治疗剂量规划方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的治疗剂量规划方法及系统，基于采集的组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算获得等效热剂量分布，通过等效热计量分布判断组织内形成损伤的范围，进而在治疗前为医生展示预计治疗效果，从而指导临床治疗剂量的投放，避免因实时影像监控的读取不准确而影响医生的主观判断的问题。

【技术实现步骤摘要】
治疗剂量规划方法及系统
本专利技术涉及超声治疗领域，具体地，涉及一种治疗剂量规划方法及系统。
技术介绍
高强度聚焦超声(HighIntensityFocusedUltrasound，简称HIFU)是一种可精确聚焦治疗肿瘤却没有皮肤切口的无创治疗方式，其原理是将体外超声波能量聚焦到体内，以形成一个能量高度集中的区域，并利用热效应、空化效应及机械效应等的原理使该区域内的病变组织产生不可逆的凝固性坏死，而对区域外的正常组织不产生影响，目前高强度聚焦超声治疗肿瘤已广泛应用于临床。剂量的投放量影响着最终的治疗结果，如果治疗剂量投放过小，会导致组织消融不完整，如果治疗剂量投放过大，会导致的病人不适感和并发症风险的增大。现有技术中对剂量的控制方法为，在治疗前，依赖医生的经验主观判断设定治疗剂量，在治疗过程中，通过使用实时影像监控来调节治疗剂量。目前，通常使用的影像监控包括超声监控以及核磁监控。超声监控依赖靶区出现团块状高回声改变或整体灰度明显增加，但治疗过程中可能会存在灰度变化不明显的情况，导致医生无法从超声监控中准确判断组织的实际情况。核磁监控虽然具有图像组织对比度高，且能在治疗过程中做无损温度监控的优点，但使用核磁监控来调节治疗剂量的方式具有一定的滞后性，使得医生无法及时获知组织的实际情况。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种治疗剂量规划方法及系统，用于评估组织的在预定剂量下的等效热计量分布。为实现本专利技术的目的而提供一种治疗剂量规划方法，包括：步骤S1，采集组织参数、超声头参数以及预定剂量参数；步骤S2，基于组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算获得等效热剂量分布。其中，步骤S2具体包括：步骤S21，根据组织参数、超声头参数以及预定剂量参数，计算获得组织中的声场分布；步骤S22，根据声场分布计算获得组织中的温度场分布；步骤S23，根据温度场分布计算获得组织中的等效热剂量分布。其中，在步骤S21中，根据组织参数、超声头参数以及预定剂量参数，计算获得组织中的声场分布，具体包括：利用KZK方程来计算组织中的声场分布。其中，在步骤S22中，根据声场分布计算获得组织中的温度场分布，具体包括：利用Pennes生物热传导方程来计算组织中的温度场分布。其中，治疗剂量规划方法还包括：步骤S3，根据等效热计量分布判断组织内各个位置是否达到形成损伤的标准，若是，则根据所有达到形成损伤标准的位置生成损伤分布。其中，组织参数包括：组织的声速、密度、声衰减、频率依赖指数、非线性系数、比热容、导热系数、血流灌注参数、上皮肤层厚度、脂肪层厚度、肌肉层厚度以及组织治疗深度。其中，超声头参数包括超声头的内径、外径、工作频率以及焦距。其中，预定剂量参数包括辐照功率、辐照时间、间歇时间以及辐照周期。其中，血流灌注参数的获得方法包括：采集组织体积以及组织处的平均血流速度；根据组织体积以及组织处的平均血流速度，计算获得血流灌注参数。本专利技术还提供了一种治疗剂量规划系统，其包括：输入模块，用于输入组织参数、超声头参数以及预定剂量参数；计算模块，用于基于组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算获得热剂量分布。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的治疗剂量规划方法，基于采集的组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算获得等效热剂量分布，通过等效热计量分布判断组织内形成损伤的范围，进而在治疗前为医生展示预计治疗效果，从而指导临床治疗剂量的投放，避免因实时影像监控的读取不准确而影响医生的主观判断的问题。本专利技术提供的治疗剂量规划系统，输入模块，用于输入组织参数、超声头参数以及预定剂量参数；计算模块，用于基于组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算热剂量分布，进而在治疗前为医生展示预计治疗效果，从而指导临床治疗剂量的投放，避免因实时影像监控的读取不准确而影响医生的主观判断的问题。附图说明图1为本专利技术实施例提供的治疗剂量规划方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的治疗剂量规划方法的另一流程图；图3为通过本专利技术实施例提供的治疗剂量规划方法中获得的损伤分布；以及图4为在与图3相同条件下通过临床治疗获得的损伤分布。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的治疗剂量规划方法及系统进行详细描述。图1为本专利技术实施例提供的治疗剂量规划方法的流程图，如图1所示，该治疗剂量规划方法包括：步骤S1，采集组织参数、超声头参数以及预定剂量参数；步骤S2，基于组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算获得等效热剂量分布。其中，组织参数包括：组织的声速、密度、声衰减、频率依赖指数、非线性系数、比热容、导热系数、血流灌注参数、上皮肤层厚度、脂肪层厚度、肌肉层厚度以及组织治疗深度。组织指的是生物组织，由于每一组织具有唯一性，即不同的组织的上述各个组织参数不可能完全相同，通过输入组织参数，来确定特定组织的特定参数，从而针对特定组织进行治疗剂量规划。组织参数可通过影像学方法获得，影像学方法包括核磁扫描、超声扫描等。其中，上述血流灌注参数的获得方法包括：采集组织体积V以及组织处的平均血流速度u；根据组织体积V以及组织处的平均血流速度u，计算获得血流灌注参数wb，wb＝ρπR2/V。其中，R为血管半径，ρ为血液密度。其中，超声头参数包括超声头的内径、外径、工作频率以及焦距。超声头指的是超声治疗头，该超声头为治疗中将使用的超声头，该超声头参数与治疗中实际的超声头参数一致。其中，预定剂量参数包括辐照功率、辐照时间、间歇时间以及辐照周期。预定剂量参数为医生根据经验获得的剂量参数。本专利技术实施例提供的治疗剂量规划方法，基于采集的组织参数、超声头参数以及预定剂量参数计算获得等效热剂量分布，通过等效热计量分布判断组织内形成损伤的范围，进而在治疗前为医生提供治疗效果的客观依据，从而指导临床治疗剂量的投放，避免因实时影像监控的读取不准确而影响医生的主观判断的问题。下面对步骤S2的计算方法进行详细描述，图2为本专利技术实施例提供的治疗剂量规划方法的另一流程图，如图2所示。步骤S2具体包括：步骤S21，根据组织参数、超声头参数以及预定剂量参数，计算组织中的声场分布；步骤S22，根据声场分布计算获得组织中的温度场分布；步骤S23，根据温度场分布计算获得组织中的等效热剂量分布。在步骤S21中具体包括：利用KZK(Khokhlov-Zabolostkaya-Kuznetov)方程来计算超声头发出的超声波在组织中的声场分布。其方程式为：其中，p代表声压，z为沿声波轴向传播方向的距离，τ＝t-z/c0为迟滞时间，c0为组织的小信号声速，δ为组织的扩散系数，ρ0为组织密度，β为组织的非线性系数，为Laplace算子，由于球壳换能器的声场是轴对称的，因此采用柱坐标系需要说明的是，在上述参数中，c0、δ、ρ0、β均与超声波在组织内的位置有关，随着超声波在组织内的传播，超声波会经过组织内不同位置，在此过程中，上述c0、δ、ρ0、β的数值大小会随超声波在组织内的位置不同而发生改变。例如，当超声波在脂肪层中时，c0为脂肪中的小信号声速，δ为脂肪中的扩散系数，ρ0为脂肪密度，β为脂肪中的非线性系数。通过步骤S21，计算得到随着超声波传播及时间变化，声压的变化规律，从而得到在组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种治疗剂量规划方法，其特征在于，包括：步骤S1，采集组织参数、超声头参数以及预定剂量参数；步骤S2，基于所述组织参数、所述超声头参数以及所述预定剂量参数计算获得等效热剂量分布。

【技术特征摘要】
1.一种治疗剂量规划方法，其特征在于，包括：步骤S1，采集组织参数、超声头参数以及预定剂量参数；步骤S2，基于所述组织参数、所述超声头参数以及所述预定剂量参数计算获得等效热剂量分布。2.根据权利要求1所述的治疗剂量规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S21，根据所述组织参数、所述超声头参数以及所述预定剂量参数，计算获得组织中的声场分布；步骤S22，根据所述声场分布计算获得所述组织中的温度场分布；步骤S23，根据所述温度场分布计算获得所述组织中的等效热剂量分布。3.根据权利要求2所述的治疗剂量规划方法，其特征在于，在所述步骤S21中，所述根据所述组织参数、所述超声头参数以及所述预定剂量参数，计算获得所述组织中的声场分布，具体包括：利用KZK方程来计算所述组织中的声场分布。4.根据权利要求2所述的治疗剂量规划方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述根据所述声场分布计算获得所述组织中的温度场分布，具体包括：利用Pennes生物热传导方程来计算所述组织中的温度场分布。5.根据权利要求1所述的治疗剂量规划方法，其特征在于，还包括：步骤S3，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭成斌，宋丹，胡亮，黄浩然，
申请(专利权)人：重庆融海超声医学工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50