[发明专利]一种基于单针实测的生物组织特性参数表征方法

权利要求书

1.一种基于单针实测的生物组织特性参数精确表征方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过射频热消融实验，得到功率分布函数；

步骤2，在COMSOL Multiphysics软件中设置预设初始条件和边界条件，建立射频温度场仿真模型；

步骤3，对生物组织特性参数进行敏感性分析；

步骤4，基于参数敏感性分析结果，利用单针实测数据获得敏感性参数的精确表征函数；

步骤5，利用获得的特性参数的精确表征函数进行温度场仿真，并与实测数据进行对比以验证温度场分布模型的精确性。

2.如权利要求1所述的基于单针实测的生物组织特性参数精确表征方法，其特征在于，步骤1具体为通过RFA-I消融仪伞形电极和仿肝组织体模进行热消融实验，消融时间为6分钟，中心电极恒定温度为90℃，温升速率为30℃/分钟，其包括以下步骤：

步骤1.1，在热消融实验中，对消融区的七个点进行实测，获得实测温度，选取P1点作为反馈点，利用1-6点实测温度与仿真温度进行对比，验证仿真模型的可靠性；

步骤1.2，导出热消融期间的功率数据，利用拟合软件1stOpt(7D-Soft High Technology Inc.,Beijing,China)对功率数据进行拟合，获得功率P随时间t的变化函数P(t)。

3.如权利要求2所述的基于单针实测的生物组织特性参数精确表征方法，其特征在于，步骤2具体为在COMSOL Multiphysics软件中，建立几何模型，设置物理参数，定义边界条件和初始条件，利用麦克斯韦电磁方程和Pennes传热方程获得温度场仿真模型，其中，V表示电压源，由功率公式可知其中，R为组织的等效电阻值。

4.如权利要求3所述的基于单针实测的生物组织特性参数精确表征方法，其特征在于，步骤3具体为对生物组织特性参数进行敏感性分析；在Minitab软件中通过DOE设计32组实验安排，并对32组实验在Comsol软件中进行仿真，采用基于方差分析理论的方法获得各特性参数的贡献率SS％，其包括以下步骤：

步骤3.1，确定生物组织特性参数范围，并在Minitab软件中通过DOE设计有关特性参数的32组实验，分别在Comsol软件中进行仿真；

步骤3.2，为了研究特性参数对温度分布的影响，选取包括远场点(15mm,0mm)和近场点(5mm,0mm)的多个点进行敏感性分析，根据方差分析理论的方法获得各特性参数的贡献率SS％。

5.如权利要求4所述的基于单针实测的生物组织特性参数精确表征方法，其特征在于，步骤4具体为根据特性参数敏感性分析结果，利用反馈针实测结果获得特性参数的精确表征形式；首先反馈电阻和电导率参数；然后基于电阻和电导率的反馈表达式，在热消融0至100 秒时间内对比热容进行反馈，其包括以下步骤：

步骤4.1，在热消融300秒至360秒时间段，对电阻和电导率进行反馈调节，在温度场仿真模型中，调节R和σ＝σ₀+aT的数值，计算反馈点的仿真温度(T_S)与实测温度(T_M)之间的温度绝对差值|T_M-T_S|，取|T_M-T_S|在300秒至360秒时间段内各个时间采样点的和，通过1stOpt软件拟合获得与R、σ₀和a之间的函数关系最小化获得最优的组织等效电阻R＝11.06(Ω)和σ的反馈函数为：

步骤4.2，基于电阻和电导率的反馈表征函数，对比热容进行反馈调节，在0至100秒内基于R和σ的反馈函数对比热容进行反馈调节，调节C_p＝Cp₀+kT的数值，计算反馈点的仿真温度T_S与实测温度T_M之间的温度差值取|T_M-T_S|在0秒到100秒时间段内各个时间采样点的和，通过1stOpt软件拟合获得函数表达式，最小化获得Cp的反馈函数为：

步骤4.3，在COMSOL中利用上述获得的特性参数的反馈函数进行温度场建模，获得1-6点的仿真值。

6.如权利要求5所述的基于单针实测的生物组织特性参数精确表征方法，其特征在于，

步骤5，利用1-6点的实测温度数据验证电压源和温度场分布模型的精确性，为了显示仿真值与实测值之间的误差，分别计算最大误差(α)、平均误差(β)和标准偏差(δ)，其中，

其中，i表示时间采样点的序号，n表示时间采样点的总数，T_i^S为第i采样点的仿真温度，T_i^M为第i采样点的实测温度。