[發(fā)明專利]具有預(yù)冷裝置的冷凍消融系統(tǒng)及控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910221801.X
• 申請(qǐng)日: 2009-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN101732090A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉萍;常兆華;戴海雄;韓寶三;沈坤煒;左志強(qiáng);趙慶孝;候雅萍;林韶?zé)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué);上海導(dǎo)向醫(yī)療系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): A61B18/02
• 分類號(hào): A61B18/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種腫瘤微創(chuàng)治療技術(shù)，特別涉及一種具有預(yù)冷裝置的冷凍消融系統(tǒng)。

背景技術(shù)

腫瘤微創(chuàng)治療正成為當(dāng)代臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的前沿。冷凍消融是腫瘤微創(chuàng)治療中比較有代表意義的技術(shù)之一，主要通過低溫器械，有控制的使病灶組織經(jīng)歷降溫、凍結(jié)、復(fù)溫過程，從而造成細(xì)胞的不可逆損傷甚至壞死。冷凍消融對(duì)腫瘤的殺傷機(jī)制是：細(xì)胞脫水和皺縮；細(xì)胞內(nèi)冰晶形成和冰晶的機(jī)械損傷；細(xì)胞電解質(zhì)毒性濃縮和pH值改變；細(xì)胞膜脂蛋白成分變性；血流淤積和微血栓形成；免疫效應(yīng)等。冷凍消融不僅手術(shù)創(chuàng)傷小，而且具有麻醉鎮(zhèn)痛、術(shù)后并發(fā)癥少、防腫瘤擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大醫(yī)生與患者的好評(píng)。

目前已經(jīng)問世的冷凍消融系統(tǒng)主要分為兩大類：一類是液氮系統(tǒng)冷刀，利用物質(zhì)由液體變成氣體時(shí)需要吸收大量的汽化潛熱的原理來(lái)使組織迅速降溫；另一類是氣體節(jié)流系統(tǒng)冷刀，高壓氣體流經(jīng)小孔絕熱節(jié)流時(shí)，隨著壓力的下降，溫度往往會(huì)發(fā)生變化，利用氣體的絕熱節(jié)流效應(yīng)可完成冷凍消融的降復(fù)溫治療過程。液氮系統(tǒng)冷刀的缺點(diǎn)有：刀頭降溫速度較慢，不利于腫瘤細(xì)胞的殺死；冷刀直徑較大，不利于微創(chuàng)治療；設(shè)備體積較龐大，不便于運(yùn)輸。氣體節(jié)流系統(tǒng)冷刀是目前臨床應(yīng)用的主流，所使用的節(jié)流氣體主要有氬氣與氦氣、氮?dú)狻⒒旌瞎べ|(zhì)等。氬氦刀使用氬氣節(jié)流降溫，氦氣升溫，具有裝置小巧輕便、冷刀頭升降溫迅速等優(yōu)點(diǎn)，但是氬氣工作壓力高達(dá)40MPa，不易獲得、存在一定的安全隱患，且氬氣、氦氣均為稀有氣體，手術(shù)成本較高。使用氮?dú)夤?jié)流系統(tǒng)工作壓力較低，但若要使冷刀達(dá)到治療溫度，必須對(duì)氮?dú)忸A(yù)冷。氮?dú)忸A(yù)冷裝置一般采用自復(fù)疊制冷系統(tǒng)，系統(tǒng)體積較大、工作噪聲高、預(yù)冷時(shí)間長(zhǎng)，不利于搬運(yùn)與手術(shù)操作。混合工質(zhì)節(jié)流冷刀一般使用閉式系統(tǒng)，制冷效率較高，在較低工作壓力工況下就能使工質(zhì)液化，但閉式系統(tǒng)冷刀刀頭拆裝不便，需消毒重復(fù)使用，終了制冷溫度偏高，具體治療效果還有待于進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足問題，提出了一種具有預(yù)冷裝置的冷凍消融系統(tǒng)及控制方法，帶有獨(dú)立的預(yù)冷裝置，同時(shí)解決氣體節(jié)流制冷前快速預(yù)冷與冷凍消融后氣體快速?gòu)?fù)溫的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種具有預(yù)冷裝置的冷凍消融系統(tǒng)，包括預(yù)冷裝置、冷凍探針、氣體輸配與控制系統(tǒng)、溫度測(cè)控裝置，所述氣體輸配與控制系統(tǒng)由高壓進(jìn)氣管路、制冷進(jìn)氣管路、加熱進(jìn)氣管路、低壓回氣管路、進(jìn)氣電磁閥、加熱電磁閥、制冷電磁閥構(gòu)成；冷凍探針由螺旋管翅片回?zé)崞鳌-T槽、保溫套管構(gòu)成；溫度測(cè)控裝置為冷凍探針內(nèi)裝的熱電偶、溫度信號(hào)采集模塊、微機(jī)、電磁閥控制器；預(yù)冷裝置由散熱風(fēng)扇、散熱片、半導(dǎo)體制冷片、氣體熱交換器組成，預(yù)冷裝置結(jié)構(gòu)上下對(duì)稱，氣體熱交換器的兩個(gè)光滑圓形面與半導(dǎo)體制冷片的冷端緊密相貼，半導(dǎo)體制冷片的熱端裝有散熱片，散熱片外方為散熱風(fēng)扇；高壓進(jìn)氣管路通過進(jìn)氣電磁閥接預(yù)冷裝置的氣體熱交換器，輸出分兩路分別通過加熱電磁閥、制冷電磁閥接加熱進(jìn)氣管路和制冷進(jìn)氣管路，預(yù)冷裝置的半導(dǎo)體制冷片輸出接低壓回氣管路，制冷進(jìn)氣管路、加熱進(jìn)氣管路、低壓回氣管路、熱電偶同軸放置于保溫套管內(nèi)，熱電偶的熱電信號(hào)經(jīng)過溫度信號(hào)采集模塊輸入微機(jī)，微機(jī)采集到溫度信號(hào)后輸出控制信號(hào)，經(jīng)電磁閥控制器對(duì)預(yù)冷裝置、進(jìn)氣電磁閥、加熱電磁閥與制冷電磁閥進(jìn)行控制。

所述氣體熱交換器用退火熟銅管制作，進(jìn)出氣管路雙線并繞蚊香狀，各管路緊密相貼，用焊錫固定氣體熱交換器，并填充管路間的縫隙，氣體熱交換器與半導(dǎo)體制冷片的換熱接觸面光滑平整。

所述半導(dǎo)體制冷片可由級(jí)半導(dǎo)體制冷片或多片半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)而成。

一種具有預(yù)冷裝置的冷凍消融系統(tǒng)的控制方法，包括具有預(yù)冷裝置的冷凍消融系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟：

1)當(dāng)進(jìn)行冷凍治療時(shí)，接通半導(dǎo)體制冷片的直流電源后制冷，微機(jī)發(fā)送信號(hào)給電磁閥控制器，打開進(jìn)氣電磁閥、制冷電磁閥，關(guān)閉加熱電磁閥，常溫高壓氣體從高壓進(jìn)氣管路中流入，在氣體熱交換器中預(yù)冷后，經(jīng)制冷進(jìn)氣管路、螺旋管翅片回?zé)崞鬟M(jìn)入J-T槽節(jié)流降壓制冷，節(jié)流后的氣體流過螺旋管翅片回?zé)崞鞒崞瑐?cè)后進(jìn)入低壓回氣管路，利用節(jié)流后的低溫氣體冷卻高壓側(cè)氣體溫度，使氣體可以在比初始溫度低的情況下節(jié)流，得到更低的節(jié)流后溫度，最后氣體從低壓回氣管路末端的一排排小孔中流出，冷卻散熱片使半導(dǎo)體制冷片冷端溫度更低，得到更低的預(yù)冷溫度，使排出氣體溫度升高至凝露溫度以上，排入環(huán)境中；