(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111552238.1 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 兰州大学 地址 730000 甘肃省兰州市城关区天水南 路222号 (72)发明人 姚爱萍　 (74)专利代理 机构 兰州智和专利代理事务所 (普通合伙) 62201 代理人 赵立权 (51)Int.Cl. A61N 1/08(2006.01) A61N 1/37(2006.01) A61N 1/372(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于四路并行传输的植入式医疗设备 电磁模型传递 函数验证系统与方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于四路并行传输的植 入式医疗设备电磁模型传递函数验证系统与方 法， 其依据植入式医疗设备在射频场中的响应特 性， 基于四路并行传输线产生了具有不同圆极化 特性的谐振电场来取代传统的鸟笼射频线圈以 及基于腔体谐振器的电场发生器， 实现了对植入 式医疗设备射频发热传递函数的完整验证。 本发 明系统不仅解决了鸟笼线圈占地面积大， 易受电 磁干扰以及造价成本高的缺陷， 同时也弥补了腔 体谐振器只能产生单一极化电场的缺陷， 从而降 低了验证测试的不确定性， 为实现快速有效的射 频发热传递 函数验证提供了一种解决方案 。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114191709 A 2022.03.18 CN 114191709 A 1.一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数验证系统， 其特征在 于， 包括用于盛放组织仿真液的体膜， 所述体膜的周侧设有环形线圈， 所述线圈包括屏蔽 层， 所述屏蔽层设有四根传输线， 所述线圈的侧部 设有信号 发生器和功 率分配器， 且所述功 率分配器的侧部 分别设有四个移相器、 四个衰减器和四个功 率放大器， 所述功 率放大器、 衰 减器、 移相器和功率分配 器依次电连接 。 2.根据权利要求1所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证系统， 其特 征在于， 还 包括控制单 元， 所述控制单 元分别与移相器、 衰减器电连接 。 3.根据权利要求1所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证系统， 其特 征在于， 所述信号发生器用于产生64 ‑128 MHz电信号。 4.根据权利要求1所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证系统， 其特征在于， 所述功率分配器用于将信号发生器产生的方波信号平均分为四份 相同幅度和相位的四路信号。 5.根据权利要求1所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证系统， 其特 征在于， 所述传输线采用铜制成， 其半径为5 0‑55厘米。 6.一种用于权利要求1所述的基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证系统的验证方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一， 利用信号发生器产生电信号，  所述电信号通过功率分配器平均分为四路信号 a1~a4， 所述信号a1~a4具有相同幅度和相位； 步骤二， 所述信号a1~a4分别通过相移器P S1~PS4以改变相位， 并分别产生信号b1~b4； 步骤三， 所述信号b1~b4分别通过衰减器A1~A4改变幅度， 并分别产生信号c1~c4； 步骤四， 利用控制单元调节相移器PS1~PS4及衰减器A1~A4， 使其对信号c1~c4的相移和 幅度做出调控； 步骤五， 利用功率放大器PA1~PA4分别放大信号c1~c4， 并产生d1~d4信号， 并输入四个 环形线圈E1 ‑E4内， 产生64M Hz或128MHz电场， 形成电场谐振器； 步骤六， 将装有组织仿真液的圆柱形体膜放入电场谐振器中， 并按预先自定义的线路 将待测物沿着该路线固定并放置于组织仿真液中， 利用控制单元调节相移器PS1~PS4及衰 减器A1~A4以获得不同的圆极化电场； 步骤七， 计算每种圆极化场下的功率沉积 ， 并将其与通过传递函数预测得到的功 率沉积 相比较， 如果 误差 小于 3dB， 则验证通过。 7.根据权利要求6所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证方法， 其特征在于， 所述功率沉积 通过电极附近的特定吸收率SAR分布计算得出， 其表达式为 。 8.根据权利要求6所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证方法， 其特征在于， 所述通过传递函数预测得到的功率沉积 表达式为 ， 其中， 指植入物的长度。 9.根据权利要求6所述的一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电磁模型传递函数 验证方法， 其特 征在于， 所述电极附近的特定吸 收率SAR分布由特定吸 收率探棒测得。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114191709 A 2一种基于四路并行传输的植入式医疗设 备电磁模型传递函数 验证系统与方 法 技术领域 [0001]本发明属于图像检测技术领域， 涉及一种基于四路并行传输的植入式医疗设备电 磁模型传递 函数验证系统与方法。 背景技术 [0002]近年来， 随着生物电子技术的快速发展， 植入式医疗器械在人体健康指标的监测， 疾病的治疗和人体机能的修复方面成为不可或缺的一部 分。 由于植入式医疗器械内部的金 属部分和电子元器件对外部电磁场的影响非常敏感， 易受外加电磁场的干扰而对患者产生 一些难以预测的后果， 因此通常佩戴有植入式医疗器械的患者是不 允许进入有复杂电磁场 存在的环境中。 这极大 的限制了这些植入式医疗器械的应用场景， 尤其是当患者需要其他 医疗设备和手段来辅助诊断和治疗的时候， 例如 佩戴植入式医疗器械的患者需要通过核磁 共振成像 （Magnetic  Resonance  Imaging， MRI） 扫描帮助对患者内部组织器官进行高质量 成像和诊断。 [0003]MRI 作为目前最重要的临床医学影像手段， 不仅对于神经系统和软组织病变的评 估具有独到的价值， 与CT/PET  相比， 它无放射性损害， 无骨性伪影， 有高度的软组织分辨能 力。 但由于MRI  极其复杂的磁场环境， 即同时存在0.5 ‑7T 强静态磁场 （B0） 、 低频脉冲梯度 磁场 （G） 和40 ‑300MHz 的射频 （RF） 磁场， 因此， 当佩戴植入式医疗器械的病人进行MRI  扫描 的时候， 由于植入式医疗器械和MRI  的电磁场之间的相互作用， 会导致很多不同潜在的安 全问题， 包括由静态磁场引起的医疗器械的机械移动和扭动， 由MRI中电磁场辐射造成的医 疗设备的电路损坏， 由射频磁场引起的人体组织 发热等。 而在所有 上述的这些安全隐患中， 射频磁场在佩戴AIMD  的患者体内引起的发热问题是最严重的安全问题之一， 这是由于在 MRI 中用于信号 感应的重复射频脉冲会在患者体内产生很强的感应电场， 并导致能量密度 在植入物引线的导电端(例如电极)周围的组织中高度局部沉积， 从而使得植入式医疗器械 电极附近的组织温度迅速升高。 尤其对于具有细长导线的A IMD(例如心脏起搏器， 脑刺激器 和神经刺激器等)， 射频引起的组织温升可能会非常可观， 从而对病人体内组织造成不可逆 的损害。 [0004]因此， 对于佩戴植入式医疗器械的患者来说， MRI  检查一直列为禁忌， 但与此同 时， 由于MRI  独特的临床诊断价值， 超过50%的带有植入式医疗器械的患者在临床上需要进 行MRI 扫描以帮助疾病的诊断。 在这样的需求矛盾下， 进行科学、 有效的植入式医疗器械 “MR 兼容”性评估， 确保植入式医疗器械产品的安全性和有效性， 不仅是世界各国医疗器械 生产者以及监管部门的目标， 也成为国际学术领域的一个 研究热点。 [0005]由于无法通过直接测量的方法对射频引起的患者体内的组织温升进行评估， 而计 算机全波模拟过程中由于需要巨大的计算能力和资源以解析临床场景全波建模中的多尺 度结构， 极大 的限制了这种方法的使用范围， 导致这种 方法仅适用于对个别临床应用场景 进行验证。 为了对植入式医疗设备在射频场中的反应进 行建模， S.M.  Park等人提出了传递说　明　书 1/5 页 3 CN 114191709 A 3