一种基于磁共振引导的激光消融评估系统技术方案

一种基于磁共振引导的激光消融评估系统，包括预估模块，所述预估模块将至少完成以下处理：获取病灶组织的医学影像；确认所述病灶组织的组织类型和组织属性；根据所述医学影像获取所述病灶组织的三维模型，所述三维模型附带有所述组织类型和所述组织属性；根据所述三维模型，针对所述病灶组织的不同组织类型进行分割，分成可三维立体显示的多个分割区域；基于每个所述分割区域的组织属性模拟实际消融过程。本发明专利技术可以辅助相关工作者在术前进行有效和精准的消融预估。和精准的消融预估。和精准的消融预估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁共振引导的激光消融评估系统
[0001]本专利技术是2021年6月28日申请的，申请号为202110721466.0，名称为“一种基于磁共振引导的激光消融评估系统”的中国专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术属于医疗器械领域，尤其是一种基于磁共振引导的激光消融评估系统。

技术介绍

[0003]随着生活水平的提高，整体寿命的增长，基于不同的统计数据，可以发现恶性肿瘤或组织病变的发病率都在迅速的上升。热消融在治疗组织病变，癫痫，错构瘤以及癌变细胞损毁等方面具有较好的疗效和明确的机理，其可对单一或多个特定的病灶进行精准的消融，使病变细胞产生不可逆的损伤或凝固坏死。医学领域中热消融的方式较多，如射频消融法，微波消融，激光消融等。广义上说，高强度聚焦超声和冷冻消融也可属于此技术范围。
[0004]通常消融结果的评估是基于病灶组织温度和温度持续时间，来对组织的热损失进行计算评估的。现行消融术中，最大的局限性在于无法非常明确而实时的判断消融的区域，也无法有效的预估手术过程中所需要的参数和消融的面积，只能根据相关工作者的使用经验进行判断。此外，现有消融术的主要办法为消融完成后使用CT或者做磁共振进行术后评估，如遇消融不完全的情况，就需要进行再次进行消融手术，不能在手术中实时的调整，在确保消融完全的情况下，也有可能导致过度消融，对于病人的正常组织造成不可逆的损伤。随着MRI测温技术的发展，尤其是在激光消融术中，使用MRI实时监测组织温度，解决了术中对温度分布情况的大致判断，并通过消融公式对消融结果进行判断。但大多的消融公式都进行了数据校正，矫正后的消融公式常常引入了相关工作者的临床经验，增加了消融判断结果的不确定性。同时，消融结果的判断仅仅在术中进行，对组织的消融情况评判因素较为单一。
[0005]如何对消融结果进行全程监控、如何基于精准温度下消融结果的准确评估、避免在消融过程中使用人为的经验数据等不确定因素，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本说明书实施例的目的是提一种基于磁共振引导的激光消融评估系统，在术前、术中和术后三个时间段进行参数化的消融预测、无创实时损毁评估以及术后影像确认，做到更精确的对病灶进行热消融。同时，实时消融有关计算将贯穿整个手术流程，使得手术更加可控。
[0007]为解决上述技术问题，本说明书实施例通过以下方式实现。
[0008]本专利技术的一种基于磁共振引导的激光消融评估系统，其包括预估模块、监测模块以及评估模块，其中：所述预估模块用于进行以下至少之一的处理：创建出计划消融区域、完成对计划消融面积以及计划消融参数的预估、生成手术方案；所述监测模块对消融过程进行实时监测；所述评估模块重建出实际消融区域，对所述计划消融区域与所述实际消融
区域的图像进行对比分析得到影像评估信息，所述影像评估信息显示于人机交互模块；所述影像评估信息至少包含以下之一：消融面积百分比、组织皱缩情况、组织膨胀情况、组织水肿情况。
[0009]进一步的，所述预估模块基于所述计划消融面积和所述手术方案，通过拟合函数完成对所述计划消融参数的预估，所述拟合函数表示为预定激光功率和激光波长下消融时间和消融面积的函数，其公式为：
[0010][0011]其中，Area(t)为分段函数，用以表示在消融时间t时的消融面积；C0为第一常数，C1为第二常数，C2为第三常数，C3为第四常数，其中，C0、C1、C2、C3为预先获取的常数；t为消融时间；C
max
为最大消融面积；y是拟合函数线性增长结束点的时间；z是最大消融面积达成的时间。
[0012]进一步的，所述拟合函数通过以下得到：获取若干组实际消融实验数据，所述实际消融实验数据包含激光出光功率、消融时间、消融面积、激光波长和总能量；对所述实际消融实验数据进行拟合，得到所述拟合函数。
[0013]进一步的，所述预估模块将至少完成以下处理：
①
，获取病灶组织的医学影像；
[0014]②
，确认所述病灶组织的组织类型和组织属性；
③
，根据所述医学影像获取所述病灶组织的三维模型，所述三维模型附带有所述组织类型和所述组织属性；
④
，根据所述三维模型，针对所述病灶组织的不同组织类型进行分割，分成可三维立体显示的多个分割区域；
⑤
，基于每个所述分割区域的组织属性模拟实际消融过程动态的温度分布和/或消融损毁情况百分比分布图，以确定整个所述三维模型的手术方案。
[0015]进一步的，所述预估模块至少考虑含血流灌注影响的生物传热模型和/或能量仿真模型模拟实际消融过程动态的温度分布和/或消融损毁情况百分比分布图；和/或，所述热消融计算模型为阿伦尼乌斯方程或CEM43模型。
[0016]进一步的，所述手术方案包括以下至少之一：光纤插入路径、计划消融次数、所述计划消融区域、所述计划消融面积以及所述计划消融参数；和/或
[0017]所述消融参数包含以下至少之一：激光的出光功率、激光的出光时间、激光的出光模式、冷却介质的循环速率、激光的波长、总能量；和/或
[0018]所述组织属性包含以下至少之一：组织的各向异性、组织的吸收率、组织的反射率、组织的折射率、组织的血流灌注率、组织的导热系数、组织的热传导、组织的比热、组织的热传递。
[0019]进一步的，所述阿伦尼乌斯方程反映化学反应速率随温度变化关系的经验公式，具体为：
[0020][0021]其中，所述阿伦尼乌斯方程用于术中的实时消融反馈，R是通用气体常数，T：为温度(k)，A是阿伦尼乌斯常数，单位为s
‑1，E
a
是活化能，c(0)为细胞的初始浓度，c(t)为时间t时的细胞浓度。
[0022]进一步的，所述监测模块的实时监测过程包含：根据所述手术方案和所述三维模型将消融探针插入到相应位置；设定磁共振温度成像的扫描参数，所述监测模块通过读取DICOM图像中的信息，识别像素点的大小，并使用每个像素点作为一个消融单元进行计算；在磁共振测温下，结合所述计划消融区域的分割以及所述组织属性，进行消融监测。
[0023]进一步的，在使用所述阿伦尼乌斯方程进行所述消融监测时，对所述消融单元的消融情况进行消融阈值显示；其中，选取不同的颜色对所述消融单元的消融情况进行标记并显示；或者，在使用所述CEM43模型进行所述消融监测时，使用不同的颜色对消融区域进行消融阈值显示。
[0024]进一步的，在使用所述阿伦尼乌斯模型进行所述消融监测时，当所述组织温度在超出第一范围时，其中，位于所述第一范围的所述组织的消融情况介于可能造成损伤但未完全损毁之间，此时对位于所述第一范围的所述组织进行消融阈值显示。
[0025]进一步的，在使用所述CEM43模型进行所述消融监测时，所述消融区域为遮罩显示或半透明显示，在所述消融区域叠加显示组织结构相后，同时看到所述计划消融区域和实际消融区域。
[0026]进一步的，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟消融过程的预估模块，其特征在于，所述预估模块将至少完成以下处理：获取病灶组织的医学影像；确认所述病灶组织的组织类型和组织属性；根据所述医学影像生成所述病灶组织的三维模型，所述三维模型附带有所述组织类型和所述组织属性；根据所述三维模型，针对所述病灶组织的不同组织类型进行分割，分成可三维立体显示的多个分割区域；基于每个所述分割区域的组织属性模拟实际消融过程。2.根据权利要求1所述的预估模块，其特征在于，所述组织属性包含以下至少之一：组织的各向异性、组织的吸收率、组织的反射率、组织的折射率、组织的血流灌注率、组织的导热系数、组织的热传导、组织的比热、组织的热传递。3.根据权利要求1所述的预估模块，其特征在于，所述预估模块在基于每个所述分割区域的组织属性模拟实际消融过程中，完成以下处理：基于每个所述分割区域的组织属性模拟实际消融过程动态的温度分布和/或消融损毁情况百分比分布图。4.根据权利要求3所述的预估模块，其特征在于，所述预估模块至少采用含血流灌注影响的生物传热模型和/或能量仿真模型模拟实际消融过程动态的温度分布和/或消融损毁情况百分比分布图。5.根据权利要求4所述的预估模块，其特征在于，所述能量仿真模型包括以下至少之一：蒙特卡洛仿真模型、麦克斯韦模拟仿真模型。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的预估模块，其特征在于，所述预估模块进一步用于进行以下至少之一的处理：创建出计划消融区域、完成对计划消融面积以及计划消融参数的预估、生成手术方案。7.根据权利要求6所述的预估模块，其特征在于，所述手术方案包括以下至少之一：光纤插入路径、计划消融次数、所述计划消融区域、所述计划消融面积以及所述计划消融参数；和/或所述计划消融参数包含以下至少之一：激光的出光功率、激光的出光时间、激光的出光模式、冷却介质的循环速率、激光的波长、总能量。8.根据权利要求6所述的预估模块，其特征在于，所述预估模块通过拟合函数完成对所述计划消融参数的预估，所述拟合函数表示为预定激光功率和激光波长下消融时间和消融面积的函数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史鼎盛，夏良道，金慧杰，曹鹏，
申请(专利权)人：杭州佳量医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：