[发明专利]基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法

权利要求书

1.一种基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、搭建应用于微波消融实时碳化调控的生物阻抗采集装置；

S2、获得消融过程中生物阻抗实时变化数据；

S3、根据生物阻抗的变化，调节微波源的输出功率。

2.如权利要求1所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，步骤(1)中，生物阻抗采集装置包括铜箔电极、高精度阻抗测量模拟前端芯片和ARM微控制器；铜箔电极通过导线连接高精度阻抗测量模拟前端芯片，ARM微控制器控制高精度阻抗测量模拟前端芯片进行阻抗测量，接收返回的数据并计算得到阻抗值，ARM微控制器通过通信模块将阻抗发送至上位机进行显示。

3.如权利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，铜箔电极附着在微波消融针表面；其中一个铜箔电极附着在微波消融针介质套后端5mm处，另一个铜箔电极附着在介质套后端15mm处，两者间距10mm；两个铜箔电极分别通过导线连接到生物阻抗测量电路板上。

4.如权利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，高精度阻抗测量模拟前端芯片选用AD5940；AD5940内置数字波形发生器和12位数模转换器DAC产生正弦激励信号；片上16位、800kSPS模数转换器ADC测量高达200kHz的正弦输入电压，并可将测量结果进行数字滤波；片上高速跨阻放大器HSTIA处理200kHz的高带宽正弦输入信号，将微弱的电流信号转换可供ADC测量的电压信号；片上离散傅里叶变换DFT引擎对测量结果进行DFT计算，将实部和虚部测量结果存储在相应的寄存器中。

5.如权利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，ARM微控制器选用STM32F411RET6，主频为100MHz；ARM微控制器采用串行外设接口SPI与AD5940进行通信；ARM微控制器向AD5940发送控制指令，配置AD5940的数字波形发生器、HSTIA和ADC外设，并从数据FIFO中读取响应电压和响应电流的实部和虚部测量结果；读取测量结果后由ARM微控制器换算为阻抗。

6.如权利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，通信模块选用CH340C USB转串口芯片，波特率设置为115200bps。

7.如权利要求1所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，步骤(2)中，铜箔电极附着在微波消融针表面，随着微波消融针送入离体猪肝内部；两个铜箔电极分别通过导线连接到生物阻抗测量电路板上；微波消融开始时，打开微波源，同时启动AD5940进行阻抗测量；AD5940对电极发出激励电压，测量响应电压和响应电流并发送给ARM微控制器，ARM微控制器计算阻抗并发送至上位机以供阻抗信息读取和存储。

8.如权利要求1所述的基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，其特征在于，步骤(3)中，随着微波消融的进行，消融部位的阻抗逐渐降低至约400Ω；到一定时刻，温度进一步升高导致消融部位组织脱水并蒸发，导致阻抗显著上升；阻抗上升到一定阈值后，在消融部位发生碳化前切断微波源输出；随后阻抗由于消融部位周围的组织液扩散回测量区域将降低至300Ω左右，此时重新打开微波源，阻抗再次上升；此过程循环往复直至微波源实际工作时间达到预定的消融时间为止。