CN117438039A - 一种确定电极片的贴敷分布的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种确定电极片的贴敷分布的方法和装置,该方法包括:获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型并得到对应的第一几何域;获取针对目标对象的M个备选方案;生成M个备选方案中的第i个备选方案对应的三维电极片模型并得到对应的第二几何域;参照第i个备选方案对应的第二几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;通过有限元软件求解,得到第i个备选方案对应的场强分布;基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。由此,能够在对目标对象进行实际治疗前确定最佳方案,保证目标对象的治疗效果。
Description
技术领域
本申请涉及计算机模拟仿真领域,具体涉及一种确定电极片的贴敷分布的方法和装置。
背景技术
肿瘤电场治疗是目前研发前沿之一,肿瘤电场治疗是使用一定频率与强度的电场来抑制肿瘤生长,具体的,通过在患者的病变区域对应的浅表皮肤上固定两组电极片,电极片上施加一定频率的电压,从而在患者的病变区域形成一定分布的电场,进而实现对肿瘤的治疗。由于电极片的阵列方式和贴敷位置会影响患者的病变区域中的场强分布,从而对治疗效果造成影响,故在肿瘤电场治疗的过程中,需要对电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化。
在相关技术中,治疗人员主要是根据电场治疗仪记录的数据对电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化,具体的,当患者使用电场治疗仪后,治疗人员根据电场治疗仪记录的数据能够查看电极片对应的阵列方式和贴敷位置在患者体内产生的场强分布,从而能够根据场强分布来分析实际治疗效果,进而对能够电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化。
虽然相关技术中治疗人员能够对电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化,但是无法在使用电场治疗仪对患者电场治疗前进行电极片的阵列方式和贴敷位置的精准优化,导致患者的实际治疗效果低于预期。
发明内容
本申请实施例提供了一种确定电极片的贴敷分布的方法和装置,在对目标对象进行实际治疗前,针对M个不同的备选方案,能够通过有限元建模来进行仿真计算得到M个备选方案分别对应的场强分布,从而能够从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象能够采用的最佳阵列方式和最佳贴敷位置,以便能够根据最佳阵列方式和最佳贴敷位置对目标对象进行肿瘤电场治疗,保证目标对象的实际治疗效果。
有鉴于此,本申请实施例第一方面提供一种确定电极片的贴敷分布的方法,该方法包括:
获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域;靶向目标范围包括靶向目标;
获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1;备选方案包括电极片的阵列方式和贴敷位置;
针对M个备选方案中的第i个备选方案,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域,其中,i为整数,M≥i≥1;
参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;
根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布;
基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。
可选的,参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域,包括:
确定第一几何域和第i个备选方案对应的第二几何域的相对位置;
根据相对位置和第i个备选方案对应的第二几何域,在第一几何域上布置电极片,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
可选的,获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,包括:
获取目标对象的靶向目标范围对应的影像学信息;
根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像;
基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像;多个三维组织医学影像与多个组织一一对应;
根据多个三维组织医学影像,生成三维器官模型。
可选的,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,包括:
根据多个三维组织医学影像,得到组织位置数据,组织位置数据用于标识多个组织分别在三维器官医学影像中的位置;
将多个组织分别对应的物性参数与组织位置数据进行关联,得到组织物性参数数据;组织物性参数数据包括携带有物性参数的位置数据;
导入组织物性参数数据,通过有限元软件对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的第一几何域进行物性参数的赋值处理;
根据电极片包括的多个贴片结构分别对应的物性参数和多个贴片结构的位置,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的电极片进行物性参数的赋值处理。
可选的,基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像,包括:
基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行自动分割,得到多个初始三维组织医学影像;
将三维器官医学影像作为参考,对多个初始三维组织医学影像进行修复,得到多个三维组织医学影像。
可选的,当多个组织中包括空气时,根据多个三维组织医学影像,生成三维器官模型,包括:
根据多个组织中除空气之外的组织分别对应的三维组织医学影像,生成初始三维器官模型;
对初始三维器官模型中的空缺部分进行填充,得到三维器官模型。
可选的,根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像,包括:
根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的初始三维器官医学影像;
调整初始三维器官医学影像的方向和位置,得到居中分布的三维器官医学影像。
可选的,该方法还包括:
在通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解的过程中,获取第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域中的电极片的实时最高温度;
若所述实时最高温度大于或等于最高温度阈值,降低电压;
若所述实时最高温度小于或等于最低温度阈值,提高电压。
可选的,该方法还包括:
根据电极片的使用环境设置模拟使用环境;
在通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解的过程中,采用模拟使用环境,并设置第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和模拟使用环境之间的换热方式。
可选的,通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布,包括:
通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布和温度分布;
基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,包括:
基于M个备选方案分别对应的场强分布和温度分布,从M个备选方案中确定最佳方案。
本申请实施例第二方面提供确定电极片的贴敷分布的装置,该装置包括:
第一生成单元,用于获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域;靶向目标范围包括靶向目标;
获取单元,用于获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1;备选方案包括电极片的阵列方式和贴敷位置;
第二生成单元,用于针对M个备选方案中的第i个备选方案,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域,其中,i为整数,M≥i≥1;
得到单元,用于参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;
求解单元,用于根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布;
确定单元,用于基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。
本申请实施例第三方面提供一种电子设备,包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于执行所述存储器中存储的可执行指令时,实现本申请实施例提供的确定电极片的贴敷分布的方法。
本申请实施例第四方面提供一种计算机可读介质,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现本申请实施例提供的确定电极片的贴敷分布的方法。
综上所述,本申请实施例提供了一种确定电极片的贴敷分布的方法和装置,针对需要进行肿瘤电场治疗的目标对象,由于不同对象的靶向目标范围对应的结构并不相同,靶向目标范围包括靶向目标,故需要获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域;获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1,备选方案中包括电极片的阵列方式和贴敷位置。为了能够从M个备选方案中确定针对目标对象的最佳方案,以M个备选方案中的第i个备选方案为例,i为整数,M≥i≥1,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域;为了能够按照第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置在第一几何域上布置电极片,参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布。基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。通过上述方法,在对目标对象进行实际治疗前,针对M个不同的备选方案,能够通过有限元建模来进行仿真计算得到M个备选方案分别对应的场强分布,从而能够从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象能够采用的最佳阵列方式和最佳贴敷位置,以便能够根据最佳阵列方式和最佳贴敷位置对目标对象进行肿瘤电场治疗,保证目标对象的实际治疗效果。
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的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种确定电极片的贴敷分布的方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的一种电极片的不同阵列方式的示意图;
图3为本申请实施例提供的一种第一几何域上布置电极片的示意图;
图4为本申请实施例提供的一种携带有物性参数的三维坐标的示意图;
图5为本申请实施例提供的一种第一几何域内不同区域的物性参数的赋值情况示意图;
图6为本申请实施例提供的一种电极片的实时最高温度与时间的关系图;
图7为本申请实施例提供的一种不同备选方案分别对应的场强分布的示意图;
图8为本申请实施例提供的一种确定电极片的贴敷分布的装置的示意图。
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,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,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,都属于本申请保护的范围。
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”、“第三”、“第四”等(如果存在)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能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在相关技术中,治疗人员主要是根据电场治疗仪记录的数据对电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化,具体的,当患者使用电场治疗仪后,治疗人员根据电场治疗仪记录的数据能够查看电极片对应的阵列方式和贴敷位置在患者体内产生的场强分布,从而能够根据场强分布来分析实际治疗效果,进而对能够电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化。
虽然相关技术中治疗人员能够对电极片的阵列方式和贴敷位置进行优化,但是无法在使用电场治疗仪对患者进行电场治疗之前实现电极片的阵列方式和贴敷位置的精准优化,导致患者的实际治疗效果低于预期。
鉴于此,本申请实施例提供了一种确定电极片的贴敷分布的方法和装置,在对目标对象进行实际治疗前,针对M个不同的备选方案,能够通过有限元建模来进行仿真计算得到M个备选方案分别对应的场强分布,从而能够从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象能够采用的最佳阵列方式和最佳贴敷位置,以便能够根据最佳阵列方式和最佳贴敷位置对目标对象进行肿瘤电场治疗,保证目标对象的实际治疗效果。
本申请实施例所提供的确定电极片的贴敷分布的方法可以通过计算机设备实施,该计算机设备可以是终端设备或服务器,其中,服务器可以是独立的物理服务器,也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统,还可以是提供云计算服务的云服务器。终端设备包括但不限于手机、电脑、智能语音交互设备、智能家电、车载终端、飞行器等。终端设备以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接,本申请在此不做限制。
下面通过方法实施例来对本申请提供的一种确定电极片的贴敷分布的方法进行说明,前述的计算机设备为服务器,如图1所示,图1为本申请实施例提供的一种确定电极片的贴敷分布的方法的流程图,该方法包括:
S101、获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域。
目标对象是指需要进行肿瘤电场治疗的对象,目标对象可以是人或动物。
靶向目标范围是指目标对象体内的病变区域,例如,当目标对象的头部发生病变时,靶向目标范围可以是目标对象的头部。
靶向目标范围包括靶向目标,靶向目标是指在靶向目标范围内的肿瘤,例如,当目标对象的头部发生病变时,靶向目标可以是头部的肿瘤。
由于不同目标对象的靶向目标范围对应的结构并不相同,例如部分患者体内可能存在头部的器官结构变形或者头部的部分器官缺失的现象,故为了保证后续步骤中仿真结果的可靠性,针对目标对象,服务器可以获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,三维器官模型是指与靶向目标范围对应的三维模型,例如,当靶向目标范围为目标对象的头部时,三维器官模型可以是目标对象的头部对应的三维头部模型,在实际应用中,由于三维计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)文件可以被有限元软件识别,故三维器官模型可以是三维CAD文件的形式。
对此,服务器可以通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域,有限元软件包括COMSOL、ANSYS、Abaqus、Adams、Altair Hyperwork、ANSYS Electronics、Tecplot360 EX、Moldflow、Vero visi、Midas civil、Dynaform等,第一几何域是指在有限元软件中三维器官模型对应的几何域。
需要说明的是,在本实施例中,得到的是靶向目标范围对应的单独的第一几何域,而不是得到靶向目标范围对应的多个几何域,单独的第一几何域可以有效减少后续步骤中的仿真计算时间,提高效率。
在一种可能的实现方式中,S101中获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,包括:
S11、获取目标对象的靶向目标范围对应的影像学信息;
S12、根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像;
S13、基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像;多个三维组织医学影像与多个组织一一对应;
S14、根据多个三维组织医学影像,生成三维器官模型。
具体的,服务器可以获取目标对象的靶向范围对应的影像学信息,影像学信息是指通过影像学技术获取到的信息,影像学信息通常是二维图片形式的影像图,例如,可以通过磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)和电子计算机断层扫描(ComputedTomography,CT)等技术获取目标对象的靶向范围对应的影像学信息。
在获取了目标对象的靶向目标范围对应的影像学信息之后,服务器可以根据该影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像,三维器官医学影像是指目标对象的靶向目标范围对应的三维医学影像,例如,服务器可以通过医学影像3D重建软件生成三维器官医学影像,具体的,服务器可以从目标对象的靶向目标范围对应的影像学信息中筛选合适的影像学信息并对该合适的影像学信息进行初步调整,得到可以被医学影像3D重建软件使用的初始医学影像文件,再将初始医学影像文件导入医学影像3D重建软件,从而生成三维器官医学影像。也就是说,服务器可以根据目标对象的靶向目标范围对应的二维影像学信息,得到对应的三维器官医学影像。
由于目标对象的靶向目标范围会包括多个组织,例如,当靶向目标范围为目标对象的头部时,可以包括空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质这6个组织,故难以直接根据三维器官医学影像得到对应的三维器官模型,此时,为了得到能够真实反映目标对象的靶向目标范围的三维器官模型,服务器可以基于该多个组织,对三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像,其中,多个三维组织医学影像与多个组织一一对应,例如,当多个组织包括空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质时,得到的多个三维组织医学影像可以包括与空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质分别对应的三维组织医学影像。
在得到多个三维组织医学影像之后,服务器可以根据多个三维组织医学影像,直接生成三维器官模型,例如,服务器可以将多个三维组织医学影像导入医学影像3D重建软件,并通过结合阈值成像、分割、填充、平滑和高斯处理等建模方式中至少两种建模方式来得到三维器官模型。
与相关技术中先生成多个三维组织医学影像分别对应的三维组织模型,再根据多个三维组织模型来得到三维器官模型的方式相比,由于多个三维组织模型之间可能会存在部分区域无法与其他区域衔接的问题,虽然可以通过对多个三维组织进行平滑处理得到三维器官模型,但是在平滑处理的过程中会对三维器官模型产生一定的形变,从而改变不同组织在三维器官模型中的相对位置,进而影响后续步骤中的仿真结果,而本实施例的方式是根据多个三维组织医学影像来直接生成三维器官模型,故并不会改变不同组织在三维器官模型中的相对位置,保证后续步骤得到的仿真结果的可靠性。
在一种可能的实现方式中,S12中根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像,包括:
根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的初始三维器官医学影像;
调整初始三维器官医学影像的方向和位置,得到居中分布的三维器官医学影像。
服务器可以根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的初始三维器官医学影像,由于初始三维器官医学影像的方向和位置并不确定,故服务器可以调整初始三维器官影像的方向和位置,例如,当服务器通过医学影像3D重建软件生成三维器官医学影像时,服务器可以通过医学影像3D重建软件调整初始三维器官医学影像的方向和位置,得到居中分布的三维器官医学影像。
需要说明的是,居中分布的三维器官医学影像有利于后续步骤中对三维器官医学影像的分割,例如,当采用计算机程序语言对三维器官医学影像进行自动分割的过程中,居中分布的三维器官医学影像可以得到更精确的分割结果。
此外,通过居中分布的三维器官医学影像有利于后续步骤得到居中分布的三维器官模型,从而有利于后续步骤得到居中分布的第一几何域,进而可以让服务器在后续步骤中布置电极片时可以通过镜像方式在相应对侧直接构建电极片阵列,提高效率。
在一种可能的实现方式中,S13中基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像,包括:
基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行自动分割,得到多个初始三维组织医学影像;
将三维器官医学影像作为参考,对多个初始三维组织医学影像进行修复,得到多个三维组织医学影像。
具体的,服务器可以基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行自动分割,例如可以通过计算机程序语言对三维器官医学影像进行自动分割,将三维器官医学影像分割为与多个组织分别对应的不同部分,得到多个初始三维组织医学影像。
由于自动分割得到的多个初始三维组织医学影像之间可能会存在分割错误的区域,例如会在不同组织的衔接处存在一定的重叠区域或空域,或者会在某个组织内部掺杂部分其他组织,故服务器可以将三维器官医学影像作为参考,对多个初始三维组织医学影像进行修复,得到多个三维组织医学影像,多个三维组织医学影像彼此之间严丝合缝,例如,服务器可以设置手动修复界面,相关人员可以通过手动修复界面对多个初始三维组织医学影像进行手动修复,得到多个三维组织医学影像。
需要说明的是,与纯自动分割相比,本实施例中的分割方式可以保证分割效果,而与纯手动分割相比,本实施例中的分割方式可以保证分割效率。
在一种可能的实现方式中,当多个组织中包括空气时,S14根据多个三维组织医学影像,生成三维器官模型,包括:
根据多个组织中除空气之外的组织分别对应的三维组织医学影像,生成初始三维器官模型;
对初始三维器官模型中的空缺部分进行填充,得到三维器官模型。
当多个组织中包括空气时,服务器可以根据多个组织中除空气之外的组织分别对应的三维组织医学影像,生成初始三维器官模型,例如,当多个组织包括空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质时,服务器可以先根据头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质分别对应的三维组织医学影像先生成初始三维头部医学影像,再将初始三维头部医学影像导入医学影像3D重建软件,通过结合阈值成像、分割、填充、平滑和高斯处理等建模方式中至少两种建模方式得到对应的初始三维头部模型。
由于初始三维器官模型的生成过程中并未参考空气,故生成的初始三维器官模型中会存在部分空缺,例如,当多个组织包括空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质时,生成的初始三维头部模型中耳道、咽道、鼻腔等位置便会存在部分空缺,由于输入有限元软件需要较为光滑的模型,故服务器对初始三维器官模型中的空缺部分进行填充,得到光滑的三维器官模型,例如,当初始三维头部模型中鼻腔位置存在部分空缺时,服务器可以通过医学影像3D重建软件对初始三维头部模型中鼻腔位置的空缺部分进行填充,得到光滑的三维头部模型。
需要说明的是,在后续的属性赋值的步骤中,可以通过空气对应的物性参数对被填充的空缺部分进行物性参数的赋值。
S102、获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1。
由于在进行肿瘤电场治疗的过程中,电极片的阵列方式和贴敷位置会影响目标对象的病变区域的场强分布,其中,电极片的阵列方式是指电极片的阵列的具体形式,电极片的贴敷位置是指电极片被贴敷在目标对象时的具体位置,故服务器可以获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1。备选方案包括电极片的阵列方式和贴敷位置,每个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置这两者中至少有一个不同,如图2所示,图2为本申请实施例提供的一种电极片的不同阵列方式的示意图,图2中给出了4种不同的阵列方式,图2中的(a)对应的阵列方式和图2中的(b)对应的阵列方式的区别在于电极片的尺寸选择不同,具体的,图2中的(a)对应的阵列方式中左上的电极片的尺寸大于中间一列的电极片的尺寸,而图2中的(b)对应的阵列方式中左上的电极片的尺寸小于中间一列的电极片的尺寸;图2中的(c)对应的阵列方式和图2中的(d)对应的阵列方式的区别在于电极片的方向不同,图2中的(c)对应的阵列方式中外侧的电极片方向对外,而图2中的(d)对应的阵列方式中外侧的电极片方向对内。
S103、针对M个备选方案中的第i个备选方案,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域;其中,i为整数,M≥i≥1。
为了便于说明,下面以M个备选方案中任意一个备选方案为例进行说明,即以第i个备选方案为例进行说明,i为整数,M≥i≥1。
针对第i个备选方案,服务器可以生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,三维电极片模型是指按照一定的阵列方式和贴敷位置布置的电极片对应的三维模型,在实际应用中,三维电极片模型可以是三维CAD文件的形式,服务器可以通过SOLIDWORKS、Proe、Creo、UG NX等机械设计软件生成三维电极片模型。
对此,服务器可以通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域,第二几何域是指在有限元软件中三维电极片模型对应的几何域,生成的第i个备选方案对应的第二几何域与第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置相对应。
需要说明的是,针对不同的备选方案,由于不同的备选方案包括的阵列方式和贴敷位置两者中至少一个不同,故M个备选方案分别对应的第二几何域并不相同。
S104、参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
由于第一几何域是指在有限元软件中三维器官模型对应的几何域,第i个备选方案对应的第二几何域是指在有限元软件中第i个备选方案的三维电极片模型对应的几何域,故服务器可以参照第i个备选方案对应的第二几何域,在第一几何域的基础上,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域,此时,因为参照的第i个备选方案对应的第二几何域与第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置相对应,所以得到的第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域会是按照第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置布置的。
需要说明的是,相关技术中在第一几何域上布置电极片时并不会设置参照物,而是会靠人眼来确定电极片的相对位置,这会导致生成的带有电极片的第一几何域并不能准确反映对应的备选方案中包括的阵列方式和贴敷位置,对此,在本实施例中,通过参照第i个备选方案对应的第二几何域,能够准确得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
在一种可能的实现方式中,S104中参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域,包括:
确定第一几何域和第i个备选方案对应的第二几何域的相对位置;
根据相对位置和第i个备选方案对应的第二几何域,在第一几何域上布置电极片,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
具体的,服务器可以先确定第一几何域和第i个备选方案对应的第二几何域的相对位置,例如服务器可以通过移动、复制、镜像、旋转、刚性变化、布尔运算等操作的至少两种组合确定第一几何域和第i个备选方案对应的第二几何域之间的相对位置。
服务器可以再根据相对位置和作为参照的第i个备选方案对应的第二几何域,在第一几何域上布置电极片,如图3所示,图3为本申请实施例提供的一种第一几何域上布置电极片的示意图,第i个备选方案对应的第二几何域即是指图3中的电极片位置参照物,根据相对位置可以确定电极片的实际贴敷位置,从而可以在第一几何域上布置电极片。
需要说明的是,在本实施例中,由于电极片在实际应用时,需要使用水凝胶,故在第一几何域上布置电极片的同时,可以布置相应的水凝胶,从而得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
需要说明的是,在本实施例中,服务器在得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域之后,为了避免第i个备选方案对应的第二几何域对后续的仿真计算造成干扰,需要删除第i个备选方案对应的第二几何域。
S105、根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布。
在S104中得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域之后,服务器可以通过有限元软件进行仿真计算。
具体的,服务器可以根据电极片的预设电压设置边界条件,电极片的预设电压可以由治疗人员根据经验进行设置,在电极片的实际应用中,电极片在预设电压下能够在患者的病变区域形成电场以进行肿瘤电场治疗。
服务器可以对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,物性参数可以包括热物性参数、电物性参数和其他物性参数,其中,热物性参数可以包括热导率,比热容等、电物性参数可以包括电导率、电阻率、相对介电常数等,其他物性参数可以包括新陈代谢热、血液灌注率、密度等,即实现对带有电极片的第一几何域的属性赋值。
在设置边界条件和对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理之后,服务器可以通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布,第i个备选方案对应的场强分布可以用于表示根据第i个备选方案在目标对象上布置电极片后对应的场强分布,例如,当三维器官模型为三维头部模型时,第i个备选方案对应的场强分布可以用于表示根据第i个备选方案在目标对象的头部布置电极片后目标对象的头部所产生的颅内场强。
在一种可能的实现方式中,S105中对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,包括:
根据多个三维组织医学影像,得到组织位置数据,组织位置数据用于标识多个组织分别在三维器官医学影像中的位置;
将多个组织分别对应的物性参数与组织位置数据进行关联,得到组织物性参数数据;组织物性参数数据包括携带有物性参数的位置数据;
导入组织物性参数数据,通过有限元软件对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的第一几何域进行物性参数的赋值处理;
根据电极片包括的多个贴片结构分别对应的物性参数和多个贴片结构的位置,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的电极片进行物性参数的赋值处理。
由于目标对象的靶向目标范围会包括多个组织,即第一几何域中不同组织对应的不同位置的物性参数并不相同,故在对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的第一几何域进行物性参数的赋值处理的过程中,需要准确确定多个组织在第一几何域中分别对应的位置,从而实现对第一几何域的准确属性赋值。
具体的,在前述步骤得到与目标对象的靶向目标范围包括的多个组织一一对应的多个三维组织医学影像的基础上,三维组织医学影像是指靶向目标范围包括的组织对应的三维医学影像,服务器可以根据多个三维组织医学影像,得到组织位置数据,组织位置数据用于标识多个组织分别在三维器官医学影像中的位置,三维器官医学影像是指目标对象的靶向目标范围对应的三维医学影像。由于三维器官医学影像与三维器官模型相对应,且三维器官模型与第一几何域相对应,故组织位置数据可以用于标识第一几何域与多个组织分别对应的位置,例如,当靶向目标范围为目标对象的头部,三维器官医学影像为三维头部医学影像,多个组织包括空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质时,服务器可以根据空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质分别对应的三维组织医学影像,得到对应的组织位置数据,组织位置数据用于标识空气、头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质分别在三维头部医学影像中的位置。
在得到了组织位置数据的基础上,由于不同组织所对应的物性参数通常并不相同,故服务器可以将多个组织分别对应的物性参数与组织位置数据进行关联,得到组织物性参数数据,组织物性参数数据包括携带有物性参数的位置数据,如图4所示,图4为本申请实施例提供的一种携带有物性参数的三维坐标的示意图,组织物性参数数据可以是包括携带有物性参数的三维坐标,物性参数可以包括热导率、比热容、密度、新陈代谢热、血液灌注率、电导率、相对介电常数等。
在得到了组织物性参数数据之后,服务器可以导入组织物性参数数据,通过有限元软件对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的第一几何域进行物性参数的赋值处理,即对第一几何域实现准确的属性赋值,如图5所示,图5为本申请实施例提供的一种第一几何域内不同区域的物性参数的赋值情况示意图,可以对第一几何域进行电导率、相对介电常数、导热系数、恒压热容(比热容)、密度、新陈代谢(代谢热)和血液灌注率的赋值处理。
同时,由于电极片会包括多个贴片结构,且多个贴片结构对应的物性参数并不相同,例如电极片会包括电极片阵元和水凝胶,电极片阵元和水凝胶对应的物性参数并不相同,故服务器可以根据电极片包括的多个贴片结构分别对应的物性参数和多个贴片结构的位置,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的电极片进行物性参数的赋值处理,在本实施例的实际应用中,可以通过自定义的方式对电极片阵元和水凝胶进行物性参数的赋值处理。在一种可能的实现方式中,该方法还包括:
在通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解的过程中,获取第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域中的电极片的实时最高温度;
若实时最高温度大于或等于最高温度阈值,降低电压;
若实时最高温度小于或等于最低温度阈值,提高电压。
由于在通过电极片进行肿瘤电场治疗的实际过程中,为了保证治疗效果,需要电极片在安全温度下以较大的电压来进行治疗,故在通过有限元软件进行求解的过程中,在设置了边界条件的基础上,可以添加事件物理场。
具体的,服务器可以获取第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域中的电极片的实时最高温度,实时最高温度表示电极片的实时温度的最高值,若实时最高温度大于或等于最高温度阈值,最高温度阈值可以由相关人员根据经验进行设置,例如可以设置为40℃,表示电极片此时温度较高,会对目标对象造成安全风险,故可以降低电压;若实时最高温度小于或等于最低温度阈值,表示电极片此时温度较低,故可以提高电压,如图6所示,图6为本申请实施例提供的一种电极片的实时最高温度与时间的关系图,添加事件物理场之后,电极片的实时最高温度会先增加再稳定在一定范围内。
需要说明的是,由于电极片的实时最大电流密度与实时最高温度存在正比例关系,实时最大电流密度是指电极片的实时电流密度的最大值,故服务器还可以获取第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域中的电极片的实时最大电流密度,若实时最大电流密度大于或等于最大电流密度阈值,降低电压;若实时最大电流密度小于或等于最小电流密度阈值,提高电压。
在本实施例中,电极片的实时最高温度或实时最大电流密度均可以通过探针实时获取。
在一种可能的实现方式中,该方法还包括:
根据电极片的使用环境设置模拟使用环境;
在通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解的过程中,采用模拟使用环境,并设置第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和模拟使用环境之间的换热方式。
在通过有限元软件进行求解的过程中,为了更真实的模拟电极片在带有电极片的第一几何域内产生的有效场强,服务器可以根据电极片的使用环境设置模拟使用环境,例如,可以设置环境温度、湿度和风速等。
在通过有限元软件进行求解的过程中,服务器可以采用模拟使用环境,并设置第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和模拟使用环境之间的换热方式,例如,可以设置自然对流换热、强制对流换热、辐射换热和热传导中至少一种换热方式。
S106、基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。
由于针对M个备选方案中每一个备选方案都可以通过S103-S105的步骤得到分别对应的场强分布,故服务器可以基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,此时,服务器可以将M个备选方案中平均电场强度最大的备选方案确定为最佳方案,或者,由于靶向目标所在位置的电场强度越大,电极片的治疗效果越好,故服务器可以将M个备选方案中靶向目标所在位置的电场强度最大的备选方案确定为最佳方案,在本实施例的实际应用中,如图7所示,图7为本申请实施例提供的一种不同备选方案分别对应的场强分布的示意图,图7中的(a)为备选方案A对应的场强分布,图7中的(b)为备选方案B对应的场强分布,为了准确比较不同备选方案分别对应的场强分布的具体差异,可以通过阈值法绘制切面的有效场强范围,有效场强是指电极片在靶向目标范围产生的场强值达到了治疗场强阈值,治疗场强阈值可以由相关人员根据经验设置,例如可以设置为0.7V/cm,未达到有效场强的区域无颜色显示,从图7可以看出,由于备选方案A对应的场强分布中无颜色显示的区域小于备选方案B对应的场强分布中无颜色显示的区域,故可以认为备选方案A优于备选方案B。
服务器在确定了最佳方案之后,可以将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置,以便采用电极片对目标对象进行肿瘤电场治疗时,可以根据最佳阵列方式和最佳贴敷位置对电极片进行布置,从而保证实际治疗效果。
在一种可能的实现方式中,S105中通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布,包括:
通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布和温度分布。
S106基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,包括:
基于M个备选方案分别对应的场强分布和温度分布,从M个备选方案中确定最佳方案。
在电极片的实际应用中,为了避免过高的温度对目标对象造成损伤,服务器可以在确定最佳方案的过程中,不仅参考M个备选方案对应的场强分布,同时参考M个备选方案对应的温度分布。
具体的,服务器可以通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,此时,除了得到第i个备选方案对应的场强分布之外,还可以得到第i个备选方案对应的温度分布,第i个备选方案对应的温度分布可以用于表示根据第i个备选方案在目标对象上布置电极片后对应的温度分布,例如,当三维器官模型为三维头部模型时,第i个备选方案对应的温度分布可以用于表示根据第i个备选方案在目标对象的头部布置电极片后目标对象的头皮表面的温度分布。
由于针对M个备选方案中每一个备选方案都可以得到分别对应的场强分布和温度分布,故服务器可以基于M个备选方案分别对应的场强分布和温度分布,从M个备选方案中确定最佳方案,此时,服务器可以将M个备选方案中温度分布低于安全温度阈值且平均电场强度最大的备选方案确定为最佳方案,或者,由于靶向目标所在位置的电场强度越大,电极片的治疗效果越好,故服务器可以将M个备选方案中温度分布低于安全温度阈值且靶向目标所在位置的电场强度最大的备选方案确定为最佳方案,其中,安全温度阈值可以由相关人员按照经验设置,例如,可以将安全温度阈值设置为38℃。
由此可见,本申请实施例提供了一种确定电极片的贴敷分布的方法,针对需要进行肿瘤电场治疗的目标对象,由于不同对象的靶向目标范围对应的结构并不相同,靶向目标范围包括靶向目标,故需要获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域;获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1,备选方案中包括电极片的阵列方式和贴敷位置。为了能够从M个备选方案中确定针对目标对象的最佳方案,以M个备选方案中的第i个备选方案为例,i为整数,M≥i≥1,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域;为了能够按照第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置在第一几何域上布置电极片,参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布。基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。通过上述方法,在对目标对象进行实际治疗前,针对M个不同的备选方案,能够通过有限元建模来进行仿真计算得到M个备选方案分别对应的场强分布,从而能够从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象能够采用的最佳阵列方式和最佳贴敷位置,以便能够根据最佳阵列方式和最佳贴敷位置对目标对象进行肿瘤电场治疗,保证目标对象的实际治疗效果。
在前述图1-7所对应的实施例的基础上,图8为本申请实施例提供的一种确定电极片的贴敷分布的装置的示意图,如图8所示,确定电极片的贴敷分布的装置800包括:
第一生成单元801,用于获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域;靶向目标范围包括靶向目标;
获取单元802,用于获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1;备选方案包括电极片的阵列方式和贴敷位置;
第二生成单元803,用于针对M个备选方案中的第i个备选方案,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域,其中,i为整数,M≥i≥1;
得到单元804,用于参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;
求解单元805,用于根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布;
确定单元806,用于基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。
在一种可能的实现方式中,得到单元804,用于:
确定第一几何域和第i个备选方案对应的第二几何域的相对位置;
根据相对位置和第i个备选方案对应的第二几何域,在第一几何域上布置电极片,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
在一种可能的实现方式中,第一生成单元801,用于:
获取目标对象的靶向目标范围对应的影像学信息;
根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像;
基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像;多个三维组织医学影像与多个组织一一对应;
根据多个三维组织医学影像,生成三维器官模型。
在一种可能的实现方式中,求解单元805,用于:
根据多个三维组织医学影像,得到组织位置数据,组织位置数据用于标识多个组织分别在三维器官医学影像中的位置;
将多个组织分别对应的物性参数与组织位置数据进行关联,得到组织物性参数数据;组织物性参数数据包括携带有物性参数的位置数据;
导入组织物性参数数据,通过有限元软件对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的第一几何域进行物性参数的赋值处理;
根据电极片包括的多个贴片结构分别对应的物性参数和多个贴片结构的位置,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的电极片进行物性参数的赋值处理。
在一种可能的实现方式中,第一生成单元801,用于:
基于目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对三维器官医学影像进行自动分割,得到多个初始三维组织医学影像;
将三维器官医学影像作为参考,对多个初始三维组织医学影像进行修复,得到多个三维组织医学影像。
在一种可能的实现方式中,第一生成单元801,用于
当多个组织中包括空气时,根据多个组织中除空气之外的组织分别对应的三维组织医学影像,生成初始三维器官模型;
对初始三维器官模型中的空缺部分进行填充,得到三维器官模型。
在一种可能的实现方式中,第一生成单元801,用于:
根据影像学信息,生成目标对象的靶向目标范围对应的初始三维器官医学影像;
调整初始三维器官医学影像的方向和位置,得到居中分布的三维器官医学影像。
在一种可能的实现方式中,确定电极片的贴敷分布的装置800还包括调整单元,用于:
在通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解的过程中,获取第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域中的电极片的实时最高温度;
若所述实时最高温度大于或等于最高温度阈值,降低电压;
若所述实时最高温度小于或等于最低温度阈值,提高电压。
在一种可能的实现方式中,确定电极片的贴敷分布的装置800还包括设置单元,用于:
根据电极片的使用环境设置模拟使用环境;
在通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解的过程中,采用模拟使用环境,并设置第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和模拟使用环境之间的换热方式。
在一种可能的实现方式中,求解单元,用于:
通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布和温度分布;
确定单元,用于:
基于M个备选方案分别对应的场强分布和温度分布,从M个备选方案中确定最佳方案。
需要说明的是,本申请上述实施例提供的各个模块的具体工作过程可相应地参考上述方法实施例中的相应的实施方式,此处不再赘述。
由此可见,针对需要进行肿瘤电场治疗的目标对象,由于不同对象的靶向目标范围对应的结构并不相同,靶向目标范围包括靶向目标,故需要获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成三维器官模型对应的第一几何域;获取针对目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1,备选方案中包括电极片的阵列方式和贴敷位置。为了能够从M个备选方案中确定针对目标对象的最佳方案,以M个备选方案中的第i个备选方案为例,i为整数,M≥i≥1,生成第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域;为了能够按照第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置在第一几何域上布置电极片,参照第i个备选方案对应的第二几何域,基于第一几何域,得到第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;根据电极片的预设电压设置边界条件,对第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和边界条件进行求解,得到第i个备选方案对应的场强分布。基于M个备选方案分别对应的场强分布,从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。通过上述装置,在对目标对象进行实际治疗前,针对M个不同的备选方案,能够通过有限元建模来进行仿真计算得到M个备选方案分别对应的场强分布,从而能够从M个备选方案中确定最佳方案,并将最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为目标对象能够采用的最佳阵列方式和最佳贴敷位置,以便能够根据最佳阵列方式和最佳贴敷位置对目标对象进行肿瘤电场治疗,保证目标对象的实际治疗效果。
本申请另一实施例提供了一种电子设备,包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于执行存储器中存储的可执行指令时,实现本申请实施例上述方法实施例中方法。
本申请另一实施例提供了一种计算机可读存储介质,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现本申请实施例上述的方法实施例中方法。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (13)
1.一种确定电极片的贴敷分布的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成所述三维器官模型对应的第一几何域;所述靶向目标范围包括靶向目标;
获取针对所述目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1;所述备选方案包括电极片的阵列方式和贴敷位置;
针对所述M个备选方案中的第i个备选方案,生成所述第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成所述第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域,其中,i为整数,M≥i≥1;
参照所述第i个备选方案对应的第二几何域,基于所述第一几何域,得到所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;
根据电极片的预设电压设置边界条件,对所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述边界条件进行求解,得到所述第i个备选方案对应的场强分布;
基于所述M个备选方案分别对应的场强分布,从所述M个备选方案中确定最佳方案,并将所述最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为所述目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述参照所述第i个备选方案对应的第二几何域,基于所述第一几何域,得到所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域,包括:
确定所述第一几何域和所述第i个备选方案对应的第二几何域的相对位置;
根据所述相对位置和所述第i个备选方案对应的第二几何域,在所述第一几何域上布置电极片,得到所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,包括:
获取所述目标对象的靶向目标范围对应的影像学信息;
根据所述影像学信息,生成所述目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像;
基于所述目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对所述三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像;所述多个三维组织医学影像与所述多个组织一一对应;
根据所述多个三维组织医学影像,生成三维器官模型。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,包括:
根据所述多个三维组织医学影像,得到组织位置数据,所述组织位置数据用于标识所述多个组织分别在所述三维器官医学影像中的位置;
将所述多个组织分别对应的物性参数与所述组织位置数据进行关联,得到组织物性参数数据;所述组织物性参数数据包括携带有物性参数的位置数据;
导入所述组织物性参数数据,通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的第一几何域进行物性参数的赋值处理;
根据所述电极片包括的多个贴片结构分别对应的物性参数和所述多个贴片结构的位置,对所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域中的电极片进行物性参数的赋值处理。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对所述三维器官医学影像进行分割,得到多个三维组织医学影像,包括:
基于所述目标对象的靶向目标范围包括的多个组织,对所述三维器官医学影像进行自动分割,得到多个初始三维组织医学影像;
将所述三维器官医学影像作为参考,对所述多个初始三维组织医学影像进行修复,得到多个三维组织医学影像。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,当所述多个组织中包括空气时,所述根据所述多个三维组织医学影像,生成三维器官模型,包括:
根据所述多个组织中除空气之外的组织分别对应的三维组织医学影像,生成初始三维器官模型;
对所述初始三维器官模型中的空缺部分进行填充,得到三维器官模型。
7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述影像学信息,生成所述目标对象的靶向目标范围对应的三维器官医学影像,包括:
根据所述影像学信息,生成所述目标对象的靶向目标范围对应的初始三维器官医学影像;
调整所述初始三维器官医学影像的方向和位置,得到居中分布的三维器官医学影像。
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:
在通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述边界条件进行求解的过程中,获取所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域中的电极片的实时最高温度;
若所述实时最高温度大于或等于最高温度阈值,降低电压;
若所述实时最高温度小于或等于最低温度阈值,提高电压。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据电极片的使用环境设置模拟使用环境;
在通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述边界条件进行求解的过程中,采用所述模拟使用环境,并设置所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述模拟使用环境之间的换热方式。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述边界条件进行求解,得到所述第i个备选方案对应的场强分布,包括:
通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述边界条件进行求解,得到所述第i个备选方案对应的场强分布和温度分布;
所述基于所述M个备选方案分别对应的场强分布,从所述M个备选方案中确定最佳方案,包括:
基于所述M个备选方案分别对应的场强分布和温度分布,从所述M个备选方案中确定最佳方案。
11.一种确定电极片的贴敷分布的装置,其特征在于,所述装置包括:
第一生成单元,用于获取目标对象的靶向目标范围对应的三维器官模型,并通过有限元软件生成所述三维器官模型对应的第一几何域;所述靶向目标范围包括靶向目标;
获取单元,用于获取针对所述目标对象的M个备选方案,M为整数,M>1;所述备选方案包括电极片的阵列方式和贴敷位置;
第二生成单元,用于针对所述M个备选方案中的第i个备选方案生成所述第i个备选方案包括的阵列方式和贴敷位置对应的三维电极片模型,并通过有限元软件生成所述第i个备选方案对应的三维电极片模型对应的第二几何域,其中,i为整数,M≥i≥1;
得到单元,用于参照所述第i个备选方案对应的第二几何域,基于所述第一几何域,得到所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域;
求解单元,用于根据电极片的预设电压设置边界条件,对所述第i个备选方案对应的带有电极片的第一几何域进行物性参数的赋值处理,并通过有限元软件对所述第i个备选方案对应的赋值后的带有电极片的第一几何域和所述边界条件进行求解,得到所述第i个备选方案对应的场强分布;
确定单元,用于基于所述M个备选方案分别对应的场强分布,从所述M个备选方案中确定最佳方案,并将所述最佳方案包括的阵列方式和贴敷位置确定为所述目标对象对应的最佳阵列方式和最佳贴敷位置。
12.一种电子设备,其特征在于,包括:
存储器,用于存储可执行指令;
处理器,用于执行所述存储器中存储的可执行指令时,实现权利要求1至10任一项所述的确定电极片的贴敷分布的方法。
13.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有可执行指令,用于被处理器执行时,实现权利要求1至10任一项所述的确定电极片的贴敷分布的方法。
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