CN107510503A - 一种微波消融模拟系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种微波消融模拟系统，通过模拟计算模块接收消融针类型，并根据类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数后，根据接收的肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到的最佳消融方案，能够避免消融范围过大容易损伤病人正常组织，过小则可能造成肿瘤残余的问题；然后将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息输出，为较大肿瘤提供最佳的多针布针微波消融方案。

Description

一种微波消融模拟系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种微波消融模拟系统。
背景技术
微波消融指的是利用频率>30MHz的电磁波，通过微波治疗极(微波天线)在影像引导下穿刺到病变组织区，在微波消融中依靠偶极分子的旋转来产生热量，以及离子相互摩擦产热，使消融区组织温度达到摄氏100度左右的温度，造成消融组织发生凝固性坏死。微波消融技术具有热效率高，升温速度快，热场均匀等优点，受血管热沉降效应作用小，常用于为人体肿瘤进行手术治疗。
而人体肿瘤的形状一般是不规则的，如果肿瘤任何一个方向上的直径均小于3cm，且位于理想位置，则通过单支消融针一次消融即可达到理想效果；但是如果肿瘤某一个或几个方向上的直径大于3cm，就需要多点或多针布针消融。理论上，如果用直径4cm球形损毁灶治疗一个直径7cm的肿瘤，需要22个点才能完整地覆盖，用直径5cm球形损毁灶，也需要12个点，实际操作非常困难。
现有技术中的多点消融的方案，缺乏有效的技术支持手段，完全依靠临床医生的经验来制定。而在临床实践中，又很难制定多针布针消融的最佳方案，要将肿瘤完全消融，消融范围往往过大，会损伤病人正常组织，过小会造成肿瘤残余。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微波消融模拟系统，以为较大肿瘤提供最佳的微波消融方案。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种微波消融模拟系统，应用于肿瘤消融手术，所述微波消融模拟系统包括：三维建模模块、底层数据库和模拟计算模块；其中：
所述三维建模模块用于接收肿瘤平面影像数据，并根据所述肿瘤平面影像数据进行三维重建，输出肿瘤及其周围环境的3D模型；
所述底层数据库用于存储类型不同的消融针的参数；
所述模拟计算模块的第一输入端接收消融针类型，所述模拟计算模块的第二输入端与所述三维建模模块的输出端相连，所述模拟计算模块的第三输入端与所述底层数据库的输出端相连，所述模拟计算模块用于根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数后，根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到最佳消融方案，并将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
优选的，所述模拟计算模块包括：
操作界面，用于接收所述消融针类型；
参数调取单元，用于根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数；
模拟计算单元，用于根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到所述最佳消融方案；
输出单元，用于将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
优选的，所述模拟计算模块还包括：
方案演示单元，用于根据所述肿瘤消融模拟方案信息生成三维立体的演示信息；
所述操作界面还用于接收所述三维立体的演示信息并进行三维演示；接收所述肿瘤消融模拟方案信息并进行显示。
优选的，所述三维建模模块包括：
数据读取单元，用于接收所述肿瘤平面影像数据；
三维重建单元，用于根据所述肿瘤平面影像数据进行三维重建，输出肿瘤及其周围环境的3D模型。
优选的，所述肿瘤平面影像数据为：所述数据读取单元通过医学数字成像和通信DICOM标准协议，从数字剪影血管造影、电子计算机断层扫描、磁共振成像、超声波检查或者腔镜获取的数据。
优选的，所述类型不同的消融针的参数包括：不同消融针的常规功率及其在不同时间设置下的针头温度变化曲线和有效消融范围的模拟测算值。
优选的，所述模拟计算模块还用于根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到至少一个较佳消融方案，并将所述至少一个较佳消融方案与所述最佳消融方案均作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
优选的，还包括：输入端与所述模拟计算模块的输出端相连的手术导航模块。
优选的，还包括：输入端与所述手术导航模块的输出端相连的机器人。
优选的，所述底层数据库还用于存储多个实体肿瘤在消融治疗后的效果历史评价数据。
本申请提供的所述微波消融模拟系统，通过模拟计算模块接收消融针类型，并根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数后，根据接收的肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到的最佳消融方案，能够避免消融范围过大容易损伤病人正常组织，过小则可能造成肿瘤残余的问题；然后将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息输出，为较大肿瘤提供最佳的多针布针微波消融方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种微波消融模拟系统的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种微波消融模拟系统的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的一种微波消融模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种微波消融模拟系统，应用于肿瘤消融手术，以为较大肿瘤提供最佳的微波消融方案。
具体的，所述微波消融模拟系统，如图1所示，包括：
三维建模模块101、底层数据库102和模拟计算模块103；
模拟计算模块103的第二输入端与三维建模模块101的输出端相连，第三输入端与底层数据库102的输出端相连。
具体的工作原理为：
三维建模模块101接收肿瘤平面影像数据，并根据所述肿瘤平面影像数据进行三维重建，输出肿瘤及其周围环境的3D模型；底层数据库102内存储有类型不同的消融针的参数；模拟计算模块103的第一输入端接收消融针类型(比如所选用的微波消融针的品牌、规格或者型号)，第二输入端接收所述肿瘤及其周围环境的3D模型，第三输入端接收所述类型不同的消融针的参数，然后根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数后，再根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到最佳消融方案，将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息并输出，以为较大肿瘤提供最佳的多针布针微波消融方案。
本实施例提供的所述微波消融模拟系统，当肿瘤较大时，通过上述过程提供的最佳的多针布针微波消融方案，能够通过有效消融区域相交所形成的热能场将肿瘤组织完全消融，同时能够对健康组织损伤最小，避免了消融范围过大容易损伤病人正常组织，过小则可能造成肿瘤残余的问题。
值得说明的是，本实施例提供的所述微波消融模拟系统，不仅适用于较大肿瘤的多针布针微波消融治疗，也可用于任何一个方向上的直径均小于3cm且位于理想位置的较小肿瘤，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一具体的实施例中，在图1的基础之上，优选的，如图2所示，模拟计算模块103包括：
操作界面301，用于接收所述消融针类型；在具体的应用中，可以是计算机的显示屏或者触摸屏等，此处不做具体限定；
参数调取单元302，用于根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数；
模拟计算单元303，用于根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到所述最佳消融方案；
输出单元304，用于将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
在图2的基础之上，优选的，如图3所示，模拟计算模块103还包括：
方案演示单元305，用于根据所述肿瘤消融模拟方案信息生成三维立体的演示信息；
操作界面301还用于接收所述三维立体的演示信息并进行三维演示；接收所述肿瘤消融模拟方案信息并进行显示。
三维建模模块101将二维的肿瘤平面影像数据通过三维建模，生成三维影像(肿瘤及其周围环境的3D模型)，模拟计算模块103自动模拟的最佳多针布针消融微波消融方案，再经过方案演示单元305的演示，为临床医生提供肿瘤微创消融治疗的技术支持。
另外，所述微波消融模拟系统还可以通过模拟计算模块103将所述最佳消融方案中的各类参数设置方案以打印的形式进行输出，更利于其应用。
具体的，三维建模模块101可以采用现有的成熟软件来实现，但并不限定于此；还可以如图2或图3所示，包括：
数据读取单元111，用于接收所述肿瘤平面影像数据；
三维重建单元112，用于根据所述肿瘤平面影像数据进行三维重建，输出肿瘤及其周围环境(包括其周边组织和血管等)的3D模型。
在具体的实际应用中，所述肿瘤平面影像数据为：所述数据读取单元通过DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字成像和通信)标准协议，从数字剪影血管造影、电子计算机断层扫描、磁共振成像、超声波检查或者腔镜获取的数据。
所述类型不同的消融针的参数包括：不同消融针的常规功率及其在不同时间设置下的针头温度变化曲线和有效消融范围的模拟测算值。实际应用中，在肿瘤组织周边有大血管的情况下，模拟计算单元303还可以根据血流情况，测算血流带走的热量，模拟计算出相对精确的消融范围。
DICOM标准协议是医学图像和相关信息的国际标准(ISO 12052)。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式，被广泛应用于放射医疗，心血管成像以及放射诊疗诊断设备(比如X射线，CT，核磁共振，超声等)，并且在眼科和牙科等其它医学领域得到越来越深入广泛的应用。在数以万计的在用医学成像设备中，DICOM标准协议是部署最为广泛的医疗信息标准之一。当然，在具体的应用中，也可以根据具体的实际情况进行选用，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
另外，所述肿瘤平面影像数据的来源及所述类型不同的消融针的参数内容可以视其具体环境而定，此处也不做具体限定。
本发明另一具体的实施例中，在上述实施例的基础之上，优选的，所述模拟计算模块还用于根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到至少一个较佳消融方案，并将所述至少一个较佳消融方案与所述最佳消融方案均作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
在具体的实际应用中，所述模拟计算模块不仅仅限定于可以提供一个最佳消融方案，也可以同时提供至少一个较佳消融方案，并均作为肿瘤消融模拟方案信息输出，为临床医生提供肿瘤微创消融治疗的技术参考。
优选的，所述微波消融模拟系统还包括：输入端与所述模拟计算模块的输出端相连的手术导航模块。
优选的，所述微波消融模拟系统还包括：输入端与所述手术导航模块的输出端相连的机器人。
在上述实施例的基础上，增加所述手术导航模块和机器人，即可构成全智能化微创消融手术系统，更利于肿瘤的手术治疗。
优选的，所述底层数据库还存储有多个实体肿瘤在消融治疗后的效果历史评价数据。
所述底层数据库存储有多个实体肿瘤在消融治疗后的效果历史评价数据后，能够为临床医生提供更为详尽的肿瘤微创消融治疗的技术支持。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种微波消融模拟系统，其特征在于，应用于肿瘤消融手术，所述微波消融模拟系统包括：三维建模模块、底层数据库和模拟计算模块；其中：
所述三维建模模块用于接收肿瘤平面影像数据，并根据所述肿瘤平面影像数据进行三维重建，输出肿瘤及其周围环境的3D模型；
所述底层数据库用于存储类型不同的消融针的参数；
所述模拟计算模块的第一输入端接收消融针类型，所述模拟计算模块的第二输入端与所述三维建模模块的输出端相连，所述模拟计算模块的第三输入端与所述底层数据库的输出端相连，所述模拟计算模块用于根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数后，根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到最佳消融方案，并将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
2.根据权利要求1所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述模拟计算模块包括：
操作界面，用于接收所述消融针类型；
参数调取单元，用于根据所述类型不同的消融针的参数，为所述消融针类型匹配相应的参数；
模拟计算单元，用于根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到所述最佳消融方案；
输出单元，用于将所述最佳消融方案作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
3.根据权利要求2所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述模拟计算模块还包括：
方案演示单元，用于根据所述肿瘤消融模拟方案信息生成三维立体的演示信息；
所述操作界面还用于接收所述三维立体的演示信息并进行三维演示；接收所述肿瘤消融模拟方案信息并进行显示。
4.根据权利要求1所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述三维建模模块包括：
数据读取单元，用于接收所述肿瘤平面影像数据；
三维重建单元，用于根据所述肿瘤平面影像数据进行三维重建，输出肿瘤及其周围环境的3D模型。
5.根据权利要求4所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述肿瘤平面影像数据为：所述数据读取单元通过医学数字成像和通信DICOM标准协议，从数字剪影血管造影、电子计算机断层扫描、磁共振成像、超声波检查或者腔镜获取的数据。
6.根据权利要求1所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述类型不同的消融针的参数包括：不同消融针的常规功率及其在不同时间设置下的针头温度变化曲线和有效消融范围的模拟测算值。
7.根据权利要求1至6任一所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述模拟计算模块还用于根据所述肿瘤及其周围环境的3D模型及所述消融针类型相应的参数，计算得到至少一个较佳消融方案，并将所述至少一个较佳消融方案与所述最佳消融方案均作为肿瘤消融模拟方案信息进行输出。
8.根据权利要求1至6任一所述的微波消融模拟系统，其特征在于，还包括：输入端与所述模拟计算模块的输出端相连的手术导航模块。
9.根据权利要求8所述的微波消融模拟系统，其特征在于，还包括：输入端与所述手术导航模块的输出端相连的机器人。
10.根据权利要求1至6任一所述的微波消融模拟系统，其特征在于，所述底层数据库还用于存储多个实体肿瘤在消融治疗后的效果历史评价数据。
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