[发明专利]基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法

说明书

本发明公开了一种基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，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。本发明的有益效果为：(1)本发明通过测量生物阻抗间接反映消融部位组织的凝固和碳化情况，相比单点温度测量，生物阻抗能够反映两片铜箔电极间一片区域的消融效果；(2)本发明采用高精度阻抗测量模拟前端芯片AD5940实现阻抗测量，容易将阻抗测量功能集成至已有微波消融仪内部，成本低廉；(3)本发明对评判肿瘤微波消融的实时疗效具有重大意义，对进行肿瘤微波消融的碳化调控有重要价值。

技术领域

本发明涉及微波消融精准治疗技术领域，尤其是一种基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法。

背景技术

微波热消融疗法因其疗效明显、微创、毒副作用小、并发症少等优势，被认为是继手术、化疗、放疗、免疫治疗等后又一类新型有效的恶性肿瘤治疗的方法，在临床肿瘤治疗中已经发挥了巨大的作用，已经广泛用于肝癌、肺癌、肾癌、甲状腺癌、肠癌、子宫肌瘤等常见肿瘤。但是，微波肿瘤热消融中仍存在许多需要解决的科学及技术问题，其中最主要的问题就是微波消融治疗中实时疗效评估问题。目前临床上主要把温度作为肿瘤细胞灭活的判定因子，把热敏电阻或热电偶等热敏元件插入患者体内测量消融部位的温度，当温度达到60℃时认定组织细胞已经坏死。但该方法只能测量探头局部的温度，不能反映消融区域的整体温度，因此不能反映消融区域组织整体灭活情况，也无法反映组织整体在高温下的碳化情况。寻找更为准确的评估因子实现疗效实时评估成为精准消融的关键。

生物电阻抗技术是利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生理信息的检测技术。由于不同生物组织电阻抗存在着差异，阻抗特性取决于生物组织的组成、结构以及所施加信号频率的大小，所以可以根据此特性帮助我们更好地了解生物组织的生理信息。从微观上讲，细胞由细胞膜和细胞内液组成，而细胞间充满着细胞外液和细胞外间质。细胞内液和细胞外液由导电性良好的电解液构成，可以等效为电阻成分；细胞膜由磷脂双分子层和蛋白质构成，可以等效为电容成分。由此，细胞内液、细胞膜和细胞外液构成了三元件生物阻抗模型。从宏观上讲，生物组织由大量细胞构成，测量人体组织的生物阻抗能反映电极间大片生物组织的生理情况。

已有研究表明，人体组织的病变和细胞的失活会在宏观上导致生物阻抗的变化。在热消融过程中，随着温度的升高细胞膜破裂，细胞内液从细胞中逸出，从而导致阻抗的减小；随着温度的继续升高，组织脱水并蒸发，然后发生碳化，导致阻抗显著上升。热消融过程生物阻抗的变化和生物组织的凝固和碳化存在显著关联。

目前市场上的阻抗测量仪器具有高测量精度和宽测量范围，但是价格昂贵，体积庞大，缺乏上位机接口，不能集成到已有的微波消融仪内，无法对阻抗数据进行后续处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，能够反映两片铜箔电极间一片区域的消融效果，对评判肿瘤微波消融的实时疗效具有重大意义，对进行肿瘤微波消融的碳化调控有重要价值。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于生物阻抗的微波消融实时碳化调控方法，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。

优选的，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。