CN117563138B - 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器 - Google Patents

一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器 Download PDF

Info

Publication number
CN117563138B
CN117563138B CN202410052237.8A CN202410052237A CN117563138B CN 117563138 B CN117563138 B CN 117563138B CN 202410052237 A CN202410052237 A CN 202410052237A CN 117563138 B CN117563138 B CN 117563138B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage value
electrode
value
voltage
electric field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202410052237.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117563138A (zh
Inventor
熊凌志
王书禄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Antai Kangcheng Biotechnology Co ltd
Original Assignee
Hunan Antai Kangcheng Biotechnology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Antai Kangcheng Biotechnology Co ltd filed Critical Hunan Antai Kangcheng Biotechnology Co ltd
Priority to CN202410052237.8A priority Critical patent/CN117563138B/zh
Publication of CN117563138A publication Critical patent/CN117563138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117563138B publication Critical patent/CN117563138B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36002Cancer treatment, e.g. tumour
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/0404Electrodes for external use
    • A61N1/0472Structure-related aspects
    • A61N1/0492Patch electrodes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36014External stimulators, e.g. with patch electrodes
    • A61N1/3603Control systems
    • A61N1/36031Control systems using physiological parameters for adjustment
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

本申请提供了一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器,该设备包括:交变电压源、至少一对电极、处理器和控制器;电极用于贴附在用户体表,交变电压源与电极电性连接,交变电压源用于通过电极向体内组织施加交变电压;处理器,用于根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,并根据第一电压值调整输出电压的设定值,第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极输出的最小电压;控制器,用于控制交变电压源根据设定值,通过电极向体内组织输出电压。本申请提供的设备可以使电场治疗更加的精准有效,减少设备的停机频率。

Description

一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器
技术领域
本申请属于医疗器械领域,具体涉及一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器。
背景技术
在电场治疗肿瘤的技术范畴中,对肿瘤细胞的抑制作用取决于对靶区位置施加的电场强度,电场强度由交流电压源输出到电极的电压值决定。对患者施加的电场通常由利用电场抑制肿瘤增殖的设备中附着在用户体表的电极片施加。考虑到人体安全,通常要求医疗器械接触人体表皮部分的温度不能超过目标温度值,例如41℃。因此,大部分的利用电场抑制肿瘤增殖的设备检测到电极片的测量温度值大于目标温度值后,利用电场抑制肿瘤增殖的设备将停止工作,并需要等待一段时间后才能再次启动,避免用户受到高温的损伤。
但利用电场抑制肿瘤增殖的设备在工作过程中,如果利用电场抑制肿瘤增殖的设备的输出电压值设置的较小,那么该利用电场抑制肿瘤增殖的设备的疗效则较差。如果利用电场抑制肿瘤增殖的设备的输出电压值设置的过大,在使用的过程中电极片接触用户体表的温度可能会大于目标温度值,导致利用电场抑制肿瘤增殖的设备频繁停机,降低用户的使用体验。
因此,如何在保持利用电场抑制肿瘤增殖的设备的输出电压的前提下,减少利用电场抑制肿瘤增殖的设备的停机频率是一个亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,提出了一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器,利用这种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器,能够解决上述问题。
本申请提供了以下方案。
第一方面,本申请实施例提供了一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备,包括:交变电压源、至少一对电极、处理器和控制器;
电极用于贴附在用户体表,交变电压源与电极电性连接,交变电压源用于通过电极向体内组织施加交变电压;
处理器,用于在交变电压源施加交变电场的过程中,根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值;根据电流阈值确定第二电压值,并根据电极的输出电压确定第三电压值;将第一电压值和第三电压值中的较大值,确定为第一目标电压值;根据电极与皮肤接触区域的温度确定第四电压值;根据温度阈值确定第五电压值;将第四电压值和第五电压值中的较小值,作为第二目标电压值;将第一目标电压值和第二电压值中的较小值,作为第三目标电压值;根据第二目标电压值和第三目标电压值中的较小值,调整输出电压的设定值;第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极输出的最小电压,体内组织的影像数据包括体内组织的多层切片图像中的目标切片图像;
控制器,用于控制交变电压源根据设定值,通过电极向体内组织输出电压。
在一些可能的实施例中,设备还包括:温度采集器;
温度采集器,用于采集电极与皮肤接触区域的温度。
在一些可能的实施例中,设备包括多对电极和多个温度采集器;
多个温度采集器用于分别采集多对电极的温度;
处理器,还用于根据多对电极与皮肤接触区域的温度,确定多对电极对应的第四电压值;
根据多对电极对的第四电压值,分别对多个电极的输出电压进行调整。
在一些可能的实施例中,肿瘤区域为预先在体内组织的影像数据中确定的区域。
第二方面,本申请提供了一种处理器,应用于利用电场抑制肿瘤增殖的设备,设备包括:交变电压源、至少一对电极、处理器和控制器;
电极用于贴附在用户体表,交变电压源与电极电性连接,交变电压源用于通过电极向体内组织施加交变电压;
处理器,用于根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,并根据电流阈值确定第二电压值,并根据电极的输出电压确定第三电压值;将第一电压值和第三电压值中的较大值,确定为第一目标电压值;根据电极与皮肤接触区域的温度确定第四电压值;根据温度阈值确定第五电压值;将第四电压值和第五电压值中的较小值,作为第二目标电压值;将第一目标电压值和第二电压值中的较小值,作为第三目标电压值;根据第二目标电压值和第三目标电压值中的较小值,调整输出电压的设定值;第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极输出的最小电压,体内组织的影像数据包括体内组织的多层切片图像中的目标切片图像;
控制器,用于控制交变电压源根据设定值,通过电极向体内组织输出电压。
本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极输出的最小电压。本申请中的处理器根据第一电压值调整输出电压的设定值,利用仿真计算技术计算得到的肿瘤区域的场强控制利用电场抑制肿瘤增殖的设备有效输出对应的最小电压,相较于传统的产品技术,本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备可以使电场治疗更加的精准有效,在保持利用电场抑制肿瘤增殖的设备的输出电压的前提下,减少利用电场抑制肿瘤增殖的设备的停机频率。
本申请的其他优点将配合以下的说明和附图进行更详细的解说。
应当理解,上述说明仅是本申请技术方案的概述,以便能够更清楚地了解本申请的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举例说明本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文的示例性实施例的详细描述,本领域普通技术人员将明白本文所述的优点和益处以及其他优点和益处。附图仅用于示出示例性实施例的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中,用相同的标号表示相同的部件。在附图中:
图1为本申请实施例提供的一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备的示意图;
图2为本申请实施例提供的一种输出电压的设定值调节示意图;
图3为本申请实施例提供的一种处理器的应用场景的示意图。
在附图中,相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式,然而应当理解,本申请可以以各种形式实现,而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请,并且能够将本申请的范围完整传达给本领域的技术人员。
在本申请实施方式的描述中,应理解,诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中存在所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合,并且并不排除存在一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的可能性。
除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
术语“第一”、“第二”等仅为了便于描述而用于区分相同或相似的技术特征,而不能理解为指示或暗示这些技术特征的相对重要性或者数量。由此,由“第一”、“第二”等限定的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个这一特征。在本申请实施方式的描述中,除非另有说明,术语“多个”的含义是两个或多于两个。
另外还需要说明的是,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。
参见图1,该图为本申请实施例提供的一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备的示意图。
如图1所示,本申请实施例中的利用电场抑制肿瘤增殖的设备,包括:交变电压源100、至少一对电极200、处理器300和控制器400;
电极200用于贴附在用户体表,交变电压源100与电极200电性连接,交变电压源100用于通过电极200向体内组织施加交变电压;
处理器300,用于在交变电压源施加交变电场的过程中,根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,并根据第一电压值调整输出电压的设定值,第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极200输出的最小电压;
控制器400,用于控制交变电压源根据设定值,通过电极200向体内组织输出电压。
进一步的讲,所述在所述交变电压源输出交变电压过程中指在交变电压输出前准备过程、交变电压输出过程中以及切换交变电压方向的时间。
需要说明的是,本申请实施例中耦合有电容的电极可以位于电极贴片上,电极贴片贴敷于人体表面。两片成对设置的电极贴片贴敷于人体皮肤表面,且两片电极贴片分别贴附于靶区域的两侧的成对位置。两电极分别与信号输出模块的两个输出端连接;信号输出模块向两电场贴片输出交变电流,两电极之间形成交变电场,交变电场覆盖靶区域,从而抑制靶区域的肿瘤细胞的生长。
控制器控制信号输出模块的信号输出,包括输出电压和/或输出电流等。本申请实施例中的利用电场抑制肿瘤增殖的设备,可以包括传感组件。传感组件包括温度采集器、电流传感器和电压传感器中的一种或多种。温度采集器安装于电极附近,可以位于电极贴片上,用于采集电极与皮肤接触区域的温度数据。利用电场抑制肿瘤增殖的设备还可以包括电流传感器和电压传感器。电流传感器用于采集流经电场贴片的电流的大小;电压传感器用于采集两电场贴片之间的电压。
在电场治疗肿瘤的过程中,对肿瘤细胞的抑制作用取决于对靶区位置施加的电场强度,电场强度由交变电压源输出到电极的电压值决定。本申请实施例中的处理器可以根据电极向体内组织的输出电压、电极的位置信息和体内组织的影像数据,构建体内组织的电场分布模型。然后根据电场分布模型和肿瘤区域所在的位置,确定肿瘤区域的大于或等于电场强度阈值时,电极输出的第一电压值。
在已公开的文献资料中表明,有效电场强度的大小为0.7V/cm~3V/cm。因此,本申请在确定了肿瘤区域的场强后,可以根据肿瘤区域的场强,较为精准地调节交变电压源通过电极向体内组织输出电压,从而在保持治疗效果,即保持场强大于0.7V/cm的前提下,控制电极片接触用户体表的温度,减少利用电场抑制肿瘤增殖的设备的停机频率。
具体地,本申请可以先预设电场强度阈值,预设电场强度阈值一般为0.7V/cm。在实际的应用中,为保障治疗效果,预设电场强度阈值在0.7V~1V/cm的区间范围内均是可选的,本申请在此不做具体限定。实际上预设电场强度阈值可以为优选0.7V/cm~0.8V/cm,便于后续仿真计算。
然后本申请可以预设初始输入电压。预设初始输入电压可以参考电场治疗仪设备的典型稳定输出电压,通常在90Vpp~120Vpp的范围内。并根据初始输入电压做仿真计算肿瘤区域的电场强度,并与电场强度阈值做对比。应注意的是,肿瘤区域可以为手动在体内组织模型中勾勒的一个区域,并非为具体某一个点,肿瘤区域中不同位置的点电场强度可能存在差异,可以取肿瘤区域中电场强度最低值为该肿瘤区域对应的电场强度值。
然后,本申请可以根据上述电场强度的对比结果调整输入电压,调整方式为根据肿瘤区域的场强值与预设最低有效场强值的比值调整,如肿瘤区域的场强值为预设最低有效场强值的1.2倍,则将输入电压提升为预设电压的1/1.2倍,并重新仿真计算肿瘤区域的电场强度。通过反复调整输入电压,直至肿瘤区域对应的电场强度大于预设最低有效场强值内,则将该输入电压确定为第一电压值。
本申请实施例中的肿瘤区域可以为人工预先在体内组织的影像数据中确定的区域,也可以为处理器或其他电子设备通过图像识别确定的区域,本申请实施例在此不做限定。本申请中的体内组织可以为用户的头颅或其他部位,本申请实施例在此不做限定。
由此可知,本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极输出的最小电压。本申请中的处理器根据第一电压值调整输出电压的设定值,利用仿真计算技术计算得到的肿瘤区域的场强控制利用电场抑制肿瘤增殖的设备有效输出对应的最小电压,相较于传统的产品技术,本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备可以使电场治疗更加的精准有效,在保持利用电场抑制肿瘤增殖的设备的输出电压的前提下,控制电极片接触用户体表的温度,减少利用电场抑制肿瘤增殖的设备的停机频率。
下面通过一个示例来介绍本申请的技术方案。
在本申请实施例中,若电极的输出电流大于电流阈值,可能对用户产生危害。因此利用电场抑制肿瘤增殖的设备会在输出电流大于电流阈值时停机。为了避免因为输出电流过大而导致利用电场抑制肿瘤增殖的设备停机,本申请中的处理器可以根据电流阈值确定第二电压值,当第二电压值小于第一电压值时,根据第二电压值调整输出电压的设定值。需要说明的是,第二电压值可以指示电极的输出电流等于电流阈值时电极的输出电压。当电极的输出电压大于第二电压值时,电极的输出电流也大于电流阈值,因此为了避免设备因电流过大而停机,可以根据第二电压值调整输出电压的设定值。
作为一种可能的实施方式,处理器还用于根据电极的输出电压确定第三电压值,并根据第三电压值和第一电压值中的较大值调整输出电压的设定值。需要说明的是,如果第三电压值小于第一电压值,那么说明电极的输出电压小于利用电场抑制肿瘤增殖的设备有效输出对应的最小电压,因此可以根据第一电压值重新调整电极的输出电压。如果第三电压值大于第一电压值,那么说明电极的输出电压大于利用电场抑制肿瘤增殖的设备有效输出对应的最小电压,因此可以继续保持第三电压值的输出电压。
在本申请实施例中可以将上述两个实施例中的第二电压值和第三电压值进行联用。处理器还用于根据电流阈值确定第二电压值,并根据电极的输出电压确定第三电压值。处理器还用于将第一电压值和第三电压值中的较大值,确定为第一目标电压值;根据第一目标电压值和第二电压值中的较小值调整输出电压的设定值。
作为一种可能的实施方式,处理器还用于根据电极与皮肤接触区域的温度确定第四电压值;根据温度阈值确定第五电压值;将第四电压值和第五电压值中的较小值,作为第二目标电压值。需要说明的是,当第四电压值大于第五电压值时,说明此时电极皮肤接触区域的温度可能大于温度阈值,为了控制电极皮肤接触区域的温度,减少利用电场抑制肿瘤增殖的设备的停机概率,可以根据第五电压值调整输出电压的设定值。当第四电压值小于第五电压值,说明电极皮肤接触区域的温度小于温度阈值,可以根据第四电压值调整输出电压的设定值。处理器还用于将第一目标电压值和第二电压值中的较小值,作为第三目标电压值;根据第二目标电压值和第三目标电压值中的较小值,调整输出电压的设定值。
参见图2,该图为本申请实施例提供的一种输出电压的设定值调节示意图。
如图2所示,本申请实施例中的处理器可以根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真模块进行仿真得到第一电压值U1。处理器可以通过处理模块对电流阈值Ig进行处理,得到第二电压值U2。处理器可以通过处理模块对电极的输出电压Ug进行处理,获得第三电压值U3。处理器可以通过处理模块对电极与皮肤接触区域的温度Tg进行处理,获得第四电压值U4。处理器可以通过处理模块对温度阈值Tgd进行处理,获得第五电压值U5。
处理器可以将第一电压值U1和第三电压值U3中的较大值,确定为第一目标电压值Ut1,将第四电压值U4和第五电压值U5中的较小值,作为第二目标电压值Ut2,将第一目标电压值Ut1和第二电压值U2中的较小值,作为第三目标电压值Ut3。处理器可以根据第二目标电压值Ut2和第三目标电压值Ut3中的较小值,调整输出电压的设定值信号UK。
本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备可以包括多对电极和多个温度采集器;多个温度采集器用于分别采集多对电极的温度;处理器,还用于根据多对电极与皮肤接触区域的温度,通过上述的实施例中介绍的流程确定多对电极对应的第四电压值;然后根据多对电极对的第四电压值,分别对多个电极的输出电压进行调整。
需要说明的是,本申请人发现在进行仿真时,通过体内组织的一个或多个切片图像进行仿真,而非对整个体内组织进行仿真,一方面可以了解体内组织中温度或场强的大致分布,另一方面可以较大地减少仿真所需的计算量。需要说明的是,传统的仿真方法由于仿真速度限制,无法直接与本申请中的利用电场抑制肿瘤增殖的设备联合使用,本申请中仿真方法是将有限元模型进行切分,只对目标切片图像进行仿真,从而提高仿真速度,进而可以与本申请的使用场景匹配,与利用电场抑制肿瘤增殖的设备联合使用实现对体内组织的实时仿真。
综上所述,本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极输出的最小电压。本申请中的处理器根据第一电压值调整输出电压的设定值,利用仿真计算技术计算得到的肿瘤区域的场强控制利用电场抑制肿瘤增殖的设备有效输出对应的最小电压,相较于传统的产品技术,本申请实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备可以使电场治疗更加的精准有效,在保持利用电场抑制肿瘤增殖的设备的输出电压的前提下,减少利用电场抑制肿瘤增殖的设备的停机频率。
在另一些可能的实施例中,以头部的肿瘤治疗为例,所述用于根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值包括:得到身体目标区域的影像数据;所述影像数据包括目标区域的多层切片图像;获取所述影像数据可以是采用影像学技术,如各种序列的核磁共振技术,包括:正电子发射计算机断层显像-核磁共振成像(PET-CT)/磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、CT等,获得人体、动物体内组织的患病部位的影像,从而确定病变区域和/或者,病灶位置。选取多层切片图像中的目标切片图像;所述目标切片图像为所述多层切片图像中肿瘤区域面积占比最大的图像。对所述目标切片图像进行图像分割,以确定各组织成分在所述目标切片图像中对应的像素点;确定电极片在所述多层切片图像中对应的电极像素点;根据每个像素点对应的组织成分,对预先构建的场强计算模型的每个像素点的物电参数赋初值,在所述场强计算模型的边界条件的约束下,对赋初值后的场强计算模型进行迭代计算,确定出所述场强计算模型迭代计算的各像素点的电场强度模符合预设条件时,各像素点的电场强度模。
其中,所述场强计算模型由各像素点的电场强度模确定,所述边界条件由各像素点中的参考像素点的电势确定,所述各像素点的电场强度模由各像素点的电势确定,所述参考像素点包括所述电极像素点和位于目标切片图像边缘的边缘像素点中的至少一种。
具体来说,在确定目标切片图像后,本申请可以根据目标切片图像中每个像素点的信息,进行图像分割,从而获得确定各组织成分在所述目标切片图像中对应的像素点,以脑部的目标切片图像为例,各组织成分可以包括空气、头皮、颅骨、脑脊液、灰质、白质和肿瘤等等。进一步地,可以在图像分割的结果中使用不同的代号进行标识,例如使用代号0表示外界空气部分,代号1表示头皮部分,代号2表示颅骨部分,代号3表示体内脊液部分,代号4表示灰质部分,代号5表示白质部分,代号6表示肿瘤部分,实现切片图像由几何空间到材料空间的转换。整个过程避免了实体几何建模的过程,由此简化了大量的工作。
具体来说,一般情况下,包括4片电极片即两对电极片,电极片的分布为前后左右各一对,每一对电极片由18个小电极组成,本申请实施例可以先对生物体目标区域的整体轮廓结构进行建模,再根据电极片的实际贴敷位置,在建模上对贴敷电极片的生物体目标区域进行建模,根据建模结果以及目标切片图像对应在目标区域的整体轮廓的三维空间上的相对位置,获得电极片在目标切片图像中对应的电极像素点,应当理解的是,电极像素点即目标切片图像中用于表征电极片的像素点,电极像素点在目标切片图像中的位置与电极片在生物体贴敷的位置相对应。
以生物体目标区域为脑部为例,可以建立电极片的高度与目标切片图像的位置关系,例如目标切片图像对应脑部的顶部,根据电极片的实际放置位置和尺寸,就可以确定电极片(或者说电极像素点)在生物体目标区域相对目标切片图像的的高度信息,进一步的结合电极片的尺寸,就可以获得电极片相对目标切片图像的位置坐标,也即纵坐标,进行电场(电势)仿真时考虑电极片像素点与目标切片图像像素点的相对坐标。
本申请实施例的场强计算模型与各像素点的电场强度模相关,也即场强计算模型用于获得各像素点的电场强度模,求解区域包括了目标切片图像中的所有像素点,可以理解的是,想要求解各像素点的电场强度模,必然需要获得各像素点的电场强度,场强计算模型的计算还涉及边界条件的约束,本申请实施例的边界条件与各像素点中的参考像素点的电势相关,也即边界条件用于对参考像素点的电势进行约束,本申请实施例的参考像素点包括所述电极像素点和位于目标切片图像边缘的边缘像素点中的至少一种,其中与边缘像素点相关的约束条件也称之为外部边界条件。“外部边界条件”中的“外部”,即在生物体目标区域的外部,本申请实施例认为生物体目标区域的外部为不存在场源的均匀空气介质,与电极像素点相关的边界条件称之为Dirichlet边界条件。
本申请通过对场强计算模型中的每个像素点的物电参数赋初值,在边界条件的约束线,对赋初值后的场强计算模型进行迭代计算,每一次迭代的计算结果为各像素点的电场强度模,再判断电场强度模是否符合预设条件,如果符合,则停止迭代,如果不符合,则继续迭代,在新一次迭代时,可以利用上一次迭代获得的各像素点的电场强度获得各像素点在本次迭代的电场强度,再基于各像素点在本次迭代的电场强度获得各像素点的电场强度建模。
本申请实施例首先通过获得生物体目标区域的影像,从影像中获得目标切片图像,也即本申请是对特定层的切片图像进行处理,在本实施例中所述特定层指肿瘤区域占比最大的一层切片图像,通过所述对特定层的切片图像来确定各组织成分对应的像素点,在对场强计算模型赋初值时,本申请的技术方案直接根据不同组织成分的像素点进行快速赋值,实现了几何空间向材料空间的转化,整个过程避免了实体几何建模的过程,因此简化了大量的工作。
并且,本申请实施例直接使用影像读取出的规整坐标位置代替了网格的划分,其优点是只有坐标点而没有网格面,不会存在网格畸变问题并且占用CPU内存大幅度减少。
对于坐标点的密度情况,本申请实施例可以直接保留影像所达到的像素精度。在电极片的建模中,所提出方法将电极片简化为对应头皮贴敷位置(二维图像中的电极像素点)的边界条件,省去了电极片实体三维几何的建模工作,只需确定贴敷了电极片的头皮坐标点位置即可,修改坐标点即代表改变电极片位置,因此电极片位置也可快速变换。也即本申请实施例的核心在于采用坐标点代替网格。通过有限差分法匹配迭代算法对整个求解区域的电场强度模进行计算,该算法将复杂的偏微分方程转化为坐标点间的差分运算,可极大提升计算效率,而迭代算法通过预设计算误差可以保证计算结果达到所需精度要求。
经实际验证,本申请实施例所提出方法可以通过轻便的C++等平台编程实现,仅针对靶向目标电场强度计算,主程序单次运行完毕时间仅需4s左右,从而实现在实施电场治疗的过程中快速仿真电压。
根据上述实施例提供的利用电场抑制肿瘤增殖的设备,本申请实施例还提供了一种处理器。
参见图3,该图为本申请实施例提供的一种处理器的应用场景的示意图。
如图3所示,本申请中的处理器300应用于利用电场抑制肿瘤增殖的设备,设备包括:交变电压源100、至少一对电极200、处理器300和控制器400;电极用于贴附在用户体表,交变电压源100与电极电性连接,交变电压源100用于通过电极200向体内组织施加交变电压;处理器300,用于根据电极的位置信息和体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,并根据第一电压值调整输出电压的设定值,第一电压值为体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,电极200输出的最小电压;控制器400,用于控制交变电压源根据设定值,通过电极200向体内组织输出电压。
在一些可能的实施方式中,处理器还用于根据电流阈值确定第二电压值,当第二电压值小于第一电压值时,根据第二电压值调整输出电压的设定值。
在一些可能的实施方式中,处理器还用于根据电极的输出电压确定第三电压值,并根据第三电压值和第一电压值中的较大值调整输出电压的设定值。
在一些可能的实施方式中,处理器还用于根据电流阈值确定第二电压值,并根据电极的输出电压确定第三电压值;将第一电压值和第三电压值中的较大值,确定为第一目标电压值;根据第一目标电压值和第二电压值中的较小值调整输出电压的设定值。
在一些可能的实施方式中,处理器还用于根据电极与皮肤接触区域的温度确定第四电压值;根据温度阈值确定第五电压值;将第四电压值和第五电压值中的较小值,作为第二目标电压值;将第一目标电压值和第二电压值中的较小值,作为第三目标电压值;根据第二目标电压值和第三目标电压值中的较小值,调整输出电压的设定值。
需要说明的是,本申请实施例中的装置可以实现前述设备实施例的各个过程,并达到相同的效果和功能,这里不再赘述。
在本说明书的描述中,参考术语“一些可能的实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等进行的描述意指结合该实施方式或示例所描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中,而且上述术语未必表示相同的实施方式或示例。而且,所描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
需要说明的是,本申请实施例中的装置可以实现前述方法的实施例的各个过程,并达到相同的效果和功能,这里不再赘述。
本申请中处理器执行的步骤也可以存储在计算机可读介质中。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。计算机可读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、只读存储器、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、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申请方法的操作,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操作才能实现期望的结果。另外,也可以省略某些步骤,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子步骤执行。
以上虽然已经参考若干具体实施方式描述了本申请的精神和原理,但是应该理解,本申请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。本申请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 (5)

1.一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备,其特征在于,包括:交变电压源、至少一对电极、处理器和控制器;
所述电极用于贴附在用户体表,所述交变电压源与所述电极电性连接,所述交变电压源用于通过所述电极向体内组织施加交变电压;
所述处理器,用于在交变电压源施加交变电场的过程中,根据所述电极的位置信息和所述体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值;根据电流阈值确定第二电压值,并根据所述电极的输出电压确定第三电压值;将所述第一电压值和所述第三电压值中的较大值,确定为第一目标电压值;根据电极与皮肤接触区域的温度确定第四电压值;根据温度阈值确定第五电压值;将所述第四电压值和所述第五电压值中的较小值,作为第二目标电压值;将所述第一目标电压值和所述第二电压值中的较小值,作为第三目标电压值;根据所述第二目标电压值和所述第三目标电压值中的较小值,调整输出电压的设定值;所述第一电压值为所述体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,所述电极输出的最小电压,所述体内组织的影像数据包括体内组织的多层切片图像中的目标切片图像;
所述控制器,用于控制所述交变电压源根据所述设定值,通过所述电极向体内组织输出电压。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备还包括:温度采集器;
所述温度采集器,用于采集所述电极与皮肤接触区域的温度。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述设备包括多对电极和多个温度采集器;
所述多个温度采集器用于分别采集多对电极的温度;
所述处理器,还用于根据所述多对电极与皮肤接触区域的温度,确定所述多对电极对应的第四电压值;
根据所述多对电极对的第四电压值,分别对所述多个电极的输出电压进行调整。
4.根据权利要求1-3任一项所述的设备,其特征在于,所述肿瘤区域为预先在所述体内组织的影像数据中确定的区域。
5.一种处理器,其特征在于,应用于利用电场抑制肿瘤增殖的设备,所述设备包括:交变电压源、至少一对电极、处理器和控制器;
所述电极用于贴附在用户体表,所述交变电压源与所述电极电性连接,所述交变电压源用于通过所述电极向体内组织施加交变电压;
处理器,用于根据所述电极的位置信息和所述体内组织的影像数据,通过仿真得到第一电压值,并根据电流阈值确定第二电压值,并根据所述电极的输出电压确定第三电压值;将所述第一电压值和所述第三电压值中的较大值,确定为第一目标电压值;根据电极与皮肤接触区域的温度确定第四电压值;根据温度阈值确定第五电压值;将所述第四电压值和所述第五电压值中的较小值,作为第二目标电压值;将所述第一目标电压值和所述第二电压值中的较小值,作为第三目标电压值;根据所述第二目标电压值和所述第三目标电压值中的较小值,调整输出电压的设定值;所述第一电压值为所述体内组织中的肿瘤区域的电场强度均大于或等于电场强度阈值时,所述电极输出的最小电压,所述体内组织的影像数据包括体内组织的多层切片图像中的目标切片图像;
所述控制器,用于控制所述交变电压源根据所述设定值,通过所述电极向体内组织输出电压。
CN202410052237.8A 2024-01-12 2024-01-12 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器 Active CN117563138B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410052237.8A CN117563138B (zh) 2024-01-12 2024-01-12 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410052237.8A CN117563138B (zh) 2024-01-12 2024-01-12 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117563138A CN117563138A (zh) 2024-02-20
CN117563138B true CN117563138B (zh) 2024-03-22

Family

ID=89864622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410052237.8A Active CN117563138B (zh) 2024-01-12 2024-01-12 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117563138B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117789922B (zh) * 2024-02-23 2024-05-17 湖南安泰康成生物科技有限公司 电极片贴敷方案确定方法及装置、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010268756A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Pokka Corp 乳たんぱく質含有液体食品の沈殿発生を防止する殺菌方法
CN110432977A (zh) * 2019-08-07 2019-11-12 杭州睿笛生物科技有限公司 一种电脉冲消融设备以及适用其仿真方法
CN111481823A (zh) * 2020-05-07 2020-08-04 河北普尼医疗科技有限公司 一种基于电场治疗多器官肿瘤的装置
CN113750368A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 重庆极治医疗科技有限公司 一种具有电流检测的中频交变电场肿瘤治疗电路结构
CN114146308A (zh) * 2020-12-29 2022-03-08 江苏海莱新创医疗科技有限公司 一种电场治疗仪温度控制装置及其调节方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10892237B2 (en) * 2018-12-14 2021-01-12 General Electric Company Methods of fabricating high voltage semiconductor devices having improved electric field suppression

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010268756A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Pokka Corp 乳たんぱく質含有液体食品の沈殿発生を防止する殺菌方法
CN110432977A (zh) * 2019-08-07 2019-11-12 杭州睿笛生物科技有限公司 一种电脉冲消融设备以及适用其仿真方法
CN111481823A (zh) * 2020-05-07 2020-08-04 河北普尼医疗科技有限公司 一种基于电场治疗多器官肿瘤的装置
CN114146308A (zh) * 2020-12-29 2022-03-08 江苏海莱新创医疗科技有限公司 一种电场治疗仪温度控制装置及其调节方法
CN113750368A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 重庆极治医疗科技有限公司 一种具有电流检测的中频交变电场肿瘤治疗电路结构

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
The schemes, mechanisms and molecular pathway changes of Tumor Treating Fields (TTFields) alone or in combination with radiotherapy and chemotherapy;Guilong Tanzhu.et.;《Cell Death Discovery》;20221011;第8卷(第416期);1-15 *
肿瘤治疗电场在胶质母细胞瘤中的抗肿瘤效果及机制研究;刘芃昊;《中国博士学位论文全文数据库医药卫生科技辑》;20230115(第1期);E070-110 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117563138A (zh) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7405818B2 (ja) 変形可能テンプレートを使用して最適化された電極位置を有するttフィールドを用いて患者を治療する
JP7448709B2 (ja) 腫瘍治療場(tt場)の線量を定量化するための電力損失密度および関連する処置の使用
US10987522B2 (en) Three dimensional localization and tracking for adaptive radiation therapy
CN117563138B (zh) 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器
US10376171B2 (en) Method and device for determining and presenting surface charge and dipole densities on cardiac walls
US10152790B2 (en) Three dimensional localization of a moving target for adaptive radiation therapy
RU2566974C2 (ru) Использование коллекции планов для разработки новых задач оптимизации
US9511241B2 (en) Irradiation planning for particle therapy
JP2015530130A (ja) 線量変形誤差計算方法およびシステム
Sermesant et al. A fast-marching approach to cardiac electrophysiology simulation for XMR interventional imaging
CN116785601A (zh) 用于剂量映射不确定性的稳健放疗治疗计划的方法和系统
CN110090019A (zh) 疤痕评估
CN110322426B (zh) 基于可变人体模型的肿瘤靶区勾画方法、设备和存储介质
US11723616B2 (en) Method of verifying a position of an interventional device
CN117563139B (zh) 一种利用电场抑制肿瘤增殖的设备及处理器
Urman et al. Investigating the connection between tumor-treating fields distribution in the brain and glioblastoma patient outcomes. A simulation-based study utilizing a novel model creation technique
JP2626712B2 (ja) 生体内等価電流双極子の表示装置
US20220230304A1 (en) Method, computer program product and computer system for providing an approximate image
US20240302420A1 (en) Systems and methods for evaluation of transcranial magnetic stimulation induced electric fields
CN118267640A (zh) 一种验证mri引导自适应放疗剂量的方法及系统
CN114870261A (zh) 一种基于经纬度概念的头皮靶点定位方法、系统及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant