[发明专利]用于基于医学图像的组织消融的个体化计算的系统和方法

权利要求书

1.一种用于利用个体化模型进行患者特定方案和基于模型引导的肝脏肿瘤消融治疗的设备，其包括：

处理器；和

存储计算机程序指令的存储器，当由处理器执行所述计算机程序指令时使得处理器进行以下操作，该操作包括：

响应于对患者的目标肝脏肿瘤执行的第一实际消融过程，接收第一次观察到的消融结果，

根据患者的医学图像数据来估计肝脏主质和血管的患者特定解剖模型；

通过调整生物热模型的一个或多个组织参数以使利用生物热模型产生的模拟消融结果和第一次观察到的消融结果之间的误差最小化，来估计模拟肝脏主质和血管中的血流、热扩散、和肝脏中的细胞坏死的生物热模型的个体化组织参数；

利用具有个体化组织参数的生物热模型对患者进行一种或多种虚拟消融；以及

生成由一种或多种虚拟消融引起的模拟坏死的可视化显示。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述操作还包括：

基于一种或多种虚拟消融的模拟结果和由一个或多个第二实际消融过程引起的一个或多个第二次观察到的消融结果来改善生物热模型的估计的个体化参数。

3.根据权利要求1所述的设备，其中利用具有个体化组织参数的生物热模型对患者进行一种或多种虚拟消融包括：

利用具有个体化组织参数的生物热模型，基于用户输入消融位置、部署、和设备参数对患者进行一种或多种虚拟消融。

4.根据权利要求1所述的设备，其中通过调整生物热模型的一个或多个组织参数以使利用生物热模型产生的模拟消融结果和第一次观察到的消融结果之间的误差最小化，来估计模拟肝脏主质和血管中的血流、热扩散、和肝脏中的细胞坏死的生物热模型的个体化组织参数，包括：

基于患者特定解剖模型模拟肝脏主质和血管中的血流；

通过在与肝脏主质和血管的患者特定解剖模型对应的计算区域的多个节点中的每个节点处求解生物热模型，基于虚拟消融探头位置和肝脏主质和血管中的模拟血流来模拟由消融引起的热扩散；

利用在计算区域的多个节点中的每个节点处计算细胞状态的细胞坏死模型，基于模拟热扩散来模拟肝脏中的细胞坏死；以及

估计使模拟消融结果和第一次观察到的消融结果之间的误差最小化的生物热模型和细胞坏死模型的个体化组织参数。

5.根据权利要求4所述的设备，其中利用具有个体化组织参数的生物热模型对患者进行一种或多种虚拟消融，包括针对一种或多种虚拟消融中的每一种：

通过在与患者特定解剖模型对应的计算区域的多个节点中的每个节点处求解具有个体化组织参数的生物热模型，基于肝脏中的虚拟消融探头位置以及肝脏和肝脏循环系统中的模拟血流，来模拟由虚拟消融引起的热扩散；以及

利用具有个体化组织参数的细胞坏死模型，基于由虚拟消融引起的模拟热扩散，来模拟肝脏中的细胞坏死。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述操作还包括：

对一种或多种虚拟消融中的每一种生成肝脏温度图的可视化显示。

7.根据权利要求1所述的设备，其中第一次观察到的消融结果包括由第一实际消融过程引起的所观察到的坏死区域，利用生物热模型产生的模拟消融结果包括模拟坏死区域，并且通过调整生物热模型的一个或多个组织参数以使利用生物热模型产生的模拟消融结果和第一次观察到的消融结果之间的误差最小化，来估计模拟肝脏主质和血管中的血流、热扩散、和肝脏中的细胞坏死的生物热模型的个体化组织参数，包括：

估计使所观察到的坏死区域和模拟坏死区域之间的误差最小化的生物热模型和细胞坏死模型的个体化组织参数。

8.根据权利要求7所述的设备，其中估计使所观察到的坏死区域和模拟坏死区域之间的误差最小化的生物热模型和细胞坏死模型的个体化组织参数，包括：

替换地，优化生物热模型和细胞坏死模型的一个或多个组织参数以使模拟坏死区域和所观察到的坏死区域之间的误差最小化。