一种冷冻消融仪的控制方法与流程

本发明涉及医疗器械控制领域，特别是涉及一种冷冻消融仪的控制方法。

背景技术：

1、心房颤动(简称房颤)已经成为仅次于高血压、冠心病的心血管疾病，长时间房颤导致心动过速性心肌病、心功能不全，以致出现呼吸困难和心力衰竭症状，甚至形成脑卒中。严重影响患者生活质量，增加患者家庭负担。经导管消融治疗房颤的疗效已为大家所公认，经导管消融治疗时肺静脉隔离(pulmonary vein isolation，pvi)是房颤导管消融的基石。

2、目前临床应用的制冷剂有n2以及n2o等。以n2o为制冷剂为例，冷冻球囊导管消融主要应用的是joule-thomson效应，该效应是指高压流体经过细小的毛细管到达低压区域时，流体膨胀吸热所引起的温度下降。冷冻消融时，液化制冷剂通过极其细小的毛细孔到达球囊内胆中，解除压缩并气化膨胀，使球囊大幅度降温而产生冷冻消融效应。冷冻消融的治疗机制通过冷冻能源所造成的低温引起靶点心肌细胞坏死，进而达到治疗效果。冷冻的损伤效应分为一过性和永久性。

3、冷冻的永久性效应包括低温引起的直接和间接细胞损伤，其中直接细胞损伤主要是通过低温下细胞内外冰晶的形成与破裂所引起。当温度降至-20℃～-15℃时，细胞外液逐渐趋于完全冻结，其渗透压骤然升高，导致细胞内严重脱水，进而细胞膜、细胞器损伤。当温度降至-40℃以下时，细胞内液体开始冻结，引起细胞结构的破坏、细胞膜破裂及膜内蛋白质的失活，进而导致不可逆性细胞损伤。当冷冻终止、温度逐步恢复至正常水平的过程中，细胞外液先解冻、通过渗透压介导回流至细胞内，导致细胞内未溶解的冰晶细胞体积增大，加剧了细胞损伤程度并最终导致细胞死亡。冷冻效果对细胞的间接损伤包括：①冷冻低温所致的局部血流冻结所引起的缺血可加重组织损伤；②冷冻的复温的过程中，低温下冻结的血液开始复流，导致周围组织出现再灌注损伤。

4、决定冷冻消融效果的主要因素包括：①最低温度：是决定细胞内结冰的主要因素，可以是-47℃～-55℃之间。②降温速度：快速降温使细胞的内液尚未在经渗透压作用外移时即开始冻结，增加细胞内结冰程度，从而增加细胞的死亡，降温速度越快，细胞死亡率越高；③复温速度：慢速复温的过程中，解冻较快的细胞外液回流至细胞内，细胞内未溶解的冰晶细胞体积增大，加重细胞损伤，增高细胞死亡率。④冷冻时间：冷冻时间越长，损伤范围越大，一般冷冻2min即可形成稳定透壁的损伤；⑤接触程度：球囊接触程度越好冷冻效果越好，肺静脉电传导恢复的概率越低。

5、球囊导管的降温速度决定pvi时间，而pvi时间越短可以减少冷冻时间，减少并发症的发生。一些身体非常强健的患者比普通患者心脏血液会更快速的带走制冷剂的冷量，导致降温速度较慢，影响治疗效果。即现有的冷冻消融仪已经在治疗房颤中取得了相当的效果，但在其工作机制和控制方法方面仍存在探索和创新的空间。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种冷冻消融仪的控制方法，可提高冷冻消融仪的温度控制精度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种冷冻消融仪的控制方法，所述冷冻消融仪包括依次连接的气源、第一比例阀、第一电磁阀、第一压力传感器、换热器、冷冻消融球囊导管、第二压力传感器、三通阀、流量计、第二比例阀、第二电磁阀及真空泵；所述冷冻消融仪的控制方法包括：

4、在开始冷冻后的第一时段内，控制所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述三通阀及所述真空泵打开，并根据冷冻时间控制所述第一比例阀的阀门开度，根据所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力控制所述三通阀关闭，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度；制冷剂开始从气源流出，依次经所述第一比例阀、所述第一电磁阀、所述第一压力传感器及所述换热器进入所述冷冻消融球囊导管，制冷剂在冷冻消融球囊导管中释放后，依次经所述第二压力传感器、所述三通阀、所述流量计、所述第二比例阀、所述第二电磁阀及所述真空泵排出；

5、在开始冷冻后的第二时段内，根据所述流量计检测到的制冷剂流量，采用pid控制方式控制所述第一比例阀的开度；

6、在进入复温阶段后的第一时段内，根据复温时间控制所述第一比例阀的阀门开度；

7、在进入复温阶段后的第二时段内，根据所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度；

8、在所述第一压力传感器检测到的制冷剂压力小于设定压力值时，控制所述第一比例阀、所述第一电磁阀、所述第二比例阀及所述第二电磁阀关闭，冷冻消融过程结束。

9、可选地，开始冷冻后的第一时段为0秒～20秒，开始冷冻后的第二时段为20秒～进入复温阶段时；进入复温阶段后的第一时段为进入复温阶段后0秒～15秒，进入复温阶段后的第二时段为进入复温阶段15秒后。

10、可选地，在开始冷冻后的第一时段内，采用公式s11开度＝a1*t+b1确定第一比例阀的阀门开度，其中，s11开度为第一比例阀的阀门开度，t为冷冻时间，a1和b1为预先确定的系数；

11、在开始冷冻后的第一时段内，当所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力与开始冷冻前所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力的差值大于1psi时，控制所述三通阀关闭，同时控制所述第二比例阀打开，并根据所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度。

12、可选地，在所述第二比例阀打开后的第一设定时段内，以所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力为20psi为目标，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度；

13、在所述第二比例阀打开后的第二设定时段内，以所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力为15psi为目标，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度；

14、在所述第二比例阀打开后的第三设定时段内，以所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力为13psi为目标，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度；

15、在所述第二比例阀打开后的第四设定时段内，以所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力为11psi为目标，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度；

16、在所述第二比例阀打开后的第五设定时段内，以所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力为8psi为目标，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度。

17、可选地，在开始冷冻后的第二时段内，以所述流量计检测到的制冷剂流量为6500ccm～7500ccm为目标，采用pid控制方式控制所述第一比例阀的开度。

18、可选地，在进入复温阶段后的第一时段内，采用公式s11开度＝a3t13+b3t12+c3t1+d确定第一比例阀的阀门开度，其中，s11开度为第一比例阀的阀门开度，t1为进入复温阶段后的时间，a3、b3、c3、d均为预先确定的系数。

19、可选地，在进入复温阶段后的第二时段内，以所述第二压力传感器检测到的制冷剂压力为20psi为目标，采用pid控制方式控制所述第二比例阀的阀门开度。

20、可选地，所述冷冻消融仪还包括压缩机、第三电磁阀、第四电磁阀及第五电磁阀；所述压缩机与所述换热器连接；所述第三电磁阀的一端连接至所述气源与所述第一比例阀之间，所述第三电磁阀的另一端与所述第四电磁阀的一端连接，所述第四电磁阀的另一端与所述三通阀连接；所述第五电磁阀的一端连接至所述第三电磁阀与所述第四电磁阀之间，所述第五电磁阀的另一端连接至所述流量计与所述第二比例阀之间；

21、所述冷冻消融仪的控制方法还包括：在冷冻消融前，控制所述真空泵、所述压缩机、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀及所述第二比例阀打开，控制所述第一电磁阀及所述第一比例阀关闭，以对冷冻消融仪抽真空。

22、可选地，所述冷冻消融仪的控制方法还包括：在冷冻消融前，控制所述第一比例阀、所述第一电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀及所述三通阀关闭，控制所述第二比例阀、所述第二电磁阀、所述真空泵及所述压缩机打开，以对所述冷冻消融球囊导管抽真空。

23、可选地，所述冷冻消融仪的控制方法还包括：在冷冻消融前，控制所述第一电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀及所述三通阀关闭，控制所述第二电磁阀、所述第一比例阀、所述第二比例阀及所述真空泵打开，并在设定时段内，控制所述第一电磁阀及所述第五电磁阀交替打开或关闭，以对所述冷冻消融球囊导管进行吹扫。

24、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明在冷冻消融的不同时段，通过控制第一比例阀和第二比例阀的阀门开度，调节制冷剂的供应量和压力，确保制冷剂以设定的流量和压力进入冷冻消融球囊导管，提高了冷冻消融仪的温度控制精度，使得冷冻消融球囊导管的治疗部分可以实现预定的低温效果。