[发明专利]使用多个光纤传感器在微波天线的不同位置感测温度的系统和方法

说明书

微波消融系统包括：微波发生器(110)，其被配置为产生微波功率信号；微波天线(120)，其耦合至微波场以加热目标组织的至少一部分；光源(312)，其用于将光信号提供至布置在微波天线(120)上的多个光纤传感器(320)；光电检测器(316)，其用于检测从所述光纤传感器(320)反射的光信号并产生电检测信号；解调设备，其用于对电检测信号进行解调；和处理器，其用于处理解调的信号以获得消融区中不同位置处的温度测量值，其可显示给用户以促进消融过程的进行。多个光纤传感器(320)可包括蚀刻在光纤(315)中的多个光纤布拉格光栅，其免于电磁干涉。

背景技术

微波技术通常用于消融组织以治疗疾病，例如肿瘤。在微波消融手术中，外科医生需要了解消融区域内的实时温度，以便跟踪和监视消融区域的状态，并根据实时温度调整消融功率和时间。通常，远程热电偶针与消融天线一起出售，以检测消融区域外部的温度。但是，热电偶针可能无法用于检测消融区域内部的温度，因为它可能会受到微波天线周围微波场的影响，并且可能无法提供准确的温度测量值。而且，单个热电偶针只能测量单个点的温度；因此，单个热电偶针不适合在消融区内使用，在消融区内温度可能在不同区域发生明显变化。

发明内容

本公开总体上涉及具有纤维温度传感器装置的微波消融系统。光纤温度传感器具有许多优势，包括抗电磁干扰性、重量轻、尺寸小和灵敏度高。另外，包括多个光纤布拉格光栅(FBG)的一个光纤温度传感器可以检测消融区域中多个点处的温度。

在各个方面，本公开的特征在于微波消融系统。微波消融系统包括微波发生器，其具有被配置为生成微波功率信号的微波功率源；微波天线，其被耦合至微波功率源并被配置为将微波功率信号转换为微波场以加热目标组织；以及放置在微波天线上的多纤维传感器。微波消融系统还包括：光源，其经由光纤耦合到光纤传感器，并且将光信号传输到光纤传感器；光电检测器，其检测从光纤传感器反射的光信号；以及解调模块，其对反射的光信号进行解调并确定沿着微波天线的至少一部分的不同位置的多个温度测量值。

在各方面中，微波消融系统可以进一步包括微控制器，并且解调模块可以通过由微控制器执行的指令实现。

在各方面中，微波消融系统还包括消融泵，该消融泵与微波天线流体连通并且将冷却流体供应到微波天线。

在各方面中，微波消融系统还包括显示器，该显示器将温度测量值显示为二维或三维图或分布。

在各方面中，微波消融系统还包括模数转换器，该模数转换器将从光电检测器输出的电信号转换成数字的反射信号数据。

在各方面中，光源、光电检测器和解调模块被结合到微波发生器中。

在各方面中，微波消融系统包括耦合在微波发生器和微波天线之间的电缆，并且包括微波传输线和光纤。

在一些方面，光纤传感器是在光纤中蚀刻的光纤布拉格光栅。

在各方面中，光纤传感器设置在微波天线上，以对应于从目标组织的加热区域到目标组织的未加热区域的位置范围。

在各方面中，光纤传感器布置在光纤的远侧部分中，并且光纤传感器的一个光纤传感器布置在微波天线的近侧辐射部分和远侧辐射部分之间。

在各方面中，解调模块执行波分复用、光学时域反射仪、光学频域反射仪或代码相关技术以获得温度测量值。

在各方面中，微波消融系统包括耦合到光源、光电探测器和光纤传感器的光学环行器。

在各方面中，微波消融系统包括参考反射器和具有第一部分和第二部分的光耦合器。第一部分连接在光源和光纤传感器之间，第二部分连接在光电探测器和参考反射器之间。

在各方面中，微波消融系统包括微控制器，该微控制器与微波发生器通信，并配置成基于温度测量值控制微波发生器以调节微波功率信号的特性和/或消融时间，以控制加热区的大小。