一种低温等离子射频手术系统的制作方法

本发明涉及医疗器械，具体涉及一种低温等离子射频手术系统。

背景技术：

1、等离子射频消融技术在医学领域应用广泛，其以100khz~200khz射频能量激发介质（nacl）产生等离子体薄层，薄层中的等离子体被电场加速，击碎组织中的有机分子链，将蛋白质等生物大分子直接裂解成o2、co2、n2等气体，从而完成对组织的切割、打孔、消融、皱缩和止血等多种操作。等离子射频手术系统包括主机和电极，主机中集成有射频消融电源，用于产生并向电极输出射频能量，电极接触目标组织，在射频能量的作用下形成等离子薄层以进行消融切割；

2、现有技术的等离子射频手术系统，只能进行专用定制，适用性不广，目前采用的如cn204219036u公开的一种射频等离子手术电极，通电之后，在三根电极丝处同时产生等离子体，对目标组织进行切割、消融和凝血，同时，作为回路极的不锈钢管表面和内部会流过电流，因此，其在应用于耳鼻喉科腺样体切除术、脊柱手术等手术环境复杂、狭窄的手术中时，不锈钢管很容易接触到正常组织，导致正常组织的热损伤，进而引发其他术后并发症；在耳鼻喉科腺样体切除术中损伤正常组织的一种情况，导致可能出现咽鼓管圆枕瘢痕和增生，咽鼓管咽口的闭塞或分泌性中耳炎等并发症；同理，在诸如鼻腔、鼻窦、鼻颅底肿瘤切除术等耳鼻喉科其他手术中，同样可能发生由于不锈钢管接触正常组织而导致的热损伤；再如在骨科微创手术中，手术电极浸没在介质中工作时，在基座孔道位置会产生明显气泡，由于此类手术多在内窥镜下进行，产生的气泡会严重影响手术视野，而电极丝上被气泡覆盖的部分无法产生等离子体，从而会降低切割、消融效率；在实验室中模拟了骨科微创手术环境中手术电极的电极丝的一种工作状态，由于被气泡覆盖，其中一根电极丝上无法形成等离子体环境。

3、再者，现有技术中的射频消融电源大多采用两级全桥电路，第一级全桥将整流后的310v直流电压转换为目标直流电压，第二级全桥将目标直流电压转换为射频能量输出；但在实际工作过程中，两级全桥电路中的半导体器件、磁性元件温度往往高于80℃，受高温影响，器件性能不能达到理想状态，导致射频能量转换效率降低，射频能量的输出也不够稳定。

4、因此，如何实现在复杂、狭窄的手术环境下的精细化切割和止血，减少对正常组织的不必要的损伤，且能长时间高效、稳定地输出射频能量是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术中存在的手术电极工作模式单一，且在复杂、狭窄的手术环境下进行等离子射频消融手术容易损伤正常组织的问题，并且，本发明的射频能量输出更稳定。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种低温等离子射频手术系统，包括手术电极和主机，所述主机内集成有射频消融电源，所述手术电极包括至少两个工作极和至少一个回路极；

4、所述射频消融电源包括：

5、主控单元，所述主控单元用于输出低温等离子射频手术系统在工作过程中涉及的控制信号，其中，包括输出射频控制信号；

6、射频能量产生电路，包括依次电连接的网电源模块、降压模块和电压转换模块；

7、多极控制单元，所述多极控制单元与所述主控单元、所述电压转换模块和所述手术电极分别电连接，所述多极控制单元用于根据手术类型信息和手术电极信息确定合适的电极工作模式，并控制射频信号按照确定出的电极工作模式输出至所述手术电极，其中，所述电极工作模式指示至少两个所述工作极和至少一个所述回路极被选择性启用。

8、进一步改进在于：所述网电源模块用于将交流电信号转换为直流电信号；

9、所述降压模块用于对直流电信号进行降压处理，以获得目标低压直流电信号；

10、所述电压转换模块还与所述主控单元连接，用于根据所述主控单元输出的射频控制信号将目标低压直流电信号转换为所述射频信号；

11、所述降压模块包括至少两个正激变换器，所述电压转换模块包括至少两个推挽逆变器，至少两个所述正激变换器与所述网电源模块分别电连接，至少两个所述推挽逆变器与至少两个所述正激变换器分别对应电连接。

12、进一步改进在于：所述降压模块还包括正激协同模块，所述正激协同模块与所述主控单元和至少两个所述正激变换器分别电连接，用于使至少两个正激变换器的输出电压保持一致；

13、所述电压转换模块还包括推挽驱动模块和推挽同步模块，所述推挽驱动模块与所述主控单元和至少两个所述推挽逆变器分别电连接，所述推挽同步模块与所述主控单元和至少两个所述推挽逆变器分别电连接，所述推挽驱动模块用于从所述主控单元接收所述射频控制信号以驱动至少两个所述推挽逆变器将所述目标低压直流电信号转换为所述射频信号，所述推挽同步模块用于使至少两个所述推挽逆变器的输出电压同相。

14、进一步改进在于：所述正激协同模块包括至少两个电压平衡控制器、电压采样模块和电压整形模块；

15、至少两个所述电压平衡控制器一端与至少两个所述正激变换器分别电连接，另一端与所述电压采样模块分别电连接，且至少两个所述电压平衡控制器还与所述主控单元连接并受其控制，所述电压整形模块与所述电压采样模块及所述主控单元分别电连接；

16、所述电压采样模块对至少两个所述电压平衡控制器的输出电压进行采样以获取采样信号，所述电压整形模块对采样信号的波形进行修整以判断至少两个所述电压平衡控制器的输出电压是否保持一致，所述主控单元接收所述电压整形模块的判断结果，以及根据所述判断结果对至少两个，以及根据所述判断结果对电压平衡控制器输出控制信号。

17、进一步改进在于：至少两个所述正激变换器与所述正激协同模块之间还设有三型环路调节模块，所述三型环路调节模块用于对至少两个所述正激变换器的输出电压进行环路调节；至少两个所述电压平衡控制器中的每个电压平衡控制器都包括多路分压电阻和多个mos开关，所述主控单元通过控制多个mos开关的开断来控制启用多路分压电阻的路数，使至少两个所述电压平衡控制器的输出电压保持一致。

18、进一步改进在于：所述多极控制单元包括电连接的微控制单元和多极控制电路，所述微控制单元中存储多种电极工作模式，所述电极工作模式的数量与所述手术电极的工作极和回路极的数量相适应，所述手术电极的工作极和回路极的数量相适应；

19、所述多极控制电路包括多个继电器，多个所述继电器一端与所述电压转换模块的输出端连接，另一端与所述手术电极的至少两个工作极和至少一个回路极分别连接，其中，多个所述继电器的数量与所述电压转换模块的输出路数和所述手术电极的工作极及回路极的数量相关；

20、所述微控制单元从所述主控单元处获取手术类型信息和手术电极信息以确定合适的电极工作模式，并按照确定出的电极工作模式控制由多个所述继电器分组形成的多组继电器的启闭，以控制所述射频信号输出至所述手术电极上被选择启用的工作极和回路极。

21、进一步改进在于：所述手术电极包括三个工作极和一个回路极，所述电压转换模块包括两路输出，控制所述射频信号输出至所述手术电极上被选择启用的工作极和回路极，包括：

22、控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极，另一路输出至所述一个回路极；或者，

23、控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意两个，另一路输出至所述一个回路极，或者，

24、控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意一个，另一路输出至所述一个回路极，或者，

25、控制所述射频信号的其中一路输出至所述三个工作极中的任意一个，另一路输出至所述三个工作极中的另外两个，不启用所述一个回路极。

26、进一步改进在于：所述手术电极还包括基座、吸引管、绝缘层和绝缘导流管；

27、三个所述工作极为间隔设置于基座上的第一电极、第二电极和第三电极；

28、基座前端设置有吸引通孔和安装孔，后端设置有台阶孔，吸引通孔通过台阶孔与吸引管密封连接，形成吸引通道，第一电极、第二电极和第三电极从安装孔中穿装固定并向后延伸与所述主机连接；

29、绝缘层包裹吸引管及第一电极、第二电极、第三电极向后延伸的部分，并且其前端与基座密封连接；

30、一个所述回路极套设于基座后段和绝缘层上，绝缘导流管套设于回路极上，所述绝缘导流管与回路极之间设有滴注通道。

31、进一步改进在于：所述第一电极、第二电极和第三电极向后延伸部还各自套设有一层以上绝缘管；所述基座后侧设有外凸台阶，所述外凸台阶上设有限位凸起，所述回路极前端嵌套于所述外凸台阶外并与所述限位凸起卡合连接，且所述回路极从所述绝缘导流管前端露出一定距离。

32、进一步改进在于：所述射频消融电源还包括：

33、电源接口，与市电和所述网电源模块分别电连接，用于将电能接入低温等离子射频手术系统；

34、辅助电源，与所述网电源模块连接，为低温等离子射频手术系统内的各控制模块供电；

35、输出接口，用于将所述手术电极连接至所述主机；

36、电极识别模块，与所述手术电极和所述主控单元分别连接，用于在所述手术电极与所述主机连接之后，识别所述手术电极，并将识别到的所述手术电极信息发送至所述主控单元；

37、阻抗处理模块，与所述手术电极和所述主控单元分别连接，通过产生阻抗测试能量，从目标组织处获得反馈参数，以测量所述手术电极的状态；

38、显示模块，用于显示与低温等离子射频消融手术相关的所有参数信息。

39、采用如上技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

40、1、本发明的射频消融电源中设置有多极控制单元，其可根据实际进行的手术类型（如耳鼻喉科腺样体切除术、脊柱手术等）和手术电极的信息（如手术电极应用于的手术类型、手术电极的工作极和回路的数目、位置和形状等）确定出合适的电极工作模式，其中，不同的电极工作模式决定了手术电极上工作极和回路极是否被启用、被启用工作极的位置以及工作极被启用的数量，因此，射频信号输出至手术电极上的位置和能量大小是适应于实际不同的手术环境而变动，进而可实现在多种不同的复杂、狭窄的手术环境下进行精细化切割消融和止血的工作模式，同时在切割消融时减少对正常组织的不必要的损伤；

41、2、本发明根据现有的手术电极结构设置电极工作模式和控制逻辑，无需更改手术电极的结构，并且可实现控制多种类型和结构的手术电极，因此能在适应实际手术环境实现精细化切割效果的同时将研发成本和生产成本控制在更低水平；

42、3、本发明以“双正激变换器加双推挽逆变器”的电路结构替换两级全桥电路，实现射频能量的输出，由于双路结构可以分担工作负荷，因此能有效降低半导体器件和磁性元件的工作温度（相关实验数据表明，能将器件的工作温度从80℃降低至60℃），保证了器件的工作性能，提高射频能量转换效率和射频能量输出的稳定性。

43、综上所述，本发明实现了可重复的、稳定的射频能量输出，同时多电极工作模式的设置使得手术电极尽可能只针对目标组织进行切割和消融，针对性强，并使电极在狭窄腔道内实现热损伤最小的前提下取得最好的治疗效果。