一種雙頻功率源微波消融儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用于微波消融治療的單機雙頻率(915MHz和2450MHz)微波功率源及微波消融治療儀。
【背景技術】
[0002]微波消融治療系統(tǒng)包含微波消融治療儀和微波消融針。微波消融治療在影像引導下，微波消融針經(jīng)皮穿刺到腫瘤病灶部位后。微波消融治療儀發(fā)射的微波能量經(jīng)消融治療線傳送到消融針并輻射到腫瘤病灶組織，微波使組織中的離子、極性水分子旋轉振動、相互摩擦而產(chǎn)生熱效應，通過熱的形式使腫瘤細胞滅活，以達到腫瘤治療目的。
[0003]微波功率源是微波消融治療儀的核心部件之一，微波功率源用于產(chǎn)生微波消融治療所需特定頻率的微波功率信號，國際通信聯(lián)盟無線電通信局(ITU Rad1 communicat1nSector)規(guī)定使用于工科醫(yī)的微波頻段(ISM)有 433MHz，915MHz，2450MHz，5800 MHz, 24125MHz等，受穿透深度、治療組織微波能量的比吸收率(SAR)、消融針發(fā)射針頭尺寸等因素的影響，目前國內(nèi)外微波消融治療主要使用的頻段為915MHz和2450MHz。915MHz頻率的微波比2450MHz頻率的微波消融范圍大，但是915MHz消融形態(tài)的長徑和橫徑比值大，形態(tài)為橢圓形。而2450MHz消融形態(tài)的長徑和橫徑比值小，形態(tài)更接近于球型，兩種頻率的微波消融有各自適用腫瘤形態(tài)和臟器組織。
[0004]現(xiàn)有的微波消融儀器存在如下不足之處:
[0005](I)當前國內(nèi)外各廠家的微波消融儀均為的單一頻段，如需使用不同的頻段，需要多臺功率源或儀器的組合，體積大，使用、攜帶和運輸均不方便。
[0006](2)當前2450MHz的微波消融儀的微波發(fā)生模塊主要采用磁控管，存在輸出功率受網(wǎng)電壓影響大、熱穩(wěn)定性差等問題。
[0007](3) 915MHz和2450MHz具有各自的消融形態(tài)特征，而腫瘤形態(tài)存在多樣性和不規(guī)則性，單一頻率消融臨床應用存在一定的局限性。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術之不足，提供一種頻率可自由選擇和切換的微波功率源及微波消融治療儀，可針對腫瘤部位、形態(tài)、大小、血供等條件的選用不同頻段進行消融治療，拓寬微波消融的適用范圍，提高臨床使用的靈活性和便捷性。
[0009]本實用新型采用如下技術方案:
[0010]本實用新型由人機交互模塊1、測溫模塊2、主控模塊3、雙頻功率源4、冷卻系統(tǒng)5組成。
[0011]人機交互模塊I接收用戶的操作指令和顯示儀器的工作參數(shù)和狀態(tài)信息，主控模塊3根據(jù)人機交互模塊I的操作指令，處理和協(xié)調(diào)儀器所有模塊的工作。
[0012]測溫模塊2為治療區(qū)域溫度或/和針桿溫度采集、處理模塊，采集的溫度值經(jīng)過濾波、信號調(diào)理、ADC后，交由主控模塊3分析和處理。
[0013]雙頻功率源4由信號發(fā)生器41、小信號放大器42、功率控制模塊43、功率控制開關STOT44、頻點I功放模塊45、頻點2功放模塊46、末級開關47、功率監(jiān)測模塊48組成，如圖2所示。信號發(fā)生器41根據(jù)主控模塊3的指令產(chǎn)生所需頻率的微波信號，然后由小信號放大器42信號放大。放大后的信號進入功率控制模塊43，功率控制模塊43根據(jù)主控模塊3設置的功率值，調(diào)節(jié)信號輸出的幅度。功率控制43輸出信號由功率控制開關SPDT44根據(jù)主控模塊3設置的頻點，切換到頻點I功放模塊45或頻點2功放模塊46對微波信號進行放大，以達到微波消融手術所需的微波功率。末級開關47根據(jù)主控模塊3當前設置的工作的頻率，連接頻點I功放模塊45或頻點2功放模塊46的輸出到功率監(jiān)測模塊48，功率監(jiān)測模塊48實時監(jiān)測雙頻功率源4輸出功率和反射功率，為輸出功率調(diào)節(jié)和消融針反射提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0014]頻點I功放模塊45 (915MHz)或頻點2功放模塊46 (2450MHz)由驅動模塊46-1、輸入匹配46-2、放大器46-3、前級開關46-4、輸出匹配46-5、隔離器46-6組成，如圖3所不。驅動模塊46-1對功率控制開關SPDT44輸出的信號幅度放大，以使其幅度滿足放大器46_3輸入信號幅值的要求。輸入匹配46-2是驅動模塊46-1輸出和放大器46-3輸入之間阻抗匹配模塊。放大器46-3為大功率射頻放大器，把驅動模塊46-1的信號幅度放大到微波輸出所需的功率。輸出匹配46-5是放大器46-3輸出和隔離器46-6輸入之間阻抗匹配模塊。隔離器46-6用于末級開關47阻抗匹配和微波輸出端口反射功率隔離保護。
[0015]冷卻系統(tǒng)5由主控模塊3控制，為消融針針桿提供冷卻循環(huán)，防止針道正常部位組織被燙傷。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0017]1、本實用新型具有2450MHz和915MHz兩個頻段任意選擇使用，且功放模塊共用一個散熱模塊，縮小了功率源體積，提高儀器使用、組合的靈活性。
[0018]2、本實用新型解決單一頻率消融臨床應用的局限性:兩種頻率具有不同的消融范圍和形態(tài)，據(jù)此，可針對不同臟器、形態(tài)、大小、血供的腫瘤，選用不同頻段進行消融治療。
[0019]3、本實用新型微波功率源采用全固態(tài)器件，頻譜純度好、穩(wěn)定性強，功率輸出準確性高、安全性好。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的微波消融儀的原理框圖。
[0021]圖2是本實用新型的雙頻功率源的原理框圖。
[0022]圖3是本實用新型的雙頻功率源的頻點I和頻點2功放模塊的原理框圖。
[0023]圖4是本實用新型的雙頻功率源的功率控制開關SPDT44原理框圖。
[0024]圖5是本實用新型的人機交互模塊原理框圖。
[0025]圖6是本實用新型的測溫模塊原理框圖。
[0026]圖7是發(fā)明的冷卻系統(tǒng)原理框圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0028]人機交互模塊I由顯示模塊11和按鍵模塊12組成，如圖5所示。顯示模塊用于顯示微波消融的治療參數(shù)和工作狀態(tài)，可選用IXD顯示，也可選用OLED、段式數(shù)碼管、LED等顯示。按鍵模塊12用于接收用戶的操作指令，可選用機械按鍵，如面膜按鍵或輕觸開關，也可選用觸控面板，如電阻觸控或電容觸控面板。
[0029]測溫模塊2由溫度傳感器21、信號調(diào)理22、ADC22組成，如圖6所示。溫度傳感器21采集針桿溫度或組織溫度信號后，由信號調(diào)理22把采集的溫度信號轉換后電壓信號濾波、放大處理后，輸出到ADC23進行模數(shù)轉換，轉換后的信號由主控模塊3進行處理。ADC23為模擬-數(shù)字信號轉換器，把信號調(diào)理22的模擬信號轉換為數(shù)字信號，ADC23可以根據(jù)主控模塊3類型，選用內(nèi)置集成的ADC。也可選用外置獨立的ADC芯片(如型號:AD7724，AD7610，ADS8323)。
[0030]雙頻功率源4由信號發(fā)生器41、小信號放大42、功率控制43、功率控制開關STOT44、頻點I功放模塊45、頻點2功放模塊46、末級開關47、功率監(jiān)測模塊48組成。信號發(fā)生器41根據(jù)主控模塊3的指令產(chǎn)生所需頻率的微波信號，信號發(fā)生器41可以采用PLL+VC0寬帶振蕩源(如型號HMC830LP6GE，TRF3765，LMX2485Q-Q1等)，頻率范圍均覆蓋了900MHz~2500MHz，可滿足915MHz和2450MHz兩個頻率信號的產(chǎn)生。
[0031]信號發(fā)生器41產(chǎn)生的微波頻率信號由小信號放大器42進行信號小功率放大，以使信號幅度滿足后需模塊幅值處理要求。小信號放大器42可采用小信號晶體放大管(如型號:AT41435)，也可以使用集成放大器(如型號:MMG3004，HE575B，HE397B等)。
[0032]小信號放大器42輸出信號進入功率控制模塊43，功率控制模塊43根據(jù)主