【技术实现步骤摘要】
本申请涉及医疗器械智慧医疗领域，尤其涉及一种基于单针多极型电极针的脉冲电场消融系统和装置。
技术介绍
1、肿瘤，尤其是恶性肿瘤是危害人类健康的重要疾病。传统肿瘤消融术治疗不彻底、术后易复发，一直是限制消融术式推广的一大因素。脉冲电场是一种近年来新兴的肿瘤微创消融治疗手段，其通过对肿瘤靶组织施加局部短脉冲高电压，在细胞膜和/或内部细胞器膜上形成永久性穿孔，改变细胞通透性和电学特性，从而导致细胞凋亡。不同组织细胞的脉冲电场损伤阈值不同。相比传统的以温差为基础的冷热消融技术对肿瘤、神经血管等组织无差别杀伤，脉冲电场具有较高的组织器官特异性消融或选择性消融的特性，杀死病变肿瘤组织的同时，不破坏人体正常组织器官，且消融边界清晰。因其组织选择性、非热、安全等优势，脉冲电场消融不仅可在传统的肿瘤消融适应症范围内实现更佳的即刻消融率、更低的远期复发率，还能突破传统冷热消融难以踏足的“消融禁区”——近肝门区、胆囊胆管、胰腺、输尿管的肿瘤，为局部晚期癌症患者的生命及生存质量“保驾护航”，具有重要的临床价值和社会价值。
2、然而另一方面，在实际应用中，当前脉冲电场肿瘤消融治疗技术也面临不足。比如，目前临床上应用脉冲电场肿瘤消融治疗时，临床医师普遍至少需要两根电极进行治疗操作，一根正极一根负极两根电极针之间放电产生高压电场形成消融治疗区域，且根据电场分布特性的要求，插入的两根电极需要尽可能保证相互平行，才能达到最佳治疗范围和效果，这对临床医师的操作经验/水平要求高，实际操作过程中很难保证先后插入的两根电极相互平行，因此脉冲电场消融的效果实际
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供一种基于单针多极型电极针的脉冲电场肿瘤消融治疗系统和装置，以解决双针或多针脉冲电场消融治疗模式所受到的电极针平行的问题限制，降低医师布针及进针操作难度，减少多次进针情形。
2、本申请第一方面提供一种基于单针多极型电极针的脉冲电场消融系统，所述系统包括图像分析及靶区勾画模块，单针多极型电极针模块，电极针布置模块，电场分布仿真计算模块和脉冲电场消融治疗规划模块；
3、所述图像分析及靶区勾画模块用于在术前图像上勾画靶区roi，确定所述靶区roi的三维空间坐标，以及用于在所述靶区roi上布置所述电极针的长轴线；
4、所述单针多极型电极针模块包括一个电极头和不少于一个电极环的消融电极针，用于通过所述电极头和电极环进行放电，形成消融治疗所需的高压脉冲电场；
5、所述电极针布置模块用于将所述长轴线的中间点确定为所述电极针的电极中心点，并将所述长轴线的方向确定为所述电极针的布针方向，依据所述电极中心点和所述布针方向布置所述电极针；
6、所述电场分布仿真计算模块用于确定通过所述脉冲电场消融治疗规划模块确定的目标消融电极组合以及所述目标参数消融生成的目标消融范围；
7、所述脉冲电场消融治疗规划模块用于从预设的备选消融电极组合集合中确定消融生成的消融范围与所述靶区roi重合度最高的目标消融电极组合，以及所述目标消融电极组合的目标参数；并判断所述电场分布仿真计算模块确定的目标消融范围是否已经覆盖所述靶区roi，当确定时，通过所述目标电极组合以及所述目标参数进行消融治疗，其中，所述目标参数包括所述目标消融电极组合的编号，对应的脉冲个数，电压以及消融范围。
8、可选的，所述图像分析及靶区勾画模块中的确定所述靶区roi上用于布置所述电极针的长轴线包括：
9、根据所述靶区roi的三维空间坐标确定所述靶区roi距离最远的两个坐标点，将所述两个坐标点连接的线段确定为所述长轴线。
10、可选的，所述脉冲电场消融治疗规划模块还包括迭代消融模块；
11、所述迭代消融模块用于判断所述电场分布仿真计算模块确定的目标消融范围是否已经覆盖所述靶区roi之后，若判断为未覆盖，则通过所述靶区roi和所述目标消融范围确定剩余消融范围，从所述集合中确定通过备选消融电极组合进行消融生成的消融范围与所述剩余消融范围重合度最高的第二目标消融电极组合，以及所述第二目标消融电极组合的第二目标参数，确定通过所述第二目标消融电极组合以及所述第二目标参数消融生成的第二目标消融范围，将所述第二目标消融范围叠加到所述目标消融范围，判断叠加后的目标消融范围是否已经覆盖所述靶区roi，当确定时，通过所述目标电极组合和所述第二目标电极组合进行消融治疗，当不确定时，则跳转到执行确定剩余消融范围的步骤，直至叠加后的目标消融范围已经覆盖所述靶区roi。
12、可选的，所述脉冲电场消融治疗规划模块中的从预设的备选消融电极组合集合中确定消融生成的消融范围与所述靶区roi重合度最高的目标消融电极组合，以及所述目标消融电极组合的目标参数包括：
13、通过公式，，确定所述备选消融电极组合中相似系数最大值的集合，其中，为不同备选电极组合在脉冲个数为时的消融区域集合，j为jaccard相似系数，为和roi两体的交集元素个数，为和roi两体的并集元素个数；
14、将所述集合中的最大值对应的备选消融电极组合确定为所述目标消融电极组合，确定所述目标消融电极组合的编号，对应的脉冲个数，电压以及消融范围，将确定为所述目标消融电极组合的目标参数。
15、可选的，所述电场分布仿真计算模块中的确定通过所述脉冲电场消融治疗规划模块确定的目标消融电极组合以及所述目标参数消融生成的目标消融范围包括：
16、确定所述靶区roi的电性物理参数，通过所述电性物理参数、所述目标消融电极组合以及所述目标参数进行模拟仿真计算，确定对应的三维电场分布，其中l和p为所述目标消融电极组合的电极编号，u为lp电极间电压，d为lp电极间距,x/y/z为所述靶区roi的三维空间坐标；
17、通过公式确定所述目标消融电极组合的单元电能密度分布,其中，ρ为组织电阻率，δt为脉冲宽度；
18、通过所述单元电能密度分布确定所述目标消融范围。
19、可选的，所述系统还包括场景适用性判断模块；
20、所述场景适用性判断模块用于在所述图像分析及靶区勾画模块确定所述靶区roi的三维空间坐标，以及用于在所述靶区roi上布置所述电极针的长轴线后，计算所述靶区roi各边界点到所述长轴线的垂直距离lroi，若所述lroi的最大值超过，则确定场景不适用本方案，结束流程。
21、本申请第二方面提供一种基于单针多极型电极针的脉冲电场消融装置，所述装置包括：
22、靶区roi勾画单元，用于在术前图像上勾画靶区roi，确定所述靶区roi的三维空间坐标，以及用于在所述靶区roi上布置所述电极针的长轴线；
23、电极针布置单元，用于将所述长轴线的中间点确定为所述电极针的电极中心点，并将所述长轴线的方向确定为所述电极针的布针方向，依据所述电极中心点和所述布针方向布置所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于单针多极型电极针的脉冲电场消融治疗系统，其特征在于，所述系统包括图像分析及靶区勾画模块，单针多极型电极针模块，电极针布置模块，电场分布仿真计算模块和脉冲电场消融治疗规划模块；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像分析及靶区勾画模块中的确定所述靶区ROI上用于布置所述电极针的长轴线包括：
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲电场消融治疗规划模块还包括迭代消融模块；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲电场消融治疗规划模块中的从预设的备选消融电极组合集合中确定消融生成的消融范围与所述靶区ROI重合度最高的目标消融电极组合，以及所述目标消融电极组合的目标参数包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电场分布仿真计算模块中的确定通过所述脉冲电场消融治疗规划模块确定的目标消融电极组合以及所述目标参数消融生成的目标消融范围包括：
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括场景适用性判断模块；
7.一种基于单针多极型电极针的脉冲电场消融治疗装置
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述模拟计算及消融执行单元判断所述目标消融范围是否已经覆盖所述靶区ROI之后，所述装置还包括：
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述靶区ROI勾画单元确定所述靶区ROI的三维空间坐标，以及用于在所述靶区ROI上布置所述电极针的长轴线后，所述装置还包括：
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述靶区ROI勾画单元确定所述靶区ROI上用于布置所述电极针的长轴线包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单针多极型电极针的脉冲电场消融治疗系统，其特征在于，所述系统包括图像分析及靶区勾画模块，单针多极型电极针模块，电极针布置模块，电场分布仿真计算模块和脉冲电场消融治疗规划模块；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像分析及靶区勾画模块中的确定所述靶区roi上用于布置所述电极针的长轴线包括：
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲电场消融治疗规划模块还包括迭代消融模块；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脉冲电场消融治疗规划模块中的从预设的备选消融电极组合集合中确定消融生成的消融范围与所述靶区roi重合度最高的目标消融电极组合，以及所述目标消融电极组合的目标参数包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电场分布仿真计算模块中的确定...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永刚，张纪庄，徐凯旋，邱高冬，
申请(专利权)人：杭州睿笛生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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