发明内容
有鉴于此,本申请提供一种自适应消融装置的控制方法,所述装置包括:能量发生设备、安装基础和接口单元;其中,所述能量发生设备用于提供至少两种消融方式所需的能量;所述接口单元设于所述安装基础上并与所述能量发生设备的能量输出端连接;所述接口单元设置为至少两个,至少两个所述接口单元分别配置成用于输出一种消融方式所需的能量的输出接口和另一种消融方式所需的能量的输出接口;所述方法包括:获取病灶图像;对所述病灶图像进行识别,得到识别结果;根据所述识别结果决定至少一种消融模式,所述消融模式包括不可逆电穿孔消融模式、微波消融模式和射频消融模式;控制所述装置的能量发生设备提供与所决定的消融模式相应的能量,以及通过相应的接口单元所连接的消融针执行消融动作。
可选地,所述装置还包括接口盘,所述接口单元设于所述接口盘的环侧,沿所述接口盘的周向分布,相邻所述接口单元之间具有至少一个隔离面;所述安装基础内设有安装槽,所述接口盘设于所述安装槽内;所述安装槽一侧的侧壁设置为开口,所述接口盘上的任意一个接口单元和任意一个隔离面均可旋转至所述安装槽的开口处;
通过相应的接口单元所连接的消融针执行消融动作包括:
根据所述消融模式确定一个接口单元,控制驱动电机转动所述接口盘,使相应的接口单元旋转至所述安装槽的开口处;
在位于开口处的接口单元连接消融针后,控制所述能量发生设备输出能量。
可选地,在确定所述消融模式之前和/或执行消融动作完毕后,保持任意一个所述隔离面在所述安装槽的开口处。
可选地,所述装置包括多个所述接口盘;在根据所述识别结果决定多种消融模式时,根据所述消融模式确定多个接口单元,控制驱动电极转动多个所述接口盘,使选定的多个接口单元分别旋转至各个所述安装槽的开口处;在选定的各个接口单元连接消融针后,控制所述能量发生设备依次通过各个接口单元输出相应的能量。
可选地,根据所述识别结果决定至少一种消融模式包括:
判断所述识别结果是否指示消融目标周围存在血管和/或关键器官;
当消融目标周围存在血管和/或关键器官时,确定为不可逆电穿孔消融模式。
可选地,当消融目标周围不存在血管和/或关键器官时,判断识别结果是否指示消融目标的尺寸大于设定尺寸;
当消融目标的尺寸达到设定尺寸时,确定为微波消融模式;
当消融目标的尺寸未达到所述设定尺寸时,确定为射频消融模式。
可选地,在消融针执行消融动作之后,返回获取病灶图像的步骤,其中所获取的是消融动作作用后的病灶图像。
根据本发明提供的控制方法,消融装置可依次进行至少两种不同方式的消融操作,以满足临床上更加复杂的消融治疗需求的技术效果,进而解决了相关技术中单套消融装置的肿瘤消融方式单一,无法同时提供多种消融治疗方式的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,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,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。
在本申请中,术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。
并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外,术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如,“连接”可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外,术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
肿瘤的消融治疗中需要使用各种物理方法直接毁损肿瘤的局部介入治疗技术。治疗方式包括射频消融、微波消融、不可逆电穿孔消融等。其中,射频消融术是一种微创肿瘤原位治疗技术,借助于超声或CT等影像技术定位及引导电极针直接插入肿瘤内,通过射频能量使病灶局部组织产生高温,干燥最终凝固和灭活软组织和肿瘤。其原理是电子发生器产生射频电流时,通过电极针使周围组织产生高速离子振动和摩擦,继而转化为热能并随时间向外传导,从而使局部组织热凝固坏死和变性。
微波消融治疗肺癌,需在CT引导下,对肿瘤定位,并将消融针经皮穿刺植入病灶,利用微波热效应,在短时间内使周围的组织温度升高,使组织细胞蛋白质发生凝固性坏死,从而达到根除或毁坏肿瘤的目的。治疗过程需CT监测,一般治疗时间在15-30分钟。
不可逆电穿孔是透过极其短但强力的电场使得细胞膜上产生永久纳米孔的一种组织消融技术,透过扰动细胞稳态以让细胞死亡。这种手段导致细胞凋亡而不是其他基于热融、辐射的消融技术造成的细胞坏死。不可逆性电穿孔技术的主要用途是在需要维护重要细胞外基质、血流、神经的部位进行肿瘤消融。这个技术正在临床试验而还没有大规模的批准使用。
针对于不同的治疗部位以及不同的情况需要采用不同的消融方式。相关技术中一套消融装置往往仅具有一种消融方式,然而仅仅一种治疗方式不能满足临床的治疗需求。
针对相关技术中单套消融装置的肿瘤消融方式单一,无法同时提供多种消融治疗方式的问题,如图1至图6所示,本申请实施例提供了一种自适应消融装置,该自适应消融装置包括:能量发生设备(图上未示出)、安装基础3和接口单元21;其中,
能量发生设备用于提供至少两种消融方式所需的能量;
接口单元21设于安装基础3上并与能量发生设备的能量输出端连接;
接口单元21设置为至少两个,至少两个接口单元21分别配置成用于输出一种消融方式所需的能量的输出接口和另一种消融方式所需的能量的输出接口。
本实施例中,该自适应消融装置主要由能量发生设备、安装基础3和接口单元21三部分组成,其中能量发生设备具有提供至少两种消融方式所需的能量的功能。例如该能量发生设备至少可提供微波消融和射频消融所需的能量,或者至少可提供微波消融和不可逆电穿孔消融所需的能量,又或者至少可提供设备消融和不可逆电穿孔消融所需的能量,再或者可同时提供微波消融、射频消融和不可逆电穿孔消融所需的能量。该能量发生设备可为集成了至少两种能量的集成设备,或者将至少两种能量发生装置组合在一起形成。
能量发生设备可安装在安装基础3上,又可作为一个单独的装置外连在安装基础3上。安装基础3作为接口单元21的承载结构,可为长方体的壳体结构或者任意其他形状的结构,安装基础3内部可安装用于输出能量的电缆和控制电路板等等。
接口单元21设置在安装基础3的表面,由于接口单元21用于将能量发生设备和对应的消融装置进行连接,而由于能量发生设备可同时提供至少两种消融方式所需的能量,因此接口单元21也应该至少设置为两个,其中一个接口单元21与一种消融方式对应,另一个接口单元21和另一种消融方式对应。不同的消融方式所需的接口单元21在输出接口上可能会存在结构上的不同,但是其功能均为将对应的能量输出至对应的消融装置中。
当需要两种消融方式共同对治疗部位进行消融治疗时,可将两个消融装置分别连接在对应接口单元21的输出接口上,然后控制能量发生设备输出对应消融方式所需的能量,从而实现了在单一消融装置上可同时进行至少两种不同的消融方式,以满足临床上更加复杂的消融治疗需求的技术效果。
例如,在治疗时需要同时使用微波消融和射频消融,此时可将微波消融针和射频消融针的输入端分别连接在提供微波消融的输出接口和提供射频消融的输出接口上,然后控制能量发生设备,向提供微波消融的输出接口输入微波能量,向提供射频消融的输出接口输入射频能量,由微波消融针和射频消融针同时实现微波消融和射频消融,其他消融方式可同理布置。
本实施例达到了由能量发生设备提供至少两种消融方式所需能量的输出,由至少两个接口单元21分别将不同消融方式所需的能量输出至对应的消融针中的目的,从而实现了在单一消融装置上可同时进行至少两种不同的消融方式,以满足临床上更加复杂的消融治疗需求的技术效果,进而解决了相关技术中单套消融装置的肿瘤消融方式单一,无法同时提供多种消融治疗方式的问题。
为匹配治疗过程中使用频率较高的消融方式,本实施例中能量发生设备被配置成用于提供不可逆电穿孔消融、微波消融和射频消融所需的能量;对应的,接口单元21设置为三个,并分别配置成不可逆电穿孔输出接口23、微波输出接口21a和射频输出接口22。当然,可以理解的是,能量发生设备也可配置成其他消融方式需要的能量,或者配置成能够提供更多消融方式需要的能量。对应的,接口单元21的数量也设置为与能量种类对应。
如图1所示,为便于对接口单元21进行集成,提高整个装置的集成度以及安装便捷度,还包括接口盘2,接口盘2设于安装基础3上,所有的接口单元21均设于接口盘2上。接口盘2用于集成接口单元21,其整体形状应便于接口单元21的安装,例如圆柱形或多边形,当其选择为圆柱形时,为便于提供较为平整的安装面,其具有至少一个安装平面。当设置为多边形时,可利用其本身存在的安装平面来实现接口单元21的安装。
为便于输出不同消融方式所需的能量,接口盘2设置为至少两个,每个接口盘2上均设置有至少三个接口单元21。每个接口盘2上的接口单元21择一选用,因此两个接口盘2可分别选用一个接口单元21,两个接口盘2上的接口单元21可选择同一种类型的,也可选择不同类型的。当选择同一类型的时候,对应的两个接口单元21可实现相同消融方式所需能量的输出,而选择不同类型的时候,对应的两个接口单元21可分别实现一种消融方式所需能量的输出。
为便于接口单元21上的输出接口和对应消融装置的连接,接口单元21设于接口盘2的环侧,接口单元21沿接口盘2的周向分布;为便于将相邻接口单元21区分开来,相邻接口单元21之间具有至少一个隔离面5,隔离面5可为弧形面或平面。当接口盘2整体为圆柱形时,隔离面5应当为弧形面,从而可减少对接口盘2外侧的加工工序。
如图2所示,两个接口盘2上的接口单元21均旋转至微波输出接口21a朝向外侧,如图3所示,两个接口盘2上的接口单元21均旋转至射频输出接口22朝向外侧,如图4所示,两个接口盘2上的接口单元21均旋转至不可逆电穿孔输出接口23朝向外侧,如图5所示,两个接口盘2上的接口单元21分别旋转至微波输出接口21a和不可逆电穿孔输出接口23朝向外侧。
为便于各个接口单元21和消融装置的连接,接口盘2应当可旋转,从而使需要使用的接口单元21转动至连接最方便的位置。因此本实施例中的安装基础3上沿竖直方向设置有转轴6,接口盘2设于转轴6上,以使接口盘2可绕竖直轴旋转。接口盘2的旋转可通过手动或电动实现,当采用电动时需要额外安装电机,由电机带动接口盘2自动旋转,使需要使用的接口单元21自动转动至连接最方便的位置,该方式虽然在使用成本上增加了,但是可提高使用便捷性。
由于每个接口盘2上均设置有多个接口单元21,而不同的接口单元21可输出不同的消融能量,因此为防止医生误操作选择了错误的治疗方式,安装基础3内设置与安装槽4,接口盘2和转轴6均设于安装槽4内,并在安装槽4的至少一侧的侧壁设置为开口,接口盘2上的任意一个接口单元21和任意一个隔离面5均可旋转至安装槽4的开口处。
具体的,需要说明的是,通过设置安装槽4和在安装槽4一侧的侧壁上开设开口的方式,当确定治疗所需的消融方式后,可转动接口盘2将对应的接口单元21移动至开口处,当接口盘2由电机驱动旋转时,可由电机自动将对应的接口单元21移动至开口处。由于安装槽4只有一侧的侧壁开设开口,因此只有旋转至开口处的接口单元21才能够与消融装置连接,而其余的接口单元21会被隐藏在安装槽4内。
如图6所示,为保护接口单元21,在不使用时可转动接口盘2使得任一相邻接口单元21之间的隔离面5位于开口处,此时所有的接口单元21均隐藏在安装槽4内。
为提高接口盘2转动的便捷性,本实施例中还包括驱动电机(图上未示出),驱动电机的输出端与转轴6传动连接,用于驱动转轴6绕自身轴线旋转。在确定治疗方式后可控制驱动电机带动对应的接口盘2旋转,并使得对应的接口单元21转动至安装槽4上的开口处。驱动电机的转动可由人为控制也可由专门的控制系统进行控制。在采用人为控制时,可设置与接口单元21对应的按钮,在确定治疗方案后,可按下对应的按钮使得对应的接口单元21自动旋转时开口处。
如图1所示,为便于准确的确定治疗所需的消融能量,本实施例还包括图像识别单元1,设于安装基础3上,图像识别单元1用于对获取的图像进行治疗部位识别,并输出识别结果。通过图像识别单元1能够对治疗部位的图像进行分析,识别出是否具有动脉、主血管,肝门等重要组织或器官。图像识别单元1可包括显示屏,该显示屏可安装在安装基础3上,用于直观的显示治疗部位的图像。
如图1所示,为使该装置能够根据图像识别单元1输出的识别结果自动的控制接口盘2旋转,以使对应的接口单元21转动时安装槽4的开口处,该装置还包括控制单元(图上未示出),控制单元用于通过识别结果确定消融方式,并控制驱动电机动作,以使接口盘2上与消融方式对应的接口单元21旋转至安装槽4的开口处;
控制单元与能量发生设备电性连接,用于通过识别结果控制能量发生设备输出与识别结果相匹配的消融方式所需的能量。
图像识别单元1对于不同的治疗部位能够输出不同的识别结果,而不同的识别结果则会对应不同的消融方式,当控制单元获取该识别结果后可根据对应的识别结果匹配对应的消融方式,此时控制能量发生设备调整至对应的能量输出模式,并同步控制驱动电机带动接口旋转,以使接口盘2上与消融方式对应的接口单元21旋转至安装槽4的开口处,实现对治疗部位的自适应消融。
下面结合图7-图8介绍针对以上各实施例的自适应消融装置的控制方法。本发明提供一种控制方法,可以由计算机或者在该装置中设置的处理器、存储器等器件执行,用于控制上述自适应消融装置执行消融动作,如图7所示该方法包括如下操作:
S1,获取病灶图像,具体是病灶(如肿瘤)及其周围组织的CT图像,或者是根据CT图像重建的三维模型图像。
S2,对病灶图像进行识别,得到识别结果。通过机器视觉算法或者神经网络算法,可以从病灶图像中识别出目标组织,如病灶、血管、其它器官或组织,还可以进一步识别出病灶的轮廓、形状特征、尺寸(实际尺寸,而非图像中的尺寸)等;还可以进一步识别出病灶与其它组织的位置关系,例如与血管或重要器官的距离、相对方位等等。
S3,根据识别结果决定至少一种消融模式,消融模式包括不可逆电穿孔消融模式、微波消融模式和射频消融模式。在一个实施例中,根据病灶的尺寸这一种识别结果,即可确定某种消融方式;或者根据病灶与某种重要组织的距离这一种识别结果,即可确定某种消融方式;或者根据上述两种识别结果,综合确定某种消融方式;在另一实施例中,根据上述一种或多种识别结果,确定多种消融模式的组合,该组合例如是不可逆电穿孔消融与射频消融这两种模式,并且提供两种模式的先后执行顺序信息。
S4,控制能量发生设备提供与所决定的消融模式相应的能量,以及通过相应的接口单元所连接的消融针执行消融动作。作为举例,不可逆电穿孔消融模式下的接口单元输出的是频率为4Hz、电压为1500~3000 V、电流为25~50A的高压电脉冲;微波消融模式下的接口单元输出的是频率为2000~3000MHz的电磁波,输出功率为500~1000w;射频消融模式下的接口单元输出的是频率为200~500kHz的电磁波,输出功率为100~400W。
三种可选的消融模式的共同点是都是通过对外输出电能达到消融治疗目的,只是信号频率和输出功率等工作参数不同。另外,输出接口不同、接口连接的电极针不同。为了能够提供这三种模式的能量,在一个实施例中,采用一个可调输出参数的电源作为能量发生设备,只需设定该设备的工作参数即可满足不同消融模式的能量需求;在另一个实施例中,采用三个能量发生器,即一个不可逆电穿孔的能量发生器、一个微波能量发生器和一个射频发生器,这三个能量发生器分布与相应的接口连接,提供该消融模式所需的能量,根据上述识别结果选择启动其中的一个或多个。
根据图1-图6所示的装置结构,与选定的消融模式相应的接口单元21对外输出能量,进而通过电极针作用于病灶(比如肿瘤),其它接口单元21无能量输出。
在执行完消融动作后,本次消融治疗结束,可返回步骤S1,再次获取病灶图像,当然患者在接受此次消融治疗后应当再次接受CT扫描,再次获取的是消融动作作用后的病灶图像,如果再次执行步骤S2所得到的识别结果指示消融已经达到预期,则停止执行后续操作,否则可以再次执行步骤S3-S4,再次执行消融动作,由此可以多次执行消融治疗,直至达到预期为止。
作为优选的实施例,在初始状态下,比如装置启动时、初始化时,接口盘2的隔离面5位于开口处,用户不能将电极针线缆插入任何接口单元21,直至执行步骤S3确定了消融模式后。步骤S4中通过相应的接口单元所连接的消融针执行消融动作包括:
S41,根据设定的消融模式确定一个接口单元,控制驱动电机转动接口盘2,使相应的接口单元21旋转至安装槽的开口处。此时用户才能够将电极针线缆插入该接口单元21,并且由于微波输出接口21a、射频输出接口22和不可逆电穿孔输出接口23的规格不同,用户只能将连接相应规格的电极针线缆。
S42,在位于开口处的接口单元21连接消融针后,控制能量发生设备输出能量。本装置持续监测接口单元21是否插入电极针,在插入电极针后才启动能量发生设备。
在执行完消融动作后,接口单元21停止输出信号,装置提醒用户本次消融动作执行完毕,用户拔掉电极针线缆,在检测到电极针线缆被拔出后,控制驱动电机转动接口盘2使隔离面5位于开口处。
为了实现多种消融模式的组合,本实施例的装置设有两个接口盘,在根据识别结果决定多种(两种)消融模式时,根据消融模式确定多个(两个)接口单元21,控制驱动电极转动多个(两个)接口盘2,使选定的多个接口单元21分别旋转至各个安装槽的开口处;在选定的各个接口单元21连接消融针后,控制所述能量发生设备依次通过各个接口单元输出相应的能量。
以图5所示装置为例,在上述步骤S3中确定使用不可逆电穿孔模式和射频消融模式,装置的两个接口盘2将相应的两个接口单元旋转到开口处,等待用户连接相应的电极针线缆,根据设定的两种模式的先后使用顺序,依次通过两个接口单元输出能量。
图8示出了一个具体的消融模式确定流程,即在步骤S3中具体包括如下操作:
S31,判断识别结果是否指示消融目标周围存在血管和/或关键器官。当消融目标周围存在血管和/或关键器官时,执行步骤S32;否则执行步骤S33。
S32,确定为不可逆电穿孔消融模式,以避免消融动作破坏血管或关键器官。
S33,判断识别结果是否指示消融目标的尺寸大于设定尺寸(比如直径或者体积等);当消融目标的尺寸达到设定尺寸时,执行步骤S34;否则执行步骤S35。
S34,确定为微波消融模式;
S35,确定为射频消融模式。
在本实施例中,根据病灶及其周围器官的位置关系、病灶本身的尺寸,确定最适合该病灶的消融模式,并通过自适应装置来执行相应的动作,提高病灶消融操作的便利性,并且能够避免人为操作错误,提高消融治疗安全性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。