[發(fā)明專利]一種熱療的溫度控制方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711435000.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN109960293B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文劍洪;鄭海榮;劉新;鄒超;孟德;帖長軍;喬陽紫;萬倩
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;G05B13/04
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

本發(fā)明提供了一種熱療的溫度控制方法、裝置及系統(tǒng)，其中，該方法包括：依據(jù)檢測的當(dāng)前溫度信息，基于預(yù)先構(gòu)建的溫度預(yù)測模型確定當(dāng)前時(shí)刻的電壓控制增量信息，所述溫度預(yù)測模型是指根據(jù)歷史電壓信息、歷史溫度信息以及當(dāng)前電壓信息進(jìn)行溫度控制；基于確定的當(dāng)前時(shí)刻的電壓控制增量信息控制下一時(shí)刻的溫度。通過本發(fā)明提供的熱療的溫度控制方法、裝置及系統(tǒng)，其根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的溫度預(yù)測模型進(jìn)行溫度控制，控制的效率和安全性能均較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種熱療的溫度控制方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)表明，41.5℃-43℃是癌細(xì)胞逐漸壞死而正常細(xì)胞存活的窗口溫度，當(dāng)肌體組織局部溫度超過41.5℃，腫瘤組織開始出現(xiàn)淤血甚至凝固性壞死的現(xiàn)象，而43℃內(nèi)的溫度不會對正常組織造成不可逆的損傷。腫瘤熱療即是利用腫瘤組織與正常肌體組織在溫度耐受性上的顯著差異，通過加熱腫瘤組織使其溫度處于窗口溫度以達(dá)到損壞腫瘤組織的目的。

在腫瘤熱療的過程中，可以采用磁共振引導(dǎo)聚焦超聲技術(shù)對病灶部位進(jìn)行加熱，為了保證在最大限度損壞腫瘤組織的同時(shí)又能夠減少對其他正常肌體組織的傷害，往往需要對加熱溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。相關(guān)技術(shù)中提供了一種基于PID進(jìn)行溫度控制的方法，該方法利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量，再基于控制量進(jìn)行溫度控制。

然而，相關(guān)技術(shù)中基于PID的溫度控制方法，由于存在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時(shí)間過長的問題，導(dǎo)致熱療過程耗時(shí)較長、效率較低，又受限于PID控制下的超調(diào)現(xiàn)象，從而存在一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種熱療的溫度控制方法、裝置及系統(tǒng)，采用預(yù)先構(gòu)建的溫度預(yù)測模型進(jìn)行溫度控制，控制的效率和安全性能均較高。

第一方面，本發(fā)明提供了一種熱療的溫度控制方法，所述方法包括：

依據(jù)檢測的當(dāng)前溫度信息，基于預(yù)先構(gòu)建的溫度預(yù)測模型確定當(dāng)前時(shí)刻的電壓控制增量信息，所述溫度預(yù)測模型是指根據(jù)歷史電壓信息、歷史溫度信息以及當(dāng)前電壓信息進(jìn)行溫度控制；

基于確定的當(dāng)前時(shí)刻的電壓控制增量信息控制下一時(shí)刻的溫度。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述依據(jù)檢測的當(dāng)前溫度信息，基于預(yù)先構(gòu)建的溫度預(yù)測模型確定當(dāng)前時(shí)刻的電壓控制增量信息，包括：

依據(jù)當(dāng)前溫度信息以及歷史溫度信息、當(dāng)前電壓信息以及歷史電壓信息構(gòu)建當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)矩陣；

依據(jù)當(dāng)前溫度信息、當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)矩陣以及上一時(shí)刻的參數(shù)系數(shù)矩陣構(gòu)建當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)系數(shù)矩陣；

基于當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)矩陣與當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)系數(shù)矩陣確定當(dāng)前時(shí)刻的電壓控制增量信息。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，利用下式計(jì)算所述參數(shù)系數(shù)矩陣：

其中，為當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)系數(shù)矩陣，為上一時(shí)刻的參數(shù)系數(shù)矩陣，y(k)為當(dāng)前溫度信息，為當(dāng)前時(shí)刻的參數(shù)矩陣，c0，且0α2。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，利用下式計(jì)算初始參數(shù)系數(shù)矩陣：

θ₀＝(Φ^TΦ)^-1Φ^TY；

其中，θ₀為初始參數(shù)系數(shù)矩陣，Φ和Y分別為控制溫度前，輸入的測試電壓信息矩陣及其對應(yīng)的測試溫度信息矩陣。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，利用下式計(jì)算當(dāng)前溫度信息：