r
接触
的情况，其等效接触阻抗更低，因此电极对的电通路上目标电阻r
通路
的电压较高，等效电场强度更理想。
[0043]
进一步的，参见图1和图4所示，具体结构上，电源模块1包括：
[0044]
包括多个开关管的供电电路11；
[0045]
按照第一预设频率控制开关管通断，以使供电电路11通过两个输出端分别输出正脉冲和负脉冲的脉冲控制器12。
[0046]
可以理解的是，供电电路11主要包括供电电源和开关管，开关管导通时供电电源向输出端输出电压，从而使电极对接电。
[0047]
进一步的，从安全性和作用效果的角度考虑，供电电源的输出通常为直流电，因此供电电源可包括ac220v市电、将ac220v转换为dc23v的ac/dc转换单元、dc/dc转换单元、稳压电容，进一步的，考虑不同档位的电压输出，可设置两个dc/dc转换单元，这两个dc/dc转换单元分别使用两个调压控制逻辑，分别输出两个电压hv1+和hv2+，并对应两个稳压电容c1和c2，并增加一个单刀双掷的电压选择开关spdt1，用于选择电压档位。
[0048]
可以理解的是，电源模块1在两个输出端同时输出正极电压和负极电压，利用供电电路11上开关管的通断控制供电电源与电极对的连接。进一步的，考虑这两个输出端的极性灵活选择，设置开关管q1-q4为全控逆变的结构，两个输出端的极性有开关管q1和q4导通、开关管q2和q3导通两种相反的情况。进一步的，输出端的电压输出在时域上表现为脉冲形式，通过脉冲控制器12向开关管q1-q4的驱动端发送脉冲信号实现，如图4中为q1和q4导通时分别输出正极脉冲pulse+和负极脉冲pulse-，脉冲信号和脉冲电压对应的频率为第一预设频率，根据工作需求进行设定，还可设置电压测量单元和电流测量单元对脉冲电压进行电流和电压的监测和保护。
[0049]
进一步的，本实施例中脉冲电场消融系统还包括切换阵列3，多个电极即电极1-电极n，以及消融导管2的背极板均通过切换阵列3的开关与电源模块1的输出端连接。
[0050]
可以理解的是，切换阵列3中设有多个开关，每个电极均可通过一个开关与电源模块1的两个输出端连接，具体的，这里的开关可以是动端连接电极、两个不动端分别连接两个输出端的单刀双掷开关，也可以是开关对，该开关对包括两个第一端均连接开关、第二端分别连接两个输出端、不会同时闭合的开关，如图4所示。
[0051]
可以理解的是，这些开关的存在，为每个电极提供了可与电源模块1的任一输出端连接的条件，根据工作需求，可以增加一个阵列控制器来设置第二预设频率控制开关通断，从而移动至少一个电极对的位置，以调整消融导管2的作用范围。
[0052]
进一步的，除了多个电极对外，消融导管2还可包括一个或多个悬空电极，悬空电极与电源模块1的两个输出端均不连接。悬空电极和电极对中的电极按照一定规律排布于消融导管2上，除了要求一对电极对中的两个电极位置必须相邻外，电极对与电极对之间、悬空电极与悬空电极之间、电极对与悬空电极之间的位置均可根据需求进行调整。
[0053]
为了进一步避免相近的电极间接触电阻的复用分压影响，仅间隔悬空电极的两个电极连接电源模块1的同一个输出端。
[0054]
仍以十个电极为例，以0表示悬空电极，悬空电极的位置可设置于电极对之间，如：
[0055]
[(+，-)，(0)，(0)，(-，+)，(0)，(+，-)，(0)]；
[0056]
可以理解的是，确定一个电极为悬空电极与其他正电极或负电极，可根据切换阵列3中对应该电极的开关的状态决定，当该开关与电源模块1的两个输出端均不连接，该电极作为悬空电极。
[0057]
进一步的，参见图5所示，消融导管2具体包括：
[0058]
把手21，导管22，位于导管22的首端的多个电极23，位于把手21和导管22内部、与多个电极23一一连接、接收脉冲信号的多根导线。
[0059]
其中，位于导管22的首端的多个电极23，具体为电极对中的某个电极或悬空电极。
[0060]
进一步的，多个电极23沿导管22的长轴方向分布，通常一个消融导管2最多可包括30个电极。可以理解的是，导管22的首端为形状可变的软管，因此除了直轴状态外，工作状态下导管22的首端的空间结构可变换为环状、螺旋状或网篮状，具体形状可根据实际需求进行设计。
[0061]
进一步的，分别对对本实施例和现有技术中的脉冲电场消融系统进行有限元仿真计算，其中图6a和图6b分别为本实施例和现有技术中电极环状分布的脉冲电场消融系统的有效范围，本实施例的最大有效深度提升了20％左右，图7a和图7b分别为本实施例和现有
技术中电极长轴分布的脉冲电场消融系统的有效范围，本实施例的最大有效深度提升了30％左右，可见本实施例能够产生具有理想显著的电场强度。
[0062]
本技术公开了一种脉冲电场消融系统，包括：包括两个极性相反的输出端的电源模块；包括多个电极对的消融导管；其中，每个所述电极对包括位置相邻、分别连接所述电源模块的两个所述输出端的一对电极；位置相邻、分属不同所述电极对的两个所述电极连接所述电源模块的同一个所述输出端。本技术中相邻的电极只有在同一电极对时才极性相反，不存在一个电极与相邻两个电极的极性均相反的情况，因此相邻电极的接触电阻不会复用分压，电极对的电通路上目标电阻的电压较高，电场强度更为理想。
[0063]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方案、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方案、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方案、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0064]
以上对本实用新型所提供的一种脉冲电场消融系统及其控制方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。