[发明专利]肿瘤微波介入治疗热场边界显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波辐射热场边界显示方法，特别是一种多根微波治疗针介入治疗肿瘤的三维热场边界显示方法。

背景技术

肿瘤微波介入治疗是将微波天线(治疗针)经皮刺入人体病灶区，利用微波天线组织中产生微波，在受微波辐射的局部形成一定形态的热凝固区，利用高温将肿瘤热坏死。热凝固区正好完全将肿瘤覆盖是最理想的治疗方案，若热凝固区边界线超出肿瘤轮廓，超出部分的人体正常组织细胞将会被损坏，若热凝固区没有完全覆盖肿瘤，就不能把肿瘤细胞完全灭活，所以热凝固区边界的确定至关重要，特别是多根微波天线作用下的辐射热场，因其复杂难以确定，给临床上的应用带来很多困难。

CN1453052A发明专利申请公开了一种肿瘤微波介入治疗多天线热场组合方法，该方法在自制的微波辐射场模拟测量装置上进行模拟测量，测出不同能量的微波辐射在微波体模上一定预定点处温度随时间的变化，将数据代入生物传热方程，得到在单位时间内单位体积体模组织吸收的微波辐射能量SAR(SpecificAbsorption Rate)，将SAR代入其分布函数方程，通过计算机解联立方程，求出方程的各项系数，即得到了单根治疗针微波辐射三维热场分布。在此基础上，将微波天线类型、数量及位置，功率和组织血流灌注率这六种情况进行排列组合，建立计算机模型，利用有限元软件求出不同组合条件下的微波热凝固热场。最后在上述热场中加入治疗所需的边界条件进行三维重建，得到不同组合条件下的微波热凝固热场分布数据库。治疗前根据肿瘤的具体情况在上述数据库中选择热场曲线与肿瘤形状最为相近的治疗方案。

该方法提供了一种计算多根微波天线下的微波热场三维分布的方法，但是该方法所建立的数据库基于六种情况的排列组合，且每种情况仅限于有限的几个取值，所能计算出的热场分布为治疗参数非连续变化的多种情况，非常有限，而肿瘤的情况千变万化，所以该方法只能提供受到多种条件限制的相对较优的治疗方案。

另外，该方法分别对六种情况的多个取值的排列组合分别建立数学模型，再利用有限元软件求出热场分布，过程复杂，计算量大，通常需要十几分钟至半个小时，不能满足实时性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多种治疗参数连续可调的肿瘤微波介入治疗热场边界显示方法，为肿瘤微波介入治疗提供相对最优的治疗方案。

本发明的另一目的是提供一种过程简单、计算量小的可实时显示肿瘤微波介入治疗热场边界的方法。

本发明通过以下三个步骤实现：1、在自制的实验装置上进行模拟测量，通过组合方程式计算出单根微波天线在不同辐射功率作用下单位时间内单位体积体模组织吸收的微波辐射能量SAR(Specific Absorption Rate)分布函数；2、以单根微波天线的实时三维热场的SAR分布函数为基础，建立一根以上微波天线共同作用下的热场分布数学模型；3、将热凝固区边界温度、治疗时间、肿瘤灌注系数代入上述热场分布数学模型，求出满足所述热场分布数学模型的坐标点，通过软件处理，将求出的坐标点集在计算机上三维显示，改变辐射功率，连续改变热凝固区边界温度、治疗时间、肿瘤灌注系数、微波天线数量及位置，找出相对最优的治疗方案。

本发明能将一定功率条件下的两根或多根微波天线的热场边界直接在计算机上建模并直观显示，改变治疗参数即可得到相应的三维热场边界显示，过程简单，计算速度快，满足实时性。且多个治疗参数连续可调，避免了将治疗参数排列组合，建立数据库并利用有限元软件计算所带来的麻烦和庞大的计算量。

附图说明

图1是本发明实施例模拟测量装置结构示意图；

图2是本发明实施例模拟测量实验坐标系图；

图3是本发明实施例测量布点示意图；

图4是图3各点的坐标值；

图5是本发明实施例步骤一SAR/ρC分布函数列表；

图6是本发明实施例两根微波天线布置示意图。

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

以多根微波天线作用下的肝癌微波介入治疗的三维热场边界显示为例对本发明作进一步说明。

步骤一：

在图1所示的实验装置上进行模拟测量，通过组合方程式计算出单根辐射天线在40W、50W和60W的典型辐射功率下单位时间内单位体积体模组织吸收的微波辐射能量SAR(SpecificAbsorption Rate)分布函数。

生物热方程：