CN116269721A - 电场消融区域确定方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

电场消融区域确定方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电场消融区域确定方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：建立病灶区域的第一三维模型；根据第一三维模型建立病灶区域的第一局部坐标系；获取基准面内的各平面场强等值线，建立基准面的第二局部坐标系；根据病灶区域的第一中心坐标点、各平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、第一局部坐标系以及第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于第一三维模型；获取目标平面场强等值线，目标平面场强等值线沿第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围第一三维模型，目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。采用本方法能够节省了计算场强等值线的时间。

Description

电场消融区域确定方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种电场消融区域确定方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
不可逆电穿孔消融病灶的时候，需要知道电场场强等值线的范围。用传统方案计算空间中电场场强通常是将空间划分成有限个立方体，采用有限元的方式循环迭代计算立方体交点坐标上的电势，再对电势求梯度提取出场强等值线，再进行可视化，最后观察该场强对空间中病灶区域是否进行包围。
用有限元的方式循环迭代逐个计算空间中立方体的电势直至收敛，再求取场强等值线的方式，计算非常耗时。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速求取目标场强等值线的电场消融区域确定方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种电场消融区域确定方法，所述方法包括：
建立病灶区域的第一三维模型；
根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
在其中一个实施例中，所述获取目标平面场强等值线，包括：
获取各候选平面场强等值线，各所述候选平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主轴方向延伸得到的空间场强封闭体包围所述第一三维模型；
将各候选平面场强等值线中包围面积最小的平面场强等值线确定为所述目标平面场强等值线。
在其中一个实施例中，所述获取目标平面场强等值线之前，所述方法还包括：
获取所述第一三维模型的各表面坐标点在所述第一局部坐标系的主坐标轴的最大投影值和最小投影值；
根据最大投影值、最小投影值以及各平面场强等值线构建各所述平面场强等值线对应的空间场强封闭体。
在其中一个实施例中，所述获取目标平面场强等值线之前，所述方法还包括：
若各所述表面坐标点沿任意方向的射线与所述空间场强封闭体的交点个数是奇数个，则判定所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
在其中一个实施例中，所述获取包围所述病灶区域的目标平面场强等值线之前，所述方法还包括：
基于表面坐标点获取参考平面，并获取所述参考平面截取所述空间场强封闭体的截面，其中，所述表面坐标点位于所述参考平面上；
若所述截面的轮廓线对于所述表面坐标点的卷绕数为1，则判定所述表面坐标点在所述空间场强封闭体内；
若判定各所述表面坐标点均在所述空间场强封闭体内，则所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
建立位于所述病灶区域周围的重要组织的第二三维模型；
根据所述第一三维模型和所述第二三维模型判定各所述重要组织未完全位于所述目标空间场强封闭体外的情况下，调整所述目标空间场强封闭体的方位和消融参数，直至所述重要组织完全位于所述目标空间场强封闭体之外，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
若不存在所述目标平面场强等值线，则调整消融参数以调整各平面场强等值线的包围面积，直至出现所述目标平面场强等值线，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
调整消融参数以调整所述目标空间场强封闭体的大小，直至所述目标空间场强封闭体与最接近的表面坐标点的距离在预设范围内，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
在其中一个实施例中，根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系，包括：
根据所述第一三维模型的各表面坐标点和所述第一中心坐标点获取所述病灶区域的协方差矩阵；
对所述协方差矩阵进行特征值分解，得到最大特征向量和第二大特征向量作为所述第一局部坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴为所述第一局部坐标系的主坐标轴；
对所述最大特征向量和所述第二大特征向量进行叉积，得到所述第一局部坐标系的第三坐标轴。
在其中一个实施例中，所述建立所述基准面的第二局部坐标系，包括：
将所述基准面的法线作为第一坐标轴，所述基准面内相互垂直的第一向量和第二向量分别作为第二坐标轴和第三坐标轴建立所述第二局部坐标系。
在其中一个实施例中，所述根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型，包括：
将所述第二中心坐标点与所述第一中心坐标点对应、所述第二局部坐标系的各坐标轴与所述第一局部坐标系的各坐标轴对应获取空间转换矩阵，其中，所述第二局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴分别对应所述第一局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴；
根据所述空间转换矩阵将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型。
第二方面，本申请还提供了一种电场消融区域确定装置。所述装置包括：
第一建立模块，用于建立病灶区域的第一三维模型；
第二建立模块，用于根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
第三建立模块，用于获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
映射模块，用于根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
确定模块，用于获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
建立病灶区域的第一三维模型；
根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
建立病灶区域的第一三维模型；
根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
建立病灶区域的第一三维模型；
根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
上述电场消融区域确定方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过获取基准面内的平面场强等值线，从而只需计算二维的平面场强等值线，大大节省了计算场强等值线的时间；而建立病灶区域的第一局部坐标系和基准面的第二局部坐标系后，根据病灶区域的第一中心坐标点、各平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、第一局部坐标系以及第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于第一三维模型，从而可以准确判断各平面场强等值线沿第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的空间场强封闭体是否能够包围病灶区域，进而确定目标空间场强封闭体以及与其对应的目标平面场强等值线，由于目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域，使得最终确定的目标电场消融区域能够完全消融病灶区域。
附图说明
图1为一个实施例中电场消融区域确定方法的流程示意图；
图2为一个实施例中第一三维模型的示意图；
图3为一个实施例中建立第一局部坐标系的示意图；
图4为一个实施例中基准面上的各平面场强等值线的示意图；
图5为一个实施例中建立第二局部坐标系的示意图；
图6为一个实施例中各平面场强等值线映射于第一三维模型的示意图；
图7为一个实施例中形成空间场强封闭体的示意图；
图8为一个实施例中空间场强封闭体的示意图；
图9为一个实施例中获取目标平面场强等值线步骤的流程示意图；
图10为一个实施例中获取最大投影值和最小投影值的示意图；
图11为一个实施例中利用射线判断表面坐标点是否位于空间场强封闭体的示意图；
图12为一个实施例中利用卷绕数判断表面坐标点是否位于空间场强封闭体的示意图；
图13为一个实施例中调整空间场强封闭体方位的示意图；
图14为一个实施例中调整空间场强封闭体方位和包围范围的示意图；
图15为一个实施例中调整空间场强封闭体的包围范围的示意图；
图16为另一个实施例中电场消融区域确定方法的流程示意图；
图17为一个实施例中电场消融区域确定装置的结构示意图；
图18为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，本申请提供了一种电场消融区域确定方法，所述方法包括：
S101：建立病灶区域的第一三维模型。
应用中，如图2所示，可以根据病灶区域的磁共振成像(Magnetic resonanceimaging，MRI)数据和/或超声数据，进行三维重建，获得三维模型。示例性地，对三维建模流程包括：通过对超声或者核磁数据进行分割并重建，获取病灶区域的顶点坐标和拓扑关系的矩阵，进而得到病灶的切片层的数据并重建。
S102：根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系。
示例性地，如图3所示，在术前组织31中确定病灶区域32后，可以采用主成分分析法建立所述病灶区域32的第一局部坐标系，以提升处理速度。具体地，可以获取所述第一三维模型的各表面坐标点的坐标均值，得到所述第一中心坐标点321的坐标；根据所述第一三维模型的各表面坐标点和所述第一中心坐标点321获取所述病灶区域32的协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行特征值分解，得到最大特征向量和第二大特征向量作为所述第一局部坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴为所述第一局部坐标系的主坐标轴；对所述最大特征向量和所述第二大特征向量进行叉积，得到所述第一局部坐标系的第三坐标轴。其中，将第一坐标轴可以为Z轴，同时也是主坐标轴，第二坐标轴和第三坐标轴分别可以为X轴和Y轴。所述第一三维模型的各表面坐标点为均匀选取的包含坐标信息的第一三维模型的表面点。
S103：获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面。
其中，平面场强等值线是对应的空间场强等值线在基准面的二维平面形状。如图4所示，平面场强等值线42环绕进针点41形成于基准面43上。
具体地，计算平面场强等值线42的过程如下：
图4中两个进针点41的电势为输入电势V1，V2。
根据拉普拉斯方程
Figure BDA0004083980340000051
其中，
Figure BDA0004083980340000052
·为散度，σ为电导率，/>
Figure BDA0004083980340000053
为梯度，/>
Figure BDA0004083980340000054
为电势。假设组织的电导率是各向同性的，那么，公式(1)中，它的散度是0。
根据输入电势V1和V2、公式(1)以及第一类边界条件
Figure BDA0004083980340000055
或者第二类边界条件运用有限元的方法可以解出基准平面43各网格点(基准平面43上预先形成有网格)的电势，再对电势求导，可以提取出平面场强等值线42。
可选地，如图4和图5所示，可以将所述基准面43的法线作为第一坐标轴，所述基准面43内相互垂直的第一向量和第二向量分别作为第二坐标轴和第三坐标轴建立所述基准面43的第二局部坐标系。例如，将基准面43的法线作为Z轴，第一向量和第二向量分别作为X轴和Y轴构建第二局部坐标系。
S104：根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型。
其中，第一中心坐标点为包含坐标信息的所述病灶区域的几何中心点，同样，第二中心坐标点为包含坐标信息的各所述平面场强等值线的共同的几何中心点。
应用中，如图6所示，可以通过将所述第一局部坐标系和所述第二局部坐标系的各坐标轴进行对应，并将第一中心坐标点321与第二中心坐标点44对应，则可以将第二局部坐标系中的各所述平面场强等值线42整体转移至所述第一三维模型，进而在同一坐标系下判断各平面场强等值线42是否包围第一三维模型(即所述病灶区域32)，从而保证判断结果的准确性。
S105：获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
应用中，如图7和图8所示，消融针进针是平行进针，即进针的轴线方向是相互平行的，由于进针方向与主坐标轴也平行，所以可以将平面场强等值线42沿着主坐标轴进行上下延伸以构建空间场强封闭体81。各平面场强等值线42在第一局部坐标系的主坐标轴方向的延伸长度大于第一三维模型(病灶区域)在主坐标轴方向的投影长度，以便各平面场强等值线对应的空间场强封闭体在主坐标轴方向能够包围病灶区域。具体地，可以判断第一三维模型的各表面坐标点71是否在空间场强封闭体81内来判断空间场强封闭体81是否包围第一三维模型。
上述电场消融区域确定方法，通过获取基准面内的平面场强等值线，从而只需计算二维的平面场强等值线，大大节省了计算场强等值线的时间；而建立病灶区域的第一局部坐标系和基准面的第二局部坐标系后，根据病灶区域的第一中心坐标点、各平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、第一局部坐标系以及第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于第一三维模型，从而可以准确判断各平面场强等值线沿第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的空间场强封闭体是否能够包围病灶区域，进而确定目标空间场强封闭体以及与其对应的目标平面场强等值线，由于目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域，使得最终确定的目标电场消融区域能够完全消融病灶区域。
在一个实施例中，如图9所示，所述获取目标平面场强等值线，包括：
S901：获取各候选平面场强等值线，各所述候选平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主轴方向延伸得到的空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
可以理解，可能存在多条平面场强等值线对应的空间场强封闭体能够包围第一三维模型(即病灶区域)。因此，为了确定最终的目标平面场强等值线，将对应的空间场强封闭体能够包围病灶区域的平面场强等值线确定为候选平面场强等值线，进一步从各候选平面场强等值线筛选出目标平面场强等值线。
S902：将各候选平面场强等值线中包围面积最小的平面场强等值线确定为所述目标平面场强等值线。
可以理解，将各候选平面场强等值线中包围面积最小的平面场强等值线确定为目标平面场强等值线，目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域，从而使得目标电场消融区域能够包围病灶区域且消融范围最小，有利于降低对良性组织的消融面积。
在一个实施例中，所述获取目标平面场强等值线之前，所述电场消融区域确定方法还包括：获取所述第一三维模型的各表面坐标点在所述第一局部坐标系的主坐标轴的最大投影值和最小投影值；根据最大投影值、最小投影值以及各平面场强等值线构建各所述平面场强等值线对应的空间场强封闭体的步骤。
如图10所示，各表面坐标点在主坐标轴上的投影点的坐标为投影值，各表面坐标点分别有对应的投影值，而最大投影值和最小投影值为病灶区域在第一局部坐标系的第一坐标轴的坐标边界。如图7和8所示，将平面场强等值线沿着病灶主轴进行上下延伸；将延伸的平面场强包围至超过病灶区域在主坐标轴上的最大投影值和最小投影值，并且让它们超过最大投影值和最小投影值一个极小的值，并将延伸的顶部和底部的场强等值线连接封闭形成空间场强封闭体，从而使得各平面场强等值线对应的空间场强封闭体在主坐标轴方向能够包围病灶区域。
在一个实施例中，所述获取包围所述病灶区域的目标平面场强等值线之前，所述电场消融区域确定方法还包括：若各所述表面坐标点沿任意方向的射线与所述空间场强封闭体的交点个数是奇数个，则判定所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型的步骤。
可以理解，如图11所示，在表面坐标点71处于空间场强封闭体81内的情况下，以该表面坐标点71为起点沿空间任意方向发射射线，该射线只会与空间场强封闭体81的边界相交一次，即表面坐标点71与所述空间场强封闭体81的交点个数是奇数个，而表面坐标点71处于空间场强封闭体81外的情况下，该射线只会与空间场强封闭体81的边界相交两次，即表面坐标点71与所述空间场强封闭体81的交点个数是偶数个。
在一个实施例中，所述获取包围所述病灶区域的目标平面场强等值线之前，所述电场消融区域确定方法还包括：基于表面坐标点获取参考平面，并获取所述参考平面截取所述空间场强封闭体的截面，其中，所述表面坐标点位于所述参考平面上；若所述截面的轮廓线对于所述表面坐标点的卷绕数为1，则判定所述表面坐标点在所述空间场强封闭体内；若判定各所述表面坐标点均在所述空间场强封闭体内，则所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型的步骤。
其中，参考平面为包含表面坐标点的任意平面，每个表面坐标点都有对应的参考平面。
可以理解，如图12所示，在获取所述参考平面121截取所述空间场强封闭体81的截面后，我们可以将该截面的轮廓线122想象为某个物体的运动轨迹，运动方向为逆时针方向，曲线的卷绕数就是物体逆时针绕过原点的总次数，而在表面坐标点71处于截面内时，截面的轮廓线122依逆时针方向绕过该表面坐标点71一次，截面的轮廓线122相对表面坐标点71的卷绕数为1(如图12中的A和B两种情况)。而在表面坐标点71处于截面外时，截面的轮廓线122未绕过该表面坐标点71，截面相对表面坐标点71的卷绕数为0(如图12中的C)。因此，通过判断截面的轮廓线122对于所述表面坐标点71的卷绕数可以确定表面坐标点71是否位于截面内，即是否位于空间场强封闭体81内，遍历判断各表面坐标点71是否位于空间场强封闭体81内，可以理解，各所述表面坐标点71均在所述空间场强封闭体81内，则所述空间场强封闭体81包围第一三维模型，进而可以判定空间场强封闭体81对应的平面场强等值线为候选平面场强等值线。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定方法还包括：建立位于所述病灶区域周围的重要组织的第二三维模型；据所述第一三维模型和所述第二三维模型判定各所述重要组织未完全位于所述目标空间场强封闭体外的情况下，调整所述目标空间场强封闭体的方位和消融参数，直至所述重要组织完全位于所述目标空间场强封闭体之外的步骤，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
其中，目标空间场强封闭体的方位与消融针进针方位有关，消融参数与平面场强等值线的包围面积有关。
具体地，首先对所述病灶区域周围的重要组织的图像序列进行分割；基于分割后的重要组织的图像数据进行三维建模，建立第二三维模型。在建立第二三维模型后，综合第一三维模型和第二三维模型可以确定病灶区域和重要组织区域的位置关系，进而可以形成包括病灶区域和重要组织区域的三维模型，在确定目标平面场强等值线后，可以判断重要组织区域的各表面坐标点是否位于目标空间场强封闭体内，具体判断方式可以采用上述实施例中判断病灶区域的表面坐标点是否位于目标空间场强封闭体内的方式。
示例性地，以重要组织区域的各表面坐标点为起点沿空间任意方向发射射线，若所述表面坐标点与所述空间场强封闭体的交点个数是奇数个，则判定所述空间场强封闭体包围所述表面坐标点。
示例性地，基于重要组织区域的表面坐标点获取参考平面，并获取所述参考平面截取所述空间场强封闭体的截面，其中，所述表面坐标点位于所述参考平面上；若所述截面对于所述表面坐标点的卷绕数为1，则判定所述表面坐标点在所述空间场强封闭体内。
应用中，如图13和图14所示，若重要组织131未完全位于所述目标空间场强封闭体81之外，可以输出手动微调界面，以便用户所述目标空间场强封闭体81的方位，并调整消融参数以调整各平面场强等值线42的包围面积，即调整目标空间场强封闭体81的包围范围，从而使得目标空间场强封闭体81避开重要组织131，以避免对重要组织131进行消融。另外，还可以通过改变消融针的进针深度，来改变场强体在主轴上延伸的平面场强等值线的数量，以进行相应调整。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定方法还包括：若不存在所述目标平面场强等值线，则调整消融参数以调整平面场强等值线的包围面积，直至出现所述目标平面场强等值线的步骤，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
其中，如图15所示，不存在所述目标平面场强等值线，即不存在完全包围病灶区域的空间场强封闭体81，调整消融参数可以调整各平面场强等值线42的包围面积，例如，增大电极针电压或增加消融针数量可以增加各平面场强等值线42的包围面积。因此，可以调整消融参数来不断增加平面场强等值线42对应的空间场强封闭体81的大小，直至出现完全包围病灶区域的空间场强封闭体81，该空间场强封闭体81对应的平面场强等值线即为目标平面场强等值线，检测空间场强封闭体是否完全包围病灶区域可以采用上述实施例中的判断方式，在此不再赘述。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定方法还包括：调整消融参数以调整所述目标空间场强封闭体的大小，直至所述目标空间场强封闭体与最接近的表面坐标点的距离在预设范围内的步骤，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
其中，表面坐标点与目标空间场强封闭体各面的距离中的最小值为两者之间的距离。
本实施例中，可以通过调整所述消融参数来降低所述目标空间场强封闭体的包围范围，当目标空间场强封闭体与最接近的表面坐标点的距离在预设范围内时，目标空间场强封闭体能包围病灶区域，同时最大化地降低了对病灶区域的良性组织的消融面积。
在一个实施例中，所述根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型，包括：将所述第二中心坐标点与所述第一中心坐标点对应、所述第二局部坐标系的各坐标轴与所述第一局部坐标系的各坐标轴对应获取空间转换矩阵，其中，所述第二局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴分别对应所述第一局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴；根据所述空间转换矩阵将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型的步骤。
具体地，将所述第一中心坐标点作为所述第二中心坐标点转换至第一局部坐标系的对应点，确定空间平移的定位点，所述第二局部坐标系的各坐标轴与所述第一局部坐标系的各坐标轴进行对应，确定空间平移方位，从而将各平面场强等值线平移至所述第一三维模型中，便于判断各候选平面场强等值线是否包围所述病灶区域。
基于上述各实施例，在一个实施例中，如图16所示，本申请还提供了一种电场消融区域确定方法，包括：
S1601：建立病灶区域的第一三维模型；
S1602：根据所述第一三维模型采用主成分分析法建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
S1603：获取基准面内的各平面场强等值线，将所述基准面的法线作为第一坐标轴，所述基准面内相互垂直的第一向量和第二向量分别作为第二坐标轴和第三坐标轴建立所述第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
S1604：根据各所述平面场强等值线的共同的第一中心坐标点、所述病灶区域的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
S1605：获取所述第一三维模型的各表面坐标点在所述第一局部坐标系的主坐标轴的最大投影值和最小投影值；
S1606：根据最大投影值、最小投影值以及各平面场强等值线构建各所述平面场强等值线对应的空间场强封闭体；
S1607：若各所述表面坐标点沿任意方向的射线与所述空间场强封闭体的交点个数是奇数个，则判定所述空间场强封闭体包围各所述第一三维模型；
S1608：获取各候选平面场强等值线，各所述候选平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主轴方向延伸得到的空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行；
S1609：将各候选平面场强等值线中包围面积最小的平面场强等值线确定为所述目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域；
S1610：若不存在所述候选平面场强等值线，则调整消融参数以调整各平面场强等值线的包围面积，直至出现所述目标平面场强等值线，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者；
S1611：建立位于所述病灶区域周围的重要组织的第二三维模型；
S1612：根据所述第一三维模型和所述第二三维模型判定各所述重要组织未完全位于所述目标空间场强封闭体外的情况下，调整所述目标空间场强封闭体的方位和消融参数，直至所述重要组织完全位于所述目标空间场强封闭体之外。
上述电场消融区域确定方法，通过获取基准面内的平面场强等值线，从而只需计算二维的平面场强等值线，大大节省了计算场强等值线的时间；而建立病灶区域的第一局部坐标系和基准面的第二局部坐标系后，根据病灶区域的第一中心坐标点、各平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、第一局部坐标系以及第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于第一三维模型，从而可以准确判断各平面场强等值线沿第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的空间场强封闭体是否能够包围病灶区域，进而确定目标空间场强封闭体以及与其对应的目标平面场强等值线；而在不存在目标平面场强等值线的情况下，可以调整消融参数来不断增加平面场强等值线对应的空间场强封闭体的大小，直至出现完全包围病灶区域的空间场强封闭体，该空间场强封闭体对应的平面场强等值线即为目标平面场强等值线；由于目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域，使得最终确定的目标电场消融区域能够完全消融病灶区域且消融范围最小。另外，在重要组织未完全位于目标空间场强封闭体之外的情况下，通过调整消融参数来调整各平面场强等值线的包围面积，即调整目标空间场强封闭体的包围范围，可以使目标空间场强封闭体避开重要组织，以避免对重要组织进行消融。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的电场消融区域确定方法的电场消融区域确定装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个电场消融区域确定装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于电场消融区域确定方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图17所示，提供了一种电场消融区域确定装置170，包括：第一建立模块1701、第二建立模块1702、第三建立模块1703、映射模块1704和确定模块1705，其中：
第一建立模块1701，用于建立病灶区域的第一三维模型。
第二建立模块1702，用于根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系。
第三建立模块1703，用于获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面。
映射模块1704，用于根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型。
确定模块1705，用于获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
在一个实施例中，所述确定模块1705包括：
第一获取单元，用于获取各候选平面场强等值线，各所述候选平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主轴方向延伸得到的空间场强封闭体包围所述第一三维模型；
第一确定单元，用于将各候选平面场强等值线中包围面积最小的平面场强等值线确定为所述目标平面场强等值线。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定装置170还包括：
第一获取模块，用于获取所述第一三维模型的各表面坐标点在所述第一局部坐标系的主坐标轴的最大投影值和最小投影值；
构建模块，用于根据最大投影值、最小投影值以及各平面场强等值线构建各所述平面场强等值线对应的空间场强封闭体。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定装置170还包括：
第一判定模块，用于在各所述表面坐标点沿任意方向的射线与所述空间场强封闭体的交点个数是奇数个的情况下，判定所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定装置170还包括：
第二获取模块，用于基于表面坐标点获取参考平面，并获取所述参考平面截取所述空间场强封闭体的截面，其中，所述表面坐标点位于所述参考平面上；
第二判定模块，用于在所述截面的轮廓线对于所述表面坐标点的卷绕数为1的情况下，判定所述表面坐标点在所述空间场强封闭体内；
第三判定模块，用于在判定各所述表面坐标点均在所述空间场强封闭体内的情况下，判定所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定装置170还包括：
第四建立模块，用于建立位于所述病灶区域周围的重要组织的第二三维模型；
第一调整模块，用于根据所述第一三维模型和所述第二三维模型判定各所述重要组织未完全位于所述目标空间场强封闭体外的情况下，调整所述目标空间场强封闭体的方位和消融参数，直至所述重要组织完全位于所述目标空间场强封闭体之外，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定装置170还包括：
第二调整模块，用于在不存在所述目标平面场强等值线的情况下，调整消融参数以调整各平面场强等值线的包围面积，直至出现所述目标平面场强等值线，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
在一个实施例中，所述电场消融区域确定装置170还包括：
第三调整模块，用于调整消融参数以调整所述目标空间场强封闭体的大小，直至所述目标空间场强封闭体与最接近的表面坐标点的距离在预设范围内，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
在一个实施例中，所述第二建立模块1702包括：
第四获取单元，用于根据所述第一三维模型的各表面坐标点和所述第一中心坐标点获取所述病灶区域的协方差矩阵；
特征分解单元，用于对所述协方差矩阵进行特征值分解，得到最大特征向量和第二大特征向量作为所述第一局部坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴为所述第一局部坐标系的主坐标轴；
叉积单元，用于对所述最大特征向量和所述第二大特征向量进行叉积，得到所述第一局部坐标系的第三坐标轴。
在一个实施例中，所述第三建立模块1703包括：
建立单元，用于将所述基准面的法线作为第一坐标轴，所述基准面内相互垂直的第一向量和第二向量分别作为第二坐标轴和第三坐标轴建立所述第二局部坐标系。
在一个实施例中，所述映射模块1704包括：
第二获取单元，用于将所述第二中心坐标点与所述第一中心坐标点对应、所述第二局部坐标系的各坐标轴与所述第一局部坐标系的各坐标轴对应获取空间转换矩阵，其中，所述第二局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴分别对应所述第一局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴；
映射单元，用于根据所述空间转换矩阵将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型。
上述电场消融区域确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图18所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电场消融区域确定方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上包围的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图18中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例所述的电场消融区域确定方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的电场消融区域确定方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的电场消融区域确定方法的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种电场消融区域确定方法，其特征在于，所述方法包括：
建立病灶区域的第一三维模型；
根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述第一三维模型，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标平面场强等值线，包括：
获取各候选平面场强等值线，各所述候选平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主轴方向延伸得到的空间场强封闭体包围所述第一三维模型；
将各候选平面场强等值线中包围面积最小的平面场强等值线确定为所述目标平面场强等值线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标平面场强等值线之前，所述方法还包括：
获取所述第一三维模型的各表面坐标点在所述第一局部坐标系的主坐标轴的最大投影值和最小投影值；
根据最大投影值、最小投影值以及各平面场强等值线构建各所述平面场强等值线对应的空间场强封闭体。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取目标平面场强等值线之前，所述方法还包括：
若各所述表面坐标点沿任意方向的射线与所述空间场强封闭体的交点个数是奇数个，则判定所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取目标平面场强等值线之前，所述方法还包括：
基于表面坐标点获取参考平面，并获取所述参考平面截取所述空间场强封闭体的截面，其中，所述表面坐标点位于所述参考平面上；
若所述截面的轮廓线对于所述表面坐标点的卷绕数为1，则判定所述表面坐标点在所述空间场强封闭体内；
若判定各所述表面坐标点均在所述空间场强封闭体内，则所述空间场强封闭体包围所述第一三维模型。
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：
建立位于所述病灶区域周围的重要组织的第二三维模型；
根据所述第一三维模型和所述第二三维模型判定各所述重要组织未完全位于所述目标空间场强封闭体外的情况下，调整所述目标空间场强封闭体的方位和消融参数，直至所述重要组织完全位于所述目标空间场强封闭体之外，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
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：
若不存在所述目标平面场强等值线，则调整消融参数以调整各平面场强等值线的包围面积，直至出现所述目标平面场强等值线，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
调整消融参数以调整所述目标空间场强封闭体的大小，直至所述目标空间场强封闭体与最接近的表面坐标点的距离在预设范围内，其中，所述消融参数包括电极针电压、消融针数量和消融针间距中的至少一者。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系，包括：
根据所述第一三维模型的各表面坐标点和所述第一中心坐标点获取所述病灶区域的协方差矩阵；
对所述协方差矩阵进行特征值分解，得到最大特征向量和第二大特征向量作为所述第一局部坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴，其中，所述第一坐标轴为所述第一局部坐标系的主坐标轴；
对所述最大特征向量和所述第二大特征向量进行叉积，得到所述第一局部坐标系的第三坐标轴。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述建立所述基准面的第二局部坐标系，包括：
将所述基准面的法线作为第一坐标轴，所述基准面内相互垂直的第一向量和第二向量分别作为第二坐标轴和第三坐标轴建立所述第二局部坐标系。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型，包括：
将所述第二中心坐标点与所述第一中心坐标点对应、所述第二局部坐标系的各坐标轴与所述第一局部坐标系的各坐标轴对应获取空间转换矩阵，其中，所述第二局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴分别对应所述第一局部坐标系的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴；
根据所述空间转换矩阵将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型。
12.一种电场消融区域确定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一建立模块，用于建立病灶区域的第一三维模型；
第二建立模块，用于根据所述第一三维模型建立所述病灶区域的第一局部坐标系；
第三建立模块，用于获取基准面内的各平面场强等值线，建立所述基准面的第二局部坐标系，其中，所述基准面为任意平面；
映射模块，用于根据所述病灶区域的第一中心坐标点、各所述平面场强等值线的共同的第二中心坐标点、所述第一局部坐标系以及所述第二局部坐标系将各平面场强等值线映射于所述第一三维模型；
确定模块，用于获取目标平面场强等值线，所述目标平面场强等值线沿所述第一局部坐标系的主坐标轴方向延伸得到的目标空间场强封闭体包围所述病灶区域，所述主坐标轴方向与消融针进针方向平行，所述目标平面场强等值线对应的空间电场消融区域为目标电场消融区域。
13.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤。
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