基于改进PID算法的多极射频消融治疗系统的研制

　　1引言

　　对于肿瘤治疗来讲，成功与否主要在于治疗后是否出现癌细胞的远处转移及局部复发。目前主要治疗方法有手术切除法、放疗、化疗等方法。但都有其一定的局限性。手术和放疗均是局部治疗的方法，不能防止癌细胞的远处转移及消灭淋巴液和血液循环中的癌细胞。化学药物是全身性的，但其选择性抑制作用不强，且有一定的不良反应。中医中药可以调整机体的免疫功能，是有效的辅助治疗方法，但对杀灭癌细胞的作用不大[1]。

　　射频热疗技术是继外科手术、放疗、化疗后的又一有效的肿瘤治疗手段，已临床应用到肝癌、肺癌、肾癌、前列腺癌和前列腺肥大。射频消融治疗系统是一种利用射频加热技术和热生物效应原理治疗人体肿瘤的医疗设备。该系统的开发和研制集医学、物理学、生物工程学、电子学、计算机应用科学的新技术、新思想于一体，是多学科紧密结合的一种高新技术的应用。通过软件控制算法和硬件调节相结合，系统解决了直接影响到射频消融热疗效果的治疗温度和时间的精确控制这一关键问题。它具有方便、安全和治疗效果显著等特点，因而具有推广应用的价值。

　　2多极射频消融治疗系统的工作原理

　　体外实验发现，全身加热和局部加热都能抑制肿瘤生长，肿瘤局部加热比全身加热更安全易行。射频用于肿瘤的局部加热是一种安全可靠有效的方法。一般细胞存活曲线能反映出肿瘤细胞热疗后的效果〔2〕，它由两部分组成:低温区呈一肩区，其余是细胞呈指数杀灭的直线，如图1所示。其中D为平均致死量，是存活曲线直线部分斜率的倒数。

　　多极射频消融治疗系统的工作基础是射频原位灭活技术。依据肿瘤细胞对热的耐受能力比正常细胞差，42℃以上可杀死癌细胞或引起DNA损伤的机理，治疗时通过B超实行引导定位，将电极经皮穿刺导入肿瘤体内，由于电极尖端电场集中，引起其周围生物组织发热升温，使肿瘤细胞部位温度达到80~100°C，即可有效快速杀死局部肿瘤细胞。同时可使肿瘤细胞周围的血管组织凝固形成一个反应带，使之不能继续向肿瘤供血，并有利于防止肿瘤转移。射频的热效应同时可以增强机体的免疫能力，从而可以抑制残留和原发肿瘤组织的生长〔3-4〕。治疗在屏幕监视下进行，由计算机精确控制治疗温度和加热时间，保护正常组织不受伤害。系统功能原理框图示于图2。

　　3多极射频消融治疗系统的硬件结构

　　射频消融治疗系统的硬件核心部分是温度检测控制电路，电路如图3。