[發(fā)明專利]基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210167778.6
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114451988A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢志余;唐千舜;晉曉飛;錢露;吳鑫;李夢雪;李軍樂;宋毅;徐逸軒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: A61B18/18
• 分類號: A61B18/18;A61B5/0531;G01N27/04;G01R27/02;G16H20/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、搭建應(yīng)用于微波消融實(shí)時碳化調(diào)控的生物阻抗采集裝置；

S2、獲得消融過程中生物阻抗實(shí)時變化數(shù)據(jù)；

S3、根據(jù)生物阻抗的變化，調(diào)節(jié)微波源的輸出功率。

2.如權(quán)利要求1所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，步驟(1)中，生物阻抗采集裝置包括銅箔電極、高精度阻抗測量模擬前端芯片和ARM微控制器；銅箔電極通過導(dǎo)線連接高精度阻抗測量模擬前端芯片，ARM微控制器控制高精度阻抗測量模擬前端芯片進(jìn)行阻抗測量，接收返回的數(shù)據(jù)并計(jì)算得到阻抗值，ARM微控制器通過通信模塊將阻抗發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行顯示。

3.如權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，銅箔電極附著在微波消融針表面；其中一個銅箔電極附著在微波消融針介質(zhì)套后端5mm處，另一個銅箔電極附著在介質(zhì)套后端15mm處，兩者間距10mm；兩個銅箔電極分別通過導(dǎo)線連接到生物阻抗測量電路板上。

4.如權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，高精度阻抗測量模擬前端芯片選用AD5940；AD5940內(nèi)置數(shù)字波形發(fā)生器和12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC產(chǎn)生正弦激勵信號；片上16位、800kSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC測量高達(dá)200kHz的正弦輸入電壓，并可將測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)字濾波；片上高速跨阻放大器HSTIA處理200kHz的高帶寬正弦輸入信號，將微弱的電流信號轉(zhuǎn)換可供ADC測量的電壓信號；片上離散傅里葉變換DFT引擎對測量結(jié)果進(jìn)行DFT計(jì)算，將實(shí)部和虛部測量結(jié)果存儲在相應(yīng)的寄存器中。

5.如權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，ARM微控制器選用STM32F411RET6，主頻為100MHz；ARM微控制器采用串行外設(shè)接口SPI與AD5940進(jìn)行通信；ARM微控制器向AD5940發(fā)送控制指令，配置AD5940的數(shù)字波形發(fā)生器、HSTIA和ADC外設(shè)，并從數(shù)據(jù)FIFO中讀取響應(yīng)電壓和響應(yīng)電流的實(shí)部和虛部測量結(jié)果；讀取測量結(jié)果后由ARM微控制器換算為阻抗。

6.如權(quán)利要求2所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，通信模塊選用CH340C USB轉(zhuǎn)串口芯片，波特率設(shè)置為115200bps。

7.如權(quán)利要求1所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，步驟(2)中，銅箔電極附著在微波消融針表面，隨著微波消融針?biāo)腿腚x體豬肝內(nèi)部；兩個銅箔電極分別通過導(dǎo)線連接到生物阻抗測量電路板上；微波消融開始時，打開微波源，同時啟動AD5940進(jìn)行阻抗測量；AD5940對電極發(fā)出激勵電壓，測量響應(yīng)電壓和響應(yīng)電流并發(fā)送給ARM微控制器，ARM微控制器計(jì)算阻抗并發(fā)送至上位機(jī)以供阻抗信息讀取和存儲。

8.如權(quán)利要求1所述的基于生物阻抗的微波消融實(shí)時碳化調(diào)控方法，其特征在于，步驟(3)中，隨著微波消融的進(jìn)行，消融部位的阻抗逐漸降低至約400Ω；到一定時刻，溫度進(jìn)一步升高導(dǎo)致消融部位組織脫水并蒸發(fā)，導(dǎo)致阻抗顯著上升；阻抗上升到一定閾值后，在消融部位發(fā)生碳化前切斷微波源輸出；隨后阻抗由于消融部位周圍的組織液擴(kuò)散回測量區(qū)域?qū)⒔档椭?00Ω左右，此時重新打開微波源，阻抗再次上升；此過程循環(huán)往復(fù)直至微波源實(shí)際工作時間達(dá)到預(yù)定的消融時間為止。