[发明专利]一种复合脉冲电场仿真方法

说明书

本申请公开了一种复合脉冲电场仿真方法，该方法包括：在医学影像中标记肿瘤目标及危及器官，建立包含肿瘤目标TV区域及危及器官区域的三维影像；在肿瘤目标TV区域仿真生成第一针，第一针经过肿瘤目标TV区域的质心，且第一针与危及器官区域不相交，第一针的针尖裸露，第一针的表面形成有可调节长度的绝缘胶体；在肿瘤目标TV区域仿真生成若干第二针，第二针与第一针平行，且第二针与危及器官区域不相交，第二针的针尖裸露，第二针的表面形成有可调节长度的绝缘胶体；在第一针及第二针仿真施加电压；计算第一针与第二针产生的脉冲电场。本申请提出的技术方案，通过仿真获得复合脉冲电场的分布，缓解了纳米刀应用领域缺乏验证手段的技术问题。

技术领域

本发明涉及虚拟手术技术领域，特别是涉及一种复合脉冲电场仿真方法。

背景技术

复合脉冲电场是一种不可逆电穿孔技术，也称纳米刀。其作用原理是当电场强度增大到毫伏级别时，细胞膜出现的纳米级微孔，该微孔不会自动闭合消失，即使电场消失，细胞膜也出现了不可逆性破坏，在不使用化疗药物的前提下细胞即可凋亡。纳米刀是一种非温度依赖型的肿瘤局部消融技术，不引起蛋白质变性，不会对邻近血管、胆管、膈肌、胃肠道等热敏感性组织造成热损伤，可实现对热消融不能治疗的特殊部位的消融治疗，因此，2015年6月被中国食品药品管理局批准用于临床治疗。

复合脉冲电场治疗手术虽有着对肿瘤较好的消融效果，但现阶段临床应用较少，其中一个重要原因是医生在术前缺少对消融针插入位置、插入方向和插入深度的仿真验证，也无法模拟消融针实际的消融效果。这样，医师只能凭借经验将消融针插入病人体内，可能会伤及其他正常组织，也可能使得肿瘤靶区欠消融，导致实际的消融范围效果不理想。

发明内容

(一)发明目的

本申请的目的是提供出一种自动化的复合脉冲电场仿真方法，虚拟仿真消融针的布置和复合脉冲电场的分布，仿真得出的复合脉冲电场用于包络肿瘤目标TV区域，从而实现虚拟手术仿真，缓解现有技术缺乏仿真验证手段的技术问题。

(二)技术方案

根据一些实施例，本发明的第一方面提供了一种复合脉冲电场仿真方法，包括：在医学影像中标记肿瘤目标及危及器官，建立包含肿瘤目标TV区域及危及器官区域的三维影像；在肿瘤目标TV区域仿真生成第一针，第一针经过肿瘤目标TV区域的质心，且第一针与危及器官区域不相交，第一针的针尖裸露，第一针的表面形成有可调节长度的绝缘胶体；在肿瘤目标TV区域仿真生成若干第二针，第二针与第一针平行，且第二针与危及器官区域不相交，第二针的针尖裸露，第二针的表面形成有可调节长度的绝缘胶体；在第一针及第二针仿真施加电压；计算第一针与第二针产生的脉冲电场。

在一个实施例中，在肿瘤目标TV区域仿真生成第一针的步骤，包括：计算肿瘤目标TV区域的质心；在三维影像中的人体皮肤上搜索与质心距离最小的点P1；以P1与质心的连线为半径，P1在三维影像中的横截面内绕质心旋转，直至P1与质心所在的直线与危及器官区域不相交时，P1与质心所在的直线为第一针所在直线。

在一个实施例中，计算第一针与第二针产生的脉冲电场的步骤，包括：遍历第一针与第二针组成的集合，计算任意两个针产生的脉冲电场。

在一个实施例中，计算第一针与第二针产生的脉冲电场的步骤，还包括：调节第一针与第二针在肿瘤目标TV区域的插入深度；和/或调节第一针与第二针绝缘胶体的长度。

在一个实施例中，在计算第一针与第二针产生的脉冲电场之后，包括：根据脉冲电场与肿瘤目标TV区域的适形参数，修改第一针与第二针的方向和插入深度。

在一个实施例中，在计算第一针与第二针产生的脉冲电场之后，包括：如果脉冲电场区域与危及器官区域相交，则删除第一针或一个第二针，以使脉冲电场区域与危及器官区域不相交。

(三)有益效果