CN118058828B - 一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法及系统，涉及肿瘤消融器械技术领域，方法包括：获取患者的肿瘤图像数据；根据患者的肿瘤图像数据，确定目标消融范围；根据目标消融范围，确定目标消融范围的中心位置的目标温度；通过高压陡脉冲消融模块，对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融；获取消融过程中的实时温度；当实时温度大于预设温度时，启动局部热消融模块，通过局部热消融模块对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融；根据实时温度与目标温度之间的差异，基于PID控制策略，实时调整局部热消融模块的输出功率。本发明使用双模态复合消融技术，将高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态进行结合，提升消融效率。
Description
技术领域
本发明涉及肿瘤消融器械技术领域，特别是指一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法及系统。
背景技术
胰腺癌的微环境在肿瘤生长和治疗反应中有着复杂的作用。肿瘤的特征是由增生的肌成纤维细胞（胰腺星状细胞）和I型胶原、透明质酸和其他细胞外基质成分以及多种炎症细胞的类型，包括巨噬细胞、肥大细胞、淋巴细胞和浆细胞组成。基质中产生的因子，如结缔组织生长因子，可能直接影响肿瘤细胞的存活。微环境可能对疾病的进展有许多间接影响。纤维间质可能导致血流减少，其高间质压影响药物传递。因此，胰腺癌的药物治疗效果不明显。
随着科学技术的发展，脉冲消融技术得到了应用，脉冲消融技术是一种通过放置电极并释放高能量脉冲来破坏肿瘤组织的治疗方法，属于微创治疗，利用高能脉冲电流使组织局部加热，导致肿瘤细胞的破坏和坏死，从而达到消融的效果。
然而，当前的脉冲消融技术难以精确定位肿瘤的边界，每次脉冲发射只能处理较小范围内的肿瘤细胞，脉冲消融在局部产生较高的温度，对于面积较大的肿瘤组织需要多次脉冲，需要等待降温后继续进行，造成消融效率较低，并且还容易造成周围健康组织的热损伤。
发明内容
为了解决现有技术存在的当前的脉冲消融技术难以精确定位肿瘤的边界，每次脉冲发射只能处理较小范围内的肿瘤细胞，脉冲消融在局部产生较高的温度，对于面积较大的肿瘤组织需要多次脉冲，需要等待降温后继续进行，造成消融效率较低，并且还容易造成周围健康组织的热损伤的技术问题，本发明提供了一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法及系统。
本发明实施例提供的技术方案如下：
第一方面
本发明实施例提供的一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法，双模态包括高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态，消融方法包括：
S1：获取患者的肿瘤图像数据；
S2：根据患者的肿瘤图像数据，确定目标消融范围；
S3：根据所述目标消融范围，确定所述目标消融范围的中心位置的目标温度；
S4：通过高压陡脉冲消融模块，对所述目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融；
S5：获取消融过程中的实时温度；
S6：当所述实时温度大于预设温度时，启动局部热消融模块，通过所述局部热消融模块对所述目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融；
S7：根据所述实时温度与所述目标温度之间的差异，基于PID控制策略，实时调整所述局部热消融模块的输出功率。
第二方面
本发明实施例提供的一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统，包括：
处理器；
存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，实现如第一方面所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法。
第三方面
本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
（1）在本发明中，使用双模态复合消融技术，将高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态进行有效结合，对于中心位置较为集中的肿瘤细胞采取高压陡脉冲消融技术，降低了定位肿瘤细胞的难度，在胰腺癌肿瘤细胞上产生不可逆电穿孔，对胰腺癌肿瘤进行消融，合理利用高压陡脉冲消融技术产生的局部高温，对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行局部热消融，破坏肿瘤微环境，增强局部药物传递浓度提高药物疗效，提升消融效率，减少周围健康组织的热损伤。
（2）在本发明中，根据实时温度与目标温度的差异，基于PID控制策略，实时调整局部热消融模块的输出功率。这种自动化控制可以更好地保持治疗温度在理想范围内，提高治疗效果和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明中的技术方案进行描述。
参考说明书附图1，示出了本发明实施例提供的一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法的流程示意图。
本发明实施例提供了一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法，双模态包括高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态，该方法可由双模态复合胰腺癌肿瘤的消融设备实现，该双模态复合胰腺癌肿瘤的消融设备可以是终端或服务器。双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法的处理流程可以包括如下的步骤：
S1：获取患者的肿瘤图像数据。
S2：根据患者的肿瘤图像数据，确定目标消融范围。
在一种可能的实施方式中，S2具体包括子步骤S201和S202：
S201：对肿瘤图像数据进行分割，确定出肿瘤区域。
可选地，S201具体包括：
将肿瘤图像数据分别转换为RGB图像、HSV图像以及Lab图像。
其中，RGB是最常见的颜色模型，表示红色（Red）、绿色（Green）、蓝色（Blue）三原色的组合。在RGB图像中，每个像素用三个值表示，分别对应红、绿、蓝三种颜色的强度。
其中，HSV颜色空间由色相（Hue）、饱和度（Saturation）、明度（Value）三个参数表示。色相指颜色的种类，饱和度指颜色的纯度或深浅程度，明度指颜色的明暗程度。
其中，Lab颜色空间是一种基于人类视觉系统的颜色模型，也称为CIELAB颜色空间。它包含了三个通道，分别是亮度（Luminosity）、绿红色度（a轴）和蓝黄色度（b轴）。
将RGB图像、HSV图像以及Lab图像输入至Mask R-CNN模型中，分别得到RGB图像、HSV图像以及Lab图像的语义分割图像。
其中，Mask R-CNN模型是一种用于目标检测和语义分割的深度学习模型，是在Faster R-CNN基础上扩展而来的，能够同时实现目标检测和像素级别的语义分割。
需要说明的是，通过输入RGB、HSV和Lab图像，Mask R-CNN模型可以从不同的角度捕捉到颜色、亮度等特征，提高了对肿瘤和周围组织的区分度和准确性。
将RGB图像、HSV图像以及Lab图像的语义分割图像进行图像融合，得到融合语义分割图像：
；
其中，F mix 表示融合语义分割图像，F RGB 表示RGB图像的语义分割图，α 1表示RGB图像的语义分割图的权重系数，F HSV 表示HSV图像的语义分割图像，α 2表示HSV图像的语义分割图的权重系数，F Lab 表示Lab图像的语义分割图像，α 3表示Lab图像的语义分割图的权重系数。
在本发明中，不同颜色空间对于不同场景和物体可能具有不同的表现形式。融合RGB、HSV和Lab图像的语义分割结果可以平衡各个颜色空间的优势，减少单一颜色空间带来的局限性，从而增强整体的鲁棒性。进一步地，将RGB、HSV和Lab图像的语义分割结果进行融合可以充分利用多种颜色空间的信息优势，从而提高语义分割的准确性、鲁棒性和抗干扰能力，使得最终的分割结果更加可靠和全面。
将融合分割图像与肿瘤图像数据共同输入至U-Net神经网络中，分割出肿瘤区域。
其中，U-Net神经网络是一种用于图像分割的深度学习架构，具有对称的编码器（下采样路径）和解码器（上采样路径）部分，可以有效地捕捉图像的局部特征和上下文信息，适用于图像语义分割任务。
需要说明的是，将融合分割图像与原始肿瘤图像数据一起输入神经网络，相当于将图像的原始信息与经过语义分割后的信息结合起来。这样做可以为神经网络提供更丰富的信息，帮助网络更好地学习肿瘤区域的特征和边界。并且，由于融合分割图像已经对肿瘤区域进行了初步的语义分割，网络在学习过程中可以更容易地关注到肿瘤区域的细节和边界，从而有助于提高分割的精度和准确性。
在本发明中，将融合分割图像与肿瘤图像数据共同输入至U-Net神经网络中可以综合利用多模态信息，提高网络对肿瘤区域的理解和分割能力，从而得到更精准和鲁棒的肿瘤分割结果。
进一步地，通过对肿瘤图像数据进行分割和处理，可以更准确地确定出肿瘤区域，避免了对周围健康组织的不必要影响。
S202：将分割出的肿瘤区域扩大预设比例，形成目标消融范围。
其中，本领域技术人员可以根据实际情况设置预设比例的大小，本发明不做限定。一般情况下，预设比例为10%。
在本发明中，通过将分割出的肿瘤区域扩大一定的预设比例，可以确保目标消融范围覆盖了整个肿瘤区域以及可能存在的边缘或潜在的微小病灶。这有助于避免遗漏肿瘤细胞，提高治疗的彻底性和效果。并且，在实际操作中，由于操作误差或影像分割的不完全性，有时候肿瘤的边缘可能会被低估或错判。通过扩大目标消融范围，可以增加一定的安全边界，确保消融范围覆盖可能的误差和偏差。
S3：根据目标消融范围，确定目标消融范围的中心位置的目标温度。
在一种可能的实施方式中，S3具体包括：
S301：确定目标消融范围的中心位置：
；
其中，表示中心位置的坐标，x表示横坐标值，y(x)表示目标消融范围曲线，dx表示对x进行微分。
需要说明的是，通过计算目标消融范围的中心位置，可以确保消融的中心位置在肿瘤区域的几何中心，从而使得消融范围在空间上更加均匀和对称。这有助于减少治疗过程中对周围健康组织的损伤，提高治疗的安全性和有效性。
S302：根据目标消融范围的最远点与中心位置之间的距离以及最低消融温度，确定中心位置的理论温度：
；
其中，T 1表示理论温度，T min 表示达到消融效果的最低消融温度，d表示目标消融范围的最远点与中心位置之间的距离，g(z)表示温度衰减曲线，z表示与中心位置之间的距离，dz表示对z进行微分。
其中，温度衰减曲线体现了温度随着距离增加的衰减效应。在消融过程中，温度通常会在中心位置最高，向外逐渐降低。
在本发明中，通过计算中心位置的理论温度，可以更准确地设定消融过程中的温度参数。理论温度的计算将考虑目标消融范围的最远点与中心位置之间的距离，以及达到消融效果所需的最低消融温度。这样可以根据实际情况调整治疗温度，从而提高治疗的有效性和安全性。同时，通过确定中心位置的理论温度，可以确保治疗的温度处于安全范围内。避免温度过高或过低可能导致治疗效果不佳或对周围组织造成损伤的情况发生，提高了治疗的安全性。
S303：将理论温度与不造成热损伤的最大消融温度T max进行比较，取较小值作为目标温度。
需要说明的是，将理论温度与不造成热损伤的最大消融温度进行比较并取较小值作为目标温度，可以有效地保护周围组织免受热损伤，同时提高治疗的有效性和精准度，确保了治疗过程的安全性和可靠性。
S4：通过高压陡脉冲消融模块，对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融。
可选地，高压陡脉冲消融模块具体用于：通过电极间释放高压直流超窄脉冲，在电极间形成大电流，在极间的胰腺癌肿瘤细胞上产生不可逆电穿孔，对胰腺癌肿瘤进行消融。
具体地，高压陡脉冲消融模块，通过高压电源为储能元件充电，控制电路控制快速开关元件形成高压超窄脉冲。
需要说明的是，上位机设置输出脉冲形式，指令发送给下位机，下位机通过光隔离输送至高速开关控制器，控制器控制开关开合，通过高速开关形成的桥式电路，形成单极性或双极型输出脉冲。脉冲宽度可根据消融电极温度反馈信号，精确调整脉冲宽度，实现零热损高压陡脉冲消融。
进一步地，高压陡脉冲消融模块通过耦合与消融电极内部的光纤温度传感器，精准采样消融电极温度，动态调整脉冲宽度，实现无热损不可逆电穿孔消融。
在一种可能的实施方式中，高压陡脉冲消融模块的电压梯度具体为：
以目标温度作为基准，确定高压陡脉冲消融模块的控制电压的电压梯度：
；
其中，T表示目标温度，T 0表示初始温度，r表示电阻率，ρ表示密度，c p 表示比热容，表示脉冲消融时间，E表示电压梯度。
需要说明的是，当通过组织的电流密度较大时，组织会受到加热的影响，导致组织温度升高。
需要说明的是，根据目标温度计算高压陡脉冲消融模块的控制电压的电压梯度的好处在于能够实现精确、有效的组织消融，提高治疗效果并避免对周围组织的不必要伤害。
进一步地，根据电压梯度的计算，可以确定高压陡脉冲消融模块的控制电压。控制电压的目的是调节电极之间的电场强度，从而实现对胰腺癌组织的精确消融。在高压陡脉冲消融模块中，通过控制电压的大小和施加时间，可以调节电场的强度和持续时间，进而影响组织的加热情况。
在一种可能的实施方式中，高压陡脉冲消融模块的波形延迟时间具体为：
；
其中，τ表示波形延迟时间，t p 表示正脉冲持续时间，t n 表示负脉冲持续时间，R表示能量传输效率。
其中，能量传输效率是一个经验值，本领域技术人员可以根据实际情况设置能量传输效率的大小，本发明不做限定。
其中，波形延迟时间是指在高压陡脉冲消融过程中，正负脉冲之间的时间差。在脉冲的周期内，正脉冲和负脉冲的时间间隔被称为波形延迟时间。这个时间差决定了正负脉冲的相对位置和时序，进而影响到脉冲的形状、能量传输以及作用效果。波形延迟时间的计算可以帮助控制高压陡脉冲的正负脉冲之间的时间差，从而控制能量的传输和释放。这对于确保脉冲能够准确地作用于目标组织，并避免对周围健康组织造成不必要的损伤非常重要。
S5：获取消融过程中的实时温度。
S6：当实时温度大于预设温度时，启动局部热消融模块，通过局部热消融模块对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融。
可选地，局部热消融模块具体用于：通过单电极与腿部极板间释放高频交变电流，以电极为中心形成完成局部热消融，破坏肿瘤微环境，增强局部药物传递浓度提高药物疗效。
具体地，局部热消融模块将交流电通过开关电源转换为直流电，直流变为高频交流电，将其向外部输出；耦合于消融电极内的温度传感器实时监测反馈消融电极温度；控制模块接收反馈信号，转换后再控制电压幅度，动态调整输出功率，精确控制热场范围。
进一步地，在消融电极内耦合了光纤温度传感器，温度的变化引起激光波长变化，通过耦合接口将反射光连接至集成于主机的光谱仪，识别光谱变化，转换为温度信号，反馈至局部热消融控制模块，动态调整电极间交变电压输出功率。
需要说明的是，将光纤温度传感器FBG耦合于消融电极，当电极温度发生变化，带动传感器部分温度发生变化，光纤的热膨胀效应和热光效应引起布拉格光栅反射中心波长漂移，温度和波长漂移量成正比。使反射光光谱发生变化，反射光经光纤反馈至光谱仪，转换为温度变化，将温度变化量转换为控制量，送入高压陡脉冲控制模块和热消融模块。
S7：根据实时温度与目标温度之间的差异，基于PID控制策略，实时调整局部热消融模块的输出功率。
其中，PID控制策略是一种经典的控制算法，用于调节系统的输出，使其接近或维持在设定的目标值。PID是指比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）三个控制部分，它们分别对应于系统的当前误差、过去的误差累积以及误差变化率，通过这三个部分的组合来实现对系统的控制。
在一种可能的实施方式中，S7具体包括：
S701：计算实时温度与目标温度之间的差异值：
其中，e表示实时温度与目标温度之间的差异值，T r 表示实时温度，T表示目标温度。
S702：根据实时温度与目标温度之间的差异值，计算比例项、积分项和微分项：
其中，[P]表示比例项，[I]表示积分项，[D]表示微分项，K p 表示比例增益系数，K i 表示积分增益系数，K d 表示微分增益系数，t表示时间，dt表示对t进行微分。
其中，本领域技术人员可以根据实际情况设置，比例增益系数K p 、积分增益系数K i 和微分增益系数K d 的大小，本发明不做限定。
S703：根据比例项、积分项和微分项，计算PID控制参数：
其中，PID表示PID控制参数。
S704：根据PID控制参数，实时调整局部热消融模块的输出功率。
在本发明中，PID控制策略能够根据实时温度与目标温度之间的差异来调整局部热消融模块的输出功率。通过比例项、积分项和微分项的综合作用，可以精确地控制实际温度向目标温度的调节过程，使得实际温度尽快且准确地达到目标温度。
在一种可能的实施方式中，比例增益系数K p 、积分增益系数K i 和微分增益系数K d 的具体确定方式为：
以实时温度与目标温度之间的差异值最小且功率损耗最小为目标，基于模拟退火算法，确定最优的比例增益系数K p 、积分增益系数K i 和微分增益系数K d 。
具体地，构建模拟退火算法的适应度函数：
其中，σ( )表示适应度函数，θ表示算法个体，每个个体代表一种增益系数组合，，e(t)表示实时温度与目标温度之间的差异值变化函数，/>表示电压变化函数，t表示时间，dt表示对t进行微分，λ表示实时温度与目标温度之间的差异值的权重系数。
初始化模拟退火算法的初始温度T 0*、最大迭代次数、终止温度T m 。
根据经验，设置当前个体。
生成当前个体的邻域个体。
比较当前个体与邻域个体的适应度值。当邻域个体的适应度值大于当前个体的适应度值时，使用邻域个体替换当前个体。当邻域个体的适应度值小于当前个体的适应度值时，以替换概率P使用邻域个体替换当前个体。
替换概率P具体为：
其中，P表示替换概率，exp表示以e为底的指数函数，θ new 表示邻域个体，σ(θ new )表示邻域个体的适应度值，θ t 表示当前个体，σ(θ t )表示当前个体的适应度值，表示模拟退火算法的当前温度。
判断当前迭代次数是否达到最大迭代次数，或者，当前温度是否达到终止温度T m 。若是，输出最优模型参数。否则，对温度进行更新，继续生成邻域个体进行迭代。
在一种可能的实施方式中，温度更新方式为：
其中，γ表示降温系数，T i 表示第i次迭代时的温度，T 0*表示模拟退火算法的初始温度。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
（1）在本发明中，使用双模态复合消融技术，将高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态进行有效结合，对于中心位置较为集中的肿瘤细胞采取高压陡脉冲消融技术，降低了定位肿瘤细胞的难度，在胰腺癌肿瘤细胞上产生不可逆电穿孔，对胰腺癌肿瘤进行消融，合理利用高压陡脉冲消融技术产生的局部高温，对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行局部热消融，破坏肿瘤微环境，增强局部药物传递浓度提高药物疗效，提升消融效率，减少周围健康组织的热损伤。
（2）在本发明中，根据实时温度与目标温度的差异，基于PID控制策略，实时调整局部热消融模块的输出功率。这种自动化控制可以更好地保持治疗温度在理想范围内，提高治疗效果和安全性。
参考说明书附图2，示出了本发明提供的一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统的结构示意图。
本发明还提供一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统20，应用于上述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法，包括：
处理器201。
存储器202，存储器202上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器201执行时，实现如方法实施例的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法。
本发明提供的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统20能够执行上述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法，并实现相同或相似的技术效果，为避免重复，本发明不再赘述。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
（1）在本发明中，使用双模态复合消融技术，将高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态进行有效结合，对于中心位置较为集中的肿瘤细胞采取高压陡脉冲消融技术，降低了定位肿瘤细胞的难度，在胰腺癌肿瘤细胞上产生不可逆电穿孔，对胰腺癌肿瘤进行消融，合理利用高压陡脉冲消融技术产生的局部高温，对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行局部热消融，破坏肿瘤微环境，增强局部药物传递浓度提高药物疗效，提升消融效率，减少周围健康组织的热损伤。
（2）在本发明中，根据实时温度与目标温度的差异，基于PID控制策略，实时调整局部热消融模块的输出功率。这种自动化控制可以更好地保持治疗温度在理想范围内，提高治疗效果和安全性。
应理解，在本发明实施例中的处理器可以是中央处理单元（central processingunit，CPU），该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（digital signalprocessor，DSP）、专用集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
还应理解，本发明实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（read-only memory，ROM）、可编程只读存储器（programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（random access memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器（random accessmemory，RAM）可用，例如静态随机存取存储器（static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、同步动态随机存取存储器（synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（double data rate SDRAM，DDR SDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（direct rambus RAM，DR RAM）。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件（如电路）、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质（例如，软盘、硬盘、磁带）、光介质（例如，DVD）、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例提供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，该程序被处理器执行时实现如方法实施例所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法。
本发明提供的一种计算机可读存储介质可以实现上述方法实施例的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法的步骤和效果，为避免重复，本发明不再赘述。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
（1）在本发明中，使用双模态复合消融技术，将高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态进行有效结合，对于中心位置较为集中的肿瘤细胞采取高压陡脉冲消融技术，降低了定位肿瘤细胞的难度，在胰腺癌肿瘤细胞上产生不可逆电穿孔，对胰腺癌肿瘤进行消融，合理利用高压陡脉冲消融技术产生的局部高温，对目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行局部热消融，破坏肿瘤微环境，增强局部药物传递浓度提高药物疗效，提升消融效率，减少周围健康组织的热损伤。
（2）在本发明中，根据实时温度与目标温度的差异，基于PID控制策略，实时调整局部热消融模块的输出功率。这种自动化控制可以更好地保持治疗温度在理想范围内，提高治疗效果和安全性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，实现双模态复合胰腺癌肿瘤的消融方法，双模态包括高压陡脉冲消融模态和局部热消融模态，消融方法包括：
S1：获取患者的肿瘤图像数据；
S2：根据患者的肿瘤图像数据，确定目标消融范围；
S3：根据所述目标消融范围，确定所述目标消融范围的中心位置的目标温度；
S4：通过高压陡脉冲消融模块，对所述目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融；
S5：获取消融过程中的实时温度；
S6：当所述实时温度大于预设温度时，启动局部热消融模块，通过所述局部热消融模块对所述目标消融范围内的胰腺癌肿瘤进行消融；
S7：根据所述实时温度与所述目标温度之间的差异，基于PID控制策略，实时调整所述局部热消融模块的输出功率；
其中，所述高压陡脉冲消融模块具体用于：通过电极间释放高压直流超窄脉冲，在电极间形成大电流，在电极间的胰腺癌肿瘤细胞上产生不可逆电穿孔，对胰腺癌肿瘤进行消融；
其中，所述局部热消融模块具体用于：通过单电极与腿部极板间释放高频交变电流，以电极为中心形成完成局部热消融，破坏肿瘤微环境，增强局部药物传递浓度提高药物疗效；
其中，所述S2具体包括：
S201：对所述肿瘤图像数据进行分割，确定出肿瘤区域；
S202：将分割出的所述肿瘤区域扩大预设比例，形成所述目标消融范围；
其中，所述S3具体包括：
S301：确定所述目标消融范围的中心位置：
；
其中，表示中心位置的坐标，x表示横坐标值，y(x)表示目标消融范围曲线，dx表示对x进行微分；
S302：根据所述目标消融范围的最远点与所述中心位置之间的距离以及最低消融温度，确定中心位置的理论温度：
；
其中，T 1表示理论温度，T min 表示达到消融效果的最低消融温度，d表示目标消融范围的最远点与中心位置之间的距离，g(z)表示温度衰减曲线，z表示与中心位置之间的距离，dz表示对z进行微分；
S303：将所述理论温度与不造成热损伤的最大消融温度T max进行比较，取较小值作为所述目标温度。
2.根据权利要求1所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统，其特征在于，所述高压陡脉冲消融模块的电压梯度具体为：
以所述目标温度作为基准，确定所述高压陡脉冲消融模块的控制电压的电压梯度：
；
其中，T表示目标温度，T 0表示初始温度，r表示电阻率，ρ表示密度，c p 表示比热容，表示脉冲消融时间，E表示电压梯度。
3.根据权利要求1所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统，其特征在于，所述高压陡脉冲消融模块的波形延迟时间具体为：
；
其中，τ表示波形延迟时间，t p 表示正脉冲持续时间，t n 表示负脉冲持续时间，R表示能量传输效率。
4.根据权利要求1所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统，其特征在于，所述S7具体包括：
S701：计算所述实时温度与所述目标温度之间的差异值：
；
其中，e表示实时温度与目标温度之间的差异值，T r 表示实时温度，T表示目标温度；
S702：根据所述实时温度与所述目标温度之间的差异值，计算比例项、积分项和微分项：
；
其中，[P]表示比例项，[I]表示积分项，[D]表示微分项，K p 表示比例增益系数，K i 表示积分增益系数，K d 表示微分增益系数，t表示时间，dt表示对t进行微分；
S703：根据比例项、积分项和微分项，计算PID控制参数：
；
其中，PID表示PID控制参数；
S704：根据所述PID控制参数，实时调整所述局部热消融模块的输出功率。
5.根据权利要求4所述的双模态复合胰腺癌肿瘤的消融系统，其特征在于，所述比例增益系数K p 、所述积分增益系数K i 和所述微分增益系数K d 的具体确定方式为：
以实时温度与目标温度之间的差异值最小且功率损耗最小为目标，基于模拟退火算法，确定最优的比例增益系数K p 、积分增益系数K i 和微分增益系数K d 。
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