[發明專利]用于基于醫學圖像的組織消融的個體化計算的系統和方法

有效

• 申請號: 201510245325.0
• 申請日: 2015-02-26
• 公開（公告）號: CN104856755B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: C·奧迪吉爾;T·曼西;S·拉帕卡;A·卡門;V·米哈萊夫;H·德林格特;N·阿亞徹;D·科馬尼西尤
• 申請（專利權）人: 西門子公司;國家信息與自動化研究所
• 主分類號: A61B18/12
• 分類號: A61B18/12;A61B34/10
• 代理公司: 11105 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 于小寧<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種用于利用個體化模型進行患者特定方案和基于模型引導的肝臟腫瘤消融治療的設備，其包括：

處理器；和

存儲計算機程序指令的存儲器，當由處理器執行所述計算機程序指令時使得處理器進行以下操作，該操作包括：

響應于對患者的目標肝臟腫瘤執行的第一實際消融過程，接收第一次觀察到的消融結果，

根據患者的醫學圖像數據來估計肝臟主質和血管的患者特定解剖模型；

通過調整生物熱模型的一個或多個組織參數以使利用生物熱模型產生的模擬消融結果和第一次觀察到的消融結果之間的誤差最小化，來估計模擬肝臟主質和血管中的血流、熱擴散、和肝臟中的細胞壞死的生物熱模型的個體化組織參數；

利用具有個體化組織參數的生物熱模型對患者進行一種或多種虛擬消融；以及

生成由一種或多種虛擬消融引起的模擬壞死的可視化顯示。

2.根據權利要求1所述的設備，其中所述操作還包括：

基于一種或多種虛擬消融的模擬結果和由一個或多個第二實際消融過程引起的一個或多個第二次觀察到的消融結果來改善生物熱模型的估計的個體化參數。

3.根據權利要求1所述的設備，其中利用具有個體化組織參數的生物熱模型對患者進行一種或多種虛擬消融包括：

利用具有個體化組織參數的生物熱模型，基于用戶輸入消融位置、部署、和設備參數對患者進行一種或多種虛擬消融。

4.根據權利要求1所述的設備，其中通過調整生物熱模型的一個或多個組織參數以使利用生物熱模型產生的模擬消融結果和第一次觀察到的消融結果之間的誤差最小化，來估計模擬肝臟主質和血管中的血流、熱擴散、和肝臟中的細胞壞死的生物熱模型的個體化組織參數，包括：

基于患者特定解剖模型模擬肝臟主質和血管中的血流；

通過在與肝臟主質和血管的患者特定解剖模型對應的計算區域的多個節點中的每個節點處求解生物熱模型，基于虛擬消融探頭位置和肝臟主質和血管中的模擬血流來模擬由消融引起的熱擴散；

利用在計算區域的多個節點中的每個節點處計算細胞狀態的細胞壞死模型，基于模擬熱擴散來模擬肝臟中的細胞壞死；以及

估計使模擬消融結果和第一次觀察到的消融結果之間的誤差最小化的生物熱模型和細胞壞死模型的個體化組織參數。

5.根據權利要求4所述的設備，其中利用具有個體化組織參數的生物熱模型對患者進行一種或多種虛擬消融，包括針對一種或多種虛擬消融中的每一種：

通過在與患者特定解剖模型對應的計算區域的多個節點中的每個節點處求解具有個體化組織參數的生物熱模型，基于肝臟中的虛擬消融探頭位置以及肝臟和肝臟循環系統中的模擬血流，來模擬由虛擬消融引起的熱擴散；以及

利用具有個體化組織參數的細胞壞死模型，基于由虛擬消融引起的模擬熱擴散，來模擬肝臟中的細胞壞死。

6.根據權利要求1所述的設備，其中所述操作還包括：

對一種或多種虛擬消融中的每一種生成肝臟溫度圖的可視化顯示。

7.根據權利要求1所述的設備，其中第一次觀察到的消融結果包括由第一實際消融過程引起的所觀察到的壞死區域，利用生物熱模型產生的模擬消融結果包括模擬壞死區域，并且通過調整生物熱模型的一個或多個組織參數以使利用生物熱模型產生的模擬消融結果和第一次觀察到的消融結果之間的誤差最小化，來估計模擬肝臟主質和血管中的血流、熱擴散、和肝臟中的細胞壞死的生物熱模型的個體化組織參數，包括：

估計使所觀察到的壞死區域和模擬壞死區域之間的誤差最小化的生物熱模型和細胞壞死模型的個體化組織參數。

8.根據權利要求7所述的設備，其中估計使所觀察到的壞死區域和模擬壞死區域之間的誤差最小化的生物熱模型和細胞壞死模型的個體化組織參數，包括：

替換地，優化生物熱模型和細胞壞死模型的一個或多個組織參數以使模擬壞死區域和所觀察到的壞死區域之間的誤差最小化。