[发明专利]一种应用于脉冲电场消融技术的脉冲产生电路及控制方法

说明书

本发明涉及高压脉冲应用领域的一种应用于脉冲电场消融技术的脉冲产生电路及控制方法。电路包括多个开关模块，每一个开关模块包括电容和四个开关子模块，四个开关子模块中，每两个开关子模块串联构成两个串联的开关支路，两个串联的开关支路并联；多个开关模块构成全桥拓扑结构。本发明公开了一种应用于脉冲电场消融技术的脉冲产生电路，电路中多个开关模块构成全桥拓扑结构，通过开关的切换，不仅能输出正脉冲、零脉冲、负脉冲及其组合，还能使得电路处于零充电脉冲状态，在脉冲输出的间歇期实现对电容的电能补充。

技术领域

本发明涉及高压脉冲应用领域，特别是涉及一种应用于脉冲电场消融技术的脉冲产生电路及控制方法。

背景技术

现有治疗快速心律失常往往采用射频、冷冻等热消融技术。其中射频技术可以产生固定频率的正弦波。所产生的射频能量通过射频导管或者射频电极作用到需要治疗的病灶点，使其达到阻断或者调理的作用，进而达到治疗的效果。而冷冻消融是通过冷冻球囊内液态制冷剂的蒸发过程吸热，使消融靶点周围温度骤然降低。通过低温使病灶区域的组织细胞受损或死亡，进而达到治疗的目的。这些消融技术在临床实际应用中受限于热池效应，很难达到全层透壁的消融目标，同时这些消融技术不具备细胞的选择性，因此会将非靶的细胞也一并进行消融损毁。

鉴于以上热消融技术的缺陷，脉冲电场消融技术作为一项非热消融技术日渐得到了临床应用的关注。脉冲电场消融技术是通过产生一种脉宽为毫秒、微秒甚至纳秒级的高压脉冲电场，在短时间内释放极高的能量，其能使得细胞膜甚至是细胞内的细胞器如内质网、线粒体、细胞核等会产生大量的不可逆的微孔。进而造成病变细胞的凋亡，从而达到预期的治疗目的。

在治疗快速心律失常的应用中，采用脉冲电场消融技术可以选择性的处理心肌细胞，而不对其他非靶的细胞组织产生影响，同时其还具有彻底的全层消融、精准、快速、保护冠脉的特点。因此脉冲电场消融技术有望成为理想的心脏消融手段。

根据临床现有的应用，采用MARX拓扑实现高压脉冲输出。其无法实现脉冲输出的幅值组合变化，只能实现单一幅值的单极性或双极性高压脉冲。并且实现双极性输出需要配置2个直流电源。因此采用MARX拓扑的方式实现单极性、双极性的高压组合脉冲输出需要配置较多的直流电源。不仅实现方式复杂，而且成本较高。因此有必要提出一种适用于医疗应用场合，简单可靠的高压组合脉冲的产生电路及其控制方法。

发明内容

本发明为了克服上述不足之处，提出了一种应用于脉冲电场消融技术的脉冲产生电路及控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种应用于脉冲电场消融技术的脉冲产生电路，电路包括多个开关模块，每一个开关模块包括电容和四个开关子模块，四个开关子模块中，每两个开关子模块串联构成开关支路，包括第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路和第二开关支路并联；

多个开关模块构成全桥拓扑结构，脉冲产生电路输出包括以下脉冲中的一种或几种的组合：正脉冲、零脉冲、负脉冲，脉冲产生电路还用于产生零充电脉冲状态；

多个开关模块构成全桥拓扑结构是指：其中一个开关模块的第一开关支路中点与另一个开关模块的第二开关支路中点连接，第一个开关模块的第二开关支路中点和最后一个开关模块的第一开关支路中点作为信号的输出端。

进一步的，开关子模块包括多个串联的开关单元，开关单元包括多个并联的开关子单元，开关子单元包括驱动电路和开关，驱动电路与开关的第一端口连接，用于控制开关的开启或关闭；开关的第二端口和第三端口与其他开关子单元并联。

进一步的，电路还包括直流电源，直流电源的一端与最后一个开关模块的B点连接，直流电源的另一端与多个开关模块的A端并联，第一开关支路和第二开关支路并联的两端分别为A点和B点。

作为本发明的优选方案，串联的开关单元中，至少开关子模块S14和开关子模块SN3的最后一个开关单元中的开关的第二端口和第三端口交换，