[发明专利]肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统、训练方法

说明书

本申请公开了一种肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统、训练方法。肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统包括：影像模块，用于采集患者肿瘤病变处的医学图像；三维建模模块，用于处理医学图像以获取人体内部器官组织的三维模型；仿真系统，用于获取三维模型及手术需要的热源模型，根据三维模型及热源模型模拟实际手术的插入热源和加热过程并获取消融范围和温度场分布。本申请实施方式的肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统、训练方法通过采集医学图像并建立三维模型，建模速度快，模型尺寸与位置准确，更适合应用于实际中的术前仿真。

技术领域

本申请涉及医疗仿真模型技术领域，特别涉及一种肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统、训练方法。

背景技术

目前微波消融手术在术前设计手术阶段，主要是医生根据医学扫描图像，想象人体内部结构，根据临床经验设计手术方案。考虑到世界上个别手术，已经采用了计算机建模的方式来完成术前仿真，微波消融手术的术前仿真建模技术也受到了广泛关注。

利用计算机对微波消融手术建模在国内有一定的研究，但是仿真模型重点都放在了仿真手术中的温度场计算，却很少关注如何得到仿真模型所必须的三维人体结构。相反，大部分仿真模型只是笼统地提供了温度场的算法，采用的是大量简化后的人体建模，与实际情况相距甚远。而这些仿真模型想要应用于临床手术，首先要解决的就是人体内的三维建模，并且需要保证建模的准确性，这样才对实际手术有帮助。

发明内容

本申请提供一种肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统、训练方法。

本申请实施方式的肿瘤热消融手术智能仿真模型训练系统包括：影像模块，用于采集患者肿瘤病变处的医学图像；三维建模模块，用于处理所述医学图像以获取人体内部器官组织的三维模型；仿真系统，用于获取所述三维模型及手术需要的热源模型，根据所述三维模型及所述热源模型模拟实际手术的插入热源和加热过程并获取消融范围和温度场分布。

在某些实施方式中，所述医学图像为磁共振图像。

在某些实施方式中，所述三维建模模块用于利用神经网络提取所述医学图像中的人体结构信息以获得人体内部器官组织的三维结构与位置，并根据所述人体内部器官组织的三维结构与位置建立所述三维模型。

在某些实施方式中，所述仿真系统用于设定所述三维模型的热导率和血液灌注速率，及设计热源插入所述三维模型的路径和最终位置，并设置热源加热参数。

在某些实施方式中，所述仿真系统用于对加热后的温度计算采用有限元分析方法来获取所述消融范围和所述温度场分布。

在某些实施方式中，所述仿真系统用于将所述三维模型网格化，分成多个离散单元，根据每一个所述离散单元的初始温度参数和所述热源的加热参数，推导出每一个所述离散单元随时间变化的温度值，并获取整个所述三维模型随时间变化的温度场分布。

在某些实施方式中，所述仿真系统用于根据预设的有效消灭肿瘤的温度阈值，在所述三维模型的温度场分布中以所述温度阈值为边界，计算出有效消融范围。

本申请实施方式的肿瘤热消融手术智能仿真模型训练方法包括：采集患者肿瘤病变处的医学图像；处理所述医学图像以获取人体内部器官组织的三维模型；获取所述三维模型及手术需要的热源模型，根据所述三维模型及所述热源模型模拟实际手术的插入热源和加热过程并获取消融范围和温度场分布。

在某些实施方式中，所述肿瘤热消融手术智能仿真模型训练方法，处理所述医学图像以获取人体内部器官组织的三维模型，所述训练包括：利用神经网络提取所述医学图像中的人体结构信息以获得人体内部器官组织的三维结构与位置；根据所述人体内部器官组织的三维结构与位置建立所述三维模型。

在某些实施方式中，所述训练方法包括：设定所述三维模型的热导率和血液灌注速率，及设计热源插入所述三维模型的路径和最终位置，并设置热源加热参数。