[发明专利]用于射频消融疗法的交互式患者特定仿真的系统和方法

权利要求书

1.一种用于肝脏肿瘤消融的交互式患者特定仿真的方法，包括：

从患者的医学图像数据估计肝脏和肝脏的静脉系统的患者特定解剖模型；

从肝脏的患者特定解剖模型生成计算域；

基于患者特定解剖模型来仿真肝脏和肝脏的循环系统中的血流；

基于虚拟消融探测器位置和所仿真的肝脏和肝脏的循环系统中的血流，通过在计算域的多个节点中的每一个处求解生物热方程来仿真由于消融所致的热扩散；以及

基于所仿真的热扩散来计算肝脏中的细胞坏死并且基于所计算的细胞状态更新组织参数。

2.权利要求1的方法，还包括：

基于所仿真的热扩散生成肝脏的温度图的可视化；以及

生成所计算的坏死区的可视化。

3.权利要求2的方法，还包括：

交互式地接收指示消融探测器的经修改的位置的用户输入；以及

基于虚拟消融探测器的经修改的位置来重新仿真热扩散和细胞坏死，

重新生成温度图的可视化和所计算的坏死区的可视化。

4.权利要求2的方法，还包括：

交互式地接收用户输入以修改患者特定解剖模型、用于仿真血流的计算流体动力学模型、生物热方程或用于仿真细胞坏死的细胞坏死模型中的至少一个的至少一个参数；以及

利用经修改的至少一个参数来重新仿真血流、热扩散和细胞坏死；

生成温度图的可视化和所计算的坏死区的可视化。

5.权利要求1的方法，其中从患者的医学图像数据估计肝脏和肝脏的静脉系统的患者特定解剖模型包括：

估计包括肝实质、至少一个肿瘤、肝静脉、腔静脉、门静脉和肝动脉的肝脏的患者特定解剖模型。

6.权利要求1的方法，其中基于患者特定解剖模型来仿真肝脏和肝脏的循环系统中的血流包括：

使用计算流体动力学（CFD）仿真来计算在多个时间步长期间的肝静脉中的3D血流和入口压强；

基于肝静脉中的血流和入口压强计算在多个时间步长期间的门静脉和肝动脉上游压强；以及

使用CFD仿真基于门静脉上游压强来计算在多个时间步长期间的门静脉和肝动脉中的3D血流。

7.权利要求1的方法，其中基于患者特定解剖模型来仿真肝脏和肝脏的循环系统中的血流包括：

在多个时间步长中的每一个处使用计算流体动力学（CFD）解算器在肝脏的静脉系统的水平集表示上仿真肝脏的循环系统中的血流；以及

通过使用多孔血流解算器计算多孔血流来仿真肝实质中的血流。

8.权利要求7的方法，其中通过使用多孔血流解算器计算多孔血流来仿真肝实质中的血流包括：

通过使用有限元方法（FEM）在肝脏的四面体网格上计算多孔血流来仿真肝实质中的血流。

9.权利要求1的方法，其中基于虚拟消融探测器位置和所仿真的肝脏和肝脏的循环系统中的血流，通过在计算域的多个节点中的每一个处求解生物热方程来仿真由于消融所致的热扩散包括：

使用格子玻尔兹曼方法（LBM）在患者特定解剖模型的水平集表示的多个节点中的每一个处求解生物热方程。

10.权利要求9的方法，其中使用格子玻尔兹曼方法（LBM）在患者特定解剖模型的水平集表示的多个节点中的每一个处求解生物热方程包括：

对于多个节点中的每一个：

在节点属于肝静脉、肝动脉或门静脉的情况下通过求解具有第一冷却项的第一生物热方程并且在节点属于肝实质的情况下通过求解具有第二冷却项的第二生物热方程来计算多个时间步长中的每一个处的温度。

11.权利要求10的方法，其中第一生物热方程是Pennes模型生物热方程，并且第二生物热方程是Wulff-Klinger模型生物热方程。