一种电穿孔肿瘤治疗系统及电穿孔肿瘤治疗方法

技术领域

本公开涉及医疗技术领域，具体而言，涉及一种电穿孔肿瘤治疗系统及电穿孔肿瘤治疗方法。

背景技术

肿瘤是影响人类健康的第一大疾病，目前，电穿孔技术已经成为治疗肿瘤的常用手段，高压脉冲电场引起细胞膜发生纳米级不可逆穿孔，使细胞膜的完整性丧失并将直接导致细胞死亡，与射频、微波以及冷冻等传统消融方案相比，具有消融时间短、治疗区域的血管、神经等重要组织不受损伤、不受热沉效应影响、治疗区域可恢复正常功能等显著优势，因此适用于多种复杂难治的肿瘤治疗。

目前，进行不可逆电穿孔的方式主要采用CT引导纳米刀探针，对肿瘤消融区域进行精确定位，通过探针释放微秒级的高压脉冲，击穿肿瘤细胞的细胞膜，形成大量纳米级不可逆的微穿孔，造成肿瘤细胞凋亡瓦解，但是在治疗过程中，脉冲电流往往会引起的心率失常，造成患者心室不适。

发明内容

本公开实施例至少提供一种电穿孔肿瘤治疗系统及电穿孔肿瘤治疗方法，可以在电穿孔消融肿瘤的过程中，避免因脉冲电流引起的心律失常，防止患者心室不适的症状出现。

本公开实施例提供了一种电穿孔肿瘤治疗系统，所述电穿孔肿瘤治疗系统包括：显示器、控制主板、心电仪模块、高压脉冲发生电路以及治疗电极；

所述显示器、所述心电仪模块、所述高压脉冲发生电路分别与所述控制主板连接；所述治疗电极与所述高压脉冲发生电路连接；

所述显示器，用于获取用户输入的脉冲属性信息，并将所述脉冲属性信息发送至所述控制主板；

所述心电仪模块，用于采集患者的心电R波信号，并将所述心电R波信号发送至所述控制主板；

所述控制主板，用于根据所述心电R波信号以及所述脉冲属性信息，向所述高压脉冲发生电路发送脉冲生成信号，控制所述高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲并发送至所述治疗电极；

所述治疗电极，用于向目标癌细胞释放所述目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。

一种可选的实施方式中，所述高压脉冲发生电路包括；微控制单元、PWM生成单元、高压驱动单元、充电单元、放电单元以及模数转换单元；

所述微控制单元、所述PWM生成单元、所述高压驱动单元、所述充电单元以及所述放电单元依次连接；所述模数转换单元设置在所述充电单元与所述微控制单元之间；

所述微控制单元，用于根据所述脉冲生成信号控制所述PWM生成单元生成PWM控制信号并发送至所述高压驱动单元；

所述高压驱动单元，用于根据所述PWM控制信号驱动所述充电单元工作；

所述充电单元，用于针对预设电容进行充电做功；所述放电单元用于针对所述预设电容进行放电，生成所述目标高压脉冲。

一种可选的实施方式中，所述电穿孔肿瘤治疗系统还包括高压脉冲检测电路；

所述高压脉冲检测电路与所述控制主板连接；

所述高压脉冲检测电路，用于检测所述目标高压脉冲的强度和数量。

一种可选的实施方式中，所述显示器中显示有病人信息管理页面；

所述显示器，还用于通过所述病人信息管理页面与用户进行交互，获取病人的身份信息。

一种可选的实施方式中，所述显示器具体用于：

通过预设的电脉冲参数设置界面，采集用户输入的脉冲电压、脉冲宽度、脉冲频率以及脉冲个数；

将所述脉冲电压、所述脉冲宽度、所述脉冲频率以及所述脉冲个数作为所述脉冲属性信息，发送至所述控制主板。

一种可选的实施方式中，所述控制主板具体用于：

在所述心电R波信号50ms后，控制所述高压脉冲发生电路生成所述目标高压脉冲并发送至所述治疗电极；

通过所述脉冲生成信号，控制所述高压脉冲发生电路生成的所述目标高压脉冲的频率与所述心电R波信号相同。

一种可选的实施方式中，所述系统还包括通信模块；

所述通信模块与所述控制主板连接；

所述通信模块，用于通过以太网与医院的住院系统连接，发送并实时更新病人信息至所述控制主板。

本公开实施例还提供一种电穿孔肿瘤治疗方法，应用于如上述实施例中任一所述的电穿孔肿瘤治疗系统中的所述控制主板，所述电穿孔肿瘤治疗系统还包括：所述显示器、所述心电仪模块、所述高压脉冲发生电路以及所述治疗电极，所述方法包括：

通过所述显示器获取用户输入的脉冲属性信息；

控制所述心电仪模块采集患者的心电R波信号；

根据所述心电R波信号以及所述脉冲属性信息，控制所述高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲；

控制所述治疗电极向目标癌细胞释放所述目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。

本公开实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述电穿孔肿瘤治疗方法，或上述电穿孔肿瘤治疗方法中任一种可能的实施方式中的步骤。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述电穿孔肿瘤治疗方法，或上述电穿孔肿瘤治疗方法中任一种可能的实施方式中的步骤。

本公开实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序、指令被处理器执行时实现上述电穿孔肿瘤治疗方法，或上述电穿孔肿瘤治疗方法中任一种可能的实施方式中的步骤。

本公开实施例提供的一种电穿孔肿瘤治疗系统及电穿孔肿瘤治疗方法，电穿孔肿瘤治疗系统包括：显示器、控制主板、心电仪模块、高压脉冲发生电路以及治疗电极；显示器、心电仪模块、高压脉冲发生电路分别与控制主板连接；治疗电极与高压脉冲发生电路连接；显示器，用于获取用户输入的脉冲属性信息，并将脉冲属性信息发送至控制主板；心电仪模块，用于采集患者的心电R波信号，并将心电R波信号发送至控制主板；控制主板，用于根据心电R波信号以及脉冲属性信息，向高压脉冲发生电路发送脉冲生成信号，控制高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲并发送至治疗电极；治疗电极，用于向目标癌细胞释放目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。可以在电穿孔消融肿瘤的过程中，避免因脉冲电流引起的心律失常，防止患者心室不适的症状出现。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本公开实施例所提供的一种电穿孔肿瘤治疗系统的示意图；

图2示出了本公开实施例所提供的一种纳米刀电路的示意图；

图3示出了本公开实施例所提供的一种高压脉冲发生电路的示意图；

图4示出了本公开实施例所提供的另一种电穿孔肿瘤治疗系统的示意图；

图5示出了本公开实施例所提供的一种电穿孔肿瘤治疗方法的流程图；

图6示出了本公开实施例所提供的一种电子设备的示意图。

图示说明：

100-电穿孔肿瘤治疗系统；110-显示器；120-控制主板；130-心电仪模块；140-高压脉冲发生电路；141-微控制单元；142-PWM生成单元；143-高压驱动单元；144-充电单元；145-放电单元；146-模数转换单元；150-治疗电极；160-高压脉冲检测电路；170-通信模块。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

经研究发现，目前，进行不可逆电穿孔的方式主要采用CT引导纳米刀探针，对肿瘤消融区域进行精确定位，通过探针释放微秒级的高压脉冲，击穿肿瘤细胞的细胞膜，形成大量纳米级不可逆的微穿孔，造成肿瘤细胞凋亡瓦解，但是在治疗过程中，脉冲电流往往会引起的心率失常，造成患者心室不适。

基于上述研究，本公开提供了一种电穿孔肿瘤治疗系统及电穿孔肿瘤治疗方法，电穿孔肿瘤治疗系统包括：显示器、控制主板、心电仪模块、高压脉冲发生电路以及治疗电极；显示器、心电仪模块、高压脉冲发生电路分别与控制主板连接；治疗电极与高压脉冲发生电路连接；显示器，用于获取用户输入的脉冲属性信息，并将脉冲属性信息发送至控制主板；心电仪模块，用于采集患者的心电R波信号，并将心电R波信号发送至控制主板；控制主板，用于根据心电R波信号以及脉冲属性信息，向高压脉冲发生电路发送脉冲生成信号，控制高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲并发送至治疗电极；治疗电极，用于向目标癌细胞释放目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。可以在电穿孔消融肿瘤的过程中，避免因脉冲电流引起的心律失常，防止患者心室不适的症状出现。

为便于对本实施例进行理解，首先对本公开实施例所公开的一种电穿孔肿瘤治疗系统进行详细介绍，参见图1所示，为本公开实施例提供的一种电穿孔肿瘤治疗系统100的示意图，所述电穿孔肿瘤治疗系统100包括：显示器110、控制主板120、心电仪模块130、高压脉冲发生电路140以及治疗电极150。

具体的，显示器110、心电仪模块130、高压脉冲发生电路140分别与控制主板120连接；治疗电极150与高压脉冲发生电路140连接。

在具体实施中，显示器110用于获取用户输入的脉冲属性信息，并将脉冲属性信息发送至控制主板120；心电仪模块130用于采集患者的心电R波信号，并将心电R波信号发送至控制主板120；控制主板120用于根据心电R波信号以及脉冲属性信息，向高压脉冲发生电路140发送脉冲生成信号，控制高压脉冲发生电路140生成目标高压脉冲并发送至治疗电极150；治疗电极150用于向目标癌细胞释放目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。

这里，显示器110具体用于：通过预设的电脉冲参数设置界面，采集用户输入的脉冲电压、脉冲宽度、脉冲频率以及脉冲个数；将脉冲电压、脉冲宽度、脉冲频率以及脉冲个数作为脉冲属性信息，发送至控制主板120。

具体的，显示器110上设置有预设的电脉冲参数设置界面，用户可以通过输入的方式，将治疗过程需要使用到的脉冲电压、脉冲宽度、脉冲频率以及脉冲个数等脉冲属性信息，通过电脉冲参数设置界面进行输入。

作为一种可能的实施方式，显示器110中还可以显示有病人信息管理页面；显示器110还用于通过病人信息管理页面与用户进行交互，获取病人的身份信息。

这里，病人信息管理页面中可以显示病人的住院号、姓名、性别、入院时间等身份信息的填充框，用户可以在对应的填充框内，针对病人的住院号、姓名、性别、入院时间等身份信息进行填充。

需要说明的是，用户通过显示器110输入的电脉冲参数以及病人的身份信息均输入至控制主板120。

进一步的，电穿孔肿瘤治疗系统100的控制工作主要由控制主板120完成，控制主板120上预置有操作系统，操作系统之上运行有应用程序用来完成人机交互，系统控制等功能。

这里，控制主板120需要根据用户通过显示器110输入的脉冲属性信息以及心电仪模块130采集到的患者的心电R波信号，生成满足需求的脉冲生成信号，由高压脉冲发生电路140根据该脉冲生成信号对应的目标高压脉冲。

其中，高压脉冲发生电路140可选的，可以采用工业计算单板机来实现，工业计算单板机可以运行linux或者windows操作系统。

需要说明的是，心电仪模块130采集患者的心电R波信号，控制主板120需要根据心电R波信号控制高压脉冲发生电路140输出的目标高压脉冲与心电R波信号同步。

这里，目标高压脉冲与心电R波信号同步，可以保证脉冲输出和心率同步，用于预防脉冲电流引起的心率失常。

可选的，高压脉冲发生电路140可以在心电R波信号50ms之后发送目标高压脉冲，避开患者的心室不适期。

需要说明的是，控制主板120通过所述脉冲生成信号，控制高压脉冲发生电路140生成的所述目标高压脉冲的频率与心电R波信号相同。可选的，心电R波信号的同步输入可以为5v方波脉冲，脉宽25ms。

进一步的，治疗电极150可选的，可以采用纳米刀技术，输出脉冲幅值0-3000v连续可调，步长100v；脉冲宽度10-500us连续可调，步长10us；频率1-100hz连续可调，输出脉冲个数1-600，连续可调，输出方波。

需要说明的是，治疗电极150的高压部分和控制部分要实现光电隔离。

作为一种可能的实施方式，参见图2所示，为本公开实施例提供的一种纳米刀电路的示意图。

具体的，继电器K1作为充电开关；继电器K2作为保护切换的放电开关；晶闸管IGBT1为放电开关；晶闸管IGBT2为备用放电开关；电源V为流充电电源，电流60mA，最高电压4000v，240w；充电电容C的耐压为5000v 100uF；R2，R3为分压电阻，用来检测充电电容C上的电压值；R1为放电电阻，用于在测试结束，或者紧急情况下对充电电容C进行放电；R与RL为负载电阻。

需要说明的是，充电电容C要求，优选的为50s放完电，因此R1选用80KΩ，50w电阻，可以在40秒内完成放电。

这里，充电电容C的充电电流60mA，充到3000v需要5s；可选的，心电信号同步输入是5v方波脉冲，脉宽约25ms；心电信号输入接口是BNC接口。

进一步的，急停开关闭合之后：切断输出(断开IGBT2)，停止充电，放电，并且指示给控制主板120；指示信号光电隔离之后送给控制主板120。

作为另一种可能的实施方式，参见图3所示，为本公开实施例提供的一种高压脉冲发生电路140的示意图。高压脉冲发生电路140包括；微控制单元141、PWM生成单元142、高压驱动单元143、充电单元144、放电单元145以及模数转换单元146。

具体的，微控制单元141、PWM生成单元142、高压驱动单元143、充电单元144以及放电单元145依次连接；模数转换单元146设置在充电单元144与微控制单元之间；

这里，微控制单元141用于根据脉冲生成信号控制PWM生成单元142生成PWM控制信号并发送至高压驱动单元143；高压驱动单元143用于根据PWM控制信号驱动充电单元144工作；充电单元144用于针对预设电容进行充电做功；放电单元145用于针对预设电容进行放电，生成目标高压脉冲。

本公开实施例提供的一种电穿孔肿瘤治疗系统，电穿孔肿瘤治疗系统包括：显示器、控制主板、心电仪模块、高压脉冲发生电路以及治疗电极；显示器、心电仪模块、高压脉冲发生电路分别与控制主板连接；治疗电极与高压脉冲发生电路连接；显示器，用于获取用户输入的脉冲属性信息，并将脉冲属性信息发送至控制主板；心电仪模块，用于采集患者的心电R波信号，并将心电R波信号发送至控制主板；控制主板，用于根据心电R波信号以及脉冲属性信息，向高压脉冲发生电路发送脉冲生成信号，控制高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲并发送至治疗电极；治疗电极，用于向目标癌细胞释放目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。可以在电穿孔消融肿瘤的过程中，避免因脉冲电流引起的心律失常，防止患者心室不适的症状出现。

参见图4所示，为本公开实施例提供的另一种电穿孔肿瘤治疗系统100的示意图，所述电穿孔肿瘤治疗系统100包括：显示器110、控制主板120、心电仪模块130、高压脉冲发生电路140以及治疗电极150。电穿孔肿瘤治疗系统100还包括：高压脉冲检测电路160、通信模块170。

具体的，高压脉冲检测电路160与控制主板120与连接；通信模块170与控制主板120连接。

这里，高压脉冲检测电路160用于检测目标高压脉冲的强度和数量。通信模块170用于通过以太网与医院的住院系统连接，发送并实时更新病人信息至控制主板。

本公开实施例提供的一种电穿孔肿瘤治疗系统，电穿孔肿瘤治疗系统包括：显示器、控制主板、心电仪模块、高压脉冲发生电路以及治疗电极；显示器、心电仪模块、高压脉冲发生电路分别与控制主板连接；治疗电极与高压脉冲发生电路连接；显示器，用于获取用户输入的脉冲属性信息，并将脉冲属性信息发送至控制主板；心电仪模块，用于采集患者的心电R波信号，并将心电R波信号发送至控制主板；控制主板，用于根据心电R波信号以及脉冲属性信息，向高压脉冲发生电路发送脉冲生成信号，控制高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲并发送至治疗电极；治疗电极，用于向目标癌细胞释放目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。可以在电穿孔消融肿瘤的过程中，避免因脉冲电流引起的心律失常，防止患者心室不适的症状出现。

其次，对本公开实施例所公开的一种电穿孔肿瘤治疗方法进行详细介绍，所述方法的执行主体为如图1与图4中任一电穿孔肿瘤治疗系统100中的控制主板120，参见图5所示，为本公开实施例提供的一种电穿孔肿瘤治疗方法的流程图，所述方法包括步骤S501～S504，其中：

S501、通过所述显示器获取用户输入的脉冲属性信息。

S502、控制所述心电仪模块采集患者的心电R波信号。

S503、根据所述心电R波信号以及所述脉冲属性信息，控制所述高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲。

S504、控制所述治疗电极向目标癌细胞释放所述目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔。

关于方法中的各步骤的处理流程、以及各步骤的具体实施方式的描述可以参照上述系统实施例中的相关说明，这里不再详述。

本公开实施例提供的一种电穿孔肿瘤治疗方法，采用通过所述显示器获取用户输入的脉冲属性信息；控制所述心电仪模块采集患者的心电R波信号；根据所述心电R波信号以及所述脉冲属性信息，控制所述高压脉冲发生电路生成目标高压脉冲；控制所述治疗电极向目标癌细胞释放所述目标高压脉冲，以进行不可逆电穿孔的方式，可以在电穿孔消融肿瘤的过程中，避免因脉冲电流引起的心律失常，防止患者心室不适的症状出现。

本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

对应于图5中的电穿孔肿瘤治疗方法，本公开实施例还提供了一种电子设备600，如图6所示，为本公开实施例提供的电子设备600结构示意图，包括：

处理器61、存储器62、和总线63；存储器62用于存储执行指令，包括内存621和外部存储器622；这里的内存621也称内存储器，用于暂时存放处理器61中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器622交换的数据，处理器61通过内存621与外部存储器622进行数据交换，当所述电子设备600运行时，所述处理器61与所述存储器62之间通过总线63通信，使得所述处理器61执行图5中的定位检测方法的步骤。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的电穿孔肿瘤治疗方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。

本公开实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时可以执行上述方法实施例中所述的电穿孔肿瘤治疗方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。

其中，上述计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。