一种阻抗功率校准装置及方法与流程

1.本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种阻抗功率校准装置及方法。


背景技术：

2.射频消融技术是将作用于肿瘤组织上的交变电流转化为组织的热能，通过提升肿瘤组织的温度使之产生凝固性坏死，达到治愈肿瘤的目的。因其具有微创、高效等特点，已被广泛应用于人体肝、肾、乳腺、甲状腺等组织或器官的肿瘤治疗。近年来，随着影像技术的发展，在ct、超声等引导下的射频消融技术有了巨大的发展和进步。计算机技术的引入，使得射频消融治疗过程中的治疗参数也得到了更好的控制。
3.目前，临床医学中应用的射频治疗机的控制模式主要有功率控制和温度控制两种控制模式。功率控制模式采用固定的功率输出，通过监控治疗过程中局部组织的阻抗变化来控制射频能量输出；温度控制模式是通过监控局部组织的温度自动调整射频功率输出，控制靶组织局部温度，使其温度在目标温度范围内。
4.现有的射频治疗机，临床上的效果是小于3cm的肿瘤能达到一次性灭活，而对于3～5cm的肿瘤却无法达到一次性治愈，主要表现为癌灶残留和复发。通过对离体猪肝实验的分析研究以及射频消融的物理特性，发现针近端组织阻抗高而远端组织阻抗低，在消融过程中近端功率大而远端功率小，从而近端容易脱水、焦化、碳化，消融范围小；为了扩大消融范围，减少癌灶残留率。


技术实现要素：

5.本发明的第一目的旨在提供一种阻抗功率校准装置，能够校准射频治疗机输出的射频功率，保证治疗效果。本发明的第一目的由以下技术方案实现：
6.一种阻抗功率校准装置，包括射频源、控制器、计算机和交互模块，所述计算机分别与所述控制器的计算机连接端和交互模块电连接，所述射频源的控制器连接端连接所述控制器的射频源连接端；其特征在于：还包括标准阻抗模块和高频电刀测试仪，所述射频源连接所述标准阻抗模块，所述高频电刀测试仪的功率采集端连接所述标准阻抗模块的功率输出端，高频电刀测试仪的信号输出端连接所述控制器的功率输入端。
7.本技术方案中，通过对应用在射频治疗机上的射频源采用标准阻抗模块和高频电刀测试仪对射频源输出的射频功率进行采集，并计算出射频电压、阻抗、射频源功率的功率关系函数。在使用中应用功率关系函数即可令在计算机上设置的输出功率接近最终应用于治疗部位的实际功率，保证治疗效果。
8.作为本发明的进一步改进，所述标准阻抗模块还包括阻抗设置端，所述阻抗设置端连接所述控制器的阻抗控制端。
9.作为本发明的进一步改进，所述射频源的控制器连接端包括供电接口、da控制接口、启停接口、射频电压采集接口、射频电流采集接口。
10.作为本发明的进一步改进，所述射频源的控制器连接端还包括信号选择接口，所
述信号选择接口择一选择射频电压采集接口或射频电流采集接口工作。
11.作为本发明的进一步改进，还包括接口模块，所述接口模块上设置有信号集成端、控制信号输出端和反馈信号输入端，所述控制器的集成接口连接端连接所述信号集成端。
12.作为本发明的进一步改进，所述射频源的控制器连接端连接所述接口模块的控制信号输出端和反馈信号输入端。
13.作为本发明的进一步改进，所述接口模块还包括功率信号输入端，所述功率信号输入端连接所述高频电刀测试仪的信号输出端。
14.本阻抗功率校准装置可通过计算机对所述标准阻抗模块变更阻抗测试值，达到自动以多个测试值校准射频源的输出功率的目的，形成更为准确的功率关系函数，提高校准效果。
15.本发明的第二目的旨在提供一种阻抗功率校准方法，能够计算出功率关系函数，以校准射频治疗机的输出功率。本发明的第二目的由以下技术方案实现：
16.一种阻抗功率校准方法，其特征在于：采用前文所述的阻抗功率校准装置，包括以下步骤：
17.(1)设置阻抗测试范围、阻抗测试步长和初始阻抗测试值；
18.(2)设置测试电压范围、电压测试步长和初始电压测试值；
19.(3)进行功率数据采集；
20.(4)在本次的电压测试值上增加或减少所述测试电压步长，设置为下一次的电压测试值；
21.(5)循环执行步骤(3)、步骤(4)，至电压测试值以电压测试步长遍历测试电压范围；
22.(6)在本次的阻抗测试值上增加或减少所述测试阻抗步长，设置为下一次的阻抗测试值；
23.(7)循环执行步骤(2)-步骤(6)，至阻抗测试值以阻抗测试步长遍历测试阻抗范围；
24.(8)计算出射频电压、阻抗、射频源功率的功率关系函数；
25.(9)对应保存功率关系函数和相应的射频源的编号。
26.本技术方案中，应用所述阻抗功率校准装置进行功率校准，通过采用多组阻抗测试值、电压测试值进行测试，最终计算拟合出功率关系函数，使最终得到的功率关系函数更加贴近实际应用工况要求，以提高校准准确度。
27.作为本发明的进一步改进，还包括阻抗校准方法，设置所述标准阻抗模块的阻抗测试值后，对设置的阻抗测试值进行校准，包括以下步骤：
28.(1)设置阻抗测试基准电压；
29.(2)根据设定的阻抗测试基准电压输出电压；
30.(3)采集射频电压和射频电流；
31.(4)计算出阻抗测试值与射频电压、射频电流的阻抗关系函数。
32.(5)对应保存阻抗关系函数和相应的射频源的编号。
33.作为本发明的进一步改进，还包括精度校验方法，所述精度校验方法包括阻抗精度校验方法和功率精度校验方法，所述阻抗精度校准方法将采集到的射频电压、射频电流
计算后与设置的阻抗测试值比较进行阻抗精度校验；所述功率精度校验方法设置功率测试值与高频电刀测试仪采集到的功率数据比较进行功率精度校验。
34.本阻抗功率校准方法应用所述阻抗功率校准装置进行功率校准，通过设置阻抗校准方法、阻抗精度校验方法和功率精度校验方法对各项功率校准方法中的过程参数进行校准和校验，以提高校准精度和效果。
附图说明
35.图1为本发明实施例一提供的阻抗校准装置的连接示意图。
36.图2为本发明实施例二提供的阻抗功率校准方法的流程图。
37.图3为本发明实施例三提供的阻抗功率校准方法的流程图。
38.图4为本发明实施例四提供的阻抗功率校准方法的流程图。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，为了便于说明，本技术中可能会对上、下、左、右、前、后等方位进行定义，旨在便于清楚地描述构造的相对位置关系，并不用于产品在生产、使用、销售等过程中实际方位的限制。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
40.实施例一
41.请参阅图1，本实施例提供一种阻抗校准装置，包括控制器、计算机、交互模块、接口模块、射频源、标准阻抗模块、高频电刀测试仪。
42.所述计算机分别与所述控制器的计算机连接端和交互模块电连接。所述射频源上设置有控制器连接端，所述控制器连接端包括供电接口、da控制接口、启停接口、信号选择接口、射频电压采集接口、射频电流采集接口。
43.所述接口模块上设置有信号集成端、控制信号输出端和采集信号输入端，所述控制器的集成接口连接端连接所述接口模块的信号集成端。所述接口模块的一个采集信号输入端连接所述射频源的射频电压采集接口和射频电流采集接口，接口模块的另一个采集信号输入端连接所述高频电刀测试仪的信号输出端；所述接口模块的控制信号输出端分别连接所述射频源的供电接口、da控制接口、启停接口、信号选择接口和所述标准阻抗模块的阻抗设置端(作为其他可实现的技术方案，也可以不包括所述接口模块，所述射频源的控制器连接端连接所述控制器的射频源连接端、所述高频电刀测试仪的信号输出端连接所述控制器的功率输入端、所述标准阻抗模块的阻抗设置端连接所述控制器的阻抗控制端；在本实施例中，由于所述控制器上仅设置有一个模数转换器，故设置所述信号选择接口择一选择射频电压或射频电流作为采集的数据，当所述控制器上设置有两个模数转换器时，可以不设置所述信号选择接口，所述射频电压采集接口和射频电流采集接口分别通过两个采集信号输入端连接到两个模数转换器上)。所述高频电刀测试仪的功率采集端连接所述标准阻抗模块的功率输出端。
44.所述计算机向所述控制器传递控制信号以及接收控制器传来的采集数据进行分析处理。所述控制器通过所述接口模块向所述射频源、标准阻抗模块传递控制信号，通过所述供电接口向射频源、标准阻抗模块提供电源；通过所述da控制接口向所述射频源提供电
压测试值；通过所述启停接口控制阻抗测试的开始和停止；通过所述信号选择接口择一选择射频电压或射频电流作为采集的数据；以及向所述标准阻抗模块提供阻抗测试值。所述射频源通过所述射频电压采集接口、射频电流采集接口，经所述接口模块向所述控制器传输射频电压数据和射频电流数据。所述高频电刀测试仪的信号输出端通过所述接口模块向所述控制器传输采集到的功率数据。
45.实施例二
46.请参阅图2，本实施例提供一种阻抗功率校准方法，其特征在于：采用实施例一提供的阻抗功率校准装置，包括以下步骤：
47.(1)所述计算机向所述控制器传递阻抗测试范围为10ω-500ω、阻抗测试步长为1ω，所述控制器将标准阻抗模块的初始阻抗测试值r设置为10ω；
48.(2)所述计算机向所述控制器传递测试电压范围为0.1v-10v、电压测试步长为0.1v，所述控制器将射频源的初始电压测试值dav设置为0.1v；
49.(3)所述高频电刀测试仪进行功率数据采集，获得射频源功率p，记录所采集到的射频源功率p并通过所述控制器传递至计算机；
50.(4)所述控制器在本次的电压测试值dav上增加所述测试电压步长，并对射频源将其设置为下一次的电压测试值dav；
51.(5)循环执行步骤(3)-步骤(4)，至电压测试值dav到达所述电压测试范围的上限值10v(电压测试值以电压测试步长遍历测试电压范围)；
52.(6)所述控制器在本次的阻抗测试值r上增加所述测试阻抗步长，并将标准阻抗模块将其设置为下一次的阻抗测试值r；
53.(7)循环执行步骤(2)-步骤(6)，至阻抗测试值r到达所述阻抗测试范围的上限值500ω(阻抗测试值以阻抗测试步长遍历测试阻抗范围)；
54.(8)运用最小二乘法计算拟合出电压测试值dav、阻抗r、射频源功率p的功率关系函数dav＝f(r,p)；
55.(9)将功率关系函数和相应的射频源编号对应保存至数据服务器。
56.实施例三
57.请参阅图3，本实施例提供一种阻抗功率校准方法，在实施例二提供的阻抗功率校准方法的基础上，在所述步骤(1)和步骤(6)中设置所述阻抗测试值r后，对设置的阻抗测试值r进行校准，包括以下步骤：
58.(1)所述控制器设置阻抗测试基准电压为1v；
59.(2)启动所述射频源，所述控制器根据设定的阻抗测试基准电压向所述射频源输出电压；
60.(3)所述控制器采集所述射频源输出的射频电压adv和射频电流adi；
61.(4)运用最小二乘法计算拟合出阻抗测试值r与射频电压adv、射频电流adi的阻抗关系函数r＝f(adv,adi)。
62.(5)将阻抗关系函数和相应的射频源编号对应保存至数据服务器。
63.实施例四
64.请参阅图4，本实施例提供一种阻抗功率校准方法，在实施例三提供的阻抗功率校准方法的基础上，还包括精度校验方法，所述精度校验方法包括阻抗精度校验方法和功率
精度校验方法。
65.所述阻抗精度校准方法包括：
66.(1)所述计算机向所述控制器传递阻抗测试范围为10ω-500ω、阻抗测试步长为10ω，所述控制器将标准阻抗模块的初始阻抗测试值r设置为10ω；
67.(2)所述控制器采集所述射频源输出的射频电压adv和射频电流adi；
68.(3)利用欧姆定律r’＝adv/adi进行电阻校验；
69.(4)如r与r’的差的绝对值小于或等于1ω，则阻抗精度校验合格，反之阻抗精度校验不合格，需重新校准所述阻抗关系函数；
70.(5)循环执行步骤(2)-步骤(4)，至阻抗测试值r到达所述阻抗测试范围的上限值500ω。
71.所述阻抗精度校准方法包括：
72.(1)所述计算机向所述控制器传递测试功率范围为10w-200w、功率测试步长为10w，所述控制器将射频源的初始功率测试值p’设置为10w；
73.(2)所述高频电刀测试仪采集功率数据p；
74.(3)如p与p’的差的绝对值小于或等于1w，则功率精度校验合格，反之功率精度校验不合格，需重新校准所述功率关系函数；
75.(4)循环执行步骤(2)、步骤(3)，至功率测试值p’到达所述阻抗测试范围的上限值200w。
76.以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可得到的等效技术特征的替换，应当视为本技术揭露的范围。