CN115670632A - 高低温复合消融手术*** - Google Patents

高低温复合消融手术*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高低温复合消融手术***，涉及冷冻低温治疗技术领域，用于提高治疗的安全有效性。本发明的一种高低温复合消融手术***，包括主机单元，所述主机单元包括冷工质供给***；所述冷工质供给***包括冷工质压力控制***，所述冷工质压力控制***包括用于向冷热消融针输送冷工质的冷罐，所述冷罐上连接有增压管路，所述增压管路的两端分别与所述冷罐相连以形成闭环，所述增压管路用于使所述冷罐中的冷工质实现自增压。

Description

高低温复合消融手术***
本申请为申请号为CN201911229554.8、名称为“高低温复合消融手术***”的分案申请。
技术领域
本发明涉及冷冻低温治疗技术领域，特别地涉及一种高低温复合消融手术***。
背景技术
目前，冷冻低温治疗技术日趋成为介入式肿瘤治疗的主要手段。该技术属纯物理治疗，相比于放化疗具有治疗效果确切、治疗不导致肿瘤细胞扩散、治疗过程微创无痛苦、恢复快、不损伤正常组织等优势。临床数据表明，采用该技术治疗后的病人，身体免疫功能较治疗前明显改善，且远期生存率显著提高。在治疗肺癌、肝癌、乳腺癌、肾癌、***癌等实体肿瘤方面具有显著优势。
冷冻治疗机理如下：
1.冰晶生长、细胞脱水对肿瘤细胞产生机械损伤
2.血液栓塞造成肿瘤组织缺氧死亡
3.可逆损伤，引起细胞凋亡
4.冷冻可激发免疫调节，产生瀑布式的异位抑瘤作用
现有技术中，一种典型的低温治疗设备，以美国Endocare公司研制的 (CryocareSurgical System)以及以色列Galil公司研制的(VISUAL-ICE Cryoablation System)为代表，因其使用的工质为氩气和氦气，故统称为氩氦刀。其通过焦耳-汤姆孙效应(Joule-Thomson effect，即气体通过多孔塞膨胀后所引起的温度变化现象)原理来达到冷冻治疗的作用，低温消融温度最低可达到 -150～-160℃，复温最高可达到40℃左右。不难发现，上述低温治疗设备均只具备一种制冷机理，且工作温区受到制冷原理及工质本身特性的限制，仅能提供单一功能的治疗。另受其工作机理的限制，该类低温治疗设备工作压力较高(12～22MPa)，术中存在安全隐患，且噪声相对较大；使用工质较为昂贵；此外，其手术过程中需要连接高压氩气瓶及氦气瓶，在空间有限的手术室内使用并不方便。到目前为止，国内外尚无一种全功能型宽温区的高低温治疗设备。
发明内容
本发明提供一种高低温复合消融手术***，能够在满足基本冷冻治疗功能需求的前提上，结合更高强度的加热治疗功能，并为手术安全性、经济性和便利性的提升提供基础。
本发明提供一种高低温复合消融手术***，包括主机单元以及与所述主机单元相连的冷热消融针，所述冷热消融针用于对患者的病灶部进行治疗；
所述主机单元包括：
冷工质供给***，其用于向所述冷热消融针输送冷工质；
热工质供给***，其用于向所述冷热消融针输送热工质；以及
工质分配***，其分别与所述冷工质供给***和所述热工质供给***相连，所述工质分配***用于控制所述冷工质供给***向所述冷热消融针输送冷工质，以及控制所述热工质供给***向所述冷热消融针输送热工质。
在一个实施方式中，所述工质分配***包括：
相分离器，其与所述冷工质供给***相连；以及
预冷器，其上设置有气体通道以及液体通道，所述气体通道的输入侧与所述相分离器的气体出口端相连通，所述液体通道的输入侧和输出侧分别与所述相分离器的液体出口端以及所述冷热消融针相连通；
其中，所述气体通道中的气体用于对所述液体通道中的液体进行预冷。
在一个实施方式中，所述气体通道构造为迷宫状的通道。
在一个实施方式中，所述主机单元还包括与所述冷热消融针的输出端口相连的回收***，所述回收***分别与所述冷工质供给***和所述热工质供给***相连，用于收集治疗后的冷工质或热工质，或者收集由于超压而从冷工质供给***中排放的冷工质或从热工质供给***中排放的热工质。
在一个实施方式中，所述回收***包括换热器，所述换热器与所述冷热消融针的输出端口相连，所述换热器用于将所述冷热消融针输出的冷工质进行升温后返回大气中，或将所述冷热消融针输出的热工质进行降温后回收。
在一个实施方式中，所述冷工质供给***包括用于承载冷工质的冷罐，所述冷罐用于向所述冷热消融针输送带有压力的冷工质。
在一个实施方式中，所述冷罐上连接有增压管路，所述增压管路用于使所述冷罐中的冷工质实现自增压。
在一个实施方式中，所述热工质供给***包括用于承载热工质的热罐，所述热罐用于向所述冷热消融针输送带有压力的热工质。
在一个实施方式中，所述热罐上设置有加热装置，所述加热装置用于使所述热罐中的热工质汽化增压。
在一个实施方式中，所述主机单元还包括电性连接的电气控制***和交互***，所述电气控制***分别与所述冷工质供给***、所述热工质供给***以及所述工质分配***电性连接，以控制工质的工作过程。
与现有技术相比，本发明的优点在于：工质分配***能够分别控制冷工质供给***向冷热消融针输送冷工质，以及控制热工质供给***向冷热消融针输送热工质，因此在完成低温治疗后能够对治疗区进行快速复温，从而为手术安全性、经济性和便利性的提升提供基础。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例中高低温复合消融手术***的结构示意图；
图2是本发明的实施例中冷工质供给***和热工质供给***的连接示意图；
图3是本发明的实施例中冷工质供给***的连接示意图；
图4是本发明的实施例中热工质供给***的连接示意图；
图5是本发明的实施例中高低温复合消融手术***的原理框图；
图6和图7是本发明的实施例中工质分配***的连接示意图；
图8和图9是本发明的实施例中主机单元的结构示意图；
图10和图11是本发明的实施例中隐藏部分外壳后主机单元的结构示意图；
图12是本发明的实施例中工质分配***的管路连接示意图；
图13是本发明的实施例中预冷器的结构示意图；
图14和图15是本发明的实施例中换热器的结构示意图。
图16是本发明的实施例中冷热消融针的结构示意图；
图17是图16在I处的放大图。
附图标记：
100-主机单元；
200-冷热消融针；201-工质输入管；202-工质回流管；203-真空管；204-真空层；
300-冷工质供给***；400-热工质供给***；500-工质分配***；600-回收***；
700-电气控制***；800-交互***；
210-探针输送管；220-测温探针；
310-冷工质自动灌注***；320-冷工质压力控制***；
311-冷工质存储罐；312-输出阀；313-接口检测开关；314-灌注接口；315- 加液阀；316-单向阀；
321-冷罐；322-增压管路；323-增压阀；324,426-压力传感器；325,425-安全阀；326-加液放气阀；327,428,512-手动阀；328-放气阀；329,427-压力表；330， 430-液位计；331-过滤器；
410-热工质自动灌注***；420-热工质压力控制***；
411-热工质存储罐；412-加液口；413-加注泵；414-加注阀；
421-热罐；422，513-温度传感器；423-温度开关；424-加热器；429-放气阀；
510-相分离器；511-相分离阀；
520-预冷器；521-气体通道；522-上板；523-下板；
610-换热器；611-翅片；612-风机；613-PTC加热器；620-回收罐；621-称重传感器；
810-显示器；820-功能键盘；
900-助力***；910-外壳；911-助力轮；912-电控轮；913-把手；914-无线平板；915-急停按钮；916-输出端口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种高低温复合消融手术***，其包括主机单元100 以及与主机单元100相连的冷热消融针200，冷热消融针200用于对患者的病灶部进行治疗。
其中，主机单元100包括冷工质供给***300、热工质供给***400和工质分配***500。
具体来说，冷工质供给***300用于向冷热消融针200输送冷工质；热工质供给***400其用于向冷热消融针200输送热工质；工质分配***500分别与冷工质供给***300和热工质供给***400相连，工质分配***500用于控制冷工质供给***300向冷热消融针200输送冷工质，或控制热工质供给***400向冷热消融针200输送热工质。
本发明提供的高低温复合消融手术***，在临床上显现出低温和复温的功能。其包括两个阶段的治疗，分别是低温治疗阶段和复温阶段。具体来说，在低温治疗阶段，将冷热消融针200***患者的病灶部，通过冷工质供给***300向冷热消融针200输送冷工质，冷工质迅速通过消融针并发生蒸发吸热，大量的冷量被瞬间供应给病变组织，迅速将组织冻结并加以破坏以达到治疗目的。在低温治疗阶段完成后，则通过热工质供给***400向冷热消融针200输送热工质，使高温热媒蒸汽到达冷热消融针200的治疗部位，瞬间释放大量的热量，以使治疗区域快速复温。
本发明所述的冷工质可以是液氮(-196℃，常压下沸点)、液氧(-183℃，常压下沸点)、液态甲烷(-161℃，常压下沸点)、液氩(-186℃，常压下沸点)、液氖(-246℃，常压下沸点)、液氦(-269℃，常压下沸点)、液化亚氮(-88.5℃，常压下沸点)、液化二氧化碳(-79℃，常压下沸点)及氟氯昂22(-50℃，常压下沸点)等单一物质，可也是上述物质的混合物。
本发明所述的热工质可以是水蒸汽(100℃，常压下沸点)、甲醇蒸汽(64.7℃，常压下沸点)、甲酸蒸汽(100.8℃，常压下沸点)、乙醇蒸汽(78℃，常压下沸点)、乙酸蒸汽(117.9℃，常压下沸点)、乙酯蒸汽(54.3℃，常压下沸点)、丙醇蒸汽(82.5℃，常压下沸点)、丙酸蒸汽(141.1℃，常压下沸点)、丙脂蒸汽(101.6℃，常压下沸点)等单一物质，可也是上述物质的混合物。需要说明的是，上述沸点温度并不代表复温温度，在一些实施例中，例如采用蒸汽加压方式作为动力向冷热消融针200输送热工质，其治疗温度可高于所选热工质的沸点。
因此本发明的冷工质和热工质的来源广泛并且成本较低，其所覆盖的温度范围更宽，因此能够为外科手术安全性、经济性和便利性的提升提供基础。
此外，在各个输送冷工质或热工质的管路上均设置有绝热部，以确保足够量的冷工质输出至冷热消融针200的针尖。
下面分别对本发明的各部件进行说明。
(一)冷工质供给***300
如图2和3所示，冷工质供给***300包括冷工质自动灌注***310及冷工质压力控制***320。
具体来说，冷工质自动灌注***310包括用于存储冷工质的冷工质存储罐 311，冷工质压力控制***320包括用于向冷热消融针200输送冷工质的冷罐321，冷工质存储罐311与冷罐321通过管路连接，以将其中的冷工质输送至冷罐321 中。
冷工质存储罐311与冷罐321相连的管路上依次设置有输出阀312、接口检测开关313和灌注接口314，接口检测开关313用于打开或关闭灌注接口314以使冷工质存储罐311与冷罐321连通或者断开。
在灌注接口314与冷罐321之间的管路上还依次设置有加液阀315和单向阀 316，以防止工质的倒流。
冷罐321能够用于向冷热消融针200中输送带有压力的冷工质。一种可选的方式是，冷罐321上连接有增压管路322，增压管路322用于使所述冷罐321中的冷工质实现自增压。
具体来说，增压管路322的两端分别与冷罐321相连以形成闭环。增压管路 322上设置有增压阀323，当打开增压阀323时，冷罐321中的工质进入增压管路322，通过管壁与外界产生热交换而汽化，体积剧烈膨胀，从而实现自增压。
其中，冷罐321为真空绝热的不锈钢压力容器。
此外，还有一些可选的实施方式，能够实现冷罐321向冷热消融针200输送带有压力的冷工质。例如，通过空气压缩机向冷罐321内压入空气进行增压；或通过将沸点不高于冷工质的高压气体充入冷罐321进行增压；或者通过加热冷工质使其汽化的方式增压。
此外，一种更加直接的提供动力方式为通过低温泵将冷罐321中的冷工质进行泵送，通过对泵转速或者功率的控制来调节输送冷工质的质量流量。
冷罐321上还设置有压力传感器324以及两个安全阀325，以检测冷罐321 的压力，并通过安全阀325来避免冷罐321的压力过高。通过设置两个安全阀325 能够保证一定的冗余，从而进一步提高冷罐321的可靠性。
冷罐321还与下文提到的回收***600相连。
具体地，在冷工质自动灌注***310与回收***600之间的管路上依次设置有加液放气阀326、压力传感器324和安全阀325，压力传感器324用于检测管道中的压力，并通过安全阀325来进行超压保护。
在冷罐321向回收***600泄压的管路上并联地设置有手动阀327和放气阀 328。并且在手动阀327所在的管路上串联有压力表329，以通过压力表329和手动阀327手动地控制管路的压力。放气阀328可采用现有技术中常规的压力控制阀，当其失效的时候安全阀325会进行有效的压力泄放。
加液放气阀326和放气阀328均可选用常开型阀门，即设备掉电情况下会自动开启泄压，试设备处于不带压的安全状态。
在冷工质存储罐311向冷罐321中灌注冷工质的过程中，管路压力超过一定值时可通过加液放气阀326进行泄压；如果加液放气阀326失效的话可通过安全阀325进行泄压；从而保证灌注过程中的安全。而当压力传感器324及安全阀325 均失效的情况下，还可以通过压力表329读取压力及时操作手动阀327进行压力泄放，确保设备的安全性。
进一步地，冷罐321中设置有用于标识其液位的液位计330。
此外，冷罐321中连接至工质分配***500的输出管路底部设置有过滤器 331，以避免杂质进入工质分配***500或输送管道而产生堵塞，从而提高设备治疗的有效性。
下面对冷工质自动灌注***310的工作过程进行详细地描述。
首先，使冷工质存储罐311与灌注接口314相连，通过接口检测开关313检测到灌注接口314连接完成后打开加液阀315，同时关闭加液放气阀326。
其次，开启冷工质存储罐311的输出阀312，冷工质便不断加注到冷罐321 中；当液位计330检测到冷工质加液完成后，加液阀315将关闭，同时加液放气阀326会打开，与此同时冷工质存储罐311的输出阀312关闭；之后断开灌注接口314，从而完成加液的操作。
下面对冷工质压力控制***320的工作过程进行详细地描述。
当设备准备工作时，需要增加冷罐321内的压力，为冷工质的输出治疗提供动力。
因此首先，打开增压阀323，冷罐321中的工质进入增压管路322，通过管壁与外界产生热交换而汽化，体积剧烈膨胀，从而实现自增压。
其次，为了实现治疗的有效性及一致性，因此需要对冷工质压力进行精确的控制，因此冷罐321内的压力进行实时监测，当压力超过工作压力时，开启放气阀328进行压力泄放。为了达到压力的平稳，增压阀323与放气阀328的开启根据策略及工况不同会有不同的控制方法。
一种可选的压力控制方法如下：设定工作压力为P，当冷罐321内压力远小于P时，增压阀323开启且放气阀328关闭；当压力达到P-ΔP0时关闭增压阀 323，在一定时长后检查当前压力，如果离设定压力P较远，则重新开启增压阀 323，并重复上述过程以逐渐逼近设定压力P。
由于冷罐321的漏热必然存在，冷罐321内的压力也会缓慢增加，当压力达到P+ΔP0时，放气阀328开启进行泄压，直到压力泄放到P时关闭。同时存在的一种情况是，治疗过程中随着冷工质的不断消耗，冷罐321内气相空间变大，罐内压力亦可能不断下降，因此当压力低于P-ΔP1时，冷罐321的增压阀323 需要开启，直到压力到达P+ΔP1时增压阀323关闭。
其中ΔP0、ΔP1的取值需要经过大量的实验来确定，且ΔP1小于ΔP0；另外，ΔP0、ΔP1的取值亦跟冷罐321的液位相关，因此不同液位下的控制策略可根据需要进行调整。
(二)热工质供给***400
如图2和4所示，热工质供给***400包括热工质自动灌注***410及热工质压力控制***420。
具体来说，热工质自动灌注***410包括用于存储热工质的热工质存储罐 411，热工质压力控制***420包括用于向冷热消融针200输送热工质的热罐421，热工质存储罐411与热罐421通过管路连接，以将其中的热工质输送至热罐421 中。
热工质存储罐411与热罐421之间的管路上依次串联有加液口412、加注泵 413和加注阀414。
热罐421用于向冷热消融针200输送带有压力的热工质。其中一种可选的方式是对热罐421进行加热，以使热工质产生蒸汽从而增压的方式。例如，可以在热罐421内部设置加热棒、加热片等加热装置，或者可以设置包覆于热罐421内筒及输送管路外壁的陶瓷进行加热，或者还可以采用直接加热工质的微波加热等方式。
本发明图示的一种实施例中，热罐421中设置有温度传感器422、温度开关 423以及加热器424。通过加热器424对热罐421中的热工质加热以进行加压。并通过温度开关423和温度传感器422控制热工质的温度。当热罐421内介质过少的情况下，加热器424如果工作，温度升高到温度开关423的开启温度后温度开关423会断开，强制停止加热器424工作，起到防干烧的作用，从而提高了设备的安全性。
此外，热罐421中还设置有液位计430(液位传感器)。在热工质从热工质存储罐411向热罐421的自动灌注过程中，液位计430会随时监测热罐421的液位，如果一段时间内液位无变化将会提醒操作者更换热工质存储罐411，避免加注泵413空泵，减少磨损。
热罐421采用真空绝热的不锈钢压力容器，减少漏热，提高设备的效率。
热罐421还与下文提到的回收***600相连。
热罐421与回收***600相连的管路上依次串联有安全阀425、压力传感器 426、压力表427和手动阀428，此外手动阀428上还并联有放气阀429。
放气阀429为常规的压力控制阀，当其失效的时候安全阀425会进行有效的压力泄放。另外，当压力传感器426及安全阀425均失效的情况下，还可以通过压力表427读取压力并及时通过操作手动阀428进行压力泄放，以确保设备的安全性。
下面对热工质自动灌注***410的工作过程进行详细地描述。
首先，使热工质存储罐411与加液口412相连，其中，可用普通的硅胶软管进行连接。
其次，执行加液动作。开启加注阀414，同时启动加注泵413，热工质便不断加注到热罐421中；当液位计430检测到热工质加液完成后，加注阀414将关闭，加注泵413关闭，然后断开加液口412，完成加液动作。
下面对热工质压力控制***420的工作过程进行详细地描述。
当设备准备工作时，需要增加热罐421内的压力，为热工质的输出治疗提供动力。
根据上述可选的方案，本发明采用加热汽化的方式提升热罐421的压力，用于高温治疗的能源来源为热蒸汽。
为了达到治疗的有效性及一致性，需要对热罐421的压力进行精确的控制：因此热罐421内的压力需实时监测，当压力超过工作压力时，需要开启放气阀429 进行压力泄放。为了达到压力的平稳，加热器424与放气阀429的开启根据策略及工况不同会有不同的控制方法。
由于热工质的饱和蒸气压与温度相关，因此一种可选的控制方法为采用温度 PID调节来调节压力。
(三)工质分配***500
如图5-7及图13和14所示，工质分配***500包括相分离器510。由于冷工质输送过程中，通过管壁与外界进行热交换而气化，如果输送到冷热消融针200 的冷工质中气态比重大的话会影响低温治疗效果，因此通过相分离器510能使得输送到冷热消融针200的冷工质大部分是液态的。
具体地，冷罐321与相分离器510通过管路相连，相分离器510的下端与冷热消融针200通过管路相连。相分离器510的上端与回收***600之间的管路上依次设置有相分离阀511和手动阀512，相分离器510的上端设置有孔，气化的冷工质通过相分离阀511和手动阀512排到***外，液态的工质则经过阀门输入冷热消融针200，从而实现气液分离的目的。
其中，手动阀512还可以调整管道的流阻，在液氮消耗与气液分离之间达到一个平衡。
另外，相分离阀511的下游设置有温度传感器513，当经过相分离器510的氮气均排空后输出液氮时，可以将相分离阀511关闭，减少相分离器510处液氮的流失损耗。
工质分配***500还包括与相分离器510相连的预冷器520，预冷器520上设置有气体通道521以及液体通道，气体通道521的输入侧与相分离器510的气体出口端相连通，液体通道的输入侧和输出侧分别与相分离器510的液体出口端以及冷热消融针200相连通；其中，所述气体通道521中的气体用于对液体通道中的液体进行预冷。
换言之，通过相分离阀511将气态工质和液态工质进行了分离，但是由于气态工质也带有一定的冷量，因此如果直接将这部分气态工质进行回收或者排放，均会浪费这些冷量。因此使气态工质通过预冷器520的气体通道521，同时使液态工质通过预冷器的液体通道，由于气体通道521能够至少覆盖一部分液体通道，因此在气态工质和液态工质的流通中，能够利用气态工质的冷量对液态工质进行预冷，使输入至冷热消融针200的液态工质获得更低的治疗温度。
进一步地，气体通道521构造为迷宫状的通道，以增大气体的流动路径，使气体的冷量能够得到更充分的利用。
具体地，如图13所示，预冷器520包括上板522和下板523，上板522和下板523之间通过锁紧螺钉进行连接。下板523上设置有迷宫状的通道，即气体通道521。上板522和下板523中设置有液体通道，通过气态工质能够达到冷却上板522和下板523的作用，从而利用气态工质的冷量来对液态工质进行预冷，以提高冷工质的利用效率。
预冷器520的液体通道设置有多个输出接头(卡套接头)，因此可以分别独立控制各个通道的输出。
(四)回收***600
本发明中，向冷热消融针200中输入的冷工质或热工质，在治疗结束后，均可通过其输出端进行回收，即通过回收***600进行回收。
具体来说，如图2所示，回收***600包括换热器610，换热器610与冷热消融针200的输出端相连，换热器610用于将冷热消融针200输出的冷工质进行升温处理后排入大气中，或将冷热消融针200输出的热工质进行降温后回收。
冷热消融针200的输出端输出的冷工质或热工质通过管路输入换热器610 中。针对冷工质，则换热器610对其进行加热，从而将冷工质进行升温，避免产生过多的冷凝白雾。针对热工质，则通过换热器610的翅片611与空气热交换而使热工质蒸汽进行冷凝，以避免蒸汽在环境中的扩散。
如图14和15所示，换热器610为风冷式换热器，通过风机612向翅片611 吹送冷风以使热工质蒸汽进行冷凝。其中风冷式换热器集成了PTC加热器613。 PTC加热器613采用U型波纹状散热片，能够提高其散热率。且综合了胶粘和机械式的优点，并充分考虑到PTC加热器613在工作时的各种热、电现象，其结合力强，导热、散热性能优良，效率高，安全可靠。
此外，该类型PTC加热器613有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器。它的一大突出特点在于安全性能，即遇风机故障停转时， PTC加热器613因得不到充分散热，其功率会自动急剧下降，此时加热器的表面温度维持在居里温度左右(一般在250℃上下)，从而不致产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，大大提高了换热效率且具有很高的安全性。
同时由于超压而从冷工质供给***300中排放的冷工质或由于超压而从热工质供给***400中排放的热工质均可以输入换热器610中进行回收处理。
回收***600还包括设置在换热器610下方的回收罐620，通过换热器610 的翅片与空气热交换而使热工质蒸汽进行冷凝后的热工质进入回收罐620中进行回收处理。
回收罐620下设置有称重传感器621，当回收罐620内冷凝的热工质到达一定量的时，称重传感器621进行报警提示用户及时处理，避免工质的溢出。
(五)电气控制***700和交互***800
如图8-13所示，主机单元100还包括电性连接的电气控制***700和交互***800，电气控制***700分别与冷工质供给***300、热工质供给***400以及工质分配***500电性连接，以控制工质的工作过程。
电气控制***700包括供电***和计算机控制***，其中供电***包括空开、滤波器、软启动电路、隔离变压器及开关电源，并通过锂电池供电。计算机控制***与压力传感器324，426、温度传感器422,513、液位计330,430、称重传感器 621等电气设备通信连接，以采集压力、温度、液位、重量和位置等信号，此外，计算机控制***还与上文提到的阀、泵、加热器424、风机612等执行机构的开关通信连接。
电气控制***700可以通过PCBA或者PLC等方式来实现。
交互***800包括设置在外壳910显示器(触屏)810、功能键盘820及无线平板914来进行手术操作，其均可进行独立的操作。并具备三色灯显示、电池电量显示、手术输出状态显示和RFID识别等功能，帮助用户更好的使用***，提高***的可用性。
交互***800可集成5G通讯模块，连接互联网后，医疗器械制造商可以通过企业服务器对***的使用状态进行监测，收集那些已经投放在市场中的设备数据，为设备的维护及优化提供条件。
此外，外壳910上还设置有急停按钮915。
外壳910的后侧还设置有四个分别与测温探针220和探针输送管210相连的输出端口916。
主机单元100还包括助力***900。助力***900包括设置在外壳910上的助力轮911、电控轮912、锂电池及把手913。助力轮911为主机单元100的移动提供动力，电控轮912用于外壳910停止时自动锁定外壳910，把手913上集成了扭矩传感器，使医院护士能够方便的移动设备。
上述的冷工质供给***300、热工质供给***400、工质分配***500、回收***600以及电气控制***700均集成在外壳910内，配合移动助力***900能够方便的移动设备。
(六)冷热消融针200
如图1所示，冷热消融针200与冷工质供给***300和热工质供给***400 之间通过探针输送管210进行连接，探针输送管210具有真空绝热层，因此操作者使用过程中不会受到低温或者高温的影响。
通过探针输送管210能实现工质在其内部的输送及回收，其中探针输送管210 为软态的，以便操作者在使用过程能够方便的转动弯折，大大提高了手术过程中的可操作性。
进一步地，探针输送管210与冷热消融针200以及冷工质供给***300和热工质供给***400之间的连接为快插连接，方便操作者操作并进行连接确认，使连接牢靠。
主机单元100上还连接有测温探针220，其用于手术过程中检测组织的温度，其针管内布置有温度传感器(例如，T型热电偶)。
测温探针220针管的直径为0.5mm～3mm；其引线与主机单元100的接口为耦合式多芯连接器，方便插拔，亦有防松设计。
冷热消融针200及测温探针220均为一次性无菌产品，其上集成有电子加密芯片，交互***800的RFID读卡器能够对其进行有效识别并限时使用，避免一次性无菌产品的多次使用。芯片中亦可记录冷热消融针200或测温探针220的生产批号、有效期、规格等参数。
此外，冷热消融针200的针管直径一般为1mm-8mm。
具体地，如图16和17所示，冷热消融针200包括工质输入管201和套设在工质输入管201外的工质回流管202，其中，工质输入管201分别与冷工质供给***300或热工质供给***400相连，通过冷工质供给***300或热工质供给***400可向工质输入管201输入冷工质或热工质(如图17箭头所示为工质输入时的流向)。
工质输入管201中的冷工质或热工质到达冷热消融针200的针尖部位后对治疗区进行治疗，治疗完成后，冷工质或热工质则沿工质回流管202向回收***600 中输出(如图17箭头所示为工质输出时的流向)。也就是说，工质回流管202 和工质输入管201中工质的流动方向相反。
因此本发明中的冷热消融针200，通过使管路套接的方式，能够将输入(进流)和输出(回流)进行集合，因此不用分别为工质输入管201和工质回流管202 匹配外部连接管；从而大大简化了连接管路以及贮存介质设备的结构。
此外，工质输入管201和工质回流管202均构造为弯管结构，即工质输入管 201和工质回流管202的延伸方向均发生了改变，如图16所示，冷热消融针200 整体上形成L形结构，从而使冷热消融针200整体不至于在一个方向上的尺寸过大；此外，尤为重要的是，即使有突发的扰动或震动作用于冷热消融针200的手柄部位，作用力也不会立即传递至冷热消融针200的针尖部位而对患者造成影响，因此通过上述的弯管结构，能够减少扰动等不稳定因素对冷热消融针200的针尖部位的扰动，从而提高冷热消融针200的治疗稳定性。
进一步地，冷热消融针200还包括真空管203，其中真空管203套设在工质回流管202外且真空管203至少能够覆盖部分工质回流管202的外壁，以使工质回流管202的至少一部分外壁与真空管203的至少一部分内壁之间形成真空层 204，如图17所示。该真空层204能够较好地实现冷热消融针200在非治疗区部分具有良好的真空绝热性能(以免在低温冷冻治疗靶向组织时，非治疗区部分冻伤人体正常的皮肤组织或者冻伤触碰到消融针非治疗区域部分的手术操作者)。
此外，如图5所示，在工质输入管201的入口处设置有温度传感器，在工质回流管202的出口处也设置有温度传感器，以检测工质的温度。
本发明的高低温复合消融手术***，既可采用工质临界点以下的工作压力，如果同时温度也足够低，工质即处于液态；如果同时温度足够高，工质即处于气态。可以理解地，也可以采用工质临界点以上的工作压力，此时工质即为超临界态。
以工质为氮为例进行说明：
氮的临界温度Tc＝126.2K(-147℃)，临界压力Pc＝3.4MPa，临界密度 313.3kg/m3。氮在近临界点附近具有异常大的热膨胀系数、比热容以及相对小的粘度，温差小时可获得较高换热系数。超临界氮传输过程中，因温度高于液氮温度，沿程冷量损失小。由于工作压力大，整体密度较高，质量流量较大。因此本发明优选采用氮作为冷工质。
本发明中冷工质的流通路径如下：
冷工质存储罐311中的冷工质依次通过输出阀312、灌注接口314、加液阀 315和单向阀316进入冷罐321中完成加液。
冷罐321中的冷工质沿主管路输入至冷热消融针200进行治疗；沿支路输入至换热器610中进行回收。
具体地，冷罐321中的冷工质沿主管路依次通过输出阀、相分离器510和预冷器520进入探针输送管210后，由冷热消融针200的输入端口进入冷热消融针 200。进入冷热消融针200的冷工质在治疗区完成治疗后，返回至其输出端口。在冷热消融针200的输出端口的冷工质进入换热器610中进行升温，升温后的冷工质经过处理后进行排放。
冷罐321中的冷工质(气态)沿支路经过手动阀327或放气阀328进入换热器610中进行超压泄放。
本发明中热工质的流通路径如下：
热工质存储罐411中的热工质依次通过加液口412、加注泵413和加注阀414 进入热罐421中完成加液。
热罐421中的热工质沿主管路输入至冷热消融针200进行治疗；沿支路输入至换热器610中进行回收。
具体地，热罐421中的热工质沿主管路依次通过输出阀、相分离器510和预冷器520进入探针输送管210后，由冷热消融针200的输入端口进入冷热消融针 200。进入冷热消融针200的热工质在治疗区完成治疗后，返回至其输出端口。在冷热消融针200的输出端口的热工质进入换热器610中进行降温，降温后的热工质进入回收罐620。
热罐421中的热工质(超压时)沿支路通过手动阀428或放气阀429进入换热器610中进行回收。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种高低温复合消融手术***，其特征在于，包括主机单元(100)，所述主机单元(100)包括冷工质供给***(300)；
所述冷工质供给***(300)包括冷工质压力控制***(320)，所述冷工质压力控制***(320)包括用于向冷热消融针(200)输送冷工质的冷罐(321)，所述冷罐(321)上连接有增压管路(322)，所述增压管路(322)的两端分别与所述冷罐(321)相连以形成闭环，所述增压管路(322)用于使所述冷罐(321)中的冷工质实现自增压。
2.根据权利要求1所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述增压管路(322)上设置有增压阀(323)，所述冷罐(321)向回收***(600)泄压的管路上设置有放气阀(328)；
当所述冷罐(321)内的压力小于工作压力P时，所述增压阀(323)开启且所述放气阀(328)关闭，其中，所述增压阀(323)开启时，所述冷罐(321)中的工质进入所述增压管路(322)，从而使所述冷罐(321)中的冷工质实现自增压；
当所述冷罐(321)内的压力达到P-ΔP0时，所述增压阀(323)关闭；
在一定时长后，若所述冷罐(321)内的当前压力小于工作压力P，则所述增压阀(323)重新开启；并重复上述过程以使所述冷罐(321)内的压力逐渐逼近工作压力P。
3.根据权利要求2所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，当所述冷罐(321)内的压力达到P+ΔP0时，所述放气阀(328)开启，使所述冷罐(321)进行泄压，直到所述冷罐(321)内的压力泄放到P时，所述放气阀(328)关闭；
当所述冷罐(321)内的压力低于P-ΔP1时，所述增压阀(323)开启，直到所述冷罐(321)内的压力到达P+ΔP1时，所述增压阀(323)关闭；
其中，ΔP1小于ΔP0，且ΔP0和ΔP1的取值均与所述冷罐(321)的液位相关。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述冷工质供给***(300)还包括冷工质自动灌注***(310)，所述冷工质自动灌注***(310)包括用于存储冷工质的冷工质存储罐(311)，所述冷工质存储罐(311)与所述冷罐(321)相连，且二者相连的管路上依次设置有输出阀(312)、接口检测开关(313)和灌注接口(314)；
其中，通过所述接口检测开关(313)检测到所述灌注接口(314)与所述冷工质存储罐(311)连接完成后，所述灌注接口(314)与所述冷罐(321)之间的管路上的加液阀(315)打开、所述冷工质自动灌注***(310)与回收***(600)之间的加液放气阀(326)关闭、所述输出阀(312)开启，使所述冷工质存储罐(311)中的冷工质不断加注到所述冷罐(321)中；
当所述冷罐(321)中的液位计(330)检测到冷工质加液完成后，所述加液阀(315)关闭、所述加液放气阀(326)打开、所述输出阀(312)关闭，并断开所述灌注接口(314)与所述冷工质存储罐(311)的连接。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述冷罐(321)为真空绝热的不锈钢压力容器。
6.根据权利要求2或3所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述主机单元(100)还包括热工质供给***(400)，所述热工质供给***(400)包括热工质自动灌注***(410)及热工质压力控制***(420)；
热工质自动灌注***(410)包括于存储热工质的热工质存储罐(411)；
热工质压力控制***(420)包括用于承载热工质的热罐(421)，所述热罐(421)用于向所述冷热消融针(200)输送带有压力的热工质；
所述热工质存储罐(411)与所述热罐(421)通过管路连接，以将其中的热工质输送至所述热罐(421)中。
7.根据权利要求6所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述热罐(421)内部设置有加热装置，所述加热装置对所述热罐(421)进行加热以增加所述热罐(421)内的压力；
所述热罐(421)的内筒及输送管路外壁上包覆有陶瓷，通过对所述陶瓷进行加热，以增加所述热罐(421)内的压力；或者
采用直接加热工质的微波加热的方式以增加所述热罐(421)内的压力。
8.根据权利要求6所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述热罐(421)中设置有温度传感器(422)、温度开关(423)以及加热器(424)；
当热罐421内的温度升高到所述温度开关(423)的开启温度后，所述温度开关(423)断开，从而强制停止所述加热器(424)工作。
9.根据权利要求7所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，采用温度PID调节来调节所述热罐(421)的压力。
10.根据权利要求6所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述回收***(600)包括换热器(610)，所述换热器(610)与所述冷热消融针(200)的输出端口相连，所述换热器(610)用于将所述冷热消融针(200)输出的冷工质进行升温后返回大气中或将所述冷热消融针(200)输出的热工质进行降温后回收；以及
由于超压而从所述冷工质供给***(300)中排放的冷工质或由于超压而从所述热工质供给***(400)中排放的热工质均可以输入所述换热器(610)中进行回收处理。
11.根据权利要求10所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述换热器(610)为风冷式换热器，所述风冷式换热器集成了PTC加热器(613)，所述PTC加热器(613)具有U型波纹状散热片。
12.根据权利要求10所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述回收***(600)还包括设置在所述换热器(610)下方的回收罐(620)，通过所述换热器(610)的翅片与空气热交换而使热工质蒸汽进行冷凝后的热工质进入所述回收罐(620)中进行回收处理；
所述回收罐(620)的下方设置有称重传感器(621)，当所述回收罐(620)内冷凝的热工质到达一定量的时，所述称重传感器(621)进行报警。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的高低温复合消融手术***，其特征在于，所述主机单元(100)还包括助力***(900)，所述助力***(900)包括设置在外壳(910)上的助力轮(911)、电控轮(912)、锂电池及把手(913)；
所述助力轮(911)为所述主机单元(100)的移动提供动力；
所述电控轮(912)用于在所述外壳(910)停止移动时自动锁定所述外壳(910)；
所述把手(913)上集成了扭矩传感器。
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