一种射频消融系统输出功率控制方法及系统与流程

本发明涉及射频消融，更具体地说，它涉及一种射频消融系统输出功率控制方法及系统。

背景技术：

1、射频消融治疗时，需要将射频消融主机与射频电极针进行连接，通过将射频电极针插入至患者肿瘤组织中，形成电流场，在电流场的作用下，使组织内分子高速运动，产生热效应，达到消融的目的。

2、射频消融过程中需要对射频消融输出功率进行监控控制。传统的功率控制方法通过将高频交流信号进行交直流变换，再通过单片机自带的低速ad进行采样运算。然而，该采样方式响应速度慢，精度低及精度易受交流波形失真的影响，同时由于ad采样数据均为交直流变换后的数据，造成电压，电流之间的相位差信息丢失，导致误差较大。

3、由此，本发明提供了一种射频消融系统输出功率控制方法及系统，改善了上述技术问题。

技术实现思路

1、本公开实施例旨在针对现有技术的不足，提供一种射频消融系统输出功率控制方法及系统，本发明采用高频交流信号直接通过专用高速ad进行采样，采样速度快，90纳秒完成单点，15微秒完成序列采样；此外通过结合顺序时间等效采样方式，增加了采样样本数量和解决了相位差的问题，等效数据量的增加大大提升在波形失真时的运算精度。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种射频消融系统输出功率控制方法及系统，包括如下步骤：

3、s1、通过采样模块对高频交流信号进行采集,并通过专用的数字处理芯片进行高速运算；

4、s2、第一控制模块通过高速浮点运算有功功率；第二控制模块实时计算出的数据信息，并与用户设置的相关参数进行比对，实时调整功率输出；

5、s3、使用pid控制器控制功率输出。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述采样模块包括高速数字采样单元和顺序时间等效采样单元；

7、所述高速数字采样单元，通过将高频交流信号直接通过专用高速ad进行采样；同时将数据传给专用数字处理芯片进行高速浮点运算；

8、所述顺序时间等效采样单元通过在一个波形序列内每个采样点所采样数据均在不同相位。

9、作为本发明的一种优选技术方案，通过专用数字处理芯片进行高速浮点运算的具体过程为：

10、使用高速数字adc采样，保证电压电流反馈信息的完整性与精准性；步骤为：获取射频消融系统的输出电压和电流信息；利用功率环进行反馈控制，根据功率差调整射频消融系统的输出功率；

11、使用数字滤波器提高反馈信号的质量；步骤为：获取射频消融系统的输出电压和电流信息；利用数字滤波器去除噪声和不必要的频率成分，公式如下：y[n]＝σ(h[k]＊x[n-k])，其中y[n]是输出信号，h[k]是滤波器系数，x[n]是输入信号；根据滤波后的电压电流信息调整射频消融系统的输出功率；

12、使用卡尔曼滤波器进行状态估计；步骤为：获取射频消融系统的输出电压和电流信息；利用卡尔曼滤波器进行状态估计，具体公式为：

13、k_k＝p_k-＊h_k^t＊(h_k＊p_k-＊h_k^t+r)^-1，其中p_k-为预测估计误差协方差，h_k为测量模型，r为测量噪声协方差；根据估计的状态调整射频消融系统的输出功率。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述顺序时间等效采样单元通过在一个波形序列内每个采样点所采样数据均在不同相位的过程为：

15、利用等效采样单元，对射频消融系统的输出电压和电流信息进行采集；保证每个采样点的数据都在不同的相位且具有相同的相位步进；可以在不增加采样频率的情况下，提高采样的有效数据量；利用增加的有效数据量，可以更加准确地计算射频消融系统输出的有功功率；

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述第一控制模块通过高速浮点运算有功功率；第二控制模块实时计算出的数据信息的过程为：

17、应用高速运算单元对有功功率运算和调整；步骤为：第一控制模块获取射频消融系统的输出电压和电流信息；利用数字锁相环进行有功功率的高速浮点运算，公式如下：p＝sqrt((u_1*i_1+……u_i*i_i)/n)，其中u_i和i_i是每个采样点的电压和电流值，n是采样点的总数；其中p是有功功率；第二控制模块接收到第一控制模块计算出的有功功率信息，并与用户设置的参数进行比对；根据比对结果，第二控制模块实时调整射频消融系统的输出功率。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述比对过程为：第一控制模块将计算出的有功功率发送给第二控制模块；第二控制模块接收到数据后，将数据与用户设置的目标功率进行比对；

19、若计算出的功率高于目标功率，则控制模块就会降低射频消融系统的输出功率；若计算出的功率低于目标功率，则控制模块就会提高射频消融系统的输出功率；

20、比对函数为：

21、p_adjusted＝p_target-p_calculated

22、其中，p_adjusted是调整后的功率，p_target是目标功率，p_calculated是计算出的功率；

23、若p_adjusted是正数，则需要提高输出功率；若p_adjusted是负数，则需要降低输出功率。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述实时调整功率输出包括：调整电源电压、调整输出电流、调整工作频率。

25、一种射频消融系统输出功率控制系统，所述系统用于实现权利要求1至7任意一项所述的射频消融系统输出功率控制方法，所述系统包括：射频功率源、采样模块、第一控制模块、第二控制模块；

26、所述射频功率源用于提供射频能量；

27、所述采样模块用于对高频交流信号进行采集，并通过专用的数字处理芯片进行高速运算；

28、所述第一控制模块通过高速浮点运算有功功率；

29、所述第二控制模块用于实时计算出的数据信息，并与用户设置的相关参数进行比对，实时调整功率输出。

30、综上所述，本发明具有以下有益效果：

31、1.本发明将高频交流信号直接通过专用高速ad进行采样，采样速度快，90纳秒完成单点，15微秒完成序列采样；此外通过结合顺序时间等效采样方式，增加了采样样本数量和解决了相位差的问题，等效数据量的增加大大提升在波形失真时的运算精度。

32、2.本发明通过采用有功功率计算方法，能够直接计算出作用在组织上产生热量的有功功率，解决了由于相位存在偏差，传统计算方式无法直接计算出有功功率的问题。

33、3.本发明使用了高速采样和先进的算法(如傅立叶变换、卡尔曼滤波器、模糊逻辑控制器和pid控制器)来计算有功功率，从而实现精确的功率控制。与现有技术相比，这些方案对功率的控制更为精确，可有效避免功率过大或过小导致的治疗效果不佳。

34、4.本发明通过高速采样和实时运算，可以实时调整射频消融系统的输出功率，以适应治疗过程中的实时需求。相比现有技术，这使得治疗过程更为灵活，更能适应不同病人和病情的需求。

35、5.本发明通过高速采样和先进的信号处理方法，能够有效抵抗噪声和干扰，保证了信号的准确性。与现有技术相比，这大大增强了系统的稳定性和可靠性。

36、6.本发明通过精确控制功率和实时调整，可以更好地控制射频消融的疗效，降低并发症风险，优化患者的治疗效果。相比现有技术，这些方案更有利于患者的康复。

37、7.本发明精确控制功率和实时调整不仅可以优化治疗效果，也大大提高了治疗过程的安全性。相比现有技术，这些方案更能保护患者的安全。

38、8.本发明通过自动调整功率，医生可以将更多的注意力集中在治疗过程本身，而不是对设备的操作，使得操作更为简便。相比现有技术，这些方案大大简化了医生的操作过程。