[发明专利]微波肿瘤消融仪

说明书

技术领域

本发明涉及肿瘤消融仪，更具体地说，涉及微波肿瘤消融仪。

背景技术

微波消融是热消融领域新兴而前景光明的技术，它借助于各种不同形式的微波辐射器，将微波发生装置产生的微波能量导引、照射于人体的病变部位，极性分子在微波作用下会旋转，与非极性分子摩擦从而产生热量使组织受热坏死。水分子便是一种极性分子，而且水分子在人体组织中所占的比例高达70％以上，因而微波非常适用于组织的消融。相比于射频消融技术，微波消融所产生的功率更大，所以可以消融更大区域的肿瘤组织，并且速度更快。

微波的良好特性使得越来越多的人将精力投入到微波消融的研究中，早在上世纪70年代就出现了第一台微波医疗设备。微波消融设备中的核心部件是驱动微波发生装置(微波源)工作的电源，它的工作效率和稳定性直接影响着微波设备的整体性能。驱动微波发生装置工作的电源有两种可选技术方案：工频整流方案和开关电源方案。工频整流就是对220V、50Hz的交流市电进行升降压和整流得到所需电压的电源技术，该方案结构简单，控制方便。开关电源供电方式体积小、重量轻，功耗小、效率高，当对供电质量有较高要求，开关电源则是较好的选择。由于磁控管(微波发生装置)的非线性等特性，使得磁控管有明显的热漂移现象，使得输出功率实际上有一定的波动。按照国家医疗标准GB9706.6-92《医用电气设备微波治疗设备专用安全要求》，微波医疗设备的波动在±30％内就算达标。

目前市面上销售的微波肿瘤消融仪普遍采用检测温度的方式进行反馈控制，以保证病变处的组织处于设定的消融温度而又不伤害正常的组织。但该方法只能用来检测和预警，并不能对功率稳定输出有任何帮助，而且输出功率的一致性较低。此外，绝大多微波肿瘤消融仪采取了脉冲功率形式，导致在相同平均功率下，瞬时功率有时偏大，影响手术操作和消融效果，甚至有可能严重影响患者的消融效果和康复情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种瞬时功率和平均功率波动率更低的微波肿瘤消融仪，以解决现有微波肿瘤消融仪存在的输出的平均功率一致性差和/或相同平均功率下瞬时功率一致性差的技术问题。

为达上述目的，本发明提供的一种微波肿瘤消融仪包括微波发生装置、驱动微波发生装置工作的电源、将微波能量导向消融组织的消融针以及用于检测消融组织附近温度的测温装置，该微波肿瘤消融仪进一步还包括：阳极电流测量装置，用于测量微波发生装置的阳极电流值；以及模糊PID控制装置，用于根据微波发生装置的阳极电流值产生控制信号，控制电源中的相控整流装置的相位角，使微波发生装置的阳极电流等于或接近设定值。

在上述的微波肿瘤消融仪中，优选地，所述模糊PID控制装置包括：

用于将微波发生装置的阳极电流值与设定值比较获取电流误差的模块；

用于计算所述电流误差的变化率的模块；

用于将电流误差以及电流误差的变化率转换成相应的模糊值的模块；

用于从模糊控制规则获取与电流误差的模糊值和电流误差变化率的模糊值相对应的△k_p、△k_i和△k_d的模糊值的模块；

用于将△k_p、△k_i和△k_d的模糊值转换成精确值的模块；

用△k_p、△k_i和△k_d的精确值计算整定参数值k_p、k_i和k_d的模块；以及

用得到的整定参数值计算实际控制量u(k)的模块；

所述△k_p、△k_i和△k_d分别为该时刻比例系数、积分系数和微分系数需要进行的调整量。

在上述的微波肿瘤消融仪中，优选地，所述模糊控制规则中，电流误差以及电流误差的变化率分别包括NB、NM、NS、ZO、PS、PM和PB七种模糊值，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZO表示近零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。

在上述的微波肿瘤消融仪中，优选地，所述模糊控制规则中，△k_p、△k_i和△k_d分别包括NB、NM、NS、ZO、PS、PM和PB七种模糊值，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZO表示近零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。