CN113436744B - 用于预测消融电压值的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于预测消融电压值的方法及装置。示例性用于预测消融电压值的方法包括：基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库；基于多个电场强度消融阈值，对第一数据库进行调整以生成第二数据库；基于第二数据库，生成计算模型，其中，计算模型用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值；获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值；以及基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用计算模型预测用于消融区域的消融电压值。与现有技术相比，本发明提供的用于预测消融电压值的方法及装置可以基于消融区域快速和有效地预测消融该区域所需要的消融电压值，并且该预测值具有较高精度。

Description

用于预测消融电压值的方法及装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及用于预测消融电压值的方法及装置。
背景技术
研究表明，癌症已成为危害人类健康的主要疾病之一，通过脉冲电场对癌细胞实施消融的治疗方法因其具有组织选择性而被应用于癌症的治疗。
对于病灶消融区域(也称为消融区域、病灶区域、目标区域等)，当前传统的消融布针有两种方案：一种采用环绕中心式布针方案，主要适用于较大病灶，具体来说：病灶中心布一根电极针，然后围绕这根电极针布置多根(例如，3-4根电极针)，多根***的电极针要设置在病灶边缘附近；另一种采用填充式布针方案，主要适用于较小病灶或条形病灶，填充式布针方案一般是紧贴病灶将电极针均布在病灶内。
在布针完成之后，需要根据消融需求，例如病灶的大小，确定消融针组数(例如，两根针为一组)和每组针对应的消融电压，从而使得电极针使用的电压所产生的消融区域能尽可能地覆盖病灶区域。
现有的方案是通过枚举的方式，依次计算电极针组在特定电压下所产生的消融区域，并确认该消融区域能否覆盖病灶。例如枚举特定的电压值，例如可选电压为多个离散的值1400V、1450V、1500V、1550V、1600V等，并逐个计算其产生的消融区域。然而，以枚举的方式确定各种针组方案的消融效果既费时又费力，而且精度也不够高。因此，亟需一种能够快速确定消融电压值的解决方案。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本公开的第一方面提出了一种用于预测消融电压值的方法，包括：
基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库；
基于多个电场强度消融阈值，对所述第一数据库进行调整以生成第二数据库；
基于所述第二数据库，生成计算模型，其中，所述计算模型用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值；
获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值；以及
基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用所述计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值。
在某些实施例中，所述消融参数值至少包括：电极针间距值、电导率比率值和消融边界值；
其中，获取消融区域的消融边界值包括：基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融边界值。
在某些实施例中，构建所述第一数据库包括：
基于约束方程建立电场仿真模型，将所述预设的消融电压值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值应用于所述电场仿真模型以生成对应的电场强度值。
在某些实施例中，对所述第一数据库进行调整以生成所述第二数据库包括：
对于每个电导率比率值，执行以下操作：
从所述第一数据库获取多个与所述每个电导率比例值相应的包括电极针间距值和消融边界值的第一参数组合；
对于每个所述第一参数组合，执行以下操作：
获取与所述第一参数组合相应的多个第一消融电压值和多个第一电场强度值；
基于所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值，通过第一计算方式，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；
将所述电场强度消融阈值，以及与之相对应的消融电压值、电极针间距值、消融边界值、电导率比率值作为一组第二数据添加到所述第二数据库中。
在某些实施例中，所述第一计算方式包括：
插值计算方式，基于线性插值或样条插值，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；或者
拟合计算方式，基于通过所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值建立的拟合函数，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值。
在某些实施例中，生成所述计算模型包括：
对于每组所述第二数据，选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的特定两个值作为第一参数集合中的一个第一参数元素，并选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的剩下两个值作为第二参数集合中的一个第二参数元素；
对于每个所述第一参数元素执行以下操作：
从所述第二数据库获取与所述第一参数元素相应的多个第二参数元素和多个消融电压值；以及
基于所述多个第二参数元素和多个消融电压值，生成通过所述第二参数元素中的两个值预测所述消融电压值的第一拟合函数，所述第一拟合函数具有一组第一系数组；
基于多个所述第一参数元素和与之相应的多组所述第一系数组，生成通过所述第一参数元素中的两个值预测所述第一系数组中的每个系数的第二拟合函数，所述第二拟合函数具有第二系数组；
基于所述第一系数组和所述第二系数组生成所述计算模型。
在某些实施例中，生成所述第一拟合函数包括：
对于所述第二参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述消融电压值进行多项式拟合的第一拟合阶数和第二拟合阶数；
基于所述第一拟合阶数和所述第二拟合阶数来生成所述第一拟合函数。
在某些实施例中，生成所述第二拟合函数包括：
对于所述第一参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述第一系数组中的每个系数进行多项式拟合的第三拟合阶数和第四拟合阶数；
基于所述第三拟合阶数和所述第四拟合阶数来生成所述第二拟合函数。
在某些实施例中，所述第一参数元素包括电场强度值和电导率比率值，并且所述第二参数元素包括电极针间距值和消融边界值，
所述第一拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
U＝a1+a2D+a3P+a4D2+a5D·P+a6P2+a7D2·P+a8D·P2+a9P3
其中，U表示消融电压值，D表示电极针间距值，P表示消融边界值，{ai，i＝1～9}表示所述第一系数组，
对于所述第一系数组中的每个系数ai，所述第二拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
其中，E表示电场强度值，σr为电导率值，表示所述第二系数组，
所述计算模型的表达式为：
在某些实施例中，所述消融区域的消融参数值包括所述消融区域的电导率比率值，并且获取所述消融区域的电导率比率值包括：
获取多个电场强度值和相应的多个电导率值；
基于所述多个电场强度值和所述多个电导率值，确定电导率方程的方程参数；
基于所述方程参数确定所述电导率比率值。
在某些实施例中，基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融区域的消融边界值进一步包括：
基于覆盖规则，确定覆盖所述消融区域的轮廓的至少一部分所需的消融边界；
基于所述消融边界来确定所述消融边界值。
在某些实施例中，所述消融边界值至少包括在第一方向上确定的第一边界值和在与所述第一方向不同的第二方向上确定的第二边界值。
在某些实施例中，所述消融边界通过卡西尼曲线来表示，并且其中，
基于所述消融边界来确定所述消融边界值包括：基于所述卡西尼曲线与其两个对称轴的交点确定所述第一边界值和所述第二边界值。
在某些实施例中，使用所述计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值包括：
基于电场强度值、电极针间距值、电导率比率值和所述第一边界值，使用所述计算模型生成第一消融电压值；
基于电场强度值、电极针间距值、电导率比率值和所述第二边界值，使用所述计算模型生成第二消融电压值；
基于所述第一消融电压值和所述第二消融电压值，生成所述消融电压值。
本公开的第二方面提出了一种用于预测消融电压值的装置，包括：
构建单元，其被配置为基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库；
调整单元，其被配置为基于多个电场强度消融阈值，对所述第一数据库进行调整以生成第二数据库；
模型生成单元，其被配置为基于所述第二数据库，生成计算模型，其中，所述计算模型用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值；
获取单元，其被配置为获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值；以及
预测单元，其被配置为基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用所述计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值。
在某些实施例中，所述消融参数值至少包括：电极针间距值、电导率比率值和消融边界值；
其中，所述获取单元被进一步配置为：基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融边界值。
在某些实施例中，所述构建单元被进一步配置为：
基于约束方程建立电场仿真模型，将所述预设的消融电压值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值应用于所述电场仿真模型以生成对应的电场强度值。
在某些实施例中，所述调整单元被进一步配置为：
对于每个电导率比率值，执行以下操作：
从所述第一数据库获取多个与所述每个电导率比例值相应的包括电极针间距值和消融边界值的第一参数组合；
对于每个所述第一参数组合，执行以下操作：
获取与所述第一参数组合相应的多个第一消融电压值和多个第一电场强度值；
基于所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值，通过第一计算方式，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；
将所述电场强度消融阈值，以及与之相对应的消融电压值、电极针间距值、消融边界值、电导率比率值作为一组第二数据添加到所述第二数据库中。
在某些实施例中，所述第一计算方式包括：
插值计算方式，基于线性插值或样条插值，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；或者
拟合计算方式，基于通过所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值建立的拟合函数，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值。
在某些实施例中，所述模型生成单元被进一步配置为：
对于每组所述第二数据，选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的特定两个值作为第一参数集合中的一个第一参数元素，并选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的剩下两个值作为第二参数集合中的一个第二参数元素；
对于每个所述第一参数元素执行以下操作：
从所述第二数据库获取与所述第一参数元素相应的多个第二参数元素和多个消融电压值；以及
基于所述多个第二参数元素和多个消融电压值，生成通过所述第二参数元素中的两个值预测所述消融电压值的第一拟合函数，所述第一拟合函数具有一组第一系数组；
基于多个所述第一参数元素和与之相应的多组所述第一系数组，生成通过所述第一参数元素中的两个值预测所述第一系数组中的每个系数的第二拟合函数，所述第二拟合函数具有第二系数组；
基于所述第一系数组和所述第二系数组生成所述计算模型。
在某些实施例中，所述模型生成单元被进一步配置为：
对于所述第二参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述消融电压值进行多项式拟合的第一拟合阶数和第二拟合阶数；
基于所述第一拟合阶数和所述第二拟合阶数来生成所述第一拟合函数。
在某些实施例中，所述模型生成单元被进一步配置为：
对于所述第一参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述第一系数组中的每个系数进行多项式拟合的第三拟合阶数和第四拟合阶数；
基于所述第三拟合阶数和所述第四拟合阶数来生成所述第二拟合函数。
在某些实施例中，所述第一参数元素包括电场强度值和电导率比率值，并且所述第二参数元素包括电极针间距值和消融边界值，
所述第一拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
U＝a1+a2D+a3P+a4D2+a5D·P+a6P2+a7D2·P+a8D·P2+a9P3
其中，U表示消融电压值，D表示电极针间距值，P表示消融边界值，{ai，i＝1～9}表示所述第一系数组，
对于所述第一系数组中的每个系数ai，所述第二拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
其中，E表示电场强度值，σr为电导率值，表示所述第二系数组，
所述计算模型的表达式为：
在某些实施例中，所述消融区域的消融参数值包括所述消融区域的电导率比率值，并且所述获取单元被进一步配置为：
获取多个电场强度值和相应的多个电导率值；
基于所述多个电场强度值和所述多个电导率值，确定电导率方程的方程参数；
基于所述方程参数确定所述电导率比率值。
在某些实施例中，所述获取单元被进一步配置为：
基于覆盖规则，确定覆盖所述消融区域的轮廓的至少一部分所需的消融边界；
基于所述消融边界来确定所述消融边界值。
在某些实施例中，所述消融边界值至少包括在第一方向上确定的第一边界值和在与所述第一方向不同的第二方向上确定的第二边界值。
在某些实施例中，所述消融边界通过卡西尼曲线来表示，并且其中，
所述获取单元被进一步配置为：基于所述卡西尼曲线与其两个对称轴的交点确定所述第一边界值和所述第二边界值。
在某些实施例中，所述预测单元被进一步配置为：
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和所述第一边界值，使用所述计算模型生成第一消融电压值；
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和所述第二边界值，使用所述计算模型生成第二消融电压值；以及
基于所述第一消融电压值和所述第二消融电压值，生成所述消融电压值。
本公开的第三方面提出了一种用于预测消融电压值的装置，包括：
获取单元，其被配置为获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值；以及
预测单元，其被配置为基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值，其中，所述计算模型是根据多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值以及多个预设的电场强度消融阈值来生成的，并且所述计算模型将消融电压值限定为电场强度消融阈值和消融参数的函数。
在某些实施例中，所述计算模型是通过以下方式来生成的：
基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库；
基于多个电场强度消融阈值，对所述第一数据库进行调整以生成第二数据库；
基于所述第二数据库，生成所述计算模型。
本发明的有益效果：与费时和费力且精度不高的现有方案相比，所公开的用于预测消融电压值的方法和装置能够基于消融区域快速和有效地预测消融该区域所需要的消融电压值，并且该预测值具有较高精度。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：
图1为根据本公开的实施例的用于预测消融电压值的示例性装置的示意图；
图2为根据本公开的实施例的用于预测消融电压值的示例性方法的示意图；
图3示出了根据本公开的实施例的用于预测消融电压值的另一示例性装置的示意图；
图4示出了根据本公开的实施例的示例性消融区域和消融边界的示意图；
图5示出了根据示例性覆盖规则的消融边界的示意图；
图6示出了根据示例性覆盖规则的消融边界的示意图；
图7示出了根据示例性覆盖规则的消融边界的示意图；
图8示出了根据示例性覆盖规则的消融边界的示意图；
图9示出了根据本公开的实施例的示例性电导率-电场强度关系图；
图10示出了根据本公开的实施例的示例性电压-电场强度关系图；
图11示出了根据本公开的实施例的电压-针间距-消融边界值关系图；
图12示出了根据本公开的实施例的电压-针间距关系图；
图13示出了根据本公开的实施例的电压-消融边界值关系图；
图14示出了根据本公开的实施例的第一系数组中的示例性系数-电场强度阈值关系图；
图15示出了根据本公开的实施例的第一系数组中的示例性系数-电导率比率关系图；
图16示出了第一系数组中的示例性系数-电场强度阈值-电导率比率关系图。
具体实施方式
以下参考附图详细描述本公开的各个示例性实施例。附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和***的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括至少一个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于"。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”，等等。
如前所述，现有的方案通过枚举特定的消融电压来确定消融效果既费时又费力，而且精度也不够高，基于此，本公开的实施例提出了一种快速预测消融电压值的装置及方法。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。
图1示出了根据本公开的实施例的用于预测消融电压值的示例性装置100。装置100包括：构建单元110、调整单元120、模型生成单元130、获取单元140和预测单元150。装置100及其包括的各个单元可以实现图2的用于预测消融电压值的示例性方法200的步骤210-250。具体地，步骤210可以由构建单元110实现，步骤220可以由调整单元120实现，步骤230可以由模型生成单元130实现，步骤240可以由获取单元140实现，以及步骤250可以由预测单元150实现。
如图1和图2所示，在步骤210，由构建单元110基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值E，以构建第一数据库。消融电压值可以用U表示，其表示电脉冲的脉冲电压。消融参数是与形成特定消融范围有关的一个或多个参数。例如，所构建的第一数据库可以通过由预设的消融电压值、预设的消融参数值及所获得的对应的电场强度值组成的条目或以其他方式存储数据，以便从第一数据库获取数据进行进一步处理。
在步骤220，由调整单元120基于多个电场强度消融阈值，对第一数据库进行调整以生成第二数据库。电场强度消融阈值可以用Eth表示，其表示施加到生物组织使生物组织细胞死亡的电场强度的阈值。由于对于某一类特定的细胞而言，电场强度消融阈值仅为一段区间，例如为300-1000V/cm(注：该值可以根据消融需求来调整)，而通过仿真获得的电场强度数据可能没有落入该区间或未完全覆盖该区间，如果直接基于第一数据库中的数据来预测消融电压值，在第一数据库数据有限的情况下，可能存在精度问题。为此需要对第一数据库进行调整，以获取第二数据库。
在步骤230，方法200包括由模型生成单元130基于第二数据库，生成计算模型，其中，该计算模型用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值。在该步骤230中，利用第二数据库生成用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值的计算模型，例如所生成的计算模型可表示电压U与四个参数D，Eth，σr，P之间的关系，诸如U＝f(D，P，Rth，σr)。
在步骤240，由获取单元140获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值。
在步骤250，由预测单元150基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用计算模型预测用于消融区域的消融电压值。
与费时且费力的现有通过枚举消融电压的方式确定消融效果的方案相比，根据图1所述的装置100和图2所述的方法200，可以基于消融区域快速和有效地预测消融该区域所需要的消融电压值，并且该预测值具有较高精度。
在某些实施例中，预设的消融参数值可以至少包括：电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的一个或多个。电极针间距值可以用D表示，其是根据消融针组的两个候选的布针点之间的距离，例如，该距离是两个布针点的坐标之间的距离。电导率比率值(conductivity ratio)可以用σr表示，其表示生物组织细胞发生完全电穿孔的组织电导率σmax与初始电导率σ0的比值。消融边界值可以用P表示，其表示实现特定的消融范围的边界参数，例如当消融范围的闭合边界通过特定的曲线来表示时，边界参数可以取值为表征该特定曲线的曲线参数。可以理解的是，消融参数值还可以是其他与消融有关的参数值，例如，包括但不限于消融脉冲的脉宽，脉冲个数等。
在某些实施例中，步骤210可以进一步包括：由构建单元110基于约束方程建立电场仿真模型，将预设的消融电压值U、电极针间距值D、电导率比率值σr和消融边界值P应用于电场仿真模型以生成对应的电场强度值。例如，可以通过约束方程建立的电场仿真模型进行数值计算来得到与消融电压值和消融参数值对应的电场强度值。
关于约束方程
约束方程可以用来建立电场仿真模型，以获取与消融参数值对应的电场强度值。
在优选实施例中，约束方程可以包括电场方程、电导率方程和边界条件中的一个或多个。例如，电场方程可以是：其中，J表示电流密度，表示电流密度矢量，σ表示电导率，E表示电脉冲的电场强度，/>表示电脉冲的电场强度矢量，/>表示电流密度矢量的散度，u表示电脉冲的电位，/>表示u的梯度。或者，可以定义其他条件或函数。例如，电导率函数可以是：σ(E)＝σ0+(σmax-σ0)·exp[-A·exp(-B·E)]，σmax与σ0如前定义，A和B为决定组织电导率曲线的位置和增长率的系数。或者，可以定义其他电导率函数。例如，边界条件方程可以是：/>u1＝U，u2＝0，其中，/>表示边界上的每个点的法向单位矢量，边界表面为一个曲面，边界表面上的每一个点的法向量都与该点所在的平面垂直，J表示电流密度，u1和u2分别表示两个电极针上的电位，U表示电脉冲的脉冲电压，边界条件用来表示电流不会流出消融参数的边界表面。
例如，可以通过仿真软件(例如，COMSOL仿真软件等)结合约束方程(例如，选择或设定电场方程、电导率函数和边界条件)建立电场仿真模型，将预设的消融电压值U、电极针间距值D、电导率比率值σr和消融边界值P代入到电场仿真模型，通过计算得到特定取值时对应的电场强度值E，生成第一数据库。
在某些实施例中，步骤220可以进一步包括由调整模块120执行以下操作：对于每个电导率比率值σr(即，先固定σr)，从第一数据库获取多个与每个电导率比例值σr相应的包括电极针间距值和消融边界值的第一参数组合(Di，Pi)(i＝1…m)，对于每个第一参数组合(Di，Pi)，从第一数据库获取与第一参数组合(Di，Pi)相应的多个第一消融电压值Uj(j＝1，2…)和多个第一电场强度值Ej，基于该多个第一消融电压值Uj和多个第一电场强度值Ej，通过第一计算方式，计算特定电场强度阈值Eth对应的消融电压值U(此电压U即为Eth，σr取特定的值时，参数(Di，Pi)组合对应的电压Ui)，将电场强度消融阈值Eth以及与之相对应的消融电压值Ui、电极针间距值Di、消融边界值Pi、电导率比率值σr作为一组第二数据(Di，Pi，Eth，σr，Ui)添加到第二数据库中，以形成扩充的数据，从而提高预测精度。
在某些实施例中，第一计算方式可以包括插值计算方式或拟合计算方式。在一个示例中，在由(Uj，Ej)构成的曲线上，可以采用插值计算法(例如，线性插值或样条插值等)，计算特定的电场强度消融阈值Eth对应的电压Ui。在其他示例中，在由(Uj，Ej)构成的曲线上，可以采用拟合计算法(例如，直线拟合、多项式拟合等)，基于通过(Uj，Ej)建立的拟合函数(例如，直线拟合函数或多项式拟合函数等)，计算特定的电场强度消融阈值Eth对应的电压Ui。
为了获得消融参数D，Eth，σr，M与消融电压值U的关系以生成计算模型，可以通过对消融参数分成不同集合来降低计算复杂度。
在某些实施例中，步骤230可以进一步包括由模型生成单元130执行以下操作：
对于每组第二数据(Di，Pi，Eth，σr，Ui)，选择电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的特定两个值作为第一参数集合中的一个第一参数元素(例如，(Eth，σr)或(Pi，σr)或(Pi，Eth)或(Di，σr)或(Di，Eth)或(Di，Pi))，并选择电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的剩下两个值作为第二参数集合中的一个第二参数元素(例如，(Di，Pi)或(Di，Eth)或(Di，σr)或(Pi，Eth)或(Pi，σr)或(Eth，σr))；
对于每个第一参数元素(例如，)执行以下操作：
从第二数据库获取与第一参数元素相应的多个第二参数元素(例如，(Di，Pi)，i＝1，2，…)和多个消融电压值(例如，Ui，i＝1，2，…)；以及
基于多个第二参数元素(例如，(Di，Pi)，i＝1，2，…)和多个消融电压值(例如，Ui，i＝1，2，…)，生成通过所述第二参数元素中的两个值预测所述消融电压值的第一拟合函数，所述第一拟合函数g(例如，)具有一组第一系数组(例如，{ak}，k＝1，2，…)；
基于多个第一参数元素(例如，)和与之相应的多组所述第一系数组(例如，{ak}，k＝1，2，…)，生成通过第一参数元素中的两个值预测第一系数组中的每个系数(例如，ak，k＝1，2，…)的第二拟合函数h(例如，ak＝hk(Eth，σr))，所述第二拟合函数具有第二系数组(例如，/>)；
基于第一系数组(例如，{ak})和第二系数组(例如， )生成计算模型。
在某些实施例中，步骤230可以进一步包括由模型生成单元140通过执行以下操作生成第一拟合函数：
对于第二参数元素中的两个值(例如，Di和Pi)，分别确定通过该两个值中的每个值对所述消融电压值进行多项式拟合的第一拟合阶数(例如，通过电压(U)-针间距(D)曲线确定多项式拟合的第一拟合阶数)和第二拟合阶数(例如，通过电压(U)-消融边界值(P)曲线确定多项式拟合的第二拟合阶数)；
基于第一拟合阶数和第二拟合阶数来生成第一拟合函数。
确定多项式拟合阶数
例如，可以通过以下任何准则来确定多项式拟合的阶数：
准则1、在不大于特定阶数的情况下，计算实际值与不同阶数的多项式拟合值之间的误差(例如，绝对值差、均方差等)，取最小误差的阶数为所确定的多项式阶数；
准则2、在不大于特定阶数的情况下，设定误差阈值，计算实际值与不同阶数的多项式拟合值之间的误差(例如，绝对值差、均方差等)，取落在误差阈值内的最小阶数为所确定的多项式阶数，
准则3、在不大于特定阶数的情况下，计算实际值与不同阶数的多项式拟合值之间的相关性系数，取最大相关性系数的阶数为所确定的多项式阶数；
准则4、在不大于特定阶数的情况下，设定相关性阈值，计算实际值与不同阶数的多项式拟合值之间的相关性系数，取落在相关性阈值内的最小阶数为所确定的多项式阶数。
上述准则1-4仅是举例说明而非限制，可以通过其他准则来确定拟合阶数。在其他示例中，可以根据拟合准确性和计算复杂度来设计其他准则。例如，可以取通过上述准则1-4中的任何两个准则确定的两个阶数之间的值为多项式阶数，以平衡拟合准确性和计算复杂度。
在某些实施例中，在生成计算模型的过程中，第一参数元素包括电场强度值和电导率比率值(即，(Eth，σr))，并且第二参数元素包括电极针间距值和消融边界值(即，(D，P))，第一拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
U＝a1+a2D+a3P+a4D2+a5D·P+a6P2+a7D2·P+a8D·P2+a9P3
其中，U表示消融电压值，D表示电极针间距值，P表示消融边界值，{ai，i＝1～9}表示第一系数组，
对于第一系数组中的每个系数ai，第二拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
其中，E表示电场强度值，σr为电导率值，表示第二系数组，
最终得到的计算模型的表达式为：
在某些实施例中，步骤240可以进一步包括：消融区域的消融参数值包括消融区域的电导率比率值，由获取单元140获取消融区域的电导率比率值包括：获取多个电场强度值和相应的多个电导率值；基于多个电场强度值和多个电导率值，确定电导率拟合函数的函数参数；基于函数参数确定所述电导率比率值。
例如，电导率函数可以定义为如下：
σr(E)＝σ0+(σmax-σ0)·exp[-A·exp(-B·E)]
可以根据测试数据点，即特定电场强度E时测量获得的相应电导率σr(E)，基于上述电导率方程进行函数拟合，该拟合函数包括四个函数参数，其中，生物组织细胞发生完全电穿孔的组织电导率σmax为E趋向于正无穷大时σr(E)的上限值，初始电导率σ0为E趋向于负无穷大时σr(E)的下限值，A和B为决定组织电导率曲线的位置和增长率的系数。
可以理解上述获取消融区域的电导率比率值的方法仅是示例性的，本申请还可以使用其他已公开的方法来获取消融区域的电导率比率值，本文不再累述。
在某些实施例中，步骤240可以进一步包括：由获取单元140基于消融区域的轮廓来确定消融区域的消融边界值。例如，可以从数据库或处理设备(例如，计算机、影像设备等)获取已勾画出轮廓的消融区域图像来得到消融区域的轮廓，或者可以从数据库或处理设备(例如，计算机、影像设备等)获取未勾画出轮廓的消融区域图像，通过对该图像进行识别处理以提取消融区域的轮廓，进而基于该轮廓来确定消融区域的消融边界值。
在某些实施例中，步骤240可以进一步包括由获取单元140执行以下操作：基于覆盖规则，确定覆盖消融区域的轮廓的至少一部分所需的消融边界；基于消融边界来确定所述消融边界值。
覆盖规则
根据由两根针组成的针组位置和消融区域(例如，病灶区)的轮廓或形状，确定要覆盖消融区域的轮廓的至少一部分(例如，局部病灶区)所需要的消融边界范围。对于由消融边界覆盖的范围，需要综合考虑覆盖完整性。以两根针的布针点的连线为第一方向，以两根针的布针点的连线的中垂线为第二方向。例如，第一方向可以是水平方向，第二方向可以是垂直方向。或者，第一方向可以是任意方向(例如，与水平呈一角度)，第二方向是与第一方向不同的方向(例如，与第一方向垂直的方向等)。
例如，可以基于以下覆盖规则来确定消融边界：
规则1：在第一方向上的两侧实现最大覆盖，即使得消融边界在两侧上能够覆盖消融区域的轮廓与布针点最远的点。
规则2：在第一方向上的两侧实现最小覆盖，即使得消融边界仅在单侧上覆盖消融区域的轮廓与布针点最远的点。
规则3：在第一方向上的两侧实现中等覆盖，即介于最大覆盖与最小覆盖之间。
规则4：在第二方向上的两侧实现最大覆盖，即使得消融边界在两侧上能够覆盖消融区域的轮廓与布针点最远的点。
规则5：在第二方向上的两侧实现最小覆盖，即使得消融边界仅在单侧上覆盖消融区域的轮廓与布针点最远的点。
规则6：在第二方向上的两侧实现中等覆盖，即介于最大覆盖与最小覆盖之间。
在上述规则1-6中，最大覆盖可以确定较大的消融边界，以最大程度地满足在给定方向上的两侧的消融需求，而最小覆盖可以确定较小的消融边界，以防止过度消融或消融正常组织。上述规则1-6仅是举例说明而非限制，还可以基于其他覆盖规则来确定消融边界和消融边界值。
在某些实施例中，消融边界值可以至少包括在第一方向上确定的第一边界值和在与第一方向不同的第二方向上确定的第二边界值。例如，第一方向可以布针点的连线的方向，第一边界值可以是根据覆盖规则确定的、消融边界与布针点的连线的相交点离开两个布针点之间的中心的边界距离。例如，第二方向可以是布针点的连线的中垂线的方向，第二边界值可以是根据覆盖规则确定的、消融边界与布针点的连线的中垂线的相交点离开两个布针点之间的中心的边界距离。
在某些实施例中，消融边界通过卡西尼曲线来表示，并且其中，步骤240可以进一步包括：基于卡西尼(Cassini)曲线与其两个对称轴的交点确定第一边界值和第二边界值。
关于卡西尼曲线
假定卡西尼曲线关于x轴和y轴对称，中心位于原点，且两焦点位于x轴上，分别为(-c，0)和(c，0)，则卡西尼曲线的方程为：
/>
其中，(x，y)为卡西尼曲线上点的坐标，卡西尼曲线形状取决于形状参数c、a。若a/c>1，则卡西尼曲线为闭合曲线，曲线与x轴的交点为(-M，0)和(M，0)，曲线与y轴的交点为(0，N)和(0，-N)，其中，类似地，在卡西尼曲线关于其他方向的两根相互垂直的直线为对称轴的情况下，可以类似地获得M和N。
在消融边界为卡西尼曲线的情况下，第一边界值可以是M，第二边界值可以是N。
在某些实施例中，步骤250可以进一步包括：
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和第一边界值，使用计算模型生成第一消融电压值；
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和第二边界值，使用计算模型生成第二消融电压值；
基于第一消融电压值和第二消融电压值，生成消融电压值。
如前所述，通过第一边界值生成的第一消融电压值和通过第二边界值生成的第二消融电压值分别表示针对第一和第二方向上的消融程度可施加的脉冲电压。例如，可以取第一消融电压值或第二消融电压值中的最大值作为预测的消融电压值，以最大程度地满足在给定方向上的两侧的消融需求。例如，可以取第一消融电压值或第二消融电压值中的最小值作为预测的消融电压值，以防止过度消融或消融正常组织。例如，可以取第一消融电压值或第二消融电压值之间的中间值(例如，平均值、加权值等)作为预测的消融电压值，以在满足消融需求与防止过度消融之间形成平衡。
图3示出了根据本公开的实施例的用于预测消融电压值的另一示例性装置300的示意图。
装置300包括：获取单元310和预测单元320。获取单元310类似于如上关于图1所描述的装置100的获取单元140，其被配置为获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值，为了简洁起见不再详细描述。预测单元320类似于如上关于图1所描述的装置100的预测单元140，其被配置为基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值，为了简洁起见不再详细描述。不同于图1的装置100，装置300可以不包括模型生成单元130，而是被预先配置有计算模型，例如计算模型可以存储在装置300中或与装置300相关联的设备中(例如，储存库或数据库中，或存储单元等中)，使得装置300可以获取计算模型。该计算模型是根据多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值以及多个电场强度消融阈值来生成的，并且将消融电压值限定为电场强度消融阈值和消融参数的函数。
类似地，该计算模型可以由图1的装置100的模型生成单元130或通过执行图2的步骤230来生成。举例而言，在某些实施例中，计算模型是通过以下方式来生成的：基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库；基于多个电场强度消融阈值，对第一数据库进行调整以生成第二数据库；以及基于第二数据库，生成计算模型。为了简洁起见不再详细描述计算模型的生成过程，具体可参考前述关于计算模型生成的详细描述。
为了更清楚地说明本公开的原理，以下给出了具体实现上述装置100、方法200或装置300的示例。
图4示出了示例性消融区域和消融边界的示意图。
如图4所示，成片的灰色区域为病灶区域(或消融区域)，可将电极针分布于病灶区域以便消融，根据当前两根针组成的针组位置和病灶区轮廓或形状，确定要覆盖局部病灶区所需要的消融区边界范围。如前所述，消融边界可以通过卡西尼曲线来表示。不失一般性，假定卡西尼曲线关于x轴和y轴对称，曲线与x轴的交点为(-M，0)和(M，0)，曲线与y轴的交点为(0，N)和(0，-N)，消融边界值可以包括第一方向上的第一边界值M和第二方向上的第二边界值N。对于消融边界覆盖病灶区域，应综合考虑覆盖完整性，并且区域不能过大。在图4的示例中，消融边界很好地与病灶区域的轮廓重合。然而，在实际的情况中，由于病灶区域及轮廓的不规则，可能会有不重合。因此，可以例如基于覆盖规则，确定覆盖病灶区域的轮廓的至少一部分所需的消融边界，并基于消融边界来确定消融边界值。
图5-图8分别示出了根据各种覆盖规则的消融边界的示意图。为了满足不同方向的消融需求，可能需要形成不同的消融边界。例如，对于卡西尼曲线，M值决定了x轴方向的消融范围，N值决定了y轴方向的消融范围，可能需要形成参数不同的两个卡西尼曲线方程以满足x轴方向消融需求与y轴方向消融需求。
如图5所示，病灶区域的轮廓在第一方向(例如，x轴方向)的两侧上离布针点中心的距离分别为M1和M2，当消融边界同时兼顾左右两侧时，可以取M为较大值max(M1，M2)，或者较小值min(M1，M2)，或者介于两者之间。
如图6所示，对于只考虑覆盖病灶区域的轮廓的一侧时，可以取M为布针点中心到轮廓的距离(例如，水平距离)。
如图7所示，病灶区域的轮廓在第二方向(例如，y轴方向)的两侧上离布针点中心的距离分别为N1和N2，当消融边界同时兼顾上下两侧时，可以取N为较大值max(N1，N2)，或者较小值min(N1，N2)，或者介于两者之间。
如图8所示，对于只考虑覆盖病灶区域的轮廓的一侧时，可以取N为布针点中心到轮廓的距离(例如，垂直距离)。
如前所述，可以根据测试数据点，即特定电场强度E时测量获得的相应电导率σ(E)，基于电导率函数σ(E)＝σ0+(σmax-σ0)·exp[-A·exp(-B·E)]进行函数拟合。图9示出了示例性电导率-电场关系图，其中，圆点表示测试数据点，曲线表示拟合线，虚线表示σr(E)的上下渐近值。生物组织细胞发生完全电穿孔的组织电导率σmax为E趋向于正无穷大时σ(E)的上限值，初始电导率σ0为E趋向于负无穷大时σ(E)的下限值，A和B为决定组织电导率曲线的位置和增长率的系数。通过图9，可以确定电导率比率值σr＝σmax/σ0。首先，基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库。
在该示例中，预设的消融电压值U的取值范围为500-5000V，其中，每间隔250V取一个值；预设的针间距值D的取值范围为5-50mm，其中，每间隔1mm取一个值；预设的电导率比率值σr的取值范围为(1，3]，每间隔0.1取一个值；预设的消融边界值P(第一边界值M和第二边界值N)，例如第一边界值M的取值范围为3.5-26mm，每间隔1mm取一个值。
例如，利用仿真软件(例如，COMSOL)建立电极针电场仿真的模型，该模型中至少包括模型参数U，D，σr，M，对预设的U，D，σr，M取不同的值并代入到电场仿真模型中，计算得到特定取值时对应的场强E，E为坐标M处的电场强度，从而生成仿真数据以形成第一数据库。
接着，由于电场强度消融阈值仅为一段区间，例如为300-1000V/cm(该值可以根据消融需求来调整)，而通过仿真获得的电场强度数据可能没有落入该区间或未完全覆盖该区间，如果直接基于第一数据库中的数据来求拟合公式fM(D，Eth，σr，M)(在第一边界值的的情况下)和fN(D，Eth，σr，N)(在第二边界值的情况下)，则在数据库数据有限的情况下，可能存在精度问题。为此需要对第一数据库进行调整，以获取第二数据库。
根据电场强度消融阈值的区间(即，多个电场强度消融阈值)，基于第一数据库生成第二数据库可以包括以下两步：(1)首先要确认E与U之间的函数关系；(2)然后基于该函数关系求得E取特定Eth时，U对应的电压值，并形成第二数据库。
在第(1)步中，先固定σr，以考察D、M取不同值时，电压与电场强度之间的关系。取m组(Di，Mi)，i＝1…m组合，对于任意一组参数(Di，Mi)，以及σr的值，可以从第一数据库查询到对应的电场仿真数据，即：不同电压Uj，j＝1，2…时，(M，0)点的电场值Ej，j＝1，2…。基于该Uj和Ej，获得电压-电场曲线。
在第(2)步中，在由(Uj，Ej)构成的曲线上，可以采用插值法作为计算方式，计算特定Eth值对应的电压U(此电压U即为Eth，σr取特定的值，参数(Di，Mi)组合对应的电压Ui)，并存储到第二数据库中。可以理解，在σr的值固定时，每组(Di，Mi)都获得一曲线，并可以获得对应的Eth和U，然后变动σr的值，以获得其他数据组。
在一个优选实施例中，上述插值计算方式可以替换为拟合计算方式。具体地，通过(Uj，Ej)数据曲线得到拟合函数，再将电场阈值Eth代入拟合函数计算得到对应的电压Ui。
图10示出了示例性电压-电场关系图，其中，圆点表示从第一数据库获取的数据点，曲线表示拟合线，在该图中，针间距D为20mm，电导率比率为1.6。如前所述，当采用拟合计算方式，可以基于前述的各种准则来确定拟合阶数。如图10所示，电压-电场的数据点趋势接近于线性直线，可以采用直线拟合方式，例如使用最小二乘法等。
接着，利用第二数据库，确定消融参数D，Eth，σr，M与消融电压值U的关系以生成计算模型。为了生成计算模型，可以通过对消融参数分成不同集合来降低计算复杂度。
由m组(Di，Mi)取值收集到的对应电压Ui数据，构成了三维空间点集合(Di，Mi，Ui)，可以由这些点进行曲面拟合，例如生成第一拟合函数
图11示出了示例性针间距-消融电压-消融边界关系图，圆点为从第二数据库获取的仿真数据点，网格曲面为拟合的多项式曲面。
为了分析对数据点进行曲面拟合所需要的多项式拟合阶数，可以先分析其他参数(例如，电场强度消融阈值Eth和电导率比率值σr)固定时，针间距值D与消融电压值U之间的变化曲线，以及消融边界值M与消融电压值U之间的变化曲线。
图12示出了示例性消融电压-针间距关系，其中，圆点为仿真数据，虚线表示拟合曲线。在图12的示例中，M＝28mm，Eth＝600V/cm，σr＝1.6。可以基于前述的各种准则来确定拟合阶数，例如可采用二次函数拟合，即对于消融电压U和针间距D之间的关系，D的拟合阶数为二阶。
图13示出了示例性消融电压-消融边界值关系，其中，圆点为仿真数据，虚线表示拟合曲线。在图13的示例中，D＝16mm，Eth＝600V/cm，σr＝1.6。可以基于前述的各种准则来确定拟合阶数，例如可采用三次函数拟合，即对于消融电压U和消融边界值M之间的关系，M的拟合阶数为三阶。
结合图11-图13可知，可以采用2-3阶(D的最高幂次为2次，M的最高幂次为3次)的多项式曲面对(Di，Mi，Ui)数据进行拟合。此时，拟合函数的阶数较低，拟合误差最小且计算复杂度较低。在图11的示例中，第一拟合函数的表达式为：
U＝a1+a2D+a3P+a4D2+a5D·M+a6M2+a7D2·M+a8D·M2+a9M3
其中，U表示消融电压值，D表示电极针间距值，M表示第一边界值，{ai，i＝1～9}表示第一系数组。
为了得到完整的fM(D，Eth，σr，M)拟合方程，可以根据上述得到的特定Eth，σr取值时的分析第一系数组中的每个拟合系数ai与Eth，σr的关系。取n组/>组合，每一组/>都有对应的一组拟合系数ai(i＝1，2，…，9)。对9个拟合系数进行考察，以第一个拟合系数a1为例，对于数据点/>集合，分析σr取固定值时，Eth与拟合系数a1之间的变化曲线，以及Eth取固定值时，σr与拟合系数a1之间的变化曲线。
图14示出了第一系数组中的示例性系数a1-电场强度阈值关系图，其中，圆点为仿真数据点，虚线为拟合线。在图14的示例中，电导率比率值σr取固定值，例如σr＝1.6。可以基于前述的各种准则来确定拟合阶数，例如可采用线性函数拟合，即对于系数a1和电场强度阈值Eth之间的关系，Eth的拟合阶数为一阶。
图15示出了第一系数组中的示例性系数a1-电导率比率值关系图，其中，圆点为仿真数据点，虚线为拟合线。在图15的示例中，电场强度消融阈值取固定值，例如Eth＝600V/cm。可以基于前述的各种准则来确定拟合阶数，例如可采用二次函数拟合，即对于系数a1和电导率比率值σr之间的关系，σr的拟合阶数为二阶。
图16示出了示例性系数a1-电场强度阈值Eth-电导率比率值σr关系图。结合图14和图15可知，可以采用1-2阶(Eth的最高幂次为2次，σr的最高幂次为2次)的多项式曲面对(Eth，σr，a1)数据进行拟合，生成第二拟合函数。对于系数a1，第二拟合函数的表达式为：
类似地，剩余的第一系数组中的系数ai(i＝2，…，9)可以采用类似的公式进行拟合，第二拟合函数的表达式为：
经过两次曲面拟合，结合得到的拟合系数，可得到电压U与四个参数D，Eth，σr，M之间的关系，即生成计算模型：
/>
在得到上述拟合系数时，可从第二数据库获取至少部分仿真值，例如采用如下消融参数：
针间距D：8～20mm，间隔2mm；消融边界值M：D/2+1～D/2+20mm，间隔1mm；电场强度消融阈值Eth：400～700V/cm，间隔100V/cm；电导率比率σr：1.1～2.0，间隔0.1。
按照类似的方法，可以生成第二边界值N的计算模型fN(D，Eth，σr，N)。
根据上述拟合公式fM(D，Eth，σr，M)和fN(D，Eth，σr，U)，分别计算消融边界值M和N对应需要的电压值UM和UN。通常，这两个电压值可能会不一样，在一个优选实施例中，取两者中比较大的一个作为实际使用电压，即U＝max(UM，UN)，就可以保证得到的消融区区域在两个方向(例如，x轴和y轴方向)上的消融需求都得到满足。在另一个优选实施例中，取两者中比较小的一个作为实际使用电压，即U＝min(UM，UN)，以防止过度消融或消融正常组织。在其他实施例中，可以取U为UM与UN之间的中间值。
本文所公开的装置及方法与现有技术相比能够快速和有效地预测用于消融区域所需要的消融电压值，并且该预测值具有较高精度。
一般而言，本公开的各个示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本公开的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、***、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。
替代地，上述的方法能够通过计算机程序产品来实现。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
应当注意，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干装置或子装置，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。
虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应该理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (21)

1.一种用于预测消融电压值的方法，包括：
基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库，其中，所述消融参数值至少包括：电极针间距值、电导率比率值和消融边界值，并且其中，构建所述第一数据库包括：基于约束方程建立电场仿真模型，将所述预设的消融电压值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值应用于所述电场仿真模型以生成对应的电场强度值；
基于多个电场强度消融阈值，对所述第一数据库进行调整以生成第二数据库，包括：
对于每个电导率比率值，执行以下操作：
从所述第一数据库获取多个与所述每个电导率比率值相应的包括电极针间距值和消融边界值的第一参数组合；
对于每个所述第一参数组合，执行以下操作：
获取与所述第一参数组合相应的多个第一消融电压值和多个第一电场强度值；
基于所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值，通过第一计算方式，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；
将所述电场强度消融阈值，以及与之相对应的消融电压值、电极针间距值、消融边界值、电导率比率值作为一组第二数据添加到所述第二数据库中；
基于所述第二数据库，生成计算模型，其中，所述计算模型用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值，其中，生成所述计算模型包括：
对于每组所述第二数据，选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的特定两个值作为第一参数集合中的一个第一参数元素，并选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的剩下两个值作为第二参数集合中的一个第二参数元素；
对于每个所述第一参数元素执行以下操作：
从所述第二数据库获取与所述第一参数元素相应的多个第二参数元素和多个消融电压值；以及
基于所述多个第二参数元素和多个消融电压值，生成通过所述第二参数元素中的两个值预测所述消融电压值的第一拟合函数，
所述第一拟合函数具有一组第一系数组；
基于多个所述第一参数元素和与之相应的多组所述第一系数组，生成通过所述第一参数元素中的两个值预测所述第一系数组中的每个系数的第二拟合函数，所述第二拟合函数具有第二系数组；
基于所述第一系数组和所述第二系数组生成所述计算模型；
获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值，其中，获取消融区域的消融边界值包括：基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融边界值；以及
基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用所述计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一计算方式包括：
插值计算方式，基于线性插值或样条插值，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；或者
拟合计算方式，基于通过所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值建立的拟合函数，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述第一拟合函数包括：
对于所述第二参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述消融电压值进行多项式拟合的第一拟合阶数和第二拟合阶数；
基于所述第一拟合阶数和所述第二拟合阶数来生成所述第一拟合函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述第二拟合函数包括：
对于所述第一参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述第一系数组中的每个系数进行多项式拟合的第三拟合阶数和第四拟合阶数；
基于所述第三拟合阶数和所述第四拟合阶数来生成所述第二拟合函数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述第一参数元素包括电场强度值和电导率比率值，并且所述第二参数元素包括电极针间距值和消融边界值，
所述第一拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
U＝a1+a2D+a3P+a4D2+a5D·P+a6P2+a7P2·P+a8D·P2+a9P3
其中，U表示消融电压值，D表示电极针间距值，P表示消融边界值，{ai，i＝1～9}表示所述第一系数组，
对于所述第一系数组中的每个系数ai，所述第二拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
其中，E表示电场强度值，σr为电导率值，表示所述第二系数组，
所述计算模型的表达式为：
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述消融区域的消融参数值包括所述消融区域的电导率比率值，并且获取所述消融区域的电导率比率值包括：
获取多个电场强度值和相应的多个电导率值；
基于所述多个电场强度值和所述多个电导率值，确定电导率方程的方程参数；
基于所述方程参数确定所述电导率比率值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融区域的消融边界值进一步包括：
基于覆盖规则，确定覆盖所述消融区域的轮廓的至少一部分所需的消融边界；
基于所述消融边界来确定所述消融边界值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述消融边界值至少包括在第一方向上确定的第一边界值和在与所述第一方向不同的第二方向上确定的第二边界值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述消融边界通过卡西尼曲线来表示，并且其中，
基于所述消融边界来确定所述消融边界值包括：基于所述卡西尼曲线与其两个对称轴的交点确定所述第一边界值和所述第二边界值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，使用所述计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值包括：
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和所述第一边界值，使用所述计算模型生成第一消融电压值；
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和所述第二边界值，使用所述计算模型生成第二消融电压值；
基于所述第一消融电压值和所述第二消融电压值，生成所述消融电压值。
11.一种用于预测消融电压值的装置，包括：
构建单元，其被配置为基于多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库，其中，所述消融参数值至少包括：电极针间距值、电导率比率值和消融边界值，并且其中，所述构建单元被配置为：基于约束方程建立电场仿真模型，将所述预设的消融电压值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值应用于所述电场仿真模型以生成对应的电场强度值；
调整单元，其被配置为基于多个电场强度消融阈值，对所述第一数据库进行调整以生成第二数据库，其中，所述调整单元被配置为：
对于每个电导率比率值，执行以下操作：
从所述第一数据库获取多个与所述每个电导率比率值相应的包括电极针间距值和消融边界值的第一参数组合；
对于每个所述第一参数组合，执行以下操作：
获取与所述第一参数组合相应的多个第一消融电压值和多个第一电场强度值；
基于所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值，通过第一计算方式，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；
将所述电场强度消融阈值，以及与之相对应的消融电压值、电极针间距值、消融边界值、电导率比率值作为一组第二数据添加到所述第二数据库中；
模型生成单元，其被配置为基于所述第二数据库，生成计算模型，其中，所述计算模型用于通过电场强度消融阈值、消融参数值预测消融电压值，其中，所述模型生成单元被配置为：
对于每组所述第二数据，选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的特定两个值作为第一参数集合中的一个第一参数元素，并选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的剩下两个值作为第二参数集合中的一个第二参数元素；
对于每个所述第一参数元素执行以下操作：
从所述第二数据库获取与所述第一参数元素相应的多个第二参数元素和多个消融电压值；以及
基于所述多个第二参数元素和多个消融电压值，生成通过所述第二参数元素中的两个值预测所述消融电压值的第一拟合函数，
所述第一拟合函数具有一组第一系数组；
基于多个所述第一参数元素和与之相应的多组所述第一系数组，生成通过所述第一参数元素中的两个值预测所述第一系数组中的每个系数的第二拟合函数，所述第二拟合函数具有第二系数组；
基于所述第一系数组和所述第二系数组生成所述计算模型；以及获取单元，其被配置为获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值，其中，所述获取单元被配置为：基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融区域的消融边界值；以及
预测单元，其被配置为基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用所述计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第一计算方式包括：
插值计算方式，基于线性插值或样条插值，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；或者
拟合计算方式，基于通过所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值建立的拟合函数，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述模型生成单元被进一步配置为：
对于所述第二参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述消融电压值进行多项式拟合的第一拟合阶数和第二拟合阶数；
基于所述第一拟合阶数和所述第二拟合阶数来生成所述第一拟合函数。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述模型生成单元被进一步配置为：
对于所述第一参数元素中的两个值，分别确定通过所述两个值中的每个值对所述第一系数组中的每个系数进行多项式拟合的第三拟合阶数和第四拟合阶数；
基于所述第三拟合阶数和所述第四拟合阶数来生成所述第二拟合函数。
15.根据权利要求11所述的装置，其中，
所述第一参数元素包括电场强度值和电导率比率值，并且所述第二参数元素包括电极针间距值和消融边界值，
所述第一拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
U＝a1+a2D+a3P+a4D2+a5D·P+a6P2+a7D2·P+a8D·P2+a9P3
其中，U表示消融电压值，D表示电极针间距值，P表示消融边界值，{ai，i＝1～9}表示所述第一系数组，
对于所述第一系数组中的每个系数ai，所述第二拟合函数为多项式拟合函数，其表达式为：
其中，E表示电场强度值，σr为电导率值，表示所述第二系数组，
所述计算模型的表达式为：
16.根据权利要求11所述的装置，其中，所述消融区域的消融参数值包括所述消融区域的电导率比率值，并且所述获取单元被进一步配置为：
获取多个电场强度值和相应的多个电导率值；
基于所述多个电场强度值和所述多个电导率值，确定电导率方程的方程参数；
基于所述方程参数确定所述电导率比率值。
17.根据权利要求11所述的装置，其中，所述获取单元被进一步配置为：
基于覆盖规则，确定覆盖所述消融区域的轮廓的至少一部分所需的消融边界；
基于所述消融边界来确定所述消融边界值。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述消融边界值至少包括在第一方向上确定的第一边界值和在与所述第一方向不同的第二方向上确定的第二边界值。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述消融边界通过卡西尼曲线来表示，并且其中，
所述获取单元被进一步配置为：基于所述卡西尼曲线与其两个对称轴的交点确定所述第一边界值和所述第二边界值。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述预测单元被进一步配置为：
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和所述第一边界值，使用所述计算模型生成第一消融电压值；
基于电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和所述第二边界值，使用所述计算模型生成第二消融电压值；以及
基于所述第一消融电压值和所述第二消融电压值，生成所述消融电压值。
21.一种用于预测消融电压值的装置，包括：
获取单元，其被配置为获取消融区域的消融参数值以及电场强度消融阈值，其中，所述消融区域的消融参数值至少包括：电极针间距值、电导率比率值和消融边界值，并且其中，获取消融区域的消融边界值包括：基于所述消融区域的轮廓来确定所述消融边界值；以及
预测单元，其被配置为基于所获取的消融参数值以及电场强度消融阈值，使用计算模型预测用于所述消融区域的消融电压值，其中，所述计算模型是根据多个预设的消融电压值和多个预设的消融参数值以及多个电场强度消融阈值来生成的，并且将消融电压值限定为电场强度消融阈值和消融参数值的函数，
其中，所述计算模型是通过以下方式来生成的：
基于所述多个预设的消融电压值和所述多个预设的消融参数值获得对应的电场强度值，以构建第一数据库，其中，构建所述第一数据库包括：基于约束方程建立电场仿真模型，将所述预设的消融电压值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值应用于所述电场仿真模型以生成对应的电场强度值；
基于所述多个电场强度消融阈值，对所述第一数据库进行调整以生成第二数据库，包括：
对于每个电导率比率值，执行以下操作：
从所述第一数据库获取多个与所述每个电导率比率值相应的包括电极针间距值和消融边界值的第一参数组合；
对于每个所述第一参数组合，执行以下操作：
获取与所述第一参数组合相应的多个第一消融电压值和多个第一电场强度值；
基于所述多个第一消融电压值和所述多个第一电场强度值，通过第一计算方式，计算与所述电场强度消融阈值相对应的消融电压值；
将所述电场强度消融阈值，以及与之相对应的消融电压值、
电极针间距值、消融边界值、电导率比率值作为一组第二数据添加到所述第二数据库中；以及
基于所述第二数据库，生成所述计算模型，包括：
对于每组所述第二数据，选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的特定两个值作为第一参数集合中的一个第一参数元素，并选择所述电场强度消融阈值、电极针间距值、电导率比率值和消融边界值中的剩下两个值作为第二参数集合中的一个第二参数元素；
对于每个所述第一参数元素执行以下操作：
从所述第二数据库获取与所述第一参数元素相应的多个第二参数元素和多个消融电压值；以及
基于所述多个第二参数元素和多个消融电压值，生成通过所述第二参数元素中的两个值预测所述消融电压值的第一拟合函数，所述第一拟合函数具有一组第一系数组；
基于多个所述第一参数元素和与之相应的多组所述第一系数组，生成通过所述第一参数元素中的两个值预测所述第一系数组中的每个系数的第二拟合函数，所述第二拟合函数具有第二系数组；
基于所述第一系数组和所述第二系数组生成所述计算模型。
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