[發明專利]一種影像可視化的高壓高頻陡脈沖消融腫瘤細胞系統

有效

• 申請號: 202210029099.2
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114343820B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 張建浩
• 申請（專利權）人: 天津市鷹泰利安康醫療科技有限責任公司
• 主分類號: A61B18/00
• 分類號: A61B18/00;A61B90/00
• 代理公司: 北京君有知識產權代理事務所(普通合伙) 11630
• 代理人: 焦麗雅

1.一種影像可視化的高壓高頻陡脈沖消融腫瘤細胞系統，其特征在于，包括：

上位機(1)，用于輸入電流變化閾值，判斷是否需要對消融參數進行調整，并當需要對所述消融參數進行調整時，發送調整指令；所述上位機(1)還包括觸摸顯示屏(11)，所述觸摸顯示屏(11)用于實時觀察消融目標的影像變化情況；

控制模塊(2)，與所述上位機(1)連接，用于接收所述上位機(1)的指令生成控制信息，并向所述觸摸顯示屏(11)實時傳送消融目標的影像變化情況；

高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)，與所述控制模塊(2)連接，用于所述控制模塊(2)的控制信息產生或調整高壓高頻陡脈沖信號；

電流信號采集模塊(4)，分別與所述控制模塊(2)、所述高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)連接，用于在消融操作時實時對所述高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)產生的電流信號進行采集，并將采集到的電流信號傳遞至所述控制模塊(2)；

電極模塊(5)，與所述高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)連接，用于接收所述高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)產生的高壓高頻陡脈沖信號，并將該信號發送至待消融的組織區域；

影像采集模塊(6)，與所述控制模塊(2)連接，用于采集待消融的組織區域的影像信息，并將采集的影像信息經由所述控制模塊(2)傳遞至觸摸顯示屏(11)；

存儲器模塊(7)，分別與所述控制模塊(2)、所述電流信號采集模塊(4)連接，用于存儲所述影像采集模塊(6)采集的影像信息、所述上位機(1)的操作信息以及所述電流信號采集模塊(4)采集的電流信號；

所述高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)包括：

高壓電源產生模塊(31)，與所述控制模塊(2)連接，用于根據從所述控制模塊(2)接收的控制信息生成需要的高壓電源；

高頻陡脈沖信號產生模塊(32)，分別與所述控制模塊(2)、所述高壓電源產生模塊(31)、電流信號采集模塊(4)以及所述電極模塊(5)連接，用于根據從所述控制模塊(2)接收的控制信息將所述高壓電源產生模塊(31)產生的高壓轉換為所需的高壓高頻陡脈沖信號，并將高壓高頻陡脈沖信號傳遞至所述電流信號采集模塊(4)便于其檢測電流信號以及將高壓高頻陡脈沖信號傳遞至電極模塊(5)便于其實施高壓高頻陡脈沖消融操作；

所述控制模塊(2)的控制信息包括電壓控制信號和脈沖控制信號，所述控制模塊(2)用于輸出所述電壓控制信號控制所述高壓電源產生模塊(31)輸出的電壓值；所述控制模塊(2)用于輸出脈沖控制信號用于輸出控制所述高頻陡脈沖信號產生模塊(32)輸出的高頻陡脈沖；

所述電流信號采集模塊(4)包括電流傳感器(41)，用于采集所述高頻陡脈沖信號產生模塊(32)輸出的高頻陡脈沖的電流值并將該電流值經由所述控制模塊(2)發送至所述上位機(1)；

所述電流信號采集模塊(4)還采集所述高頻陡脈沖信號產生模塊(32)在消融操作前的第一電流值和消融操作后的第二電流值，并根據第一電流值、第二電流值的變化值與所述輸入電流變化閾值進行比對，若第一電流值、第二電流值的變化值小于所述輸入電流變化閾值，則需要調整消融參數；

所述高壓高頻陡脈沖發生模塊(3)與所述電流信號采集模塊(4)之間還設置有模擬信號放大模塊(8)，用于將電流信號采集模塊(4)采集的電流信號放大處理；

所述電流信號采集模塊(4)與所述控制模塊(2)之間還設有模數轉換模塊(9)，用于將所述電流信號采集模塊(4)傳遞至所述控制模塊(2)的信號轉換為數字信號；

所述影像采集模塊(6)為高清相機；

所述存儲器模塊(7)為循環覆蓋式本體存儲的存儲器，其數據存儲時長為t，30天＜t＜60天；

通過所述影像采集模塊(6)采集醫學影像，在采集的醫學影像中標記腫瘤目標，建立包含腫瘤目標治療靶區的三維影像數據，三維影像數據的維度為m×n×h，其中m為三維影像數據的長度，n為三維影像數據的寬度，h為三維影像數據的光譜維度；對三維影像數據進行歸一化處理：X＝[(X_m-X_m0)/(X_m0),(X_n-X_n0)/(X_n0),(X_h-X_h0)/(X_h0)]，其中X_m，X_m0為三維影像數據的長度坐標，X_n，X_n0為三維影像數據的寬度坐標，X_h，X_h0為三維影像數據的光譜維度坐標；

在三維影像中生成包絡腫瘤目標治療靶區的布針區域，包括對三維影像數據歸一化處理處理后的數據進行二值化操作，將X與一設定的閾值X₀進行比對，當X＞X₀像素變為1；當X＜X₀像素變為0，根據二值化圖，在像素變為1的區域即為布針區域，在布針區域布置所述電極模塊(5)實施高壓高頻陡脈沖消融腫瘤細胞操作；

建立電磁場分布模型，計算高壓高頻陡脈沖的電磁場分布：

其中，ωδ＝kΔxsinθδ、ωσ＝kΔysinθσ，Δx為x方向陣列單元間距，Δy為y方向像素間距，θδ、θσ分別為像素點相對像素中心的掃描角坐標，m、n分別為像素點x方向與y方向的序號，k為波數，k＝2π/λ，M為x方向的像素點數量，N為y方向的像素點數量，(δ，σ)為像素點的坐標，A_mn為像素點幅度加權系數，為電磁場分布函數，為像素點接收到的目標信號；為聚焦相位加權系數，為掃描相位加權系數；

根據所述電磁場分布，計算腫瘤細胞的溫度場，設置溫度閾值，得到三維影像中的溫度閾值等溫面包絡，依次遍歷這些等溫面包絡的坐標(X，Y，Z)，計算出消融體積：

通過所述上位機(1)設置消融參數，所述消融參數表征消融體積與腫瘤目標治療靶區適形程度；

重新計算消融體積，以滿足所述消融參數。