專利名稱：射頻消融探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于組織射頻消融的探頭技術(shù)。
背景技術(shù)：
射頻消融技術(shù)是一種應(yīng)用較為廣泛的現(xiàn)代微創(chuàng)技術(shù)。今年來(lái)射頻消融被應(yīng)用于心 臟、癌癥腫瘤、乃至皮膚等多種病灶組織。它利用射頻能量作用于人體組織時(shí)溫度場(chǎng)在導(dǎo)體 附近迅速衰減從而治療點(diǎn)較為集中的特性對(duì)病灶通過(guò)細(xì)小導(dǎo)管式探頭進(jìn)行微創(chuàng)治療。下面 利用圖1對(duì)現(xiàn)有通常射頻消融系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖1中的射頻發(fā)生器16在應(yīng)用中一般通過(guò) 隔離技術(shù)和治療探頭15相連。射頻發(fā)生器通常通過(guò)功率放大器產(chǎn)生460kHz的射頻信號(hào)， 通過(guò)探頭的接頭15傳遞到探頭端部的金屬部份，電極12和13。電極12和13與被治療的 人體組織如腫瘤等待去除組織接觸或靠近。傳遞到電極的射頻信號(hào)通過(guò)人體組織，形成迅 速衰減的溫度場(chǎng)。這樣通過(guò)熱效應(yīng)對(duì)人體組織產(chǎn)生作用從而達(dá)到治療效果。由于這種技術(shù) 對(duì)人體的創(chuàng)傷較小，一般僅限于探頭直徑3-5毫米的范圍，同時(shí)消融方式可以由電子系統(tǒng) 精確控制，因此成為現(xiàn)代微創(chuàng)技術(shù)中被采用較多的一種方法。根據(jù)不同的被消融對(duì)象，射頻消融的探頭多種多樣。但是不外乎將從射頻發(fā)生器 獲得的射頻能量通過(guò)導(dǎo)線連接導(dǎo)探頭端部的的電極從而作用于人體組織。在電學(xué)上探頭電 極的結(jié)構(gòu)大體來(lái)分有雙電極結(jié)構(gòu)，即在探頭端部有一對(duì)正導(dǎo)體擔(dān)任正負(fù)電極，和組織構(gòu)成 回路；或者單電極結(jié)構(gòu)，即端部?jī)H有一極，另一極置于體外某點(diǎn)，同樣可對(duì)組織釋放射頻能 量。這些電學(xué)意義上的電極結(jié)構(gòu)中每端在機(jī)械造型上可根據(jù)應(yīng)用要求采取不同的設(shè)計(jì)如傘 形，圓柱形，針形等等。除了釋放射頻能量，不同復(fù)雜程度的射頻消融系統(tǒng)所配備的電極往往還安裝有一 種或多種傳感器。典型的有溫度傳感和阻抗傳感。溫度傳感是為了監(jiān)測(cè)組織被加熱的程度， 從而控制消融過(guò)程和判斷消融效果。阻抗監(jiān)測(cè)除了類似的目的還能輔助判斷探頭和體內(nèi)組 織的接觸狀態(tài)，例如在探頭移動(dòng)時(shí)如阻抗較大可能是因?yàn)楹徒M織脫離了接觸，醫(yī)生據(jù)此可 調(diào)整探頭位置。電流和電壓的反饋一般用于計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)消融過(guò)程的控制。由于消融儀器為長(zhǎng)期使用，而消融探頭多為一次性，往往分開(kāi)供應(yīng)，二者無(wú)法統(tǒng)一 標(biāo)定。目前帶溫度反饋的射頻消融儀器一般忽略不同的電極間存在的差異，利用一個(gè)標(biāo)定 曲線對(duì)所有電極中的熱電偶修正誤差。這種忽略帶來(lái)溫度誤差，尤其在電極加工過(guò)程造成 個(gè)體差異較大時(shí)誤差可能會(huì)超過(guò)治療過(guò)程能容忍的極限值。在這種情況下提供能逐一對(duì)所 使用探頭中的溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定和修正，并且存儲(chǔ)和在使用中讀取并處理的方法對(duì)提高 治療質(zhì)量非常有價(jià)值。由于被消融組織一般位于體內(nèi)，又不像傳統(tǒng)手術(shù)那樣對(duì)醫(yī)生來(lái)說(shuō)可視和可觸摸， 組織阻抗對(duì)于醫(yī)生判斷組織被消融狀態(tài)非常重要。目前阻抗測(cè)量的方法多基于歐姆定律， 忽略探頭自身導(dǎo)線阻抗和寄生阻抗，然后在治療過(guò)程中通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)得的電流和電壓由簡(jiǎn)單 計(jì)算得到。然而由于微創(chuàng)的需要，探頭結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，導(dǎo)線阻抗和導(dǎo)線間的寄生電阻、電容等參 數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成較大影響。而且由于生產(chǎn)中的不一致性這些寄生參數(shù)往往在不同探頭間存在隨機(jī)差異。傳統(tǒng)反饋裝置常忽略寄生參數(shù)，或者對(duì)寄生參數(shù)經(jīng)驗(yàn)性地進(jìn)行粗略補(bǔ)償，從 而導(dǎo)致治療時(shí)醫(yī)生看到的組織阻抗帶有較大誤差。例如在組織阻抗較小時(shí)實(shí)際應(yīng)用種這種 影響造成的誤差可達(dá)30%左右，對(duì)儀器控制和醫(yī)生判斷均造成很大誤導(dǎo)。射頻消融探頭在手術(shù)中由于往往要進(jìn)入人體血液系統(tǒng)，一般需要進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌 處理和包裝，并且在使用后按照規(guī)定程序處理并記錄。目前的探頭依賴醫(yī)生手工進(jìn)行這些 工作，引入很多人為因素。由于經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)，很難保證一次性探頭不被復(fù)用，從而給病人 健康帶來(lái)嚴(yán)重威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本專利利用RFID作為一種加密無(wú)線存儲(chǔ)單元，通過(guò)對(duì)嵌入射頻消融探頭的RFID 芯片進(jìn)行讀寫(xiě)特定的信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)治療過(guò)程更加精確便捷的監(jiān)測(cè)。本專利基于目前已有的射頻消融系統(tǒng)，設(shè)計(jì)新功能，使得能夠通過(guò)生產(chǎn)中的標(biāo)定 過(guò)程對(duì)每個(gè)消融探頭的溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)其寄生阻抗和寄生電容進(jìn)行測(cè)量、生產(chǎn)時(shí) 以無(wú)線方式存儲(chǔ)于每個(gè)消融探頭的手柄接頭中的RFID芯片，在使用時(shí)則以無(wú)線方式由接 頭將以上信息傳輸至射頻發(fā)生儀器、從而在組織消融中能在計(jì)算中消除探頭自身寄生參數(shù) 的影響，精確反映組織溫度和阻抗。本專利提出的利用RFID存儲(chǔ)和讀寫(xiě)技術(shù)的熱電偶標(biāo)定 和應(yīng)用程序，以及探頭寄生參數(shù)標(biāo)定裝置和程序使得組織阻抗測(cè)量問(wèn)題得到了充分解決。本專利的第二個(gè)目的是通過(guò)RFID記錄射頻消融探頭的使用過(guò)程。射頻消融儀可 以通過(guò)讀寫(xiě)這種射頻消融探頭中的RFID芯片判斷其使用歷史，從而可以避免一次性探頭 的多次使用。


圖1是傳統(tǒng)射頻消融系統(tǒng)的示意圖2是射頻消融電極的整體結(jié)構(gòu)圖3是傳統(tǒng)射頻消融電極中寄生參數(shù)的示意圖4是射頻消融電極中內(nèi)嵌的寄生參數(shù)標(biāo)定電路圖5是射頻消融電極的寄生參數(shù)生產(chǎn)標(biāo)定裝置示意圖6是射頻消融電極的熱電偶生產(chǎn)標(biāo)定裝置示意
具體實(shí)施例方式圖2是本專利實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。它具有接頭1，接頭內(nèi)嵌電路2，導(dǎo)線3，操作手柄 4，消融導(dǎo)管8，以及消融探頭端部等幾個(gè)部份。在內(nèi)嵌電路2中包括了 RFID芯片11和在電 路板上印制的天線23和阻抗匹配電路。RFID芯片已經(jīng)是常用技術(shù)，內(nèi)帶儲(chǔ)存單元的RFID 芯片市場(chǎng)可由多家廠商提供而且其通訊協(xié)議已經(jīng)形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，例如ST微電子的HF短距 帶存儲(chǔ)器的RFID，可以封裝方式和晶片方式提供。RFID芯片在電路采用無(wú)源方式工作，能 量由外部RFID讀寫(xiě)器通過(guò)天線無(wú)線供給。本專利采用RFID晶片，占用空間2毫米xl毫 米xO. 2毫米，很利于探頭接頭部份的微型化。RFID的環(huán)形天線直接印刷在電路板邊緣，和 RFID芯片間用貼片電容匹配阻抗以使得信號(hào)最大化。實(shí)際的探頭部份的電路模型可用圖3的分布式模型描述。帶有分布式阻抗的導(dǎo)線
4和導(dǎo)線間的寄生電容可以用傳輸線模型描述，但是實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)線3和消融導(dǎo)管8的長(zhǎng)度 在2-4米之間，用有限階次的阻容梯次電路即可足夠近似。由于探頭的直徑和長(zhǎng)度，以及工 作的消融頻率，導(dǎo)線的寄生電感基本可以忽略。不失一般性，可以用圖3中的3階次RC電 路為例，描述探頭部份的寄生參數(shù)。為確定RC寄生參數(shù)的值，本專利提出在探頭生產(chǎn)中采用圖4的標(biāo)定過(guò)程。曲線圈 21為探頭的等效電路。由于消融組織的阻抗一般在20歐姆到2000歐姆之間，標(biāo)定過(guò)程實(shí) 用了兩個(gè)精密標(biāo)定電阻R1和R2。在第一步開(kāi)關(guān)20切換到標(biāo)定電阻R1。假設(shè)通過(guò)三個(gè)電 容上的電流矢量分別為^HRl上的電流矢量為/4，可以寫(xiě)出方程組 在標(biāo)定的第二步開(kāi)關(guān)20切換到標(biāo)定電阻R2。同樣有5個(gè)方程 由射頻發(fā)生器產(chǎn)生，R1，R2為設(shè)定阻值，這些均為已知。m .
為接R1時(shí)三個(gè)電容上的電流，/^，^―2,忍_3為接R2時(shí)三個(gè)電容上的電流。由此這些方程 可解出R和C，以及各個(gè)電流分量。注意這里各電流電壓為矢量，帶有相位，可拆分為實(shí)部和 虛部。因此該標(biāo)定步驟可以在實(shí)際射頻消融的工作范圍上解出等效電路的各個(gè)參數(shù)。這里 的例子是3階，其它各階方法雷同。圖5是帶有電阻R1和R2的標(biāo)定夾具。生產(chǎn)中將探頭24插入夾具25。夾具中的 彈簧27壓迫滑板26將金屬接觸頭28和29分別與探頭24的兩極相接觸。圖中30為標(biāo)定 電阻R1和R2。通過(guò)電動(dòng)或者手動(dòng)可以切換R1和R2，完成標(biāo)定過(guò)程，將R和C值通過(guò)RFID 讀寫(xiě)器23寫(xiě)進(jìn)探頭接頭中的RFID11。在最終用戶實(shí)用該射頻消融探頭時(shí)，射頻消融器中的 RFID讀寫(xiě)器不但讀出該探頭的使用歷史，而且讀出標(biāo)定的RC系數(shù)，用于精確計(jì)算在工作頻 率上的組織阻抗。安裝在探頭末端的熱電偶生產(chǎn)時(shí)同樣需要標(biāo)定，從而在使用時(shí)能避免誤差、精確 測(cè)量組織溫度。其標(biāo)定方式已經(jīng)是成熟技術(shù)。系統(tǒng)起見(jiàn)對(duì)其步驟舉例如圖6所示。1、將帶熱電偶32的消融電極探頭24以及經(jīng)過(guò)標(biāo)定的參照溫度傳感器36浸入標(biāo)
5定容器33的水35中。2、用溫控裝置34將水加熱。3、從25°C開(kāi)始每隔5°C同時(shí)讀取消融電極熱電偶電壓和參照溫度傳感器讀數(shù)并 記錄，一直到110°c。4、將參照溫度點(diǎn)讀數(shù)和熱電偶電壓通過(guò)RFID讀寫(xiě)器存儲(chǔ)到消融探頭接頭的RFID中。在射頻消融治療時(shí)，消融儀器通過(guò)RFID讀寫(xiě)器從消融探頭中讀出以上參照溫度 點(diǎn)和熱電偶讀數(shù)，通過(guò)曲線擬合修正從熱電偶測(cè)到的信號(hào)。在記錄溫度和阻抗傳感相關(guān)的信息的同時(shí)，利用類似原理在消融手術(shù)中消融儀器 可以對(duì)使用的探頭中的RFID寫(xiě)入使用記錄，從而在探頭第二次使用時(shí)能夠分辨并拒絕該 探頭，由此避免一次性探頭的復(fù)用。
權(quán)利要求
一種用于醫(yī)學(xué)射頻消融系統(tǒng)的消融探頭，由接頭、RFID讀寫(xiě)電路、消融電極等組成。其特征在于所述電極在其接頭中嵌入帶存儲(chǔ)單元的RFID芯片，在生產(chǎn)時(shí)通過(guò)標(biāo)定過(guò)程由標(biāo)定用射頻消融發(fā)射器獲得電極的寄生電容和電阻參數(shù)并存儲(chǔ)在其接頭的RFID芯片中，而在治療時(shí)用射頻發(fā)生器通過(guò)其自身的RFID讀寫(xiě)器讀出，并利用這些參數(shù)通過(guò)計(jì)算修正對(duì)組織阻抗的檢測(cè)結(jié)果。
2.如權(quán)利1所述的消融探頭，其特征在于進(jìn)一步在其中增加熱電偶，并且在在生產(chǎn)時(shí) 通過(guò)標(biāo)定過(guò)程獲得熱電偶溫度特性，通過(guò)標(biāo)定用射頻消融發(fā)射器存儲(chǔ)在其接頭的RFID芯 片，而在臨床使用時(shí)治療用射頻發(fā)生器則通過(guò)其自身的RFID讀寫(xiě)器讀出，在治療時(shí)利用該 溫度特性通過(guò)計(jì)算修正對(duì)組織溫度的檢測(cè)結(jié)果。
3.如權(quán)利1所述的消融探頭，其特征在于進(jìn)一步在治療時(shí)將探頭的使用歷史由治療用 射頻發(fā)生器通過(guò)其自身的RFID讀寫(xiě)器寫(xiě)進(jìn)探頭接頭中的RFID芯片，并對(duì)每次被使用的探 頭用RFID讀寫(xiě)器讀取該探頭的使用歷史。
全文摘要
射頻消融是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)微創(chuàng)治療中較常用的方法。針對(duì)一般消融儀器和探頭在應(yīng)用中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于治療的智能射頻消融探頭。該探頭中內(nèi)嵌了一套電子子系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)消融功能的同時(shí)提供多種智能功能，包括對(duì)探頭使用過(guò)程的無(wú)線記錄，探頭寄生阻抗的存儲(chǔ)和讀寫(xiě)，以及對(duì)傳感器參數(shù)的存儲(chǔ)和讀寫(xiě)等，從而更有利于規(guī)范這種侵入性探頭的使用程序，并可以通過(guò)標(biāo)定過(guò)程在治療中提高阻抗和溫度傳感的精度，幫助醫(yī)生更便利、更準(zhǔn)確、更可靠地監(jiān)控治療過(guò)程。
文檔編號(hào)A61B18/14GK101862219SQ20101019061
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者譚偉 申請(qǐng)人:譚偉