[发明专利]微波功率源及其微波消融治疗仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波功率产生电路以及微波治疗仪器，尤其涉及一种全固态微波功率源和微波消融治疗仪。

背景技术

微波消融技术治疗肿瘤是90年代兴起的一种微创技术。它在影像引导下，将微波消融穿刺针直接插入患者肿瘤部位，通过微波消融穿刺针将微波能量传送到肿瘤组织内，产生摄氏60～120度的高温，使肿瘤组织在短时间内产生凝固性坏死，从而达到治疗目的。

目前国内外微波消融仪的工作频率是2450MHz。2450MHz的微波在含水组织中的最大穿透深度为1.7cm。此特性直接限制了肿瘤组织热凝固范围，影响到肿瘤治疗的效果，在临床治疗中只能治疗直径小于3cm的小肿瘤。如果要消融直径大于3cm以上的肿瘤，必须同时多根针插入体内治疗。

现国内外微波消融仪选用的微波频率为2450HMz，其微波发射源采用的都是单级磁控管。磁控管的起振电压需1200V以上的高压电源，在治疗使用过程中，安全性差。另外更主要的是磁控管的输出功率随其磁性材料的温度变化而产生较大范围的功率波动，难以控制和保持稳定的功率输出状态，严重影响到肿瘤临床的治疗效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种全固态微波功率源和微波消融治疗仪。

本发明的上述目的由以下技术方案实现：

微波功率源包括微波信号发生器21、功率控制时间调节电路22、阻抗匹配器23、驱动电路24、功率分路器25、多个功率放大器26-1和26-2、功率合路器27、隔离器28和功率跟踪检测电路29依次连接构成。微波信号发生器21产生的微波信号输入到功率控制时间调节电路22，其接受到的功率控制信号CON对输出功率进行调节，功率控制时间调节电路22输出到阻抗匹配器23，其对输入的微波信号进行阻抗匹配，阻抗匹配器23输出到驱动电路24，驱动电路24把阻抗匹配器23送来的信号进行前级放大后送功率分路器25，功率分路器25把功率信号分成多路分别输入到多个功率放大器进行放大，如图1中的功率放大器26-1和26-2，放大后的功率再由功率合路器27合成，合成后的功率经隔离器28的同轴输出端进行功率输出。在隔离器28的微波功率输出端接有功率跟踪检测电路29，功率跟踪检测电路29输出有输出功率检测信号O-DET、反射功率检测信号B-DET、过流信号EI和过压信号EV。

微波功率源中的微波信号发生器21，包括有微控制处理器211、电子合成器和压控振荡器212、小信号放大模块213。微控制处理器211与电子合成器和压控振荡器212通过串行接口总线SPI BUS相连，微控制处理器211还接受由电子合成器和压控振荡器212反馈来的失锁信号，控制电子合成器和压控振荡器212工作。电子合成器和压控振荡器212输出微波信号到小信号放大模块213，小信号放大模块213输出到功率控制时间调节电路22。微波信号发生器21产生频率为915MHZ微波信号。

微波功率源中的功率控制时间调节电路22包括有电控衰减器和偏置电路。偏置电路给电控衰减器提供偏置电压，电控衰减器根据功率控制信号CON的量值，调节电控衰减器内部的PIN管衰减网络。

微波功率源中的功率跟踪检测电路29包括有双向定向耦合器和检波电路。双向耦合为输出功率耦合和反射功率耦合，耦合后的信号送入检波电路，检波电路输出有输出功率检测信号O-DET和反射功率检测信号B-DET。功率跟踪检测电路29还含有过流检测电路和过压检测电路，产生由于检测的过流信号EI和过压信号EV。

微波消融治疗仪包括有微波功率源12、计算机控制单元11、微波消融针13。微波功率源12的功率输出接微波消融针13，微波消融针13辐射微波能量用于肿瘤及病变组织的消融治疗，计算机控制单元11输出功率控制信号CON控制调节微波功率源12的功率输出，微波功率源12输出的输出功率检测信号O-DET、反射功率检测信号B-DET、过流信号EI和过压信号EV输入至计算机控制单元11，从而构成微波功率输出的闭环控制。

计算机控制单元11包括有：主控微处理器51、功率控制微处理器41、温度测量微处理器34，主控微处理器51通过通讯接口COM与功率控制微处理器41和温度测量微处理器34连接。