CN113693708B - 射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质，主要包括执行温度场计算步骤，以根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出执行温度场计算，获得目标组织的温度场计算结果，执行温度场分析步骤，用于当分析温度场计算结果的实际消融区域不满足预设消融区域时，调整射频输出，并基于调整后的射频输出，重复执行温度场计算步骤和温度分析步骤，直至温度场计算结果的实际消融区域满足所述预设消融区域为止。借此，本申请可快速、精确地调整射频消融设备的射频输出，以使其实际消融区域符合预期，从而提高射频消融术的治疗效果。

Description

射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质
技术领域
本申请实施例涉及设备控制技术领域，特别涉及一种射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质。
背景技术
肿瘤的热物理消融作为一种微创的治疗手段，已经被广泛应用于肝脏，乳腺，肾等肿瘤的治疗中。射频消融作为其中的一种，其原理是利用高频交变电流流经人体产生的热量使肿瘤细胞发生凝固性坏死，进而达到治疗的目的，且已被证明在肝肿瘤治疗中的有效性。其中，肿瘤组织的类型、肿瘤组织及其周围的血流情况和组织阻抗，都有可能影响射频产生的温度场分布。
需说明的是，射频治疗良好的效果需要在不影响电流传导的同时，实现对靶组织最大程度的消融和对周围健康组织最小的伤害，这依赖于对温度的精确控制和预测，前者能够确保治疗过程可控，后者能够提供坏死区域的组织大小，提升治疗的效果。
现有技术只能控制射频消融探针上测温点的温度，或者是凭经验在一定时间内输出恒定功率，对于受个性化组织参数影响的温度场分布缺乏关注，前者通过程序性的温度控制如比例-积分温度控制得到了较多的应用，后者属于射频消融治疗的临床常规方案。总得来说，目前射频消融领域对温度场(现有的温度控制属于温度点的控制)的控制基本为空白，主要是通过额外的设备获得消融过程的温度场计算结果(属于测量而不是控制)，或者是在术后进行建模计算，做回顾性分析(为回顾分析亦不是控制)。
因此，亟需一种可在射频消融过程中实现精确的温度场控制，并治疗过程中实时预测温度的技术。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供一种射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质，可以快速且准确的调节射频消融设备的射频输出，借以提高射频消融术的治疗效果。
本申请第一方面提供一种射频消融设备的射频输出调整方法，其包括温度场计算步骤，根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出执行温度场计算，获得所述目标组织的温度场计算结果；以及温度场分析步骤，根据所述温度场计算结果的实际消融区域与预设消融区域，若所述温度场计算结果的实际消融区域不满足所述预设消融区域，调整所述射频输出，并基于调整后的所述射频输出，重复执行所述温度场计算步骤和所述温度分析步骤，直至所述温度场计算结果的实际消融区域满足所述预设消融区域为止。
本申请第二方面提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有用于执行上述第一方面所述的射频输出调整方法的各所述步骤的指令。
本申请第三方面提供一种射频输出调整装置，其包括：获取模块，用于获取据目标组织的物理参数和组织性质参数；射频输出调节模块，用于调节射频消融设备的射频输出；温度场计算模块，用于执行温度场计算步骤，以根据所述目标组织的所述物理参数和所述组织性质参数以及所述射频消融设备的所述射频输出执行温度场计算，获得所述目标组织的温度场计算结果；温度场分析模块，用于执行温度场分析步骤，判断所述温度场计算结果的实际消融区域是否满足预设消融区域，若判断所述温度场计算结果的实际消融区域不满足所述预设消融区域时，即令所述射频输出调节模块调整所述射频输出，以供所述温度场计算模块和所述温度场分析模块基于调整后的所述射频输出，重复执行所述温度场计算步骤和所述温度分析步骤，直至所述温度场计算结果的实际消融区域满足所述预设消融区域为止。
综上所述，本申请实施例提供的射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质，可实现温控过程中的实时的、高精度的、以及低成本的温度场预测，且可应用到于单针及双针的射频消融术中，可为射频消融术的术前快速规划及术中监测提供很好的参考辅助。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请第一实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图2为本申请第二实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图3为本申请第三实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图4为本申请第四实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图5为本申请第五实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图6为本申请第六实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图7为本申请第七实施例的射频输出调整方法的流程示意图。
图8为本申请所建立的几何子模型的1/2截面示意图。
图9和图10为本申请第九实施例的射频输出调整装置的架构示意图。
图11为目标组织的导电率和初始阻抗的关系图。
图12为目标组织的导热率和温度下降比例的关系图。
元件标号
900：射频输出调整装置；902：获取模块；904：射频输出调节模块；906：温度场计算模块；9062：物理性；908：温度场分析模块；910：建模模块； 1000：射频消融设备。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
射频消融主要是利用组织的升温达到治疗的效果，但是过高的温度会使组织发生碳化影响电流的传导，过低的温度不能达到治疗效果，现有技术只能控制射频消融探针上测温点的温度，或者是凭经验在一定时间内输出恒定功率，对于受个性化组织参数影响的温度场分布缺乏关注，此限制了射频消融的安全性和有效性。因此，射频消融过程需要精确的温度场控制及治疗过程中温度的实时预测。
现有的温度场预测主要有以下方案：
目前技术方案1：通过MRI、超声等可测温设备来获得消融过程中整个组织温度场的变化信息，然而，此技术方案的缺点在于需要额外的设备成本，测温精度不高，且MRI需要和磁兼容射频消融针配套。
目前技术方案2：治疗前通过仿真建立特定点温度与中心温度、消融时间以及与中心点的距离的拟合关系，用于后续的温度场预测，然而，此技术方案存在应用场景有限，不利于扩展到其它组织，且可选取的预测温度点有限的问题。
目前技术方案3：通过数学物理的方法对射频消融过程进行建模，然后计算得到温度场的分布情况，然此技术方案存在的问题主要包括：FEM及 LBM方法计算时间较长，在实时预测应用中受到限制；解析法应用场景有限，缺乏和温度控制的结合，且多应用于单针射频消融温度场的计算。
有鉴于此，本申请各实施例提供一种射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质，可根据实际施加的射频射频输出和治疗过程中获得的组织性质，快速预测当前状态下的温度场，并通过将温度场与预设消融区域比较，据以调整射频射频输出，从而实现射频消融过程中实时、高精度、低成本温度场的控制，有助于提高射频消融的安全性和有效性。
第一实施例
图1为本申请第一实施例的射频消融设备的射频输出调整方法的流程示意图。如图所示，本实施例的射频输出调整方法主要包括以下：
步骤S102，根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出执行温度场计算，获得目标组织的温度场计算结果。
可选地，可利用预建的物理模型，以根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出，获得目标组织的所述温度场计算结果，其中，关于物理模型的建模过程请参考下述第二实施例的说明。
可选地，目标组织的物理参数可包括形状参数，也就是目标组织(待消融目标区域)的形状特征，其可为规则形状或非规则形状。
于本实施例中，目标组织是指射频消融设备的待消融目标区域。具体的，待消融目标区域可以是代表消融是否完全的点、线或面，可选地，待消融目标区域也可以是将包含病灶信息的图像分割后形成的不规则形状。
可选地，目标组织的物理参数可进一步包括面积参数，也就是目标组织(待消融目标区域)的面积大小。
于本实施例中，可根据目标组织的二维切片医学图像(例如CT影像、 MRI或超声等其他医学影像)，确定目标组织的形状参数和面积大小。
可选地，目标组织的物理参数可根据肿瘤的实际情况而各有不同，或者，目标组织的物理参数也可为统一的预设值，例如，在目标组织为仿生胶体的情况下，目标组织可统一设置为10cm*10cm*15cm的立方体。
可选地，目标组织的组织性质参数可包括但不限于：目标组织的导电率，导热率、组织密度值、血液密度值、组织温度值、血液温度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率等。
可选地，可通过传感器获取目标组织的初始阻抗，并根据目标组织的初始阻抗和预设导电率换算公式，获得目标组织的导电率。
于本实施例中，预设导电率换算公式表示为：
Figure GDA0004007043830000061
其中，y表示目标组织的初始阻抗，x表示目标组织的导电率。
于本实施例中，目标组织的导电率和初始阻抗的关系图如图11所示：
可选地，可根据目标组织的初始温度和射频消融设备的针尖温度，获得温度下降比例；并根据温度下降比例和预设导热率换算公式，获得目标组织的导热率。
于本实施例中，可利用传感器获得目标组织的初始温度。
于本实施例中，射频消融设备的针尖温度可包括第一针尖温度和第二针尖温度。
可选地，可针对射频消融设备的针尖执行加压操作，并当加压操作满足第一预设时间时，获得针尖的第一针尖温度；而后，停止针对射频消融设备的加压操作，以使射频消融设备的针尖降温，并当针尖的降温时间满足第二预设时间时，获得针尖的第二针尖温度。
于本实施例中，第一预设时间为5秒，第二预设时间为15秒。
可选地，可根据目标组织的初始温度、射频消融设备的第一针尖温度、第二针尖温度、预设温度转换公式，获得温度下降比例。
于本实施例中，预设温度转换公式表示为：
Figure GDA0004007043830000062
其中，y表示温度下降比例，T表示第一针尖温度(即加电压5s后的针尖温度)，T′表示所述第二针尖温度(即去掉电压自然降温15s后的针尖温度)，Tini表示目标组织的初始温度。
于本实施例中，预设导热率换算公式表示为：
Figure GDA0004007043830000071
其中，y表示温度下降比例，x表示目标组织的导热率。
于本实施例中，目标组织的导热率和温度下降比例的关系图如图12所示。
目标组织的其他组织性质参数的匹配可以有多种方法。例如，通过调整导电率可使模型中的组织阻抗与实际值接近，调整方法可以是公式法，抑或是枚举法或查表法。
于本实施例中，目标组织(肿瘤组织)及其周围的血流情况可以通过针尖温度变化情况得到，抑或通过图像分割技术来获得血管分布。
可选地，目标组织的组织性质参数也可包括目标组织的容性感性、相对介电常数、频率因子和活化能等。
可选地，射频消融设备的射频输出包括施加于射频消融设备的探针上的射频电压、射频功率、射频电流。
此外，射频输出也可以是温控模式下的射频消融设备的针尖温度。
于本实施例中，可采用c++，matlab，python，java等程序语言，实现上述温度场的计算。
于本实施例中，可采用c++支持的OpenMp并行技术，matlab支持的 parfor循环并行计算、GPU加速等方式，实现并行计算，以提高处理效率。
步骤S104，判断温度场计算结果的实际消融区域是否满足预设消融区域，若满足，结束本流程，若不满足，进行步骤S106。
于本实施例中，可根据计算得到的目标组织的温度场计算结果，确定其相应的实际消融区域，并将其与预设消融区域进行比对，以温度场计算结果的实际消融区域是否满足预设消融区域，借以判断射频消融设备的射频射出(例如，输出电压)是否可以满足预期的治疗效果。
可选地，可根据目标组织的组织类别(即肿瘤类别)，确定预设消融区域。但并不以此为限，亦可结合参考目标组织的其他性质来确定预设消融区域。
可选地，消融范围比较的物理量可以有多种，包括但不限于温度，热剂量和热损伤等。
步骤S106,调整射频消融设备的射频输出，并返回步骤S102。
于本实施例中，当根据射频消融设备当前的射频输出所获得的温度场的实际消融区域无法满足预设消融区域时，即调整射频消融设备的射频输出，并根据调整后的射频输出重新计算其相应的温度场，直至根据射频消融设备的当前射频输出所获得的温度场的实际消融区域可满足预设消融区域为止。
可选地，射频输出调整方法可以采用温度控制法，可选地，也可以是恒定功率，恒定电压控制法。
综上所述，本申请实施例提供的射频输出调整方法，通过根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出，计算目标组织的温度场计算结果，并将温度场计算结果的实际消融区域与预设消融区域进行比对，据以判断是否需要调整射频消融设备的射频输出。借此，本申请可在射频消融过程中实现实时的、高精度的、低成本的温度场控制，以有助于提高射频消融的安全性及有效性。
第二实施例
图2示出了本申请第二实施例的射频输出调整方法，本实施例主要示出了用于执行上述步骤S102的温度场计算的物理模型的建立流程。如图所示，本实施例的方法主要包括以下处理步骤：
步骤S202，根据目标组织的组织性质参数和射频消融设备的射频输出，建立射频消融过程子模型。
于本实施例中，可根据目标组织的组织性质参数，获得目标组织对应于不同时刻点的各能量储存速率。
可选地，目标组织的组织性质参数可包括目标组织的导电率，导热率、组织密度值、血液密度值、组织温度值、血液温度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率等。
于本实施例中，可根据射频消融设备的设定参数，获得射频消融设备的射频输出。
可选地，射频消融设备的设定参数可包括但不限于射频消融设备的设定温度、针尖温度等。
步骤S204,根据目标组织的物理参数以及射频消融设备的物理参数，建立几何子模型。
可选地，目标组织的物理参数可包括目标组织的形状参数、面积参数等。
可选地，射频消融设备的物理参数可包括：射频消融设备的消融针直径、射频消融设备的消融针有效段长度、射频消融设备的消融针绝缘段长度等。
需说明的是，射频消融设备的物理参数并不以上述为限，亦可包括其他物理参数，并可根据实际需求进行任意调整。
步骤S206,根据射频消融过程子模型和几何子模型，建立物理模型。
综上所述，本申请实施例的物理模型包括有几何形状的建模以及数学物理过程的建模，借由此方式所建立的物理模型，可以针对射频消融过程中的温度场进行实时、高精度、且低成本的预测，可从而提高射频消融术的治疗效果。
第三实施例
图3示出了本申请第三实施例的射频输出调整方法的流程示意图。本实施例示出了上述步骤S202的具体实施方案。如图所示，本实施例的射频输出调整方法主要包括：
步骤S302，根据目标组织的组织性质参数，获得目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率。
于本实施例中，可根据目标组织的导电率，获得目标组织的焦耳热值，再根据目标组织的焦耳热值和组织性质参数(例如目标组织的导电率，导热率、组织密度值、血液密度值、组织温度值、血液温度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率等)，获得目标组织对应于不同时刻点的各能量储存速率。
步骤S304,根据射频消融设备的设定参数，获得射频消融设备的射频输出。
可选地，可根据射频消融设备的设定温度、针尖温度，获得射频消融设备的温差值，并根据射频消融设备的温差值，获得射频消融设备的射频输出。
步骤S306,针对目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率和射频消融设备的射频输出分别执行离散化处理，获得射频消融过程子模型。
可选地，方程的离散化可以采用多种形式。
可选地，可采用显式中心差分，借以获得形式较为简单且温度场和电场分布均匀的离散方程。
可选的，也可以采用前向差分、后向差分、交替方向显式差分、隐式差分。
需说明的是，上述步骤S302和步骤S304的执行顺序不分先后，可根据实际需求进行任意调整。
第四实施例
图4示出了本申请第三实施例的射频输出调整方法的流程示意图。本实施例示出了上述步骤S302的具体实施方案。如图所示，本实施例的射频输出调整方法主要包括：
步骤S402，根据目标组织的导电率、第一换算规则，获得目标组织的电势值。
于本实施例中，第一换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000101
其中，σ表示目标组织的导电率；V表示目标组织的电势值。
步骤S404，根据电势值、第二换算规则，获得目标组织的电场值。
于本实施例中，第二换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000111
其中，E表示目标组织的电场值。
步骤S406，根据电势值、导电率、第三换算规则，获得目标组织的电流密度值。
于本实施例中，第三换算规则表示为：
J＝σE
其中，J表示目标组织的电流密度值。
步骤S408,根据电流密度值、电场值、第四换算规则，获得目标组织的焦耳热值。
于本实施例中，第四换算规则表示为：
Q＝J·E
其中，Q表示目标组织的焦耳热值。
步骤S410,根据目标组织的导热率、组织温度值、血液温度值、组织密度值、血液密度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率、焦耳热值、第五换算规则，获得目标组织对应于不同时刻点的各能量储存速率。
于本实施例中，第五换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000112
其中，
Figure GDA0004007043830000113
表示能量储存速率；ρt表示组织密度值；ct表示组织比热容值；kt表示目标组织的导热率；ρb表示血液密度值；cb表示血液比热容值；ωb表示血液灌注率(其中，血液灌注率在离体中的值为0)；Tb表示血液温度值；T表示组织温度值；Qm表示目标组织由新陈代谢产生的热量值。
于本实施例中，Qm通常可以忽略。
在本实施例中，射频消融传热过程可以采用多种传热方程。
可选地，可采用hyperbolic传热方程、pennes传热方程等来描述生物传热过程。
第五实施例
图5示出了本申请第五实施例的射频输出调整方法的流程示意图。本实施例主要示出了上述步骤S306中针对目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率执行离散化处理的具体实施方案，如图所示，本实施例的射频输出调整方法主要包括以下：
步骤S502,根据目标组织中各体素对应的各三维坐标值、第六换算规则，离散化处理所述第五换算规则中的
Figure GDA0004007043830000121
于本实施例中，第六换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000122
其中，表示时刻点；,,表示目标组织中各体素对应的各三维坐标值。
步骤S504，根据目标组织中各体素对应的各边长、第七换算规则离散化，处理所述第五换算规则中的
Figure GDA0004007043830000123
于本实施例中，第七换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000124
其中，表示目标组织中各体素对应的各边长。
步骤S506,利用第八换算规则离散化处理第五换算规则中的Q。
于本实施例中，第八换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000125
于本实施例中，可根据目标组织中各体素对应的各边长、目标组织中各体素对应的各三维坐标值、时刻点、第九换算规则，分别获得第八换算规则中的
Figure GDA0004007043830000126
-，-。
于本实施例中，第九换算规则可表示为：
Figure GDA0004007043830000131
Figure GDA0004007043830000132
Figure GDA0004007043830000133
其中，(+1,,)表示目标组织中三维坐标值为(+1,,)的体素对应于时刻点的电势值，并以此类推，本文中不再予以赘述。
于本实施例中，上述用于建立本实施例的射频消融过程子模型的各项参数值(例如目标组织的组织性质参数、射频消融设备的物理参数)亦可参考现有文献中的已有值，例如，如下表1所示：
Figure GDA0004007043830000134
(表1)
再者，在所采用的组织性质参数为恒定的情况下，上述第一换算规则可简化表示为：
Figure GDA0004007043830000135
在此情况下，可以使用第十换算规则离散化处理简化的第一换算规则。
于本实施例中，第十换算规则可表示为：
Figure GDA0004007043830000136
在此情况下，由于其其解的变化随狄利克雷边界条件线性变化，因此，可使用第十一换算规则，获得目标组织中各体素对应于各时刻点的各电势。
于本实施例中，可利用第t时刻点的电势值求得第t+1时刻点的电势值，具体地，第十一换算规则可表示为：
Figure GDA0004007043830000137
其中，
Figure GDA0004007043830000138
表示目标组织中三维坐标值为(,,)的体素对应于第+1个时刻点的所述电势；表示第个所述时刻点的射频消融设备的射频输出。
第六实施例
图6示出了本申请第六实施例的射频输出调整方法的流程示意图。本实施例主要示出了上述步骤S304至步骤S306中述针对射频消融设备的射频输出执行离散化处理的具体实施方案，如图所示，本实施例的射频输出调整方法主要包括以下：
步骤S602，根据射频消融设备的设定温度、针尖温度、第十二换算规则，获得射频消融设备的温差值。
于本实施例中，第十二换算规则可表示为：
error＝Tset-Ttip
其中，error表示射频消融设备的温差值；Tset表示射频消融设备的设定温度，Ttip表示射频消融设备的针尖温度。
步骤S604，根据射频消融设备的温差值、第十三换算规则，获得射频消融设备的射频输出。
于本实施例中，射频消融设备的射频输出为射频消融设备的输出电压。
于本实施例中，第十三换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000141
其中，Vpi表示射频消融设备的射频输出；kp和ki分别为比例积分系数。
于本实施例中，kp和ki可分别设置为0.5和0.05，但并不以此为限，可根据实际需求进行任意调整，本申请对此不作限制。
于本实施例中，为采用比例积分系数控制实现温度控制，但并不以为限，也可采用比例积分微分控制、模糊控制、神经网络控制等方式实现温度控制。
步骤S606，利用第十四换算规则离散化处理射频消融设备的射频输出。
于本实施例中，第十四换算规则表示为：
Figure GDA0004007043830000151
需说明的是，于本实施例中，为采用中心显示差分方式获得形式较为简单且温度场和电场分布均匀的离散方程，但并不以此为限，在其他实施例中，也可采用前向差分、后向差分、隐式差分等方式执行离散化处理。
第七实施例
图7示出了本申请第七实施例的射频输出调整方法的流程示意图。本实施例主要示出了上述步骤S204的具体实施方案，如图所示，本实施例的射频输出调整方法主要包括以下：
步骤S702,针对目标组织的物理形状执行简化处理，获得目标组织的简化几何形状。
例如，可将具有不规则物理形状的肝脏肿瘤组织简化为底部直径为 20cm，高为15cm的均匀且各向同性的圆柱体(即简化几何形状)。
步骤S704，根据目标组织的简化几何形状、目标组织的初始温度、射频消融设备的消融针直径、射频消融设备的消融针有效段长度、射频消融设备的消融针绝缘段长度，建立几何子模型。
图8示出了本申请一实施例的几何子模型的1/2截面示意图，于本实施例中，目标组织的初始温度为37℃，消融针直径为2mm，消融针有效段长度为30mm，消融针绝缘段长度为70mm。
第八实施例
本申请第八实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有用于执行上述第一实施例至第七实施例中任一实施例所述的射频输出调整方法的各所述步骤的指令。
较佳地，本实施例的方法还可包括根据射频消融设备的射频消融温度场计算结果，获得目标组织中各体素对应的各时刻点的各温度值(例如，根据感兴趣点在目标组织中的空间坐标，获取其温度上升曲线)以及对应于各温度值的各等温面分析结果。
于本实施例中，对应于50℃以上的等温面的目标组织区域可视为坏死区域。
第九实施例
本申请第九实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中储存有用于执行上述第八实施例所述的射频消融温度场计算方法的各所述步骤的指令。
第十实施例
图9和图10示出了本申请第十实施例的射频输出调整装置的架构示意图。如图所示，本实施例的射频输出调整装置900主要包括：获取模块902，射频输出调节模块904、温度场计算模块906、温度场分析模块908。
获取模块902用于获取据目标组织的物理参数和组织性质参数。
可选地，所述物理参数包括形状参数，获取模块902还用于根据所述目标组织的二维切片医学图像，确定所述目标组织的所述形状参数。
可选地，所述物理参数还包括面积参数，获取模块902还用于根据所述目标组织的二维切片医学图像，确定所述目标组织的所述面积参数。
可选地，所述组织性质参数至少包括所述目标组织的导电率，导热率、组织密度值、血液密度值、组织温度值、血液温度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率。
可选地，获取模块902还用于利用传感器获取所述目标组织的初始阻抗；根据所述目标组织的所述初始阻抗和预设导电率换算公式，获得所述目标组织的所述导电率。
可选地，获取模块902还用于根据所述目标组织的初始温度和所述射频消融设备1000的针尖温度，获得温度下降比例；根据所述温度下降比例和预设导热率换算公式，获得所述目标组织的所述导热率。
可选地，获取模块902还用于利用传感器获得所述目标组织的所述初始温度；针对所述射频消融设备1000的针尖执行加压操作，并当所述加压操作满足第一预设时间时，获得所述针尖的第一针尖温度；停止针对所述射频消融设备1000的所述加压操作，以使所述射频消融设备1000的所述针尖降温，并当所述针尖的降温时间满足第二预设时间时，获得所述针尖的第二针尖温度；根据所述初始温度、所述第一针尖温度、所述第二针尖温度、预设温度转换公式，获得所述温度下降比例。
可选地，所述第一预设时间为5秒，所述第二预设时间为15秒。
可选地，所述射频消融设备1000的所述射频输出至少包括施加于所述射频消融设备1000的探针上的射频电压、射频功率、射频电流。
射频输出调节模块904用于调节射频消融设备10001000的射频输出。
温度场计算模块906用于执行温度场计算步骤，以根据所述目标组织的所述物理参数和所述组织性质参数以及所述射频消融设备1000的所述射频输出执行温度场计算，获得所述目标组织的温度场计算结果。
可选地，温度场计算模块906还包括利用预建的物理模型9062，以根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备1000的射频输出执行温度场计算，获得所述目标组织的所述温度场计算结果。
可选地，射频输出调整装置900还包括建模模块910，用于建立所述物理模型。
可选地，建模模块910还包括根据所述目标组织的所述组织性质参数和所述射频消融设备1000的所述射频输出，建立射频消融过程子模型；根据所述目标组织的所述物理参数和所述射频消融设备1000的物理参数，建立几何子模型；以及根据所述射频消融过程子模型和所述几何子模型，建立所述物理模型。
可选地，建模模块910还包括根据所述目标组织的所述组织性质参数，获得所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率；根据所述射频消融设备1000的设定参数，获得所述射频消融设备1000的所述射频输出；以及针对所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率和所述射频消融设备1000的所述射频输出分别执行离散化处理，获得所述射频消融过程子模型。
可选地，建模模块910还包括根据所述目标组织的所述导电率，获得所述目标组织的焦耳热值；根据所述焦耳热值、所述组织性质参数，获得所述目标组织对应于不同所述时刻点的各所述能量储存速率。
可选地，建模模块910还包括根据所述导电率、第一换算规则，获得所述目标组织的电势值；根据所述电势值、第二换算规则，获得所述目标组织的电场值；根据所述电势值、所述导电率、第三换算规则，获得所述目标组织的电流密度值；以及根据所述电流密度值、所述电场值、第四换算规则，获得所述目标组织的所述焦耳热值。
可选地，建模模块910还包括根据所述导热率、所述组织温度值、所述血液温度值、所述组织密度值、所述血液密度值、所述组织比热容值、所述血液比热容值、所述血液灌注率、所述焦耳热值、第五换算规则，获得所述目标组织对应于不同所述时刻点的各所述能量储存速率。
可选地，建模模块910还包括根据所述目标组织中各体素对应的各三维坐标值、第六换算规则、所述目标组织中各所述体素对应的各边长、第七换算规则和第八换算规则，离散化处理所述第五换算规则。
可选地，建模模块910还包括根据所述射频消融设备1000的设定温度、针尖温度、第十二换算规则，获得所述射频消融设备1000的温差值；根据所述射频消融设备1000的所述温差值、第十三换算规则，获得所述射频消融设备1000的所述射频输出。
可选地，建模模块910还包括利用第十四换算规则离散化处理所述射频消融设备1000的射频输出。
可选地，建模模块910还包括针对所述目标组织的物理形状执行简化处理，获得所述目标组织的简化几何形状；根据所述目标组织的所述简化几何形状、所述目标组织的初始温度、所述射频消融设备1000的消融针直径、所述射频消融设备1000的消融针有效段长度、所述射频消融设备1000的消融针绝缘段长度，建立所述几何子模型。
温度场分析模块908用于执行温度场分析步骤，判断所述温度场计算结果的实际消融区域是否满足预设消融区域；若判断所述温度场计算结果的实际消融区域不满足所述预设消融区域时，即令所述射频输出调节模块904 调整所述射频输出，以供所述温度场计算模块906和所述温度场分析模块908 基于调整后的所述射频输出，重复执行所述温度场计算步骤和所述温度分析步骤，直至所述温度场计算结果的实际消融区域满足所述预设消融区域为止。
可选地，温度场分析模块908还包括根据所述目标组织的组织类别，确定所述预设消融区域。
综上所述，本申请各实施例提供的射频消融设备的射频输出调整方法、装置及计算机存储介质，可以实现温控单极射频消融单针和双针同时模式、连续模式下的温度场的快速、精确、低成本的计算，通过对温度相关组织性质参数对温度结果的影响的探究简化了电场的计算，利用简化的拉普拉斯方程中解和边界条件之间的关系提高了计算效率，并可以获得空间和时间上任意一点的温度变化情况以及任意等温面包围的区域大小，对于温控射频消融的术前快速规划及术中监控可以提供很好的参考辅助。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (20)

1.一种射频输出调整装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取目标组织的物理参数和组织性质参数；
射频输出调节模块，用于获取并调节射频消融设备的射频输出；
温度场计算模块，用于执行温度场计算步骤，以利用预建的物理模型，根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出执行温度场计算，获得所述目标组织的温度场计算结果；以及
温度场分析模块，用于执行温度场分析步骤，判断所述温度场计算结果的实际消融区域是否满足预设消融区域，若所述温度场计算结果的实际消融区域不满足所述预设消融区域，调整所述射频输出，并基于调整后的所述射频输出，重复执行所述温度场计算步骤和所述温度分析步骤，直至所述温度场计算结果的实际消融区域满足所述预设消融区域为止；
其中，射频输出调整装置还包括建模模块，其建立所述物理模型，其包括：
根据所述目标组织的所述组织性质参数中的导电率、导热率、组织温度值、血液温度值、组织密度值、血液密度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率，获得所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率，根据所述射频消融设备的设定参数，获得所述射频消融设备的所述射频输出，并针对所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率和所述射频消融设备的所述射频输出分别执行离散化处理，获得射频消融过程子模型；
针对所述目标组织的物理形状执行简化处理，获得所述目标组织的简化几何形状，根据所述目标组织的所述简化几何形状、所述目标组织的初始温度、所述射频消融设备的消融针直径、所述射频消融设备的消融针有效段长度、所述射频消融设备的消融针绝缘段长度，建立几何子模型；
根据所述射频消融过程子模型和所述几何子模型，建立所述物理模型。
2.根据权利要求1所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述物理参数包括形状参数，所述获取模块还用于：
根据所述目标组织的二维切片医学图像，确定所述目标组织的所述形状参数。
3.根据权利要求2所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述物理参数还包括面积参数，所述获取模块还用于：
根据所述目标组织的二维切片医学图像，确定所述目标组织的所述面积参数。
4.根据权利要求1所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述获取模块还包括：
利用传感器获取所述目标组织的初始阻抗；
根据所述目标组织的所述初始阻抗和预设导电率换算公式，获得所述目标组织的所述导电率；
所述预设导电率换算公式表示为：
Figure FDA0004007043820000021
其中，所述y表示所述初始阻抗，所述x表示所述导电率。
5.根据权利要求1所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述获取模块还包括：
根据所述目标组织的初始温度和所述射频消融设备的针尖温度，获得温度下降比例；
根据所述温度下降比例和预设导热率换算公式，获得所述目标组织的所述导热率；
所述预设导热率换算公式表示为：
Figure FDA0004007043820000022
其中，所述y表示所述温度下降比例，所述x表示所述导热率。
6.根据权利要求5所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述根据所述目标组织的初始温度和所述射频消融设备的针尖温度，获得温度下降比例包括：
利用传感器获得所述目标组织的所述初始温度；
针对所述射频消融设备的针尖执行加压操作，并当所述加压操作满足第一预设时间时，获得所述针尖的第一针尖温度；
停止针对所述射频消融设备的所述加压操作，以使所述射频消融设备的所述针尖降温，并当所述针尖的降温时间满足第二预设时间时，获得所述针尖的第二针尖温度；
根据所述初始温度、所述第一针尖温度、所述第二针尖温度、预设温度转换公式，获得所述温度下降比例；
所述预设温度转换公式表示为：
Figure FDA0004007043820000031
其中，所述y表示所述温度下降比例，所述T表示所述第一针尖温度，所述T′表示所述第二针尖温度，所述Tini表示所述初始温度。
7.根据权利要求6所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述第一预设时间为5秒，所述第二预设时间为15秒。
8.根据权利要求1所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述根据所述目标组织的所述组织性质参数中的导电率、导热率、组织温度值、血液温度值、组织密度值、血液密度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率，获得所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率包括：
根据所述组织性质参数中的所述导电率，获得所述目标组织的焦耳热值；
根据所述焦耳热值、所述组织性质参数中的导热率、组织温度值、血液温度值、组织密度值、血液密度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率，获得所述目标组织对应于不同所述时刻点的各所述能量储存速率。
9.根据权利要求8所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述根据所述目标组织的所述导电率，获得所述目标组织的焦耳热值包括：
根据所述导电率、第一换算规则，获得所述目标组织的电势值；
根据所述电势值、第二换算规则，获得所述目标组织的电场值；
根据所述电场值、所述导电率、第三换算规则，获得所述目标组织的电流密度值；以及
根据所述电流密度值、所述电场值、第四换算规则，获得所述目标组织的所述焦耳热值；
所述第一换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000041
其中，所述σ表示所述导电率；所述V表示所述电势值，所述T表示所述组织温度值；
所述第二换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000042
其中，所述E表示所述电场值；
所述第三换算规则表示为：
J＝σE
其中，所述J表示所述电流密度值；
所述第四换算规则表示为：
Q＝J·E
其中，所述Q表示所述焦耳热值。
10.根据权利要求9所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述根据所述焦耳热值、所述组织性质参数中的导热率、组织温度值、血液温度值、组织密度值、血液密度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率，获得所述目标组织对应于不同所述时刻点的各所述能量储存速率包括：
根据所述导热率、所述组织温度值、所述血液温度值、所述组织密度值、所述血液密度值、所述组织比热容值、所述血液比热容值、所述血液灌注率、所述焦耳热值、第五换算规则，获得所述目标组织对应于不同所述时刻点的各所述能量储存速率；
所述第五换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000051
其中，所述
Figure FDA0004007043820000052
表示所述能量储存速率；所述ρt表示所述组织密度值；所述ct表示所述组织比热容值；所述kt表示所述导热率；所述ρb表示所述血液密度值；所述cb表示所述血液比热容值；所述ωb表示所述血液灌注率；所述Tb表示所述血液温度值；所述T表示所述组织温度值；所述Qm表示所述目标组织由新陈代谢产生的热量值，所述Qm忽略。
11.根据权利要求10所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述针对所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率执行离散化处理包括：
根据所述目标组织中各体素对应的各三维坐标值、第六换算规则离散化处理所述第五换算规则中的所述
Figure FDA0004007043820000053
根据所述目标组织中各所述体素对应的各边长、第七换算规则离散化处理所述第五换算规则中的所述
Figure FDA0004007043820000054
以及
利用第八换算规则离散化处理所述第五换算规则中的所述Q；
所述第六换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000055
其中，所述t表示所述时刻点；所述i,j,k表示所述目标组织中各所述体素对应的各所述三维坐标值；
所述第七换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000056
其中，所述s表示所述目标组织中各所述体素对应的各所述边长；
所述第八换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000057
12.根据权利要求11所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述建模模块还包括：
根据所述目标组织中各所述体素对应的各所述边长、所述目标组织中各体素对应于各所述时刻点的各所述电势值、所述时刻点、第九换算规则，获得所述第八换算规则中的所述
Figure FDA0004007043820000061
所述
Figure FDA0004007043820000062
所述
Figure FDA0004007043820000063
所述第九换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000064
Figure FDA0004007043820000065
Figure FDA0004007043820000066
其中，所述
Figure FDA0004007043820000067
表示所述目标组织中三维坐标值为(i+1,j,k)的所述体素对应于所述时刻点t的所述电势值。
13.根据权利要求9所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述第一换算规则可简化表示为：
Figure FDA0004007043820000068
14.根据权利要求13所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述建模模块还包括：
利用第十换算规则离散化处理简化的所述第一换算规则；
所述第十换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000069
15.根据权利要求14所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述建模模块还包括：利用第十一换算规则，获得所述目标组织中各体素对应于各所述时刻点的各所述电势值；
所述第十一换算规则表示为：
Figure FDA00040070438200000610
其中，所述
Figure FDA00040070438200000611
表示所述目标组织中三维坐标值为(i,j,k)的所述体素对应于第t+1个所述时刻点的所述电势值；所述
Figure FDA0004007043820000071
表示第t个所述时刻点的所述射频消融设备的射频输出。
16.根据权利要求7所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述根据所述射频消融设备的设定参数，获得所述射频消融设备的所述射频输出包括：
根据所述射频消融设备的设定温度、针尖温度、第十二换算规则，获得所述射频消融设备的温差值；以及
根据所述射频消融设备的所述温差值、第十三换算规则，获得所述射频消融设备的所述射频输出；
所述第十二换算规则表示为：
error＝Tset-Ttip
其中，所述error表示所述射频消融设备的温差值；所述Tset表示所述设定温度，所述Ttip表示所述针尖温度；
所述第十三换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000072
其中，所述Vpi表示所述射频输出；所述kp和所述ki分别为比例积分系数，所述t表示时刻点。
17.根据权利要求16所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述针对所述射频消融设备的射频输出执行离散化处理包括：
利用第十四换算规则离散化处理所述射频消融设备的射频输出；
所述第十四换算规则表示为：
Figure FDA0004007043820000073
其中，所述t表示时刻点。
18.根据权利要求1所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述装置还包括：
根据所述目标组织的组织类别，确定所述预设消融区域。
19.根据权利要求1所述的射频输出调整装置，其特征在于，所述射频消融设备的所述射频输出至少包括施加于所述射频消融设备的探针上的射频电压、射频功率、射频电流。
20.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有用于执行以下步骤的指令：
温度场计算步骤，以利用预建的物理模型，根据目标组织的物理参数和组织性质参数以及射频消融设备的射频输出执行温度场计算，获得所述目标组织的温度场计算结果；以及
温度场分析步骤，判断所述温度场计算结果的实际消融区域是否满足预设消融区域，若所述温度场计算结果的实际消融区域不满足所述预设消融区域，调整所述射频输出，并基于调整后的所述射频输出，重复执行所述温度场计算步骤和所述温度分析步骤，直至所述温度场计算结果的实际消融区域满足所述预设消融区域为止；
其中，所述计算机存储介质还用于执行建立所述物理模型的步骤的指令，其包括：
根据所述目标组织的所述组织性质参数中的导电率、导热率、组织温度值、血液温度值、组织密度值、血液密度值、组织比热容值、血液比热容值、血液灌注率，获得所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率，根据所述射频消融设备的设定参数，获得所述射频消融设备的所述射频输出，并针对所述目标组织的对应于不同时刻点的各能量储存速率和所述射频消融设备的所述射频输出分别执行离散化处理，获得射频消融过程子模型；
针对所述目标组织的物理形状执行简化处理，获得所述目标组织的简化几何形状，根据所述目标组织的所述简化几何形状、所述目标组织的初始温度、所述射频消融设备的消融针直径、所述射频消融设备的消融针有效段长度、所述射频消融设备的消融针绝缘段长度，建立几何子模型；
根据所述射频消融过程子模型和所述几何子模型，建立所述物理模型。
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