CN204428153U - 结合电阻抗成像的微波消融装置 - Google Patents
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Abstract
结合电阻抗成像的微波消融装置，包括：用于对治疗区域进行微波消融的微波消融模块；用于形成治疗区域的电阻抗图像的电阻抗成像模块；与所述微波消融模块和所述电阻抗成像模块电相连的操控主机。本实用新型利用微波消融后病灶脱水，阻抗上升的特点，用电阻抗成像技术进行测量，通过电阻抗成像技术实时测量病灶大小，从而对微波消融范围进行判断，对微波消融过程进行控制，并能对病人进行术中和术后的实时监控，无需注射造影剂，费用低廉，不增加病人的经济负担。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种微波消融装置，尤其涉及用于肿瘤微创治疗的微波消融装置。
背景技术
微波消融是将植入式微波天线(微波针)***到肿瘤组织内,通过微波辐射,将微波天线周围组织加热到65℃～100℃,使组织发生脱水，进而产生凝固性坏死,而周围正常组织不受影响。在组织脱水到坏死的过程中，其阻抗会上升，一般从50Ω左右上升到300Ω以上，其坏死区域是一个高阻抗区域。微波消融装置通常包括微波发生器、微波天线、微波控制单元，磁控管生成微波，天线通过低耗同轴电缆连接微波发生器，并且将微波由磁控管传输至组织中。当前微波消融术主要用915MHZ和2450MHZ两种频率。
进行微波消融术时，医生在B超或CT引导下，把微波针直接穿刺到肿瘤部位中心区域，由微波针释放的微波磁场可以使周围的分子高速旋转运动，组织内的极性分子在微波场的作用下高速运动从而互相摩擦产生热量，在肿瘤内迅速升温，当温度升到60度左右时，癌细胞蛋白质变性凝固，导致不可逆的坏死。同时对其他组织的影响非常小，有利于提高患者机体的免疫力，抑制肿瘤细胞的扩散，达到治疗的目的。
微波消融术的一个难点就是判断消融的范围，目前临床上现有的能够评估消融范围的方式是CT增强扫描或用彩超增强扫描，但是采用B超增强扫描需要患者注射造影剂，才能较为准确测量，CT增强扫描费用较为昂贵，而且不能实时测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结合电阻抗成像技术的微波消融装置，利用微波消融后病灶脱水，阻抗上升的特点，用电阻抗成像技术进行测量，实现无损的微波消融范围判断，并能对病人进行实时监控。
为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：
结合电阻抗成像的微波消融装置，包括：用于对治疗区域进行微波消融的微波消融模块；用于形成治疗区域的电阻抗图像的电阻抗成像模块；与所述微波消融模块和所述电阻抗成像模块电相连的操控主机。
本实用新型的微波消融模块包括微波针、与所述微波针相连的微波发生器、与所述微波发生器相连的微波控制单元。
本实用新型的电阻抗成像模块包括电极阵列、与所述电极阵列相连的电极选通单元、与所述电极阵列相连的信号放大电路、与所述电极选通单元相连的激励信号发生器、与所述信号放大电路相连的解调电路、与所述解调电路相连的A/D转换单元、与所述激励信号放生器及所述A/D转换单元相连的控制单元。
本实用新型的操控主机包括控制器以及分别与所述控制器相连的显示模块和人机交互模块，控制器接收来自微波消融模块和电阻抗成像模块的数据，并向微波消融模块和电阻抗成像模块传送指令。
本实用新型的显示模块和人机交互模块为触摸式显示屏。
本实用新型的操控主机通过串行通信接口与所述微波消融模块和所述电阻抗成像模块相连。
本实用新型的电极阵列具有32及以上个电极。
由以上技术方案可知，本实用新型利用微波消融后病灶脱水，导致病变组织缩在区域阻抗上升的特点，通过电阻抗成像技术实时测量病灶大小，从而对微波消融范围进行判断，对微波消融过程进行控制，与CT增强扫描、B超增强扫描方式相比，采用电阻抗成像技术可实现术中的实时监控，无需注射造影剂，费用低廉，不增加病人的经济负担；而且还可以根据结束治疗后监控区域阻抗变化的情况，对病人术后的治疗情况进行持续监护。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography，简称EIT)是一种无创的以物体体内部的电阻率分布为目标的重建体内组织图象的技术，EIT的实现一般是通过在物体表面设置一定数量的电极，在选定的电极上施加一定模式的电流，然后测量各电极的电压，再将这些已知的电流、电压数据，依据图像重建算法，构造出物体内部的阻抗图像，如生物体内组织的阻抗分布图、生物体阻值的阻抗随频率变化的图像、生物体器官生理活动(呼吸、心脏搏动)时的阻抗变化图像。
进行微波消融治疗时，微波电流使病变组织脱水到坏死的过程中，其阻抗会上升，从50Ω左右上升到300Ω以上，使坏死区域形成一个高阻抗区域。本实用新型通过实时监测患者的阻抗图像，对微波消融过程进行控制。
如图1所示，本实用新型实施例的微波消融装置包括微波消融模块1、电阻抗成像模块2和操控主机3，微波消融模块1用于对治疗区域进行微波消融，电阻抗成像模块2用于形成治疗区域的电阻抗图像，微波消融模块1和电阻抗成像模块2分别与操控主机3电连接。其中，微波消融模块1包括微波针(微波天线)1-1、微波发生器1-2和微波控制单元1-3。电阻抗成像模块2包括电极阵列2-1、激励信号发生器2-2、电极选通单元2-3、信号放大电路2-4、解调电路2-5、A/D转换单元2-6、控制单元2-7。操控主机3包括控制器3-1、显示模块3-2和人机交互模块3-3。
微波消融模块1的微波控制单元1-3与微波发生器1-2相连，微波发生器1-2通过同轴电缆与微波针1-1相连。微波控制单元1-3控制微波发生器1-2的功率输出，微波功率的传输通过同轴电缆由微波发生器1-2传递至微波针1-1，微波针1-1辐射微波能量对肿瘤及病变组织进行消融治疗。本实用新型的微波控制单元可采用单片机或MCU，微波发生器可采用磁控管或晶体管，以上各部件均可采用现有技术的常规设计，本领域技术人员无需对其进行任何软件上的改进。
电阻抗成像模块2的电极阵列2-1具有32个以上电极(包括32个)，其中包括激励电极和测量电极，电极阵列2-1分别与电极选通单元和信号放大电路相连。电极阵列的激励电极与电极选通单元中激励电流的输出端相连，测量电极与信号放大电路的输入端相连。电极阵列2-1通过电极选通单元2-3与激 励信号发生器2-2相连，电极选通单元为开关阵列，电极选通单元用于按照所选的激励模式选通电极阵列中相应的激励电极，将电流激励信号施加到被测目标表面，以及用于按照所选的测量模式选通电极阵列中相应的测量电极对，提取被测目标表面的电压信号。电极选通单元可采用美信公司生产的型号为MAX306或MAX336CAI的集成电路。激励信号发生器2-2与控制单元2-7相连，激励信号发生器可采用DDS信号源，激励信号发生器由控制单元2-7控制，其输出的衡压信号经压流转换电路转换为恒流源，经电极选通单元选通的激励电极，注入到被测目标。
信号放大电路2-4与电极阵列2-1相连，将测量电极测得的电压信号进行放大后传送至解调电路2-5，解调电路2-5从放大后的电压信号中解调出电阻抗信号的实部和虚部。解调电路2-5与A/D转换单元2-6相连，A/D转换单元2-6将模拟信号转换成数字信号输出至控制单元2-7，控制单元2-7将采集的数据传送至操控主机3的控制器3-1，由控制器3-1对采集数据进行处理并成像。信号放大电路采用可编程增益放大电路，如型号为MCP6S21的可编程增益放大器，解调电路可采用数字相敏解调模块，A/D转换单元可采用型号为AD9238的模数转换芯片，控制单元可采用单片机或由FPGA和数字信号处理器构成。
操控主机3与微波消融模块1、电阻抗成像模块2通过串行通信接口相连，如USB连接线。操控主机3包括控制器3-1以及和控制器3-1相连的显示模块3-2和人机交互模块3-3，串行通信接口与控制器电连接，在操控主机(控制器)和微波消融模块1、电阻抗成像模块2之间传输数据/指令。操控主机3将控制器处理得到的电阻抗图像通过显示模块显示出来，操作指令通过人机交互模块输入至控制器，并由控制器传送给微波消融模块和电阻抗成像模块。本实用新型的操控主机可以是普通的电脑PC机或操控台，其中的控制器为处理芯片(CPU或MCU)，显示模块可以为显示屏，人机交互模块采用键盘或按键等，显示模块采用触摸式显示屏时，人机交互模块也集成于其中，既能显示各种参数和电阻抗图像，也可以接收使用者输入的参数，对微波消融模块和电阻抗成像模块进行控制。
本实用新型的工作过程如下：
a.在实施微波消融前，在患者的体表粘贴的电极阵列，使电极阵列能够包裹消融区域，且电极粘贴位置避开微波针的穿刺区域；
b.输入待消融区域面积S，待消融区域面积为对应层面的病灶面积，设定目标阻抗P；
c.开启电阻抗成像模块，测量人体的初始电阻抗图像作为背景阻抗图像，并将其叠加到病灶部位的CT断层图像上，以伪彩方式进行显示；
d.将微波针刺入穿刺区域内，开启微波消融模块，开始消融；
e.在微波消融过程中，电阻抗成像模块实时测量新的人体的电阻抗图像，作为实时阻抗图像，与背景阻抗图像做差，得到阻抗变化图像，分析高阻抗区域(阻抗高于P的区域)面积，即已经消融坏死的区域面积(消融灶的断层面积)，若高阻抗区域面积大于S，且持续时间超过规定的值，则停止微波输出，结束治疗。
医生可根据消融时间、消融功率等消融参数及高阻抗区域面积，综合判断病灶消融范围是否达到临床要求，终止或继续消融过程。治疗结束时的阻抗图像称为消融阻抗图像。结束治疗后，电阻抗成像模块继续对病人进行监护，由于高温造成的组织凝固坏死是一个不可逆的过程，即消融灶在治疗结束后阻值不应发生变化，若消融停止后，阻值降低，则提示局域有水肿或内出血。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。
Claims (7)
1.结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于，包括：
用于对治疗区域进行微波消融的微波消融模块；
用于形成治疗区域的电阻抗图像的电阻抗成像模块；
与所述微波消融模块和所述电阻抗成像模块电相连的操控主机。
2.如权利要求1所述的结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于：所述微波消融模块包括微波针、与所述微波针相连的微波发生器、与所述微波发生器相连的微波控制单元。
3.如权利要求1或2所述的结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于：所述电阻抗成像模块包括电极阵列、与所述电极阵列相连的电极选通单元、与所述电极阵列相连的信号放大电路、与所述电极选通单元相连的激励信号发生器、与所述信号放大电路相连的解调电路、与所述解调电路相连的A/D转换单元、与所述激励信号放生器及所述A/D转换单元相连的控制单元。
4.如权利要求1或2所述的结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于：所述操控主机包括控制器以及分别与所述控制器相连的显示模块和人机交互模块，控制器接收来自微波消融模块和电阻抗成像模块的数据，并向微波消融模块和电阻抗成像模块传送指令。
5.如权利要求4所述的结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于：所述显示模块和人机交互模块为触摸式显示屏。
6.如权利要求1所述的结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于：所述操控主机通过串行通信接口与所述微波消融模块和所述电阻抗成像模块相连。
7.如权利要求1所述的结合电阻抗成像的微波消融装置，其特征在于：所述电极阵列具有32及以上个电极。
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| CN112603536A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-06 | 北京华科恒生医疗科技有限公司 | 三维模型中生成电极热凝参数的方法和*** |
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