TWI615169B - 電磁熱治療估測系統以及電磁熱治療估測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種電磁熱治療估測系統適用於估測藉由電磁線圈感應針具來燒灼生物組織的燒灼結果。電磁熱治療估測系統包括輸入裝置以及處理裝置。輸入裝置用以接收多個設定參數。所述多個設定參數包括針尖深度以及電流大小。處理裝置電性連接至輸入裝置，並且具有資料庫用以儲存燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型。處理裝置用以根據燒灼範圍估測模型、溫度包絡線估測模型以及所述多個設定參數來計算對應於所述多個設定參數的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。另外，一種電磁熱治療估測方法亦被提出。

Description

電磁熱治療估測系統以及電磁熱治療估測方法

本發明是有關於一種估測技術，且特別是有關於一種電磁熱治療估測系統以及電磁熱治療估測方法。

癌症(亦稱為腫瘤)為人類常見之重大疾病，更在許多國家所統計死亡因素排名中位居前三位。由此可見，癌症治療在各國醫療需求十分迫切，且針對癌症相關治療的各式醫療器材亦是目前重要的研究領域。特別是，腫瘤的熱治療手術是當前主要的癌症治療技術的其中之一。例如是腫瘤燒灼術中的射頻燒灼手術(Radio Frequency Ablation, RFA)或是微波燒灼手術(Microwave Ablation, MWA)，其中這些癌症治療技術已可應用於局部腫瘤治療。

另一方面，亦有基於電磁熱燒灼手術(Electromagnetic Ablation, EMA)的熱治療系統。然而，目前的電磁熱治療系統並無燒灼後的溫度面積範圍估測技術，導致醫療人員在使用上無法清楚掌握的病患治療處的燒灼狀況，並且無法對熱治療系統下適當的指令與操作。舉例來說，磁場產生器要通多少電流、燒灼時間要多久、針具插入的針尖深度及其燒灼範圍是否已經達到欲燒灼之生物組織的標準等。換言之，若在臨床上無法準確掌握生物組織的物理特性與手術操作時間，將導致能量型手術器械所產生的高溫區域直徑過大，進而不慎去除良好之組織。或是，造成高溫區域直徑過小，造成無法達到有效的完整燒灼效果。

據此，為了確保電磁熱燒灼手術可具有安全的治療範圍，以使提高患者的治療品質、手術安全性與精確性。如何有效估測電磁熱燒灼手術中溫度面積範圍以及針具隨時間之溫度變化，是目前重要的課題。有鑑於此，本發明將在以下提出幾個實施例的解決方案。

本發明提供一種電磁熱治療估測系統以及電磁熱治療估測方法，可依據輸入的設定參數來進行計算相對應的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料，以使可有效估測燒灼範圍以及溫度包絡線的相關術前資訊。

本發明的電磁熱治療估測系統適用於估測藉由電磁線圈感應針具來燒灼生物組織的燒灼結果。電磁熱治療估測系統包括輸入裝置以及處理裝置。輸入裝置用以接收多個設定參數。所述多個設定參數包括針尖深度以及電流大小。處理裝置電性連接至輸入裝置，並且具有資料庫用以儲存燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型。處理裝置用以根據燒灼範圍估測模型、溫度包絡線估測模型以及所述多個設定參數計算對應於所述多個設定參數的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。

在本發明的一實施例中，上述的資料庫更用以儲存生物組織的多個第一熱物理參數，並且儲存針具以及電磁線圈的多個第二熱物理參數。處理裝置用以依據所述多個第一熱物理參數以及所述多個第二熱物理參數進行電磁模擬分析以及熱傳模擬分析，以分別建立燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型。

在本發明的一實施例中，上述的多個第一熱物理參數包括生物組織的密度、比熱容值、熱傳導率以及導電率。

在本發明的一實施例中，上述的多個第二熱物理參數包括針具的密度、比熱容值、熱傳導率以及導電率，以及電磁線圈的表面電流密度、輻射磁通量以及導電率。

在本發明的一實施例中，上述的多個設定參數更包括燒灼時間。處理裝置根據溫度特性方程式以及所述多個設定參數來計算針具的溫度變化資料。

在本發明的一實施例中，上述的溫度特性方程式包括多個參數值。所述多個參數值包括針尖溫度、針尾溫度、非線性迴歸參數值、熱治療執行時間以及溫度指數的時變參數值。

在本發明的一實施例中，上述的處理裝置藉由針具預先對於另一生物組織進行不同燒灼時間、不同針尖深度以及不同電流大小的多個採樣燒灼操作，並且透過非線性迴歸分析法分析每一所述多個採樣燒灼操作的針具溫度以及針尾溫度，以建立溫度特性方程式。

在本發明的一實施例中，上述的電磁熱治療估測系統更包括驅動電路、電流感測器以及溫度感測器。驅動電路電性連接至電磁線圈。驅動電路用以透過電磁線圈產生交變磁場以感應針具。電流感測器電性連接至驅動電路。電流感測器用以感測驅動電路提供分別對應所述多個採樣燒灼結果的多個電流值。溫度感測器電性連接至針具。溫度感測器用以感測針具分別對應所述多個採樣燒灼結果的多個溫度值。處理裝置依據對應於不同燒灼時間以及不同針尖深度的所述多個電流值以及所述多個溫度值透過非線性迴歸分析法建立溫度特性方程式。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置電性連接至處理裝置。顯示裝置用以依據燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料來顯示對應於所述多個設定參數的燒灼範圍影像以及至少一溫度包絡線。燒灼範圍影像更包括標示最大燒灼寬度。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置更用以依據溫度變化資料來顯示針具的溫度變化曲線。

本發明的電磁熱治療估測方法適用於估測藉由電磁線圈感應針具來燒灼生物組織的燒灼結果。電磁熱治療估測方法包括以下步驟。接收多個設定參數，並且所述多個設定參數包括針尖深度以及電流大小。根據燒灼範圍估測模型、溫度包絡線估測模型以及所述多個設定參數計算對應於針尖深度以及電流大小的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。

在本發明的一實施例中，上述的電磁熱治療估測方法更包括以下步驟。依據生物組織的多個第一熱物理參數以及針具以及電磁線圈的多個第二熱物理參數進行電磁模擬分析以及熱傳模擬分析，以分別建立燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型。

在本發明的一實施例中，上述的多個第一熱物理參數包括生物組織的密度、比熱容值、熱傳導率以及導電率。

在本發明的一實施例中，上述的多個第二熱物理參數包括針具的密度、比熱容值、熱傳導率以及導電率，以及電磁線圈的表面電流密度、輻射磁通量以及導電率。

在本發明的一實施例中，上述的多個設定參數更包括燒灼時間。電磁熱治療估測方法更包括以下步驟。根據溫度特性方程式以及所述多個設定參數來計算針具的溫度變化資料。

在本發明的一實施例中，上述的電磁熱治療估測方法更包括以下步驟。藉由針具預先對於另一生物組織進行不同燒灼時間、不同針尖深度以及不同電流大小的多個採樣燒灼操作。透過非線性迴歸分析法分析每一所述多個採樣燒灼操作的針具的針尖溫度以及針尾溫度，以建立溫度特性方程式。

在本發明的一實施例中，上述建立溫度特性方程式的步驟包括以下步驟。透過驅動電路驅動電磁線圈以產生交變磁場，以使感應針具。透過電流感測器感測驅動電路提供分別對應所述多個採樣燒灼結果的多個電流值。透過溫度感測器感測針具分別對應所述多個採樣燒灼結果的多個溫度值。依據對應於不同燒灼時間以及不同針尖深度的所述多個電流值以及所述多個溫度值透過非線性迴歸分析法建立溫度特性方程式。

在本發明的一實施例中，上述的電磁熱治療估測方法更包括以下步驟。透過顯示裝置依據燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料來顯示對應於所述多個設定參數的燒灼範圍影像以及至少一溫度包絡線。燒灼範圍影像更包括標示最大燒灼寬度。

在本發明的一實施例中，上述的電磁熱治療估測方法更包括以下步驟。透過顯示裝置依據溫度變化曲線資料來顯示對應於所述多個設定參數的溫度變化曲線。

基於上述，本發明實施例的電磁熱治療估測系統及電磁熱治療估測方法，可透過預先建立於資料庫中的燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型以及輸入的多個設定參數來計算對應於設定參數的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。因此，本發明實施例的電磁熱治療估測系統可依據醫療人員所提供的設定參數來有效估測藉由電磁線圈感應針具來燒灼生物組織所造成的燒灼範圍以及溫度包絡線。據此，本發明實施例的電磁熱治療估測系統可藉由提供準確的術前估測資訊，進而有效提高燒灼手術的安全性以及燒灼治療品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下提出多個實施例來說明本發明，然而本發明不僅限於所例示的多個實施例。又實施例之間也允許有適當的結合。在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「電性連接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置電性連接至於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。

圖1繪示本發明一實施例的電磁熱治療估測系統的方塊示意圖。參考圖1，電磁熱治療估測系統100包括輸入裝置110、處理裝置120以及顯示裝置130。在本實施例中，輸入裝置110電性連接至處理裝置120。輸入裝置110用以接收外部輸入的多個設定參數，並且提供所述多個設定參數至處理裝置120。處理裝置120具有資料庫121用以儲存多個估測模型。在本實施例中，處理裝置120可依據資料庫121當中的所述多個估測模型以及所述多個設定參數來計算對應於所述多個設定參數的資料，並且透過顯示裝置130呈現估測結果。

在本實施例中，輸入裝置110可例如是實體的鍵盤（keyboard）、滑鼠（mouse）、按鈕（button）或觸控板（touchpad）等，諸如此類的實體元件。或者，輸入裝置110也可例如是屬於軟體元件的輸入介面（input interface）。舉例來說，顯示裝置130可例如是具有觸控功能的顯示器。顯示裝置130可呈現輸入介面的影像資訊，以使醫療人員可藉由觸控顯示裝置130的方式來輸入設定參數。或者，醫療人員也可透過額外的實體鍵盤來輸入設定參數，本發明並不加以限制。對此，本實施例的輸入裝置110以及顯示裝置130可依據所屬領域的通常知識可獲得足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在本實施例中，處理裝置120可例如是包括由單核心或多核心組成的中央處理單元（Central Processing Unit, CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor, DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits, ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device, PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，可用以執行本發明各實施例的電磁熱治療估測方法。並且，處理裝置120可進一步包括記憶體元件。記憶體元件例如是隨機存取記憶體（Random Access Memory, RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory, ROM）或快閃記憶體（Flash memory）等，可至少用以儲存本發明各實施例中所述的資料庫，並且資料庫可包括儲存有本發明各實施例中所述的各種參數資料以及估測模型。

具體來說，本實施例的電磁熱治療估測系統100是用於估測藉由電磁線圈感應針具來燒灼生物組織的燒灼結果。在本實施例中，處理裝置120可預先儲存燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型。醫療人員可藉由輸入裝置110輸入設定參數，其中設定參數可包括針尖深度以及電流大小。因此，本實施例的處理裝置120可根據燒灼範圍估測模型、溫度包絡線估測模型以及所述多個設定參數來計算對應於所述多個設定參數的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。並且，顯示裝置130可依據燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料來顯示具有燒灼範圍以及溫度包絡線的影像畫面。須注意的是，在本實施例中，針尖深度是指電磁線圈到針具的針尖距離。電流大小是指驅動電磁線圈，以使電磁線圈產生交變磁場感應針具的電流值。

在本實施例中，處理裝置120的資料庫121可用以儲存屬於生物組織的多個第一熱物理參數，以及儲存屬於針具以及電磁線圈的多個第二熱物理參數。在本實施例中，生物組織可例如是離體組織（In Vitro Tissue）或是活體組織（Living Tissue）。並且，生物組織可例如是人體或動物的各種器官組織部位，例如甲狀腺或肝臟組織等，本發明並不加以限制。第一熱物理參數以及第二熱物理參數可從醫學期刊文獻或臨床實驗等方式預先取得，並且內建於資料庫121當中。在本實施例中，所述多個第一熱物理參數可例如包括生物組織的密度、比熱容值、熱傳導率以及導電率。所述多個第二熱物理參數可例如包括針具的密度、比熱容值、熱傳導率以及導電率，以及電磁線圈的表面電流密度、輻射磁通量以及導電率等，但本發明不限於此。

在本實施例中，處理裝置120可預先建立電磁線圈、針具以及生物組織的幾何結構模型，再透過有限元素法（finite element method）的複合式物理量分析，以依據所述多個第一熱物理參數以及所述多個第二熱物理參數分別針對電磁分析以及熱傳分析單獨建立模組。也就是說，在電磁熱治療估測系統100於執行估測操作前，處理裝置120可預先依據所述多個第一熱物理參數以及所述多個第二熱物理參數建立的燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型。因此，當電磁熱治療估測系統100於執行估測操作時，處理裝置120可直接利用預先儲存在資料庫121中的燒灼範圍估測模型、溫度包絡線估測模型以及設定參數來進行估測操作，以取得對應的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料，並且透過顯示裝置130呈現具有燒灼範圍以及溫度包絡線的影像資訊。另外，關於上述的有限元素法的實際運算方式可依據所屬領域的通常知識可獲得足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖2繪示本發明一實施例的針具的結構示意圖。本發明各實施例所述的針具可例如圖2所示的針具240。參考圖2，針具240可包括感磁區240A以及非感磁區240B。感磁區240A的一端為針尾241，以及另一端為針尖242。其中，感磁區240A可為實心的醫療級金屬，並且例如是由銀、白金、不鏽鋼、鈦或鈦合金等材料所製成，而非感磁區240B可例如是由醫療級陶瓷等材料所製成。並且，非感磁區240B銜接於感磁區240A的一端可具有熱電偶（thermocouple）243。熱電偶243可用以感測感磁區240A的針尾241的溫度值。在本實施例中，針尖242的溫度值可依據針具240的材料特性以及熱傳導特性藉由感測到的針尾241的溫度值來推算。然而，圖2所示的針具240為一範例實施例用於說明本發明各實施例的針具的結構關係以及溫度感測方式，而針具的感磁區240A以及非感磁區240B的大小以及相對位置並不限於此。針具的相關規格以及體積大小可依據不同醫療情況、燒灼對象來設計之。

圖3繪示本發明一實施例的電磁熱治療的燒灼操作示意圖。參考圖3，本發明各實施例所述的燒灼操作可例如為圖3所示。在本實施例中，針具340可插入生物組織BT於一針尖深度d，以對於生物組織BT當中的特定部位進行燒灼，其中針尖深度d為針具340的針尖342到電磁線圈350的距離。在本實施例中，針具340可藉由電磁線圈350以電磁感應的方式進行加熱，以使針尾341到針尖342之間的感磁區的溫度上升。也就是說，由於針具340具有感磁區以及非感磁區（例如圖2所示），因此當針具340插入生物組織BT且加熱時，針具340僅會對於生物組織BT當中的特定部位進行燒灼，而不會損壞其他部位。此外，針具340可具有熱電偶343用以感測針具的溫度值，以使可得知針具340的加熱程度。

圖4A~4C繪示本發明一實施例的對應不同電流大小的溫度包絡線的分布示意圖。同時參考圖3、圖4A~4C，本發明各實施例的電磁熱治療估測系統所估測的溫度包絡線可例如是如圖4A~4C所示。須注意的是，圖4A~4C所示的溫度包絡線分布是基於相同燒灼時間，但差異在於不同電流大小的示意圖，其中不同的電流大小將分別對應不同的燒灼範圍。詳細來說，圖4A為電磁線圈350具有電流值為1000安培（Ap-p）的情況下，針具340在生物組織BT當中進行燒灼操作所產生的溫度包絡線分布。圖4B為電磁線圈350具有電流值為1200安培的情況下，針具340在生物組織BT當中進行燒灼操作所產生的溫度包絡線分布。圖4C為電磁線圈350具有電流值為1400安培的情況下，針具340在生物組織BT當中進行燒灼操作所產生的溫度包絡線分布。

如圖4A所示，在電流值為1000安培的情況下，針具340將產生43 ^oC、50 ^oC以及60 ^oC的溫度包絡線，並且43 ^oC的溫度包絡線的最大燒灼寬度可例如是包絡線與基準線401相交兩點之間的距離。如圖4B所示，在電流值為1200安培的情況下，針具340將產生43 ^oC、50 ^oC、60 ^oC以及95 ^oC的溫度包絡線，並且43 ^oC的溫度包絡線的最大燒灼寬度可例如是包絡線與基準線402相交兩點之間的距離。如圖4C所示，在電流值為1400安培的情況下，針具340將產生43 ^oC、50 ^oC、60 ^oC以及95 ^oC的溫度包絡線，並且43 ^oC的溫度包絡線的最大燒灼寬度可例如是包絡線與基準線403相交兩點之間的距離。也就是說，當驅動電磁線圈350電流值越大時，則針具340產生的溫度越高，並且溫度包洛線的最大燒灼寬度也越大。值得注意的是，上述50 ^oC以及60 ^oC的溫度值可例如是代表腫瘤碳化的有效溫度，並且上述43 ^oC的溫度值可例如是生物組織不會受破壞的臨界值。因此，醫療人員在進行燒灼手術前，可藉由電磁熱治療估測系統所估測如圖4A~4C所呈現溫度包洛線分布來預先得知可能的燒灼結果以及燒灼範圍大小，以有效掌握相關燒灼設定。

附帶一提的是，圖4A~4C所呈現溫度包洛線還可搭配依據不同溫度值所產生漸變的色彩變化，以使呈現燒灼範圍的估測範圍。例如，針具往外延伸的方向，由溫度高至溫度低可呈現紅色到藍色的漸變的色彩變化，但本發明也不加以限制。另外，本發明的電流值大小以及包絡線的溫度值大小並不限於上述圖4A~4C所示之各個數值，上述各電流值大小以及包絡線的溫度值大小可依據不同醫療需求而設定之。

再參考圖1。也就是說，醫療人員可利用電磁熱治療估測系統100的輸入裝置110輸入特定的針尖深度以及特定的電流大小的設定參數，並且經由處理裝置120進行估測，以取得相對應的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。並且，顯示裝置130可依據此燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料來顯示例如圖4A~4C的其中之一的溫度包絡線分布以及燒灼範圍資訊。因此，醫療人員可藉由電磁熱治療估測系統100有效的估測對應於設定參數的燒灼結果。

圖5繪示本發明另一實施例的電磁熱治療估測系統的方塊示意圖。參考圖5，電磁熱治療估測系統500可包括處理裝置520、針具540、電磁線圈550、閘極驅動器560、驅動電路570、電流感測器580以及溫度感測器590。在本實施例中，處理裝置520可藉由閘極驅動器560來控制驅動電路570。驅動電路570可包括全橋式反流器571以及變壓器572。在本實施例中，電磁線圈550可藉由驅動電路570的變壓器572來驅動，以使電磁線圈550以電磁感應的方式加熱針具540。在本實施例中，電流感測器580電性連接至全橋式反流器571。處理裝置520可藉由電流感測器580感測驅動電路570的電流值。此外，處理裝置520還可藉由溫度感測器590來感測針具540的溫度值。其中，溫度感測器590可例如是電性連接至於圖2、圖3所示的熱電偶元件。據此，本實施例的電磁熱治療估測系統500於執行燒灼操作時，可取得相關的電流值以及溫度值。值得注意的是，在本發明各實施例中的電磁熱治療估測系統除了可具有如圖1所示的裝置特徵，電磁熱治療估測系統還可進一步包括如圖5所示用於加熱電磁線圈的各裝置特徵

具體來說，圖6繪示本發明一實施例的藉由電磁線圈加熱針具的步驟流程圖。同時參考圖5、圖6，本發明各實施例所述的燒灼操作可例如透過以下步驟。在步驟S610中，電磁熱治療估測系統500可提供交變電流至電磁線圈550，以使電磁線圈550對應產生交變磁場。接著，由於針具540將會受到磁力線的切割，以使針具的感磁區將會對應產生一個抵抗外來磁通變化的感應電動勢（electromotive force）。也就是說，在步驟S620中，基於法拉第定律（Faraday’s Law）以及冷次定律（Lenz’s Law），電磁熱治療估測系統500可利用產生的交變磁場感應針具540，以使針具540產生對應變換的渦電流（I _e）。並且，基於焦耳定律（Joule’s Laws），由於針具540具有等效電阻（R），因此針具540上感應產生的渦電流將會產生功率損失（I _e ²R），進而造成針具540的溫度上升。因此，在步驟S630中，基於針具540的阻抗特性，針具540的溫度將對應變換的渦電流而上升。因此，針具540可對於感磁區周遭的生物組織進行燒灼操作（如圖3所示）。

圖7繪示本發明一實施例的溫度曲線的示意圖。同時參考圖1、圖7。在本實施例中，輸入裝置110所接收設定參數可進一步包括有燒灼時間。處理裝置120的資料庫121當中可進一步儲存有溫度特性方程式。並且，本實施例的處理裝置120可根據溫度特性方程式以及設定參數來計算針具的溫度變化資料。須注意的是，針具的溫度變化資料是指當電磁線圈加熱針具來燒灼生物組織時針具（如圖2所示的感磁區240A的溫度變化）所產生的溫度變化曲線。在本實施例中，顯示裝置130可顯示處理裝置120所估測針具的針尖溫度的溫度變化曲線702，以及針尾溫度的溫度變化曲線704。據此，醫療人員可有效率的根據估測的溫度變化曲線702、704來考量燒灼時間的長短。甚至，醫療人員還可依據上述的溫度資訊對應調整用於驅動磁場線圈的電流大小、燒灼時間的長短，以及針具插入生物組織的針尖深度，以有效控制對生物組織的燒灼結果。附帶一提的是，上述的燒灼時間是指開始驅動電磁線圈至停止驅動電磁線圈的時間長度。

在本實施例中，處理裝置120可透過多個採樣燒灼操作來取得多個採樣燒灼結果，以預先建立溫度特性方程式。具體來說，醫療人員可利用針具來針對另外的多個生物組織進行不同燒灼時間以及不同電流大小的燒灼實驗（如圖5、圖6實施例所述的燒灼操作方式），以取得對應的溫度值，以使處理裝置120可取得多個採樣燒灼結果。並且，當處理裝置120取得對應不同燒灼時間的所述多個採樣燒灼結果後，處理裝置120可透過非線性迴歸分析法（Nonlinear Regression Analysis）針對所述多個不同燒灼時間以及不同針尖深度所對應的多個溫度值以及多個電流值進行迴歸分析，以取得溫度特性方程式的相關參數值。另外，關於上述的非線性迴歸分析法的實際運算方式可依據所屬領域的通常知識可獲得足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

在本實施例中，溫度特性方程式可例如以下方程式（1）所示。 (T

- T

)= K

(t

)………………………(1)

對於上述方程式（1），其中T

為感磁區的針尖溫度、T

為感磁區的針尾溫度、K

為特定電流值與針尖深度的非線性迴歸參數值、K

為溫度指數的時變參數值，以及t為熱治療的執行時間。舉例來說，經由非線性迴歸分析法的計算，非線性迴歸參數值K

可例如介於1~100之間，以及時變參數值K

可例如介於0.1~0.5之間，但本發明並不限於此。非線性迴歸參數值K

以及時變參數值K

的範圍可依據不同針具規格、不同電磁線圈規格或是不同生物組織特性來對應調整。

也就是說，本實施例的電磁熱治療估測裝置100除了可估測針具燒灼生物組織所造成的燒灼範圍以及溫度包絡線的範圍之外，還可估測針具受到電磁線圈加熱所導致的溫度變化。因此，當醫療人員使用電磁熱治療估測裝置100進行燒灼操作的估測時，醫療人員可透過顯示裝置130得知針具的溫度變化曲線。藉此，醫療人員可考量當實際執行燒灼操作時，如何調整燒灼時間的大小，以避免發生過度燒灼或燒灼不足的情況。

圖8繪示本發明一實施例的電磁熱治療估測方法的步驟流程圖。參考圖1、圖8，本實施例的方法可至少適用於圖1的電磁熱治療估測系統。在本實施例中，電磁熱治療估測系統100適用於估測藉由電磁線圈加熱針具來燒灼生物組織的燒灼結果。因此，本實施例的電磁熱治療估測方法可包括以下步驟。首先，在步驟S610中，電磁熱治療估測系統100可藉由輸入裝置110接收多個設定參數，並且所述多個設定參數包括針尖深度以及電流大小。接著，在步驟S620中，電磁熱治療估測系統100的處理裝置120根據燒灼範圍估測模型、溫度包絡線估測模型以及所述多個設定參數計算對應於針尖深度以及電流大小的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。據此，本實施例的電磁熱治療估測方法可依據醫療人員輸入的設定參數，來估測以及模擬有關電磁熱治療的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。

此外，本實施例的電磁熱治療估測方法所獲得的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料可透過顯示裝置130來呈現，但本發明並不限於此。在一實施例中，電磁熱治療估測系統100也可透過其他方式輸出上述各實施例的估測資料給醫療人員，本發明並不加以限制。另外，本實施例的電磁熱治療估方法可由圖1至圖7實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，本發明實施例的電磁熱治療估測系統及電磁熱治療估測方法，可透過預先建立於資料庫中的燒灼範圍估測模型以及溫度包絡線估測模型以及輸入的針尖深度以及電流大小來計算對應的燒灼範圍資料以及溫度包絡線資料。並且，可透過預先建立於資料庫中的溫度特性方程式以及輸入的燒灼時間來計算對應的溫度變化資料。因此，電磁熱治療估測系統可透過顯示裝置依據燒灼範圍資料、溫度包絡線資料以及溫度變化資料來顯示有關燒灼生物組織的燒灼範圍、溫度包絡線以及溫度變化曲線。據此，本發明實施例的電磁熱治療估測系統及電磁熱治療估測方法可有效提供醫療人員準確的術前估測資訊，進而有效提高燒灼手術的安全性以及燒灼治療品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、500‧‧‧電磁熱治療估測系統

110‧‧‧輸入裝置

120、520‧‧‧處理裝置

121‧‧‧資料庫

130‧‧‧顯示裝置

240、340、540‧‧‧針具

240A‧‧‧感磁區

240B‧‧‧非感磁區

241、341‧‧‧針尾

242、342‧‧‧針尖

243、343‧‧‧熱電偶

350、550‧‧‧電磁線圈

401、402、403‧‧‧基準線

560‧‧‧閘極驅動器

570‧‧‧驅動電路

571‧‧‧全橋式反流器

572‧‧‧變壓器

580‧‧‧電流感測器

590‧‧‧溫度感測器

702、703‧‧‧溫度曲線

BT‧‧‧生物組織

d‧‧‧針尖深度

S610、S620、S630、S810、S820‧‧‧步驟

圖1繪示本發明一實施例的電磁熱治療估測系統的方塊示意圖。 圖2繪示本發明一實施例的針具的結構示意圖。 圖3繪示本發明一實施例的電磁熱治療的燒灼操作示意圖。 圖4A~4C繪示本發明一實施例的對應不同電流大小的溫度包絡線的分布示意圖。 圖5繪示本發明另一實施例的電磁熱治療估測系統的方塊示意圖。 圖6繪示本發明一實施例的藉由電磁線圈感應針具的步驟流程圖。 圖7繪示本發明一實施例的溫度曲線的示意圖。 圖8繪示本發明一實施例的電磁熱治療估測方法的步驟流程圖。

100‧‧‧電磁熱治療估測系統

110‧‧‧輸入裝置

120‧‧‧處理裝置

121‧‧‧資料庫

130‧‧‧顯示裝置

Claims (18)

1. 一種電磁熱治療估測系統，適用於估測藉由一電磁線圈感應一針具來燒灼一生物組織的一燒灼結果，其中該電磁熱治療估測系統包括：一輸入裝置，用以接收多個設定參數，並且該些設定參數包括一針尖深度以及一電流大小；以及一處理裝置，電性連接至該輸入裝置，並且具有一資料庫用以儲存一燒灼範圍估測模型以及一溫度包絡線估測模型，其中該處理裝置用以根據該燒灼範圍估測模型、該溫度包絡線估測模型以及該些設定參數計算對應於該些設定參數的一燒灼範圍資料以及一溫度包絡線資料，其中該資料庫更用以儲存一生物組織的多個第一熱物理參數，並且儲存該針具以及該電磁線圈的多個第二熱物理參數，其中該處理裝置用以依據該些第一熱物理參數以及該些第二熱物理參數進行一電磁模擬分析以及一熱傳模擬分析，以分別建立該燒灼範圍估測模型以及該溫度包絡線估測模型。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電磁熱治療估測系統，其中該些第一熱物理參數包括該生物組織的一密度、一比熱容值、一熱傳導率以及一導電率。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電磁熱治療估測系統，其中該些第二熱物理參數包括該針具的一密度、一比熱容值、一熱 傳導率以及一導電率，以及該電磁線圈的一表面電流密度、一輻射磁通量以及一導電率。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電磁熱治療估測系統，其中該些設定參數更包括一燒灼時間，並且該處理裝置根據一溫度特性方程式以及該些設定參數來計算該針具的一溫度變化資料。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電磁熱治療估測系統，其中該溫度特性方程式包括多個參數值，並且該些參數值包括一針尖溫度、一針尾溫度、一非線性迴歸參數值、一熱治療執行時間以及一溫度指數的時變參數值。
6. 如申請專利範圍第4項所述的電磁熱治療估測系統，其中該處理裝置藉由該針具預先對於另一生物組織進行不同燒灼時間、不同針尖深度以及不同電流大小的多個採樣燒灼操作，並且透過一非線性迴歸分析法分析每一該些採樣燒灼操作的該針具的一針尖溫度以及一針尾溫度，以建立該溫度特性方程式。
7. 如申請專利範圍第6項所述的電磁熱治療估測系統，更包括：一驅動電路，電性連接至該電磁線圈，用以透過該電磁線圈產生一交變磁場以感應該針具；一電流感測器，電性連接至該驅動電路，用以感測該驅動電路提供分別對應該些採樣燒灼結果的多個電流值；以及一溫度感測器，電性連接至該針具，用以感測該針具分別對應該些採樣燒灼結果的多個溫度值， 其中該處理裝置依據對應於不同燒灼時間的該些電流值以及該些溫度值透過該非線性迴歸分析法建立該溫度特性方程式。
8. 如申請專利範圍第4項所述的電磁熱治療估測系統，更包括：一顯示裝置，電性連接至該處理裝置，用以依據該燒灼範圍資料以及該溫度包絡線資料來顯示對應於該些設定參數的一燒灼範圍影像以及至少一溫度包絡線，其中該燒灼範圍影像更包括標示一最大燒灼寬度。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電磁熱治療估測系統，其中該顯示裝置更用以依據該溫度變化資料來顯示該針具的一溫度變化曲線。
10. 一種電磁熱治療估測方法，適用於估測藉由一電磁線圈感應一針具來燒灼一生物組織的一燒灼結果，其中該電磁熱治療估測方法包括：接收多個設定參數，並且該些設定參數包括一針尖深度以及一電流大小；根據一燒灼範圍估測模型、一溫度包絡線估測模型以及該些設定參數計算對應於該針尖深度以及該電流大小的一燒灼範圍資料以及一溫度包絡線資料；以及依據該生物組織的多個第一熱物理參數以及該針具以及該電磁線圈的多個第二熱物理參數進行一電磁模擬分析以及一熱傳模擬分析，以分別建立該燒灼範圍估測模型以及該溫度包絡線估測 模型。
11. 如申請專利範圍第10項所述的電磁熱治療估測方法，其中該些第一熱物理參數包括該生物組織的一密度、一比熱容值、一熱傳導率以及一導電率。
12. 如申請專利範圍第10項所述的電磁熱治療估測方法，其中該些第二熱物理參數包括該針具的一密度、一比熱容值、一熱傳導率以及一導電率，以及該電磁線圈的一表面電流密度、一輻射磁通量以及一導電率。
13. 如申請專利範圍第10項所述的電磁熱治療估測方法，其中該些設定參數更包括一燒灼時間，並且該電磁熱治療估測方法更包括：根據一溫度特性方程式以及該些設定參數來計算該針具的一溫度變化資料。
14. 如申請專利範圍第13項所述的電磁熱治療估測方法，其中該溫度特性方程式包括多個參數值，並且該些參數值包括該針具的一針尖溫度以及一針尾溫度的溫度差、一非線性迴歸參數值、一熱治療執行時間以及一溫度指數的時變參數值。
15. 如申請專利範圍第13項所述的電磁熱治療估測方法，更包括：藉由該針具預先對於另一生物組織進行不同燒灼時間、不同針尖深度以及不同電流大小的多個採樣燒灼操作；以及透過一非線性迴歸分析法分析分析每一該些採樣燒灼操作的 該針具的一針尖溫度以及一針尾溫度，以建立該溫度特性方程式。
16. 如申請專利範圍第15項所述的電磁熱治療估測方法，其中建立該溫度特性方程式的步驟包括：透過一驅動電路驅動該電磁線圈以產生一交變磁場，以使感應該針具；透過一電流感測器感測該驅動電路提供分別對應該些採樣燒灼結果的多個電流值；透過一溫度感測器感測該針具分別對應該些採樣燒灼結果的多個溫度值；以及依據對應於不同燒灼時間以及不同針尖深度的該些電流值以及該些溫度值透過該非線性迴歸分析法建立該溫度特性方程式。
17. 如申請專利範圍第13項所述的電磁熱治療估測方法，更包括：透過一顯示裝置依據該燒灼範圍資料以及該溫度包絡線資料來顯示對應於該些設定參數的一燒灼範圍影像以及至少一溫度包絡線，其中該燒灼範圍影像更包括標示一最大燒灼寬度。
18. 如申請專利範圍第17項所述的電磁熱治療估測方法，更包括：透過該顯示裝置依據該溫度變化曲線資料來顯示對應於該些設定參數的一溫度變化曲線。