[发明专利]基于温度的微波消融过程中约化散射系数2D/3D动态仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于温度的微波消融过程中约化散射系数2D/3D动态仿真方法及装置，该方法首先获得多组微波消融过程中的约化散射系数μ′_s和温度T同步变化数据，建立μ′_s‑T相关模型，获得μ′_s‑T相关方程；然后，构建微波消融过程中的温度2D/3D动态变化仿真模型；最后，将μ′_s‑T相关方程代入温度仿真模型中，即可获得微波消融过程中约化散射系数的2D/3D动态变化。本发明可以在术前对微波消融过程中的组织约化散射系数变化进行2D/3D动态仿真，对临床上在术前预判肿瘤微波消融的治疗效果具有重大价值，同时为医生确定精准的治疗剂量和治疗方案提供重要参考依据。

技术领域

本发明涉及肿瘤微波消融技术领域，尤其涉及一种基于温度的微波消融过程中约化散射系数2D/3D动态仿真方法及装置。

背景技术

微波热消融疗法因其疗效明显、微创、毒副作用小、并发症少等优势，被认为是继手术、化疗、放疗、免疫治疗等后又一类新型有效的恶性肿瘤治疗的方法，在临床肿瘤治疗中已经发挥了巨大的作用，已经广泛用于肝癌、肺癌、肾癌、甲状腺癌等10多种实体瘤。但是，微波肿瘤热消融中仍存在许多需要解决的科学及技术问题，其中最主要的之一就是微波消融治疗中实时疗效评估问题。

目前，临床上主要使用单点测温来评估微波消融的疗效；同时利用多物理场耦合软件可以实现在术前对肿瘤微波消融过程中的温度分布及变化进行动态仿真，可以为临床提供治疗效果的术前评估参考。

作为肿瘤细胞失活的决定因素之一，温度尚不能准确反映肿瘤组织的消融程度。同时，温度不能表征消融过程中肿瘤组织的其他相关参数，例如蛋白质的凝结度，组织密度，血流特性等。微波消融下生物组织的热损伤是与温度和时间有关的动态变化过程，其本质上是消融过程中蛋白质变性并逐步凝固的过程。生物组织的约化散射系数(μ′_s)在组织因热损伤而逐渐凝固过程中也随细胞形态和蛋白质三级结构的改变而动态变化。

目前，尚没有微波消融治疗过程中组织约化散射系数2D/3D动态变化的仿真方法

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供基于温度的微波消融过程中约化散射系数2D/3D动态仿真方法及装置，该方法实现了一种有效的微波消融过程中约化散射系数2D/3D动态仿真。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于温度的微波消融过程中约化散射系数2D/3D动态仿真方法，建立了μ′_s-T相关模型和微波消融过程中温度场仿真模型，在肿瘤微波消融术前实现消融过程中肿瘤组织约化散射系数的动态变化仿真，包括以下步骤：

S1、搭建微波消融约化散射系数μ′_s和温度T同步实时采集系统，获得不同消融剂量下多组μ′_s和T同步变化数据，建立μ′_s-T相关模型，获得μ′_s-T相关方程；

S2、构建微波消融温度场仿真几何模型，设定边界条件和仿真参数，设置消融参数获得微波消融过程中温度的2D/3D动态场；

S3、将μ′_s-T相关方程代入微波消融温度场仿真模型中，获得微波消融过程中的2D/3D动态变化。

所述步骤S1中，微波消融约化散射系数μ′_s和温度T同步实时采集系统包括：微波消融模块、参数采集模块和数据储存模块；