CN114534092A - 电极贴附位置确定方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种电极贴附位置确定方法、装置及计算机可读存储介质。该方法包括：确定目标用户的头部三维模型、在目标用户的头部三维模型中的目标治疗区域；确定尺寸变化参数以使得进行尺寸变换后所得头部三维模型与标准头部三维模型相匹配，并按照确定出的尺寸变换参数对目标治疗区域进行尺寸变换；确定尺寸变换后的目标治疗区域与标准模板库中可用的电极贴附方案对应的最佳治疗区域的匹配度；将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行尺寸变换的逆变换，以得到在头部三维模型上所述电极元件的贴附区域。该方法有助于降低运算量。

Description

电极贴附位置确定方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本公开属于医疗设备领域，具体涉及一种电极贴附位置确定方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

本部分旨在为本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认其为现有技术。

肿瘤电场治疗(TTFIELD)是利用交流电场抑制肿瘤细胞的增殖。为使得肿瘤患者(即目标用户)获得最佳的治疗效果，通常会基于肿瘤患者的头部三维模型(包含头骨和头骨内侧的脑组织)、肿瘤区域、以及候选的电极贴附位置模拟肿瘤区域的电场强度的分布，从而确定电极元件的贴附位置。这种方法本身非常复杂，且运算量非常大。

发明内容

本公开提供一种电极贴附位置确定方法、装置及计算机可读存储介质。

本公开的实施例中提供了以下方案：一种电极贴附位置确定方法，包括：

确定目标用户的头部三维模型、在所述目标用户的头部三维模型中的目标治疗区域；

确定尺寸变化参数以使得所述目标用户的头部三维模型按照所述尺寸变换参数进行尺寸变换后所得头部三维模型与标准头部三维模型相匹配，并按照确定出的尺寸变换参数对所述目标治疗区域进行尺寸变换；

确定尺寸变换后的目标治疗区域与标准模板库中可用的电极贴附方案对应的最佳治疗区域的匹配度，其中，所述标准模板库预存电极元件贴附方案与最佳治疗区域的对应关系，所述电极贴附方案指示所述电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域；

将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行所述尺寸变换的逆变换，以得到在所述目标用户的头部三维模型上所述电极元件的贴附区域。

本公开的实施例中提供了以下方案：一种电极贴附位置确定装置，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述的电极贴附位置确定方法。

本公开的实施例中提供了以下方案：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序被处理器执行时，使得所述处理器执行前述的电极贴附位置确定方法。

在建立标准模板库之后，只需要将目标用户的目标治疗区域通过简单的空间变换运算映射到标准头部三维模型中，计算变换后的肿瘤区域与每一种电极贴附方案对应的最佳治疗区域的匹配度，即可确定出一种电极贴附方案，再将这个电极贴附方案映射到目标用户的头部三维模型，即可确定出在目标用户的头皮上的电极贴附方案。全部计算过程无需计算机模拟目标用户头骨内侧电场强度的空间分布，计算量非常低。

附图说明

图1为根据本公开实施例的电极贴附位置确定方法的流程示意图。

图2为根据本公开的实施例的电极贴附位置确定方法中部分步骤的效果展示图。

图3为根据本公开的实施例的电极贴附位置确定方法中部分步骤的效果展示图。

图4为根据本公开的实施例的电极贴附位置确定方法中部分步骤的效果展示图。

图5为根据本公开实施例的电极贴附位置确定装置的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开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公开。

图1为根据本公开一实施例的电极贴附位置确定方法的流程示意图，该方法用于为目标用户(例如是头部肿瘤患者)确定电极元件在该目标用户头部的贴附区域。从设备角度而言，该流程的执行主体可以是一个或者多个电子设备或者说是这些电子设备中的运算模块；从程序角度而言，该流程的执行主体相应地可以是搭载于这些电子设备上的程序。

图1中的流程可以包括以下步骤101～步骤104。

步骤101、确定目标用户的头部三维模型、在所述目标用户的头部三维模型中的目标治疗区域。

目标治疗区域例如是肿瘤区域。肿瘤区域可以是集中于一处，也可以是分散于多个位置。目标治疗区域也可以是其他需要电场刺激的区域，不限定为肿瘤区域。通过电极元件向目标治疗区域施加交流电场。

步骤102、确定尺寸变化参数以使得所述目标用户的头部三维模型按照所述尺寸变换参数进行尺寸变换后所得头部三维模型与标准头部三维模型相匹配，并按照确定出的尺寸变换参数对所述目标治疗区域进行尺寸变换。

尺寸变换参数指的是拉伸或者压缩的比例系数、方向以及中心点。

本公开的实施例中设定一个标准头部三维模型。参考图2，目标用户的头颅尺寸相对较小，在三维直角坐标系中的3个坐标轴方向对目标用户的头部三维模型和目标治疗区域进行拉伸，从而使得拉伸后的目标用户的头部三维模型与标准头部三维模型尽量一致。图2中除了目标治疗区域之外，不同灰度的区域表示不同的电极贴附方案所对应的最佳治疗区域。

本公开对如何评价两个头部三维模型是否相配不做限定。例如可以判断两个头部三维模型的体积的差异足够小、两个头部三维模型的表面积的差异足够小或者两个头部三维模型的最小包围圆柱的直径之差足够小。又例如，可以选取标准头部三维模型中的头顶、前额、后额、耳垂、耳朵与头皮相交处为变换终止参考点。当目标用户的头部三维模型对应的点与这些变换参考点部分或全部重合时的尺寸变换参数即为确定出的尺寸变换参数。

步骤103、确定尺寸变换后的目标治疗区域与标准模板库中可用的电极贴附方案对应的最佳治疗区域的匹配度，其中，所述标准模板库预存电极元件贴附方案与最佳治疗区域的对应关系，所述电极贴附方案指示所述电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域。

电极元件的形状、尺寸和数量确定后，电极元件在头部的贴附区域的可调整范围是有限的。例如电极元件只能在一个相对较小的范围内进行移动和旋转。因此标准模板库中的电极贴附方案的数量也是相对有限的。

每一种电极贴附方案会在目标用户的头颅内产生不同的电场强度的分布。因此，可以对于每一种电极贴附方案，确定出治疗效果足够好的一个空间区域(本公开将其称为最佳治疗区域)。在这个空间区域内，交流电场的强度足够大。

当目标用户的尺寸变换之后的目标治疗区域与某一个电极贴附方案对应的最佳治疗区域重叠体积越大，则这种电极贴附方案对该目标用户的治疗效果越好。

本公开对如何评价尺寸变换后的目标治疗区域与一个电极贴附方案对应的最佳治疗区域二者之间的匹配度的算法不做限定。例如可以根据二者的重叠区域的体积或根据二者最小包围圆球的重叠区域的体积的大小来评价二者的匹配度。

在所述目标用户头颅完好且头皮完好的情况下，所述标准模板库中的全部电极贴附方案均是可用的。

在所述目标用户头颅或头皮具有避让区域的情况下，将按照所述确定出的尺寸变换参数对所述目标治疗区域和所述避让区域进行尺寸变换，所述标准模板库中可用的电极贴附方案指示的所述电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域与尺寸变换后的避让区域无交叠。

例如目标用户的头颅有颅骨损失区域、手术刀口区域、头皮破损区域等，这些区域都是要与电极元件的贴附区域避开的。如果一个电极贴附方案指示的电极元件的贴附区域与这些避让区域相交叠，那么这种电极贴附方案是不可用的。可以在进行匹配度计算之前或之后剔除这种电极贴附方案。

在一些实施例中，所述电极贴附方案指示全部电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域。例如一个肿瘤电场治疗设备具有2对电极元件，这2对电极元件在标准头部三维模型上的贴附区域构成一个电极贴附方案。

步骤104、将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行所述尺寸变换的逆变换，以得到在所述目标用户的头部三维模型上所述电极元件的贴附区域。

例如将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行所述尺寸变换的逆变换，将逆变换后的电极元件的方位作为在所述头部三维模型上的电极元件的贴附方位。

此处逆变换的定义为对一个三维模型进行一次尺寸变换，然后进行该尺寸变换的逆变换之后，三维模型恢复成最初的状态。

单个电极元件可以一整块电极元件，也可以是分成多个并联的子电极元件。本公开对此不作限定。图3示出的例子中，一个电极元件由9个并联关系的子电极元件构成。可以通过十字定位法确定一个电极元件的贴附区域，即确定该电极元件的中心坐标在目标用户头皮上的位置以及该电极元件的旋转角度。

在确定了电极元件在目标用户的头颅的贴附方位之后，实际贴附在目标用户头颅的电极元件的尺寸与标准模板库中电极元件的尺寸可以是相等的，也可以是不等的。本公开对此不作特别限定。

在建立标准模板库之后，只需要将目标用户的目标治疗区域通过简单的空间变换运算映射到标准头部三维模型中，计算变换后的肿瘤区域与每一种电极贴附方案对应的最佳治疗区域的匹配度，即可确定出一种电极贴附方案，再将这个电极贴附方案映射到目标用户的头部三维模型，即可确定出在目标用户的头皮上的电极贴附方案。全部计算过程无需计算机模拟目标用户头骨内侧电场强度的空间分布，相对于现有技术计算量非常低。

可选地，所述方法还包括建立所述标准模板库的步骤，包括：根据在标准头部三维模型上每一种电极元件贴附方案模拟标准头部三维模型内的电场强度分布；根据所述电场强度分布确定所述电极元件贴附方案对应的最佳治疗区域。

例如选择电场强度值大于设定阈值的区域作为最佳治疗区域。最佳治疗区域可以是一个整体区域，也可以是分成多块区域。

一些实施例中，肿瘤电场治疗设备是配对2对电极元件的。那么可以综合每一对电极元件所产生的电场分布确定最佳治疗区域。

在确定了电极贴附方案之后，可以输出报告，指示医护人员如何贴附电极元件。

在一些实施例中，所述方法还包括：根据所述目标用户的头部三维模型和所述目标用户的头部三维模型上所述电极元件的贴附区域生成3D打印文件，所述3D打印文件用于制作对应于所述目标用户的电极佩戴装置中的载体，所述载体用于承载电极元件，所述载体上的电极元件所在区域正对所述目标用户的所述贴附区域。

参考图4，电极配置装置具有载体1，电极元件2固定在载体1上，载体1上设置有定位点3用于确定装置在目标用户头颅上的佩戴位置，中间的定位点3与目标用户眉心重合，两侧点位点3位于目标用户耳朵顶端上侧。目标用户自己佩戴该电极佩戴装置，即可获得最佳的治疗效果。

在一些实施例中，确定目标用户的头部三维模型、在所述头部三维模型中的目标治疗区域，包括：获取所述目标用户头部的磁共振影像(MRI)，识别所述磁共振影像中的肿瘤区域，将识别出的肿瘤区域提供给审核人员以供审核人员对所述肿瘤区域进行确认；根据所述目标用户头部的磁共振影像以及其中的肿瘤区域建立所述目标用户的头部三维模型以及确定所述目标用户的头部三维模型中的肿瘤区域。

审查人员例如是医务人员。由于该方法具有构建目标用户的头部三维模型以及目标治疗区域的步骤，这使得审查人员有机会参与到该电极贴附位置确定方法之中。

参考图5，本公开的实施例还提供一种电极贴附位置确定装置，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述的电极贴附位置确定方法。

本公开的实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序被处理器执行时，使得所述处理器执行前述的电极贴附位置确定方法。

本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置和计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以其描述进行了简化，相关之处可参见方法实施例的部分说明即可。

本公开实施例提供的装置和计算机可读存储介质与方法是一一对应的，因此，装置和计算机可读存储介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述装置和计算机可读存储介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本公开的精神和原理，但是应该理解，本公开并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (11)

1.一种电极贴附位置确定方法，其特征在于，包括：

确定目标用户的头部三维模型、在所述目标用户的头部三维模型中的目标治疗区域；

确定尺寸变化参数以使得所述目标用户的头部三维模型按照所述尺寸变换参数进行尺寸变换后所得头部三维模型与标准头部三维模型相匹配，并按照确定出的尺寸变换参数对所述目标治疗区域进行尺寸变换；

确定尺寸变换后的目标治疗区域与标准模板库中可用的电极贴附方案对应的最佳治疗区域的匹配度，其中，所述标准模板库预存电极元件贴附方案与最佳治疗区域的对应关系，所述电极贴附方案指示所述电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域；

将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行所述尺寸变换的逆变换，以得到在所述目标用户的头部三维模型上所述电极元件的贴附区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标治疗区域为肿瘤区域，所述电极元件用于向所述肿瘤区域施加交流电场。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目标用户头颅完好且头皮完好的情况下，所述标准模板库中的全部电极贴附方案均是可用的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目标用户头颅或头皮具有避让区域的情况下，将按照所述确定出的尺寸变换参数对所述目标治疗区域和所述避让区域进行尺寸变换，所述标准模板库中可用的电极贴附方案指示的所述电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域与尺寸变换后的避让区域无交叠。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行所述尺寸变换的逆变换，以得到在所述头部三维模型上所述电极元件的贴附区域，包括：

将匹配度最高的一个可用的电极贴附方案所确定的贴附区域进行所述尺寸变换的逆变换，将逆变换后的电极元件的方位作为在所述头部三维模型上的电极元件的贴附方位。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括建立所述标准模板库的步骤，包括：

根据在标准头部三维模型上每一种电极元件贴附方案模拟标准头部三维模型内的电场强度分布；

根据所述电场强度分布确定所述电极元件贴附方案对应的最佳治疗区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述目标用户的头部三维模型和所述头部三维模型上所述电极元件的贴附区域生成3D打印文件，所述3D打印文件用于制作对应于所述目标用户的电极佩戴装置中的载体，所述载体用于承载电极元件，所述载体上的电极元件所在区域正对所述目标用户的所述贴附区域。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定目标用户的头部三维模型、在所述头部三维模型中的目标治疗区域，包括：

获取所述目标用户头部的磁共振影像，识别所述磁共振影像中的肿瘤区域，将识别出的肿瘤区域提供给审核人员以供审核人员对所述肿瘤区域进行确认；

根据所述目标用户头部的磁共振影像建立所述目标用户的头部三维模型。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极贴附方案指示全部电极元件在所述标准头部三维模型中的贴附区域。

10.一种电极贴附位置确定装置，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序，当所述程序被处理器执行时，使得所述处理器执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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