[发明专利]生物组织个性化血流灌注率评估方法及系统

说明书

本申请涉及生物医学工程领域，公开了一种生物组织个性化血流灌注率评估方法及系统，基于周边血流对目标生物组织冷冻后融化过程的影响，通过边界对流换热原理建立计算局部组织个性化血流灌注率的算法，所述方法包括：获得所述目标生物组织经冷冻而形成的冰球的表面积；获得所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化根据所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化以及所述冰球的表面积，确定所述目标生物组织周围的个性化血流灌注率；输出所述目标生物组织周围的个性化血流灌注率。

技术领域

本申请涉及生物医学工程领域，特别涉及医疗技术与计算机技术结合的数据处理技术领域。

背景技术

近年来，诸如肿瘤等的目标生物组织的物理消融作为一种微创消融方法，已经被广泛用于肝脏、肺、肾等良恶性肿瘤的治理中。常见的物理消融方法包括冷冻消融和加热消融。

具体的，多模态消融治疗通过将冷冻消融和加热消融结合，利用肿瘤内部快速温度变化产生的巨大热应力，彻底破坏肿瘤细胞，释放肿瘤抗原，激活机体对肿瘤的特异性免疫响应，治疗适用于各种实体瘤。基于多种动物高转移性肿瘤模型和大量实验结果，已证明了其效果，其生存率远高于手术切除。临床研究还表明，它可以延长患者的无病生存期。

具体的，为了最大程度地实现多模态消融治疗的效果，需要精确控制肿瘤的边界温度，以形成活性肿瘤抗原暴露的过渡区。但是，在实际手术过程中，尤其是在加热消融阶段，控制边界温度是很困难的。这主要是因为，病人的个性化血流情况会对消融区域的温度产生难以预估的影响。现有的多模态消融手术规划模型没有考虑个性化血流情况，与实际情况有较大差异。

因此，需要一种更简单有效地生物组织个性化血流情况行评估方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种生物组织个性化血流灌注率评估方法及系统，简单有效，有助于在热物理消融中精准控制目标生物组织，例如，肿瘤组织，的边界温度，从而更充分地发挥其疗效，也可以用于评估生物组织的生理特性。

本申请公开了一种生物组织个性化血流灌注率评估方法，基于周边血流对目标生物组织冷冻后融化过程的影响，通过边界对流换热原理建立计算局部组织个性化血流灌注率的算法，所述方法包括：

获得所述目标生物组织经冷冻而形成的冰球的表面积；

获得所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化

根据所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化以及所述冰球的表面积，确定所述目标生物组织周围的个性化血流灌注率；

输出所述目标生物组织周围的个性化血流灌注率。

优选地，所述根据所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化以及所述冰球的表面积，确定所述目标生物组织周围的个性化血流灌注率的步骤中，

式中，ω_b是所述目标生物组织周围的个性化血流灌注率，k是所述目标生物组织的导热系数，是所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化，T_bf(t)是所述冰球表面随时间变化的血流温度，T_(t)是所述冰球表面随时间变化的温度，ρ_b是所述目标生物组织的血液密度，c_b是所述目标生物组织的血液比热容，A是所述冰球的表面积，Σ是所述冰球的表面，其中，所述T_(t)和T_bf(t)为预先设置的。

优选地，所述方法还包含：根据所述冰球表面的温度梯度及其随时间的变化以及所述冰球的表面积，确定目标生物组织周围的个性化血液对流系数；以及

输出所述目标生物组织周围的个性化血液对流系数。