[发明专利]一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞系统

权利要求书

1.一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞系统，其特征在于，包括：

上位机(1)，用于输入电流变化阈值，判断是否需要对消融参数进行调整，并当需要对所述消融参数进行调整时，发送调整指令；所述上位机(1)还包括触摸显示屏(11)，所述触摸显示屏(11)用于实时观察消融目标的影像变化情况；

控制模块(2)，与所述上位机(1)连接，用于接收所述上位机(1)的指令生成控制信息，并向所述触摸显示屏(11)实时传送消融目标的影像变化情况；

高压高频陡脉冲发生模块(3)，与所述控制模块(2)连接，用于所述控制模块(2)的控制信息产生或调整高压高频陡脉冲信号；

电流信号采集模块(4)，分别与所述控制模块(2)、所述高压高频陡脉冲发生模块(3)连接，用于在消融操作时实时对所述高压高频陡脉冲发生模块(3)产生的电流信号进行采集，并将采集到的电流信号传递至所述控制模块(2)；

电极模块(5)，与所述高压高频陡脉冲发生模块(3)连接，用于接收所述高压高频陡脉冲发生模块(3)产生的高压高频陡脉冲信号，并将该信号发送至待消融的组织区域；

影像采集模块(6)，与所述控制模块(2)连接，用于采集待消融的组织区域的影像信息，并将采集的影像信息经由所述控制模块(2)传递至触摸显示屏(11)；

存储器模块(7)，分别与所述控制模块(2)、所述电流信号采集模块(4)连接，用于存储所述影像采集模块(6)采集的影像信息、所述上位机(1)的操作信息以及所述电流信号采集模块(4)采集的电流信号；

所述高压高频陡脉冲发生模块(3)包括：

高压电源产生模块(31)，与所述控制模块(2)连接，用于根据从所述控制模块(2)接收的控制信息生成需要的高压电源；

高频陡脉冲信号产生模块(32)，分别与所述控制模块(2)、所述高压电源产生模块(31)、电流信号采集模块(4)以及所述电极模块(5)连接，用于根据从所述控制模块(2)接收的控制信息将所述高压电源产生模块(31)产生的高压转换为所需的高压高频陡脉冲信号，并将高压高频陡脉冲信号传递至所述电流信号采集模块(4)便于其检测电流信号以及将高压高频陡脉冲信号传递至电极模块(5)便于其实施高压高频陡脉冲消融操作；

所述控制模块(2)的控制信息包括电压控制信号和脉冲控制信号，所述控制模块(2)用于输出所述电压控制信号控制所述高压电源产生模块(31)输出的电压值；所述控制模块(2)用于输出脉冲控制信号用于输出控制所述高频陡脉冲信号产生模块(32)输出的高频陡脉冲；

所述电流信号采集模块(4)包括电流传感器(41)，用于采集所述高频陡脉冲信号产生模块(32)输出的高频陡脉冲的电流值并将该电流值经由所述控制模块(2)发送至所述上位机(1)；

所述电流信号采集模块(4)还采集所述高频陡脉冲信号产生模块(32)在消融操作前的第一电流值和消融操作后的第二电流值，并根据第一电流值、第二电流值的变化值与所述输入电流变化阈值进行比对，若第一电流值、第二电流值的变化值小于所述输入电流变化阈值，则需要调整消融参数；

所述高压高频陡脉冲发生模块(3)与所述电流信号采集模块(4)之间还设置有模拟信号放大模块(8)，用于将电流信号采集模块(4)采集的电流信号放大处理；

所述电流信号采集模块(4)与所述控制模块(2)之间还设有模数转换模块(9)，用于将所述电流信号采集模块(4)传递至所述控制模块(2)的信号转换为数字信号；

所述影像采集模块(6)为高清相机；

所述存储器模块(7)为循环覆盖式本体存储的存储器，其数据存储时长为t，30天＜t＜60天；

通过所述影像采集模块(6)采集医学影像，在采集的医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像数据，三维影像数据的维度为m×n×h，其中m为三维影像数据的长度，n为三维影像数据的宽度，h为三维影像数据的光谱维度；对三维影像数据进行归一化处理：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为三维影像数据的长度坐标，X_n，X_n0为三维影像数据的宽度坐标，X_h，X_h0为三维影像数据的光谱维度坐标；

在三维影像中生成包络肿瘤目标治疗靶区的布针区域，包括对三维影像数据归一化处理处理后的数据进行二值化操作，将X与一设定的阈值X₀进行比对，当X＞X₀像素变为1；当X＜X₀像素变为0，根据二值化图，在像素变为1的区域即为布针区域，在布针区域布置所述电极模块(5)实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作；

建立电磁场分布模型，计算高压高频陡脉冲的电磁场分布：

其中，ωδ＝kΔxsinθδ、ωσ＝kΔysinθσ，Δx为x方向阵列单元间距，Δy为y方向像素间距，θδ、θσ分别为像素点相对像素中心的扫描角坐标，m、n分别为像素点x方向与y方向的序号，k为波数，k＝2π/λ，M为x方向的像素点数量，N为y方向的像素点数量，(δ，σ)为像素点的坐标，A_mn为像素点幅度加权系数，为电磁场分布函数，为像素点接收到的目标信号；为聚焦相位加权系数，为扫描相位加权系数；

根据所述电磁场分布，计算肿瘤细胞的温度场，设置温度阈值，得到三维影像中的温度阈值等温面包络，依次遍历这些等温面包络的坐标(X，Y，Z)，计算出消融体积：

通过所述上位机(1)设置消融参数，所述消融参数表征消融体积与肿瘤目标治疗靶区适形程度；

重新计算消融体积，以满足所述消融参数。