CN110517782A - 基于比吸收率计算的微波消融消融灶快速模拟方法及系统 - Google Patents
基于比吸收率计算的微波消融消融灶快速模拟方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及微波消融技术，旨在提供一种基于比吸收率计算的微波消融消融灶快速模拟方法及系统。该种基于比吸收率计算的微波消融消融灶的快速模拟方法包括过程：微波消融中若干特征点的温度检测；特征点位置比吸收率SAR计算；比吸收率SAR分布的优化拟合；利用简化的生物传热方程对消融灶快速模拟。本发明实现了微波消融消融灶的实时快速模拟，对比利用球或者椭球模拟消融灶的模型，本发明成果更加准确可靠，同时，本发明成果比数值法求解消融灶的方法更省时，更加符合临床需要；本发明保持了一定的准确性，又可以快速模拟，对微波消融治疗术前规划具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明是关于微波消融技术领域，特别涉及一种基于比吸收率计算的微波消融消融灶的快速模拟方法及系统。
背景技术
肿瘤微波消融术是近年来兴起的实体肿瘤的微创治疗新技术。与传统治疗相比具有疗效高、创伤小、痛苦小、恢复快、风险小、适应症广等优点。在微波消融中，微波天线经皮穿刺到肿瘤中心区域，天线发射微波信号，产生高频电磁场，使组织内部的极性分子频繁改变极化方向，与非极性分子摩擦产热，将能量转化为热能。在加热过程中，局部组织因受热引起温度升高，可在局部产生由中心向外周递减的均匀分布的温度场，中心温度可达145℃以上，从而诱发肿瘤细胞凋亡。
微波消融效果的好坏很大程度上依赖于肿瘤的大小、位置以及操作者的经验。在临床诊断和治疗过程中，对微波消融不同消融时间下的消融灶的预测和控制显得非常重要。准确的消融灶预测可以帮助医生更好地规划进针次数和进针路径，更大程度地杀死肿瘤细胞，从而减少癌症复发的可能性。
目前，对消融灶的模拟主要通过两种方式进行：
一种是利用固定长轴和短轴的椭球或者半径确定的球进行模拟，其优点是，简单方便，更容易进行微波消融的手术规划，然而，球或者椭球模型与真实消融灶存在一定差别，设计的手术规划方案往往很难真正移植到临床手术中。
另一种方法是利用数值方法(如有限元法)求解生物传热方程，此方法虽然提高了消融灶模拟的准确性，但是，数值模拟往往需要耗费大量的时间计算，不适合临床需求。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够实时快速模拟微波消融消融灶形状和大小的方法及系统。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种基于比吸收率计算的微波消融消融灶的快速模拟方法，包括下述过程：
一、微波消融中若干特征点的温度检测；
二、特征点位置比吸收率SAR计算；
三、比吸收率SAR分布的优化拟合；
四、利用简化的生物传热方程对消融灶快速模拟；
所述过程一为：利用实验法，在仿肝体模中设置N个测温点(测温点个数不宜过少，过少会影响计算精度，同时，测温点个数也不宜太多，过于密集的测温元件之间会造成相互干扰，可根据具体需求，设置测温点的个数取值，一般情况下，这里的测试点个数N优选取值22)，并设定M个不同的功率值(这里的功率组个数和每组设置的功率值，可根据临床需要设置，如这里临床常用40W、45W、50W、55W和60W五个功率组)，在每个功率值下采集若干组每个测温点在微波消融过程中的温度值；
所述过程二具体为：对于过程一采集到的每组测温实验的温度值，计算得到每个功率组下N个测温点在一段时间内(可根据具体情况预先设定，优选0-100s)的温度数据平均值；(利用Excel软件)绘制温度变化曲线图，并在温度变化曲线图中用线性函数拟合，得到各曲线的斜率；对于Pennes生物传热方程：
上式中，ρ是指组织的密度，c是指组织的比热，T是指组织的温度，Tb是指血液的温度，k是指组织的导热系数，t是指消融时间，ωb是指血液灌注率，cb是指血液的比热，ρb是指血液的密度，Qm是指代谢产生的热量，Qr是指单位组织吸收的热辐射能；符号为微分算子，为组织温度的梯度；
在仿肝体模中，不考虑血液灌注和组织代谢产热，同时，忽略热传导项的影响，此时Pennes方程简化为：
由上式知，SAR/ρc即为组织的温升斜率；因此，得到M组不同功率下，N个测温点相应的SAR值；
所述过程三具体为：水冷式微波消融仪微波天线的结构特点是，在天线轴向z方向上分为前向(z＞0)无水冷和后向(z＜0)有水冷两个部分；径向r方向采用指数函数拟合，径向z方向采用一元三次多项式拟合，前向、后向分别拟合，SAR表达式为：
SAR前＝a×eb×r(c1×z3+c2×z2+c3×z+d)；
SAR后＝a×eb×r(c4×z3+c5×z2+c6×z+d)；
上式中，r表示相对水冷式微波天线轴向的距离，z表示相对微波天线径向的距离，e表示自然对数；
把过程二计算得到的N个测温点的SAR值代入拟合公式，确定待定系数的值(利用Matlab软件中的曲线拟合工具箱Curve Fitting Tool拟合出参数值)，即确定参数a，b，c1，c2，c3，c4，c5，c6和d的值，用于确定SAR分布；
所述过程四具体为：对消融灶进行快速模拟；
假设同时消融的针数为n，n≥1，取n＝1时，即为单针消融，取n＞1时，即为多针联合同时消融；利用能量叠加，可得：
其中，SARi表示第i针的比吸收率；
不考虑血液灌注和组织代谢产热，同时忽略热传导项的影响，此时Pennes生物传热方程简化为：
假设消融区域的临界值温度为Tth(一般设为60℃)，未进行微波消融前的人体基准温度为Tbody(一般设为37℃)；由于在实际临床治疗中，主要关心消融临界温度，此时，消融区边界升温为：
ΔT＝Tth-Tbody；
则得到：
此时：
前向：SAR前＝a×eb×r(c1×z3+c2×z2+c3×z+d)；
后向：SAR后＝a×eb×r(c4×z3+c5×z2+c6×z+d)；
上述方程组中，未知数为z和r；
在前向求解过程中，随着z的增大，一元三次多项式c1×z3+c2×z2+c3×z+d不一定一直递减，为此，令r＝0，计算消融区径向的最大值z，设为z1；在后向求解过程中，随着z的减小，一元三次多项式c4×z3+c5×z2+c6×z+d不一定一直递减，为此，令r＝0，计算消融区径向的最小值z，设为z2；即，轴向取值区间取为[z2，z1]；
为确定轴向r的取值区间，令z＝0，得SAR＝a×d×eb×r；eb×r随着轴向距离r的增大而递减，所以满足上式成立的r值只有一个，设为r0，则径向取值区间取为[-r0，r0]；
通过上述步骤，得到了求解消融灶的计算区域[-r0，r0]×[z2，z1]，在此区域内，提取消融区域临界值温度Tth(一般设为60℃)的等值面，即得到n个消融针同时消融时消融灶的形状和大小，实现微波消融时消融灶的快速模拟。
在本发明中，所述过程一中的实验法是指：将水冷式微波天线垂直插入仿肝体模中，并将测温数据采集仪的N个测温元件分别固定在仿肝体模上，作为N个测温点；设置水冷式微波消融仪的功率和加热时间，其中，功率设置M个不同的功率值，每个功率组分别进行不少于5组测温实验；每组测温实验完成后，测温数据采集仪采集得到N个测温点在加热过程中的温度值。
在本发明中，所述过程一中，测温实验具体实现方式为：
把仿肝体模(缓慢)倒入长方体实验装置(需静置8～12小时)，将水冷式微波天线垂直插入装有仿肝体模的长方体实验装置中，并将测温数据采集仪的N个测温元件(热电偶)分别固定在长方体实验装置上，作为N个测温点(测温点设置在靠近微波天线的位置)；
设置水冷式微波消融仪的功率和加热时间(实验优选功率值设置5个不同的，微波功率分别为40W、45W、50W、55W、60W，加热时间均为10分钟)；设置测温数据采集仪的采集间隔时间(优选采集间隔为2s，每次实验可得51个有效数据，采集前100s的温度数据)；
然后，利用测温数据采集仪(需先进行开机自检，保证电极连接正常和系统报警正常)进行测温实验；每个测温实验时，水冷式微波消融仪完成设置的加热时间后，自动停止加热，测温数据采集仪采集到N个测温点在加热过程中的温度值。
在本发明中，所述仿肝体模的制备方法为：
将羧甲基纤维素钠和聚氯乙烯粉混合均匀倒入容器中，另将氯化钠溶解到蒸馏水中后(缓慢)倒入容器中，然后持续搅拌5分钟，静置8～12小时，即完成仿肝体模配置；
其中，仿肝体模的各成分质量配比满足：羧甲基纤维素钠3.5％，聚氯乙烯27.15％，氯化钠0.35％，蒸馏水69％(以100g体模为例，其材料配方为羧甲基纤维素钠3.5g，聚氯乙烯27.15g，氯化钠0.35g，蒸馏水69g)。
在本发明中，所述过程二中，每个功率组下N个测温点在一段时间内(可根据具体情况预先设定，优选0-100s)的温度数据平均值的计算方式，具体为：对于过程一采集到的每组测温实验的温度值，先选取每个测温点所述时间段内(可根据具体情况预先设定，优选0-100s)的数据作为有效数据，为降低加热前数据采集仪校准调零带来的误差，计算每个测温点的有效数据与加热开始时(0s)初始温度值之间的差值，再将该差值作为每个测温点更新后最终的有效数据，最后对同一功率组下每个测温点的有效数据求平均值，即得到每个功率组下N个测温点在所述时间段内(可根据具体情况预先设定，优选0-100s)的温度数据平均值。
在本发明中，所述过程四中，消融区径向的最大值z1和z2，计算方式具体如下：
在前向求解过程中，令r＝0，得到：
令：
利用二分法求解消融区的最大z值：
假设初始求解区间为[y1，y2]，在二分法求解一元三次方程根的过程中，若f(y)＜0.01，即可将y看做为函数f的根；为了得到表示最大消融区域轴向对应的z值，下面对求解区间[y1，y2]进行限定；对f(z)求导得：
f′(z)＝3c1×z2+2c2×z+c3；
若二次函数判别式则f′(z)恒小于0，即f(z)在前向随z增加而递减；此时，选定y1＝0，y2＝50(动物实验已表明，y2＝50已足够大)；否则若判别式h≥0，得到关于f′(z)的两个实数根x1、x2，x1＜x2；在前向区域(z＞0)，若x1＞0，则令y1＝0，y2＝x1；若x1≤0＜x2，则令y1＝0，y2＝x2；若x2≤0，则令y1＝0，y2＝50；
由得到的求解区间[y1，y2]，并利用二分法求得消融区对应最大z值，即为z1；
在后向求解过程中，令r＝0，得到：
令：
利用二分法求解消融区的最小z值：
假设初始求解区间为[y3，y4]，在二分法求解一元三次方程根的过程中，若f(y)＜0.01，即可将y看做为函数f的根；为了得到表示最大消融区域轴向对应的最小z值，下面对求解区间[y3，y4]进行限定；对f(z)求导得：
f′(z)＝3c4×z2+2c5×z+c6；
若二次函数判别式则f′(z)恒大于0，即f(z)在后向随z减小而递减；此时，选定y3＝-50，y4＝0；若判别式h≤0，得到关于f′(z)的两个实数根x3、x4，x3＜x4；在后向区域(z＜0)，若x4＜0，则令y3＝x4，y2＝0；若x3≤0＜x4，则令y3＝x3，y4＝0；若x3≥0，则令y3＝-50，y4＝0；
由得到的求解区间[y3，y4]，并利用二分法求得消融区对应最小z值，即为z2。
本发明的工作原理：基于比吸收率SAR计算微波消融中消融灶的形状和大小，在计算过程中，忽略传导项、血液灌注以及新陈代谢产热的影响，利用简化的Pennes生物传热方程，快速地求解了消融区的形状和大小的问题。
本发明还提供了一种用于实现前述方法的微波消融消融灶快速模拟系统，包括体模实验装置、测温数据采集仪、计算机，以及配置了水冷式微波天线和水循环动力泵的水冷式微波消融仪；体模实验装置中盛装仿肝体模，水冷式微波天线垂直插入在仿肝体模中；作为测温元件的多个热电偶分布在体模实验装置中的指定测温点处，分别通过信号线连接至测温数据采集仪，后者与计算机相连；在计算机中内置了用于实现基于比吸收率计算的微波消融消融灶快速模拟方法的软件功能模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现了微波消融消融灶的实时快速模拟，对比利用球或者椭球模拟消融灶的模型，本发明成果更加准确可靠，同时，本发明成果比数值法求解消融灶的方法更省时，更加符合临床需要；本发明保持了一定的准确性，又可以快速模拟，对微波消融治疗术前规划具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的操作流程图。
图2为本发明实验系统框架示意图。
图3为特征点相对于微波天线的分布示意图。
图4为选用微波功率为60W消融600s利用本发明方法求得的消融灶形状示意图。
图5为双针消融间隔为10mm的消融灶形状示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示的一种基于比吸收率计算的微波消融消融灶的快速模拟方法，包括以下过程：
一、微波消融中若干特征点的温度检测；
二、特征点位置比吸收率SAR计算；
三、比吸收率SAR分布的优化拟合；
四、利用简化的生物传热方程对消融灶进行快速模拟。
所述过程一具体为：实验法测定22个测温点在微波消融过程中的温度值。所选取的水冷微波仪为南京康友公司研制的KY-2000型微波消融治疗仪，发射频率为2450MHz，所用微波天线直径1.7mm，长150mm。微波信号采用裂隙发射，裂隙宽度1.5mm，距天线尖端11mm。同时配有水循环动力泵，水循环用水为蒸馏水。测温系统采用安捷伦公司生产的34970A型数据采集仪。实验在仿肝体模上进行。
第1步：体模配置：体模配制材料为羧甲基纤维素钠3.5％，聚氯乙烯27.15％，氯化钠0.35％，蒸馏水69％。将羧甲基纤维素钠和聚氯乙烯粉混合均匀倒入容器中，另将氯化钠溶解到蒸馏水中，然后缓慢倒入容器中，并持续搅拌5分钟，静置8-12小时，即可进行实验。
第2步：将水冷式微波天线垂直插入实验装置，测温数据采集仪测温元件——热电偶按照其相对微波天线位置固定在实验装置上，再把配好的体模缓慢倒入实验装置，静置8-12小时。然后对仪器进行开机自检，电极连接正常，系统报警正常则可以开始实验。设置微波治疗仪的功率，加热时间。数据采集仪的采集间隔为1s，加热完毕后，微波消融仪自动停止加热。实验选用的微波功率为40W、45W、50W、55W、60W，加热时间均为10分钟，每个功率组分别进行不少于5组测温实验，得到22个测温点在加热过程中的温度值。
所述过程二具体为：取前100s的数据为有效数据；把每个数据点的温度值与加热前初始温度值求差值，对同一功率测温实验求平均值，得到每个功率组22个测温点在前100s的温度数据平均值；利用Excel软件绘制温度变化曲线图，在图中用线性函数拟合，得到各曲线的斜率。对于Pennes生物传热方程，
上式中，ρ，c，T，Tb，k，t，ωb，cb，ρb，Qm，Qr分别为组织的密度，组织的比热，组织的温度，血液的温度，组织的导热系数，消融时间，血液灌注率，血液的比热，血液的密度，代谢产生的热量，单位组织吸收的热辐射能。在仿肝体模中，不考虑血液灌注和组织代谢产热，同时，忽略热传导项的影响，此时Pennes方程可简化为：
由上式知，SAR/ρc即为组织的温升斜率。因此，得到22个测温点的SAR数值。
所述过程三具体为：水冷微波天线的结构特点是，在天线轴向z方向上分为前向(z＞0)无水冷和后向(z＜0)有水冷两个部分。径向r方向采用指数函数拟合；径向z方向采用一元三次多项式拟合。前向、后向分别拟合，SAR表达式为：
SAR前＝a×eb×r(c1×z3+c2×z2+c3×z+d)；
SAR后＝a×eb×r(c4×z3+c5×z2+c6×z+d).
把测温点的SAR值代入拟合公式，确定待定系数的值。
所述过程四具体为：对单针及多针同时消融产生的消融灶进行快速模拟。
假设同时消融的针数为n(n≥1，n＝1时，即为单针消融；n＞1时，即为多针联合同时消融)，利用能量叠加，可得：
其中，SARi表示第i针的比吸收率，
若不考虑血液灌注和组织代谢产热，同时忽略热传导项的影响，此时Pennes生物传热方程可简化为：
假设消融区域的临界值温度为Tth，一般设为60℃，未进行微波消融前的人体基准温度为Tbody，一般设为37℃。由于在实际临床治疗中，主要关心消融临界温度，此时，消融区边界升温为：
ΔT＝Tth-Tbody.
则可得到：
此时：
前向：SAR前＝a×eb×r(c1×z3+c2×z2+c3×z+d)；
后向：SAR后＝a×eb×r(c4×z3+c5×z2+c6×z+d).
上述方程组中，未知数为z和r。
在前向求解过程中，随着z的增大，一元三次多项式c1×z3+c2×z2+c3×z+d不一定一直递减，为此，需要计算消融区径向的最大值z：令r＝0，得到：
令：
利用二分法求解消融区的最大z值：
假设初始求解区间为[y1，y2]，在二分法求解一元三次方程根的过程中，若f(y)＜0.01，即可将y看做为函数f的根；为了得到表示最大消融区域轴向对应的z值，下面对求解区间[y1，y2]进行限定；对f(z)求导得：
f′(z)＝3c1×z2+2c2×z+c3；
若二次函数判别式则f′(z)恒小于0，即f(z)在前向随z增加而递减；此时，选定y1＝0，y2＝50(动物实验已表明，y2＝50已足够大)；否则若判别式h≥0，得到关于f′(z)的两个实数根x1，x2(x1＜x2)；在前向区域(z＞0)，若x1＞0，则令y1＝0，y2＝x1；若x1≤0＜x2，则令y1＝0，y2＝x2；若x2≤0，则令y1＝0，y2＝50；
由得到的求解区间[y1，y2]，并利用二分法求得消融区对应最大z值，设为z1；
在后向求解过程中，随着z的减小，一元三次多项式c4×z3+c5×z2+c6×z+d不一定一直递减，为此，需要计算消融区径向的最小值z；令r＝0，得到：
令：
利用二分法求解消融区的最小z值：
假设初始求解区间为[y3，y4]，在二分法求解一元三次方程根的过程中，若f(y)＜0.01，即可将y看做为函数f的根；为了得到表示最大消融区域轴向对应的最小z值，下面对求解区间[y3，y4]进行限定；对f(z)求导得：
f′(z)＝3c4×z2+2c5×z+c6；
若二次函数判别式则f′(z)恒大于0，即f(z)在后向随z减小而递减；此时，选定y3＝-50，y4＝0；若判别式h＜＝0，得到关于f′(z)的两个实数根x3，x4(x3＜x4)；在后向区域(z＜0)，若x4＜0，则令y3＝x4，y2＝0；若x3≤0＜x4，则令y3＝x3，y4＝0；若x3≥0，则令y3＝-50，y4＝0；
由得到的求解区间[y3，y4]，并利用二分法求得消融区对应最小z值，设为z2；综上，轴向取值区间可取为[z2，z1]。
为确定轴向r的取值区间，令z＝0，得SAR＝a×d×eb×r。此时，eb×r随着轴向距离r的增大而递减，所以满足上式成立的r值只有一个，设为r0。则径向取值区间可取为[-r0，r0]。
至此，得到了求解消融灶的计算区域[-r0，r0]×[z2，z1]。在此区域内，提取60℃等值面即可得到模拟的微波消融灶。
下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
利用实验测量的方法，得到图3中所示22个测温点0～600s的温度。利用前100s的温度数据平均值绘制温度变化曲线图，得到各曲线的斜率。并优化拟合得到SAR表达式：
若设定消融时间为600s，消融灶临界温度为60℃，人体基准温度为37℃。则有：
由上述方程可得，单针消融区的形状如图4所示。间隔15mm平行双针消融区的形状如图5所示。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于比吸收率计算的微波消融消融灶快速模拟方法，其特征在于，包括下述过程：
一、微波消融中若干特征点的温度检测；
二、特征点位置比吸收率SAR计算；
三、比吸收率SAR分布的优化拟合；
四、利用简化的生物传热方程对消融灶快速模拟；
所述过程一为：利用实验法，在仿肝体模中设置N个测温点，并设定M个不同的功率值，在每个功率值下采集若干组每个测温点在微波消融过程中的温度值；
所述过程二具体为：对于过程一采集到的每组测温实验的温度值，计算得到每个功率组下N个测温点在一段时间内的温度数据平均值；绘制温度变化曲线图，并在温度变化曲线图中用线性函数拟合，得到各曲线的斜率；对于Pennes生物传热方程：
上式中，ρ是指组织的密度，c是指组织的比热，T是指组织的温度，Tb是指血液的温度，k是指组织的导热系数，t是指消融时间，ωb是指血液灌注率，cb是指血液的比热，ρb是指血液的密度，Qm是指代谢产生的热量，Qr是指单位组织吸收的热辐射能；符号为微分算子，为组织温度的梯度；
在仿肝体模中，不考虑血液灌注和组织代谢产热，同时，忽略热传导项的影响，此时Pennes方程简化为：
由上式知，SAR/ρc即为组织的温升斜率；因此，得到M组不同功率下，N个测温点相应的SAR值；
所述过程三具体为：水冷式微波消融仪微波天线的结构特点是，在天线轴向z方向上分为前向无水冷和后向有水冷两个部分；径向r方向采用指数函数拟合，径向z方向采用一元三次多项式拟合，前向、后向分别拟合，SAR表达式为：
SAR前＝a×eb×r(c1×z3+c2×z2+c3×z+d)；
SAR后＝a×eb×r(c4×z3+c5×z2+c6×z+d)；
上式中，r表示相对水冷式微波天线轴向的距离，z表示相对微波天线径向的距离，e表示自然对数；
把过程二计算得到的N个测温点的SAR值代入拟合公式，确定待定系数的值，即确定参数a，b，c1，c2，c3，c4，c5，c6和d的值，用于确定SAR分布；
所述过程四具体为：对消融灶进行快速模拟；
假设同时消融的针数为n，n≥1，取n＝1时，即为单针消融，取n＞1时，即为多针联合同时消融；利用能量叠加，得到：
其中，SARi表示第i针的比吸收率；
不考虑血液灌注和组织代谢产热，同时忽略热传导项的影响，此时Pennes生物传热方程简化为：
假设消融区域的临界值温度为Tth，未进行微波消融前的人体基准温度为Tbody；由于在实际临床治疗中，主要关心消融临界温度，此时，消融区边界升温为：
ΔT＝Tth-Tbody；
则得到：
此时：
前向：SAR前＝a×eb×r(c1×z3+c2×z2+c3×z+d)；
后向：SAR后＝a×eb×r(c4×z3+c5×z2+c6×z+d)；
上述方程组中，未知数为z和r；
在前向求解过程中，随着z的增大，一元三次多项式c1×z3+c2×z2+c3×z+d不一定一直递减，为此，令r＝0，计算消融区径向的最大值z，设为z1；在后向求解过程中，随着z的减小，一元三次多项式c4×z3+c5×z2+c6×z+d不一定一直递减，为此，令r＝0，计算消融区径向的最小值z，设为z2；即，轴向取值区间取为[z2，z1]；
为确定轴向r的取值区间，令z＝0，得SAR＝a×d×eb×r；eb×r随着轴向距离r的增大而递减，所以满足上式成立的r值只有一个，设为r0，则径向取值区间取为[-r0，r0]；
通过上述步骤，得到了求解消融灶的计算区域[-r0，r0]×[z2，z1]，在此区域内，提取消融区域临界值温度Tth的等值面，即得到n个消融针同时消融时消融灶的形状和大小，实现微波消融时消融灶的快速模拟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程一中的实验法是指：将水冷式微波天线垂直插入仿肝体模中，并将测温数据采集仪的N个测温元件分别固定在仿肝体模上，作为N个测温点；设置水冷式微波消融仪的功率和加热时间，其中，功率设置M个不同的功率值，每个功率组分别进行不少于5组测温实验；每组测温实验完成后，测温数据采集仪采集得到N个测温点在加热过程中的温度值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述过程一中，测温实验具体实现方式为：
把仿肝体模倒入长方体实验装置，将水冷式微波天线垂直插入装有仿肝体模的长方体实验装置中，并将测温数据采集仪的N个测温元件分别固定在长方体实验装置上，作为N个测温点；
设置水冷式微波消融仪的功率和加热时间；设置测温数据采集仪的采集间隔时间；
然后，利用测温数据采集仪进行测温实验；每个测温实验时，水冷式微波消融仪完成设置的加热时间后，自动停止加热，测温数据采集仪采集到N个测温点在加热过程中的温度值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述仿肝体模的制备方法为：
将羧甲基纤维素钠和聚氯乙烯粉混合均匀倒入容器中，另将氯化钠溶解到蒸馏水中后倒入容器中，然后持续搅拌5分钟，静置8～12小时，即完成仿肝体模配置；
其中，仿肝体模的各成分质量配比满足：羧甲基纤维素钠3.5％，聚氯乙烯27.15％，氯化钠0.35％，蒸馏水69％。
5.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程二中，每个功率组下N个测温点在一段时间内的温度数据平均值的计算方式，具体为：对于过程一采集到的每组测温实验的温度值，先选取每个测温点在所述时间段内的数据作为有效数据，为降低加热前数据采集仪校准调零带来的误差，计算每个测温点的有效数据与加热开始时初始温度值之间的差值，再将该差值作为每个测温点更新后最终的有效数据，最后对同一功率组下每个测温点的有效数据求平均值，即得到每个功率组下N个测温点在所述时间段的温度数据平均值。
6.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程四中，消融区径向的最大值z1和z2，计算方式具体如下：
在前向求解过程中，令r＝0，得到：
令：
利用二分法求解消融区的最大z值：
假设初始求解区间为[y1，y2]，在二分法求解一元三次方程根的过程中，若f(y)＜0.01，即将y看做为函数f的根；为了得到表示最大消融区域轴向对应的z值，下面对求解区间[y1，y2]进行限定；对f(z)求导得：
f′(z)＝3c1×z2+2c2×z+c3；
若二次函数判别式则f′(z)恒小于0，即f(z)在前向随z增加而递减；此时，选定y1＝0，y2＝50；否则若判别式h≥0，得到关于f′(z)的两个实数根x1、x2，x1＜x2；在前向区域(z＞0)，若x1＞0，则令y1＝0，y2＝x1；若x1≤0＜x2，则令y1＝0，y2＝x2；若x2≤0，则令y1＝0，y2＝50；
由得到的求解区间[y1，y2]，并利用二分法求得消融区对应最大z值，即为z1；
在后向求解过程中，令r＝0，得到：
令：
利用二分法求解消融区的最小z值：
假设初始求解区间为[y3，y4]，在二分法求解一元三次方程根的过程中，若f(y)＜0.01，即将y看做为函数f的根；为了得到表示最大消融区域轴向对应的最小z值，下面对求解区间[y3，y4]进行限定；对f(z)求导得：
f′(z)＝3c4×z2+2c5×z+c6；
若二次函数判别式则f′(z)恒大于0，即f(z)在后向随z减小而递减；此时，选定y3＝-50，y4＝0；若判别式h≤0，得到关于f′(z)的两个实数根x3、x4，x3＜x4；在后向区域(z＜0)，若x4＜0，则令y3＝x4，y2＝0；若x3≤0＜x4，则令y3＝x3，y4＝0；若x3≥0，则令y3＝-50，y4＝0；
由得到的求解区间[y3，y4]，并利用二分法求得消融区对应最小z值，即为z2。
7.一种用于实现权利要求1所述方法的微波消融消融灶快速模拟系统，其特征在于，包括体模实验装置、测温数据采集仪、计算机，以及配置了水冷式微波天线和水循环动力泵的水冷式微波消融仪；体模实验装置中盛装仿肝体模，水冷式微波天线垂直插入在仿肝体模中；作为测温元件的多个热电偶分布在体模实验装置中的指定测温点处，分别通过信号线连接至测温数据采集仪，后者与计算机相连；在计算机中内置了用于实现基于比吸收率计算的微波消融消融灶快速模拟方法的软件功能模块。
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-
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