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CN117883723A - 一种超声消融设备及系统 - Google Patents

一种超声消融设备及系统 Download PDF

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CN117883723A
CN117883723A CN202410021220.6A CN202410021220A CN117883723A CN 117883723 A CN117883723 A CN 117883723A CN 202410021220 A CN202410021220 A CN 202410021220A CN 117883723 A CN117883723 A CN 117883723A
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CN
China
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ablation
ultrasonic
impedance
flexible
ultrasonic transducer
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Application number
CN202410021220.6A
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郭久林
冒志刚
陈红
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Shanghai Golden Leaf Medtech Co ltd
Original Assignee
Shanghai Golden Leaf Medtech Co ltd
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Application filed by Shanghai Golden Leaf Medtech Co ltd filed Critical Shanghai Golden Leaf Medtech Co ltd
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Publication of CN117883723A publication Critical patent/CN117883723A/zh
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Abstract

本发明公开了一种超声消融设备及系统。该超声消融设备包括控制部，用于超声消融的自动控制；导管，与控制部连接，至少包括进水腔、出水腔和导线腔；超声换能器，设置于导管远端并与控制部连接，以在消融模式与测量模式之间切换；其中，消融模式下用于超声消融；测量模式下用于温度测量；柔性消融球囊，套设在超声换能器的外侧；柔性电极，安装于球囊外侧，以用于检测阻抗；压力传感器，安装于球囊内侧，以用于检测水压；其中，控制部用于接收阻抗、水压和温度，以根据第一判断逻辑判断柔性消融球囊是否完全贴壁；并根据切换逻辑控制超声换能器切换模式；还根据第二判断逻辑判断是否达到消融终点。

Description

一种超声消融设备及系统
技术领域
本发明涉及一种超声消融设备，同时也涉及相应的超声消融系统，属于医疗器械技术领域。
背景技术
超声消融技术是指利用超声波可通过人体组织，并聚焦在特定靶区的特性，将能量聚集到足够的强度，使焦点区域达到瞬间高温，破坏靶区组织，在组织病理学上表现为凝固性坏死，从而达到破坏病变区域的目的，而病变区域外的组织没有损伤。
在专利号为ZL 201410855825.1的中国发明专利中，公开了一种多声束超声消融导管系统，包括：消融导管、操控手柄和消融发生装置，消融导管由近端向远端包括依次连接的导管段和消融段；消融发生装置包括信号处理单元和治疗单元，消融段包括超声换能器组件、第一连接导管、超声成像探头和第二连接导管，超声换能器组件包括换能器基座及由换能器基座夹持的换能器振子，换能器振子包括交替层叠的三层电极层和两层压电片，两层压电片之间的电极层连接正电极，正电极与治疗单元的正极连接；两层压电片两侧的电极层分别连接负电极，负电极与治疗单元的负极连接。该系统提高了超声换能器的工作效率，减少热量的产生，并提高超声消融治疗的安全性。
然而，上述技术方案中公开的超声消融设备无法实现反馈检测消融进程，消融过程需要人为手动开启或结束，造成手术时间长，从而导致血管长时间处于阻塞状态，可能导致部分患者产生不良反应。并且，现有的超声消融球囊多为硬性球囊，无法适应不同血管和腔道，贴壁性差，影响消融效果，无法达到最优疗效。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种超声消融设备。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种超声消融系统。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种超声消融设备，包括：
控制部，用于超声消融的自动控制；
导管，其近端与所述控制部连接，所述导管至少包括进水腔、出水腔以及穿设有导线的导线腔；
超声换能器，设置于所述导管的远端，并通过所述导线与所述控制部电连接，以在所述控制部的控制下，在消融模式与测量模式之间相互切换；其中，在消融模式下，所述超声换能器用于对待消融区域进行超声消融；在测量模式下，所述超声换能器用于对待消融区域进行温度和组织形态的测量；
柔性消融球囊，套设在所述超声换能器的外侧，并与所述进水腔和出水腔连通；
柔性电极，安装于所述柔性消融球囊的外侧，并与所述控制部电连接，以用于检测阻抗；
压力传感器，安装于所述柔性消融球囊的内侧，并与所述控制部电连接，以用于检测水压；
其中，所述控制部用于接收所述阻抗和水压，并根据第一判断逻辑判断所述柔性消融球囊是否完全贴壁；
所述控制部还用于接收所述阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据切换逻辑控制所述超声换能器在消融模式与测量模式之间相互切换；
所述控制部还用于接收所述阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据第二判断逻辑判断是否达到消融终点。
其中较优地，所述第一判断逻辑具体包括：
若所述阻抗值达到预设的阻抗区间，并且所述水压达到预设的水压区间，则判断所述柔性消融球囊完全贴壁；
若所述阻抗值未达到预设的阻抗区间，和/或所述水压未达到预设的水压区间，则判断所述柔性消融球囊未完全贴壁。
所述消融区域的判断：超声换能器以产生单个超声波，并通过分析回波信号计算出血管壁的距离，从而得出消融区域。
其中较优地，所述切换逻辑具体包括：
以预设时长作为切换条件，每隔预设时长进行一次切换；
或者，所述控制部接收所述阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据待消融区域的温度与预设温度的差值输出不同功率；其中，当需要计算输出功率时，所述超声换能器切换至测量模式，以用于测量待消融区域的温度，从而利用所述控制部计算输出功率；当本次的输出功率计算完毕后，所述超声换能器自动切换至消融模式，并持续预设时长，直至完成一次超声消融，并在一次超声消融完成后自动切换至测量模式以计算下一次的输出功率；所述超声换能器在测量模式与消融模式下反复切换，直至达到消融终点。
其中较优地，所述第二判断逻辑具体包括：
当测量模式下测得待消融区域的温度到达预设温度并持续稳定预设时长，并且水压和阻抗下降到理论值区间时，判定到达消融终点。
其中较优地，所述控制部至少包括：
主控模块，用于对信号及数据进行处理，并控制自动化消融；
信号发生器，与所述主控模块连接，以用于接收和发送超声信号；
功率放大器，与所述信号发生器连接，以用于对超声信号进行放大；
选通模块，与所述功率放大器连接，以用于选择信号通道数量；
相位电压电流模块，与所述主控模块连接，以用于检测参数并输出匹配的超声频率；
阻抗匹配模块，与所述主控模块连接，用于检测匹配阻抗并输出匹配功率的超声信号。
其中较优地，所述超声换能器与所述选通模块连接，以根据信号通道数量的不同而在所述消融模式与所述测量模式之间切换；
所述消融模式下，所述超声换能器将电信号转换成机械振动，以持续产生超声波，并在声波传递的能量焦点范围内使待消融区域升温；
所述测量模式下，所述超声换能器将脉冲电信号转换成机械信号，以产生单个超声波，并通过分析回波信号计算组织形态变化和温度变化。
其中较优地，所述超声消融设备还包括：
显示器，与所述控制部连接，以用于数据显示；
警报器，与所述控制部连接，以在数据异常状态下发出警报声。
其中较优地，所述导管还具有导丝腔，所述导丝腔内穿设有导丝，以用于控制所述导管的弯曲方向。
其中较优地，所述柔性消融球囊为硅胶材质，所述柔性电极为柔性电路板。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种超声消融系统，其中包括上述的超声消融设备。
与现有技术相比较，本发明具有以下的技术效果：
1.对手术过程及手术环境进行水压和阻抗的实时监测，确保柔性消融球囊完全贴壁，提高贴壁性，保证消融效果。
2.控制部控制超声换能器在消融模式与测温模式之间不断切换实现自动消融，并在消融过程中自动判断消融终点，缩短手术时间，降低术中患者的不良反应。
3.柔性消融球囊采用硅胶材质，柔性电极采用柔性电路板，在保证贴壁性的前提下，能够降低患者的不适感。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种超声消融设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种超声消融设备的功能模块框图；
图3为本发明实施例中，控制部的结构示意图；
图4为本发明实施例中，导管的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种超声消融设备，包括控制部1、导管2、超声换能器3、柔性消融球囊4、柔性电极5和压力传感器6。其中，控制部1能够控制超声换能器3在消融模式与测量模式之间相互切换，直至完成消融过程。设置于柔性消融球囊4外侧的柔性电极5，以及设置于柔性消融球囊4内侧的压力传感器6均与控制部1连接，从而使得控制部1能够通过阻抗和压力的变化，判断柔性消融球囊4是否完全贴壁。
具体的，在本发明的一个实施例中，控制部1用于超声消融的自动控制。如图3所示，该控制部1具体包括主控模块11、信号发生器12、功率放大器13、选通模块14、相位电压电流模块15、阻抗匹配模块16。其中，主控模块11用于对信号及数据进行处理，并控制自动化消融。信号发生器12与主控模块11连接，以用于接收和发送超声信号。功率放大器13与信号发生器12连接，以用于对超声信号进行放大。选通模块14与功率放大器13连接，以用于选择信号通道数量。相位电压电流模块15与主控模块11连接，以用于检测参数并输出匹配的超声频率。阻抗匹配模块16与主控模块11连接，用于检测匹配阻抗并输出匹配功率的超声信号。
导管2的近端与控制部1连接，导管2的远端用于伸入至血管内。如图4所示，该导管2为多腔管，至少包括进水腔201、出水腔202、导线腔203和导丝腔204。其中，进水腔201和出水腔202分别与外部供水装置的进水口和出水口连通，以进行水循环。导线腔203内穿设有导线210，以用于将导管2远端的超声换能器3与控制部1电连接。导丝腔204内穿设有导丝220，以用于控制导管2的弯曲方向，从而带动导管2进入到不同的血管组织内。可以理解的是，该导管2还可以根据需要设置其他腔道，在此不做具体限定。
如图1和图2所示，超声换能器3设置于导管2的远端，并通过导线210与控制部1的选通模块14电连接，以在选通模块14的控制下，根据信号通道数量的不同而在消融模式与测量模式之间切换。其中，在消融模式下，超声换能器3将电信号转换成机械振动，以持续产生超声波，并在声波传递的能量焦点范围内使待消融区域升温，从而起到超声消融的效果。在测量模式下，超声换能器3将脉冲电信号转换成机械信号，以产生单个超声波，并通过分析回波信号计算组织形态变化和温度变化，从而实现对待消融区域进行温度和组织形态的测量。
如图1和图2所示，柔性消融球囊4套设在超声换能器3的外侧，并与进水腔201和出水腔202连通。由此，可通过外部供水装置将水通入柔性消融球囊4内，使得柔性消融球囊4不断充盈，直至抵顶血管壁。并且，本实施例中，柔性电极5安装于柔性消融球囊4的外侧，并与控制部1电连接，以用于检测阻抗。压力传感器6安装于柔性消融球囊4的内侧，并与控制部1电连接，以用于检测水压。优选地，该柔性消融球囊4为硅胶材质，柔性电极5为柔性电路板(FPC)。
如图1和图2所示，在上述实施例中，优选地，超声消融设备还包括显示器7和警报器8。其中，显示器7与控制部1连接，以用于数据显示；警报器8与控制部1连接，以在数据异常状态下发出警报声。
在柔性消融球囊4不断充盈的过程中，控制部1的主控模块11通过接收阻抗和水压，从而能够根据第一判断逻辑判断柔性消融球囊4是否完全贴壁，以保证柔性消融球囊4的贴壁性。当柔性消融球囊4与血管壁紧密贴合后，超声换能器3切换至消融模式，释放超声波对待消融区域进行超声消融。同时，根据预设的切换逻辑，在完成第一次超声消融后，超声换能器3自动切换至测量模式，进行扫描，并将扫描后的测量数据反馈至主控模块11进行处理。主控模块11通过温度、压力、阻抗实时检测，以根据第二判断逻辑判断是否已到达消融终点，超声换能器3将在测量模式及消融模式下反复切换，直至达到消融终点。
可以理解的是，在消融过程中，外部供水装置维持当前压力不断的通过导管2输入生理盐水，确保柔性消融球囊4保持所需大小的同时还可对柔性消融球囊4内部进行降温。生理盐水经导管2的进水腔201进入柔性消融球囊4后，再由出水腔202排出至存储装置，或回流至盐水箱进行循环使用。
在本发明的一个实施例中，第一判断逻辑具体包括：若阻抗值达到预设的阻抗区间，并且水压达到预设的水压区间，则判断柔性消融球囊完全贴壁。反之，若阻抗值未达到预设的阻抗区间，和/或水压未达到预设的水压区间，则判断柔性消融球囊未完全贴壁。
在本发明的一个实施例中，切换逻辑具体包括：以预设时长作为切换条件，每隔预设时长进行一次切换。或者，控制部接收阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据待消融区域的温度与预设温度的差值输出不同功率。具体的，超声换能器首先启动测量模式，对待消融区域进行第一次测温，当第一次测温完毕后，将温度数据发送控制器从而计算得出第一次的输出功率。当第一次的输出功率计算完成后，超声换能器自动切换至消融模式，以释放超声波对待消融区域进行第一次消融(持续预设时长)。当第一次消融结束后，超声换能器自动切换至测量模式，从而对待消融区域进行第二次测温，以通过控制器计算第二次的输出功率；当第二次的输出功率计算完成后，超声换能器切换至消融模式，以释放超声波对待消融区域进行第二次消融(持续预设时长)，以此循环，直至达到消融终点。
在本发明的一个实施例中，第二判断逻辑具体包括：当测量模式下测得待消融区域的温度到达预设温度并持续稳定预设时长，并且水压和阻抗下降到理论值区间时，判定到达消融终点。
下面，具体说明本发明实施例提供的超声消融设备的工作步骤：
S1：超声消融设备自检，并将自检数据发送至主控模块11，并通过显示器7实现可视化。
S2：待医生将导管2送入患者指定组织内，手动开启消融，利用外部供水装置将生理盐水注入柔性消融球囊4内，刚开始生理盐水注入时，将进行一次3～5秒的排气程序，排气程序结束后，主控模块11关闭排水孔并保持注水孔持续注水。
在此过程中，压力传感器6检测水压的变化，并且，柔性电极5检测阻抗的变化，以实时将水压变化和阻抗变化传输给主控模块11，从而利用主控模块11通过第一判断逻辑判断柔性消融球囊4是否完全贴壁。当水柔性消融球囊完全贴合血管内壁后，此时开始超声消融同时主控系统11打开排水孔，并维持相应的水压，确保柔性消融球囊4维持贴壁状态的同时，球囊内部的生理盐水不断循环，从而用于对超声换能器3以及柔性消融球囊4进行降温。
S3：当柔性消融球囊完4完全贴壁后，主控模块11通过信号发生器12发送超声信号，经过功率放大器13放大信号，同时相位电压电流模块15开始工作，实时反馈参数至主控模块11进行相位检测，主控模块11调整信号发生器12的参数完成相位匹配。
S4：相位匹配后的信号经由选通模块14选择合适的通道数量发送至超声换能器3。
S5：超声换能器3循环工作，以根据预设的切换逻辑在消融模式与测温模式之间切换，并将测量模式下的超声数据反馈至主控模块11，从而通过主控模块11判断待消融区域的温度和组织形态。
S6：在整个消融过程中，将实时监测到的温度、压力、阻抗数据反馈至主控模块11，主控模块11对数据进行处理，从而根据第二判断逻辑判断是否达到消融终点，完成消融程序。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供一种超声消融系统，其中包括上述的超声消融设备。具体的，该超声消融系统除了包括上述超声消融设备之外，还可以包括与上述超声消融设备连接的控制手柄和控制主机等，其中控制手柄由术者进行操控，可对导管2进行牵拉和推顶的操作，以使上述超声消融设备进入组织内。并且，通过控制主机与上述超声消融设备的控制部1通信连接(这里的控制部1也可以是控制主机的组成部分)，以实现对超声换能器3进行温度控制、能量控制等，从而使得超声换能器3将在测量模式及消融模式下反复切换，直至达到消融终点。此外，该超声消融系统还可以纳入三维测绘、区分组织密度、粉碎组织(斑块、血栓等)、以及超声造影等功能，从而配合超声消融设备完成超声消融手术。
综上所述，本发明实施例提供的一种超声消融设备及系统，具有以下的有益效果：
1.对手术过程及手术环境进行水压和阻抗的实时监测，确保柔性消融球囊4完全贴壁，提高贴壁性，保证消融效果。
2.主控模块11控制超声换能器3在消融模式与测温模式之间不断切换实现自动消融，并在消融过程中自动判断消融终点，缩短手术时间，降低术中患者的不良反应。
3.柔性消融球囊4采用硅胶材质，柔性电极5采用柔性电路板，在保证贴壁性的前提下，能够降低患者的不适感。
需要说明的是，上述多个实施例只是举例，各个实施例的技术方案之间可以进行组合，均在本发明的保护范围内。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
上面对本发明提供的超声消融设备及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种超声消融设备，其特征在于包括：
控制部，用于超声消融的自动控制；
导管，所述导管的近端与所述控制部连接，所述导管至少包括进水腔、出水腔以及穿设有导线的导线腔；
超声换能器，设置于所述导管的远端，并通过所述导线与所述控制部电连接，以在所述控制部的控制下，在消融模式与测量模式之间相互切换；其中，在消融模式下，所述超声换能器用于对待消融区域进行超声消融；在测量模式下，所述超声换能器用于对待消融区域进行温度和组织形态的测量；
柔性消融球囊，套设在所述超声换能器的外侧，并与所述进水腔和出水腔连通；
柔性电极，安装于所述柔性消融球囊的外侧，并与所述控制部电连接，以用于检测阻抗；
压力传感器，安装于所述柔性消融球囊的内侧，并与所述控制部电连接，以用于检测水压；
其中，所述控制部用于接收所述阻抗和水压，并根据第一判断逻辑判断所述柔性消融球囊是否完全贴壁；
所述控制部还用于接收所述阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据切换逻辑控制所述超声换能器在消融模式与测量模式之间相互切换；
所述控制部还用于接收所述阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据第二判断逻辑判断是否达到消融终点。
2.如权利要求1所述的超声消融设备，其特征在于所述第一判断逻辑具体包括：
若所述阻抗值达到预设的阻抗区间，并且所述水压达到预设的水压区间，则判断所述柔性消融球囊完全贴壁；
若所述阻抗值未达到预设的阻抗区间，和/或所述水压未达到预设的水压区间，则判断所述柔性消融球囊未完全贴壁。
3.如权利要求1所述的超声消融设备，其特征在于所述切换逻辑具体包括：
以预设时长作为切换条件，每隔预设时长进行一次切换；
或者，所述控制部接收所述阻抗、水压以及待消融区域的温度和组织形态，并根据待消融区域的温度与预设温度的差值输出不同功率；其中，当需要计算输出功率时，所述超声换能器切换至测量模式，以用于测量待消融区域的温度，从而利用所述控制部计算输出功率；当本次的输出功率计算完毕后，所述超声换能器自动切换至消融模式，并持续预设时长，直至完成一次超声消融，并在一次超声消融完成后自动切换至测量模式以计算下一次的输出功率；所述超声换能器在测量模式与消融模式下反复切换，直至达到消融终点。
4.如权利要求3所述的超声消融设备，其特征在于所述第二判断逻辑具体包括：
当测量模式下测得待消融区域的温度到达预设温度并持续稳定预设时长，并且水压和阻抗下降到理论值区间时，判定到达消融终点。
5.如权利要求1所述的超声消融设备，其特征在于所述控制部至少包括：
主控模块，用于对信号及数据进行处理，并控制自动化消融；
信号发生器，与所述主控模块连接，以用于接收和发送超声信号；
功率放大器，与所述信号发生器连接，以用于对超声信号进行放大；
选通模块，与所述功率放大器连接，以用于选择信号通道数量；
相位电压电流模块，与所述主控模块连接，以用于检测参数并输出匹配的超声频率；
阻抗匹配模块，与所述主控模块连接，用于检测匹配阻抗并输出匹配功率的超声信号。
6.如权利要求5所述的超声消融设备，其特征在于：
所述超声换能器与所述选通模块连接，以根据信号通道数量的不同而在所述消融模式与所述测量模式之间切换；
所述消融模式下，所述超声换能器将电信号转换成机械振动，以持续产生超声波，并在声波传递的能量焦点范围内使待消融区域升温；
所述测量模式下，所述超声换能器将脉冲电信号转换成机械信号，以产生单个超声波，并通过分析回波信号计算组织形态变化和温度变化。
7.如权利要求1所述的超声消融设备，其特征在于还包括：
显示器，与所述控制部连接，以用于数据显示；
警报器，与所述控制部连接，以在数据异常状态下发出警报声。
8.如权利要求1所述的超声消融设备，其特征在于：
所述导管还具有导丝腔，所述导丝腔内穿设有导丝，以用于控制所述导管的弯曲方向。
9.如权利要求1所述的超声消融设备，其特征在于：
所述柔性消融球囊为硅胶材质，所述柔性电极为柔性电路板。
10.一种超声消融系统，其特征在于其中包括权利要求1～9中任意一项所述的超声消融设备。
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