CN117150798A - 不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及脉冲消融技术领域，揭露一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法及***，所述方法包括：采集球囊的电极材料，识别电极材料的均匀延伸率，基于均匀延伸率，构建电极材料的电极纹路；采集球囊的长度数据，基于电极材料的双电极放电强度，利用长度数据选取电极材料的电极数量；利用电极纹路与电极数量，在球囊的表面配置环形电极，构建环形电极的电极极性；基于电极极性，构建环形电极的双向不对称脉冲电路，利用双向不对称脉冲电路计算环形电极的输入电压；利用输入电压驱动环形电极，得到驱动环形电极，并将驱动环形电极作为球囊的电极构建结果。本发明可以提升不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建过程的简便性。
Description
技术领域
本发明涉及脉冲消融技术领域，尤其涉及一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法及***。
背景技术
泡沫细胞形成是动脉粥样硬化形成的早期事件，在动脉粥样硬化形成早期，血液中的单核细胞通过内皮间隙，在内膜下分化为巨噬细胞，巨噬细胞介导渗入血管内皮下的低密度脂蛋白胆固醇发生氧化修饰，形成氧化型低密度脂蛋白胆固醇，并主要通过A型清道受体吞噬大量氧化型低密度脂蛋白胆固醇，导致细胞内脂质堆积，形成泡沫细胞，泡沫细胞堆积形成脂质条纹乃至脂质斑块，因此，需要对泡沫细胞进行消融处理，不可逆电穿孔脉冲消融技术可以作用于泡沫细胞，在泡沫细胞的表面形成纳米级不可逆小孔，诱导泡沫细胞焦亡，该能量不会造成平滑肌和肌纤维损伤，不形成疤痕，可以有效治疗动脉粥样硬化症。
目前，不可逆电穿孔脉冲消融技术不可缺少的球囊可以携带表面的电极，通过电极放电来实现泡沫细胞的焦亡，不同强度的放电会对泡沫细胞造成不同程度的影响，现有技术常需要预先计算高压脉冲电场强度等参数，并基于所计算得到的参数来进行仿真模拟，这个过程需要进行大量的对照实验，过程繁琐，其次，球囊在接收流体物质的填充之后会发生膨胀，因此其表面的电极也会发生扭曲，现有技术存在两种方法实现解决此问题，一是选择小变形聚氨酯材料代替电极，二是在球囊发生形变时，将电极与球囊剥离，使得电极的形变随着球囊的形变发生同步变化，但电极的形变大小远远小于球囊的形变大小，但缺点是这两种均需要增加额外的材料来将原本简短的过程转变为繁琐的过程。因此，不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建过程的简便性不足。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法及***，可以提升不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建过程的简便性。
第一方面，本发明提供了一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法，包括：
采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路；
采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量；
利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性；
基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压；
利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路，包括：
基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料；
基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的径向电极纹路；
基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的环向电极纹路；
利用所述径向电极纹路与所述环向电极纹路确定所述电极材料的电极纹路。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料，包括：
计算所述电极材料的径向最短长度：
计算所述电极材料的环向最短长度：
计算所述径向最短长度与所述环向最短长度的长度和：
将所述长度和中最大长度和对应的电极材料作为所述目标电极材料。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的径向电极纹路，包括：
基于所述均匀延伸率，计算所述电极材料的延伸长度；
基于所述延伸长度，计算所述电极材料的初始长度；
基于所述初始长度，利用下述公式计算所述电极材料的长度参数：
f(x)＝Asin(αx+β)
其中，(α，β)表示所述电极材料的长度参数，f(x)表示所述电极材料在具备电极纹路时所构成的曲线函数，A表示高度，A的2倍表示所述电极材料在具备电极纹路时的宽度，这个宽度不能超出预设的标准宽度，x表示所述电极材料在水平方向上的坐标，a表示所述电极材料在水平方向上的起始点，这个起始点处于近端的圆锥体的圆顶位置处，b表示远端的圆锥体的圆顶位置处的横坐标；
基于所述长度参数，确定所述电极材料的径向电极纹路。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量，包括：
基于所述双电极放电强度，确定所述电极材料中正极与负极之间的电极间隔；
基于所述长度数据中的圆柱体高度与所述电极间隔；
基于所述长度数据中的底面圆周长与所述电极间隔；
利用所述环向电极数量与所述径向电极数量确定所述电极材料的电极数量。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述双电极放电强度，确定所述电极材料中正极与负极之间的电极间隔，包括：
基于所述双电极放电强度，利用下述公式构建所述电极材料中正极与负极之间的电极间距与所述电极材料中正极与负极之间的放电电流之间的关系模型：
k＝m1v
vwm2e
其中，表示所述关系模型，k表示所述电极间距，m1、m2、m3、m4表示正数参数，v表示净空间体积，k＝m1v表示当电极间距增大时，净空间体积也就变大，e表示所述双电极放电强度，u表示跃进电压，i表示所述电极材料中正极与负极之间的放电电流；
基于所述关系模型，构建所述电极间距与所述放电电流之间的关系曲线；
将所述关系曲线中所述放电电流的最大放电电流对应的电极间距作为所述电极间隔。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述构建所述环形电极的电极极性，包括：
识别环形电极中与所述球囊的近端连接的目标环形电极；
从所述目标环形电极开始，构建所述环形电极的电极序号；
将正极性作为所述电极序号中的奇数序号在所述环形电极中对应的环形电极的第一电极极性，并将负极性作为所述电极序号中的偶数序号在所述环形电极中对应的环形电极的第二电极极性。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，包括：
从所述环形电极中选取正向电源与负向电源；
分别构建所述正向电源与所述负向电源的正向并联开关管与负向并联开关管；
连通所述正向并联开关管与所述正向电源，得到第一连通开关管-电源，并连通所述负向并联开关管与所述负向电源，得到第二连通开关管-电源；
利用预设的电阻串联所述第一连通开关管-电源与所述第二连通开关管-电源，得到双向不对称脉冲电路。
在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压，包括：
构建所述双向不对称脉冲电路的PID控制器；
检测所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度；
将所述脉冲强度反馈至所述PID控制器中；
在所述PID控制器中，基于所述脉冲强度，利用下述公式计算所述环形电极对应的输入误差：
e′(t)＝r(t)-y(u(t))
其中，e′(t)表示输入的脉冲电压与所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度之间的输入误差，u(t)表示作用于所述环形电极的控制信号，Tt表示积分时间常数，TD表示微分时间常数，Kp表示比例增益，e(t)表示所述PID控制器所接收的输入信号，初始时为输入的脉冲电压，t表示时间，r(t)表示输入的脉冲电压，y(u(t))表示所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度；
在所述输入误差符合预设误差时，将所述输入误差对应的输入脉冲电压作为所述输入电压。
第二方面，本发明提供了一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***，所述***包括：
纹路构建模块，用于采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路；
数量选取模块，用于采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量；
极性构建模块，用于利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性；
电压计算模块，用于基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压；
结果确定模块，用于利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：
本发明实施例通过基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路，以用于在不使用其他变形材料，且不增加过程使得电极与球囊分离的前提下，实现电极材料的延伸长度与膨胀状态下的球囊长度贴合，这个过程可以实现提升流程简便性的目的，进一步地，本发明实施例通过基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料，以用于计算电极材料在呈直线状、无纹路的情况下，发生延伸之后的长度，从中选取发生延伸之后的长度最大的电极材料，进一步地，本发明实施例通过基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量，以用于基于球囊的大小来选取合适数量的电极，进一步地，本发明实施例通过构建所述环形电极的电极极性，以用于量两两相邻的两个电极构建为一正一负的电极，使得两两电极之间可以放电，本发明实施例通过基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，以用于在更低的能量下形成连续有效的消融，同时可以减少肌肉抽搐，进一步地，本发明实施例通过利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压，以用于基于所述双向不对称脉冲电路所产生的脉冲强度，对所述双向不对称脉冲电路的输入脉冲电压进行调整，使得以更低的输入脉冲电压达到较高的输出脉冲强度，并通过PID控制器实现输入电压的选择，减少人工重复实验的繁琐性。因此，本发明实施例提出的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法及***，可以提升不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建过程的简便性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的流程示意图；
图2a为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的径向电极的示意图；
图2b为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的环向电极的示意图；
图3a为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的环向电极极性的示意图；
图3b为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的径向电极极性的示意图；
图4为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的双向不对称脉冲电路的示意图；
图5为本发明一实施例提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***的模块示意图；
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法，所述不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本发明实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(ContentDelivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
参阅图1所示，是本发明一实施例提供的不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的流程示意图。其中，图1中描述的不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法包括：
S1、采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路。
本发明实施例中，所述球囊是指球囊型导管，可以利用流体物质或者输入的脉冲电压将所述球囊从干瘪状态转换为膨胀状态，所述球囊由圆柱体、两端的圆锥体、近端、远端构成，近端球囊的输入端，远端代表球囊的输出端；所述电极材料是指用于贴附在球囊表面的电极材料，包括不锈钢、铂、铂铱合金和碳化钨等材料，需要说明的是，球囊表面仅使用不锈钢、铂、铂铱合金和碳化钨等材料中的一种电极材料即可。
进一步地，本发明实施例中，所述均匀延伸率是指所述电极材料在最大力下的总伸长率。
进一步地，本发明实施例通过基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路，以用于在不使用其他变形材料，且不增加过程使得电极与球囊分离的前提下，实现电极材料的延伸长度与膨胀状态下的球囊长度贴合，这个过程可以实现提升流程简便性的目的。
本发明的一实施例中，所述基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路，包括：基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料；基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的径向电极纹路；基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的环向电极纹路；利用所述径向电极纹路与所述环向电极纹路确定所述电极材料的电极纹路。
进一步地，本发明实施例通过基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料，以用于计算电极材料在呈直线状、无纹路的情况下，发生延伸之后的长度，从中选取发生延伸之后的长度最大的电极材料。
本发明的又一实施例中，所述基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料，包括：利用下述公式计算所述电极材料的径向最短长度：
其中，L1表示所述径向最短长度，表示在所述球囊未膨胀时，球囊的圆柱体高度和圆锥体的高度之和，δ表示所述均匀延伸率；
利用下述公式计算所述电极材料的环向最短长度：
其中，L2表示所述环向最短长度，表示在所述球囊未膨胀时，球囊的圆柱体底面圆的直径，δ表示所述均匀延伸率；
利用下述公式计算所述径向最短长度与所述环向最短长度的长度和：
L总＝L2+L1
其中，L总表示所述长度和，L1表示所述径向最短长度，L2表示所述环向最短长度；
将所述长度和中最大长度和对应的电极材料作为所述目标电极材料。
本发明的又一实施例中，所述基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的径向电极纹路，包括：基于所述均匀延伸率，利用下述公式计算所述电极材料的延伸长度：
ΔL＝δL0
其中，ΔL表示所述延伸长度，L0表示在所述球囊未膨胀时所述电极材料的初始长度，δ表示所述均匀延伸率；
基于所述延伸长度，利用下述公式计算所述电极材料的初始长度：
L＝ΔL+L0
L0＝L-ΔL
其中，L0表示所述初始长度，L表示所述球囊膨胀时圆柱体高度和圆锥体的侧面长度之和，ΔL表示所述延伸长度；
基于所述初始长度，利用下述公式计算所述电极材料的长度参数：
f(x)＝Asin(αx+β)
其中，(α，β)表示所述电极材料的长度参数，f(x)表示所述电极材料在具备电极纹路时所构成的曲线函数，A表示高度，A的2倍表示所述电极材料在具备电极纹路时的宽度，这个宽度不能超出预设的标准宽度，x表示所述电极材料在水平方向上的坐标，a表示所述电极材料在水平方向上的起始点，这个起始点处于近端的圆锥体的圆顶位置处，b表示远端的圆锥体的圆顶位置处的横坐标；
基于所述长度参数，确定所述电极材料的径向电极纹路。
可选地，所述基于所述长度参数，确定所述电极材料的径向电极纹路的过程为：确定好长度参数之后，可以确定所述电极材料在具备电极纹路时所构成的曲线函数，从而知道所述电极材料的电极纹路，即曲线函数构成的曲线形式。
S2、采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量。
本发明实施例中，所述长度数据包括所述球囊的圆柱体的高度与圆柱体底面圆的周长。
进一步地，本发明实施例通过基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量，以用于基于球囊的大小来选取合适数量的电极。其中，所述双电极放电强度是指正极与负极之间的放电强度。
本发明的一实施例中，所述基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量，包括：基于所述双电极放电强度，确定所述电极材料中正极与负极之间的电极间隔；基于所述长度数据中的圆柱体高度与所述电极间隔，利用下述公式计算所述电极材料的环向电极数量：
n*l＜＝h
N＝max(n)+1
其中，N表示所述环向电极数量，n表示所述电极间隔的数量，l表示所述电极间隔，h表示长度数据中的圆柱体高度；
基于所述长度数据中的底面圆周长与所述电极间隔，利用下述公式计算所述电极材料的径向电极数量：
m*l＜＝g
M＝max(m)+1
其中，M表示所述径向电极数量，m表示所述电极间隔在径向上的数量，l表示所述电极间隔，g表示所述长度数据中的底面圆周长；
利用所述环向电极数量与所述径向电极数量确定所述电极材料的电极数量。
本发明的又一实施例中，所述基于所述双电极放电强度，确定所述电极材料中正极与负极之间的电极间隔，包括：基于所述双电极放电强度，利用下述公式构建所述电极材料中正极与负极之间的电极间距与所述电极材料中正极与负极之间的放电电流之间的关系模型：
k＝m1v
v＝m2e
其中，表示所述关系模型，k表示所述电极间距，m1、m2、m3、m4表示正数参数，v表示净空间体积，k＝m1v表示当电极间距增大时，净空间体积也就变大，e表示所述双电极放电强度，u表示跃进电压，i表示所述电极材料中正极与负极之间的放电电流；
基于所述关系模型，构建所述电极间距与所述放电电流之间的关系曲线；将所述关系曲线中所述放电电流的最大放电电流对应的电极间距作为所述电极间隔。
S3、利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性。
本发明实施例中，所述环形电极包括径向电极和环向电极，即相连的两个球囊中，第一个球囊配置径向电极或环向电极，第二个球囊配置与第一个球囊的电极不同的电极。
参阅图2a所示，图2a为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的径向电极的示意图。在图2a中，西瓜纹状的线路表示径向电极，且西瓜纹状的线路贴附在球囊表面。
参阅图2b所示，图2b为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的环向电极的示意图。在图2b中，西瓜纹状的线路表示环向电极，且西瓜纹状的线路围绕在球囊的圆柱体部位。
进一步地，本发明实施例通过构建所述环形电极的电极极性，以用于量两两相邻的两个电极构建为一正一负的电极，使得两两电极之间可以放电。其中，所述电极极性包括正极性和负极性。
参阅图3a所示，图3a为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的环向电极极性的示意图。在图3a中，正号表示电极的正极性，负号表示电极的负极性。
参阅图3b所示，图3b为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的径向电极极性的示意图。在图3b中，正号表示电极的正极性，负号表示电极的负极性。
本发明的一实施例中，所述构建所述环形电极的电极极性，包括：识别环形电极中与所述球囊的近端连接的目标环形电极；从所述目标环形电极开始，构建所述环形电极的电极序号；将正极性作为所述电极序号中的奇数序号在所述环形电极中对应的环形电极的第一电极极性，并将负极性作为所述电极序号中的偶数序号在所述环形电极中对应的环形电极的第二电极极性。
S4、基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压。
本发明实施例通过基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，以用于在更低的能量下形成连续有效的消融，同时可以减少肌肉抽搐。
参阅图4所示，图4为本发明一实施例中图1提供的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法的双向不对称脉冲电路的示意图。在图4中，VT1、VT2、VT3、VT4表示开关管，VP表示正向电源，VN表示负向电源，DC表示直流电，U0表示电阻两端的电压。
本发明的一实施例中，所述基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，包括：从所述环形电极中选取正向电源与负向电源；分别构建所述正向电源与所述负向电源的正向并联开关管与负向并联开关管；连通所述正向并联开关管与所述正向电源，得到第一连通开关管-电源，并连通所述负向并联开关管与所述负向电源，得到第二连通开关管-电源；利用预设的电阻串联所述第一连通开关管-电源与所述第二连通开关管-电源，得到双向不对称脉冲电路。
其中，所述正向电源与所述负向电源均由正极和负极构成，区别的是正向电源的正极、负极与负向电源的正极、负极不同。
进一步地，本发明实施例通过利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压，以用于基于所述双向不对称脉冲电路所产生的脉冲强度，对所述双向不对称脉冲电路的输入脉冲电压进行调整，使得以更低的输入脉冲电压达到较高的输出脉冲强度，并通过PID控制器实现输入电压的选择，减少人工重复实验的繁琐性。
本发明的一实施例中，所述利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压，包括：构建所述双向不对称脉冲电路的PID控制器；检测所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度；将所述脉冲强度反馈至所述PID控制器中；在所述PID控制器中，基于所述脉冲强度，利用下述公式计算所述环形电极对应的输入误差：
e′(t)＝r(t)-y(u(t))
其中，e′(t)表示输入的脉冲电压与所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度之间的输入误差，u(t)表示作用于所述环形电极的控制信号，Tt表示积分时间常数，TD表示微分时间常数，Kp表示比例增益，e(t)表示所述PID控制器所接收的输入信号，初始时为输入的脉冲电压，t表示时间，r(t)表示输入的脉冲电压，y(u(t))表示所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度；
在所述输入误差符合预设误差时，将所述输入误差对应的输入脉冲电压作为所述输入电压。
其中，所述预设误差设置为0，用于表示输入的脉冲电压与所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度之间的误差为0时，所述输入的脉冲电压可以输出标准的脉冲强度。
S5、利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
可以看出，本发明实施例通过基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路，以用于在不使用其他变形材料，且不增加过程使得电极与球囊分离的前提下，实现电极材料的延伸长度与膨胀状态下的球囊长度贴合，这个过程可以实现提升流程简便性的目的，进一步地，本发明实施例通过基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料，以用于计算电极材料在呈直线状、无纹路的情况下，发生延伸之后的长度，从中选取发生延伸之后的长度最大的电极材料，进一步地，本发明实施例通过基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量，以用于基于球囊的大小来选取合适数量的电极，进一步地，本发明实施例通过构建所述环形电极的电极极性，以用于量两两相邻的两个电极构建为一正一负的电极，使得两两电极之间可以放电，本发明实施例通过基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，以用于在更低的能量下形成连续有效的消融，同时可以减少肌肉抽搐，进一步地，本发明实施例通过利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压，以用于基于所述双向不对称脉冲电路所产生的脉冲强度，对所述双向不对称脉冲电路的输入脉冲电压进行调整，使得以更低的输入脉冲电压达到较高的输出脉冲强度，并通过PID控制器实现输入电压的选择，减少人工重复实验的繁琐性。因此，本发明实施例提出的一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法可以提升不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建过程的简便性。
如图5所示，是本发明不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***功能模块图。
本发明所述不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***500可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***可以包括纹路构建模块501、数量选取模块502、极性构建模块503、电压计算模块504以及结果确定模块505。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
在本发明实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
所述纹路构建模块501，用于采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路；
所述数量选取模块502，用于采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量；
所述极性构建模块503，用于利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性；
所述电压计算模块504，用于基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压；
所述结果确定模块505，用于利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
详细地，本发明实施例中所述不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***500中的所述各模块在使用时采用与上述的图1至图4中所述的不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
本发明还提供一种存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路；
采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量；
利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性；
基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压；
利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建方法，其特征在于，所述方法包括：
采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路；
采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量；
利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性；
基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压；
利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路，包括：
基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料；
基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的径向电极纹路；
基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的环向电极纹路；
利用所述径向电极纹路与所述环向电极纹路确定所述电极材料的电极纹路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述均匀延伸率，从所述电极材料中选取目标电极材料，包括：
计算所述电极材料的径向最短长度：
计算所述电极材料的环向最短长度：
计算所述径向最短长度与所述环向最短长度的长度和：
将所述长度和中最大长度和对应的电极材料作为所述目标电极材料。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述均匀延伸率，构建所述目标电极材料的径向电极纹路，包括：
基于所述均匀延伸率，计算所述电极材料的延伸长度：
基于所述延伸长度，计算所述电极材料的初始长度；
基于所述初始长度，利用下述公式计算所述电极材料的长度参数：
f(x)＝Asin(αx+β)
其中，(α,β)表示所述电极材料的长度参数，f(x)表示所述电极材料在具备电极纹路时所构成的曲线函数，A表示高度，A的2倍表示所述电极材料在具备电极纹路时的宽度，这个宽度不能超出预设的标准宽度，x表示所述电极材料在水平方向上的坐标，a表示所述电极材料在水平方向上的起始点，这个起始点处于近端的圆锥体的圆顶位置处，b表示远端的圆锥体的圆顶位置处的横坐标；
基于所述长度参数，确定所述电极材料的径向电极纹路。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量，包括：
基于所述双电极放电强度，确定所述电极材料中正极与负极之间的电极间隔；
基于所述长度数据中的圆柱体高度与所述电极间隔；
基于所述长度数据中的底面圆周长与所述电极间隔；
利用所述环向电极数量与所述径向电极数量确定所述电极材料的电极数量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述双电极放电强度，确定所述电极材料中正极与负极之间的电极间隔，包括：
基于所述双电极放电强度，利用下述公式构建所述电极材料中正极与负极之间的电极间距与所述电极材料中正极与负极之间的放电电流之间的关系模型：
k＝m1v
v＝m2e
其中，表示所述关系模型，k表示所述电极间距，m1、m2、m3、m4表示正数参数，v表示净空间体积，k＝m1v表示当电极间距增大时，净空间体积也就变大，e表示所述双电极放电强度，u表示跃进电压，i表示所述电极材料中正极与负极之间的放电电流；
基于所述关系模型，构建所述电极间距与所述放电电流之间的关系曲线；
将所述关系曲线中所述放电电流的最大放电电流对应的电极间距作为所述电极间隔。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述环形电极的电极极性，包括：
识别环形电极中与所述球囊的近端连接的目标环形电极；
从所述目标环形电极开始，构建所述环形电极的电极序号；
将正极性作为所述电极序号中的奇数序号在所述环形电极中对应的环形电极的第一电极极性，并将负极性作为所述电极序号中的偶数序号在所述环形电极中对应的环形电极的第二电极极性。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，包括：
从所述环形电极中选取正向电源与负向电源；
分别构建所述正向电源与所述负向电源的正向并联开关管与负向并联开关管；
连通所述正向并联开关管与所述正向电源，得到第一连通开关管-电源，并连通所述负向并联开关管与所述负向电源，得到第二连通开关管-电源；
利用预设的电阻串联所述第一连通开关管-电源与所述第二连通开关管-电源，得到双向不对称脉冲电路。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压，包括：
构建所述双向不对称脉冲电路的PID控制器；
检测所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度；
将所述脉冲强度反馈至所述PID控制器中；
在所述PID控制器中，基于所述脉冲强度，利用下述公式计算所述环形电极对应的输入误差：
e′(t)＝r(t)-y(u(t))
其中，e′(t)表示输入的脉冲电压与所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度之间的输入误差，u(t)表示作用于所述环形电极的控制信号，Tt表示积分时间常数，TD表示微分时间常数，Kp表示比例增益，e(t)表示所述PID控制器所接收的输入信号，初始时为输入的脉冲电压，t表示时间，r(t)表示输入的脉冲电压，y(u(t))表示所述双向不对称脉冲电路的脉冲强度；
在所述输入误差符合预设误差时，将所述输入误差对应的输入脉冲电压作为所述输入电压。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的方法的不可逆电穿孔脉冲消融的电极构建***，其特征在于，所述***包括：
纹路构建模块，用于采集球囊的电极材料，识别所述电极材料的均匀延伸率，基于所述均匀延伸率，构建所述电极材料的电极纹路；
数量选取模块，用于采集所述球囊的长度数据，基于所述电极材料的双电极放电强度，利用所述长度数据选取所述电极材料的电极数量；
极性构建模块，用于利用所述电极纹路与所述电极数量，在所述球囊的表面配置环形电极，构建所述环形电极的电极极性；
电压计算模块，用于基于所述电极极性，构建所述环形电极的双向不对称脉冲电路，利用所述双向不对称脉冲电路计算所述环形电极的输入电压；
结果确定模块，用于利用所述输入电压驱动所述环形电极，得到驱动环形电极，并将所述驱动环形电极作为所述球囊的电极构建结果。
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| LANXI LI等: "A Bipolar High Voltage Pulse Generator Used for Irreversible Electroporation Ablation", 《 2019 IEEE PULSED POWER & PLASMA SCIENCE (PPPS)》, 27 February 2020 (2020-02-27) * |
| 张成等: "无创消化道早癌磁锚定消融电极内镜***的研制", 《中国医疗器械杂志 》, 30 January 2022 (2022-01-30) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117883178A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-04-16 | 天津市鹰泰利安康医疗科技有限责任公司 | 一种基于不可逆电穿孔的泡沫细胞消融装置及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117150798B (zh) | 2024-06-04 |
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