CN114343820A - 一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***。影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置包括：上位机、控制模块、高压高频陡脉冲发生模块、电流信号采集模块、电极模块、影像采集模块以及存储器模块。本发明可以根据反馈结果来实时调节输入参数，使得消融治疗更加的科学、准确。高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法，包括：建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像，生成布针区域，实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作等。本该方法借用于影像采集模块能精准对肿瘤细胞进行分析、评价再进行精准消融，使用效果好。

Description

一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***。

背景技术

肿瘤，尤其是恶性肿瘤是危威胁人类健康的头号杀手。肿瘤的传统疗法一般包括化疗、放疗以及手术切除等，近些年新近发展起来的疗法是以微创消融为主要特征的热消融物理疗法。但是热消融物理疗法由于受适应性、禁忌症、治疗副作用、热效应、技术发展等因素的限制，使得其临床应用存在一定的局限性。但是，近年来，随着脉冲生物电学的不断发展，电场脉冲以其非热、微创的生物医学效应引起了大家的关注。

不可逆电穿孔(IRE)是一项有关肿瘤非热消融的新兴技术。该项技术通过电极发送一组高压电脉冲在组织中形成电场，使细胞膜发生不可逆电穿孔，从而使得肿瘤细胞凋亡。高压陡脉冲作用于组织细胞形成网状放电区域，场强向周围递减。瞬间高压电场改变了电极处细胞膜电位，导致细胞膜处于极化状态，极化的趋势沿着相邻细胞膜间传导，对心电信号的产生和传导产生极强的干扰。当高压电场作用于心肌细胞除复极过程时，干扰心肌细胞正常除复极过程。

陡脉冲治疗设备用是采用不可逆电穿孔的技术***的设备之一，在使用陡脉冲治疗设备在***过程中，但是现有技术中对患者采用陡脉冲治疗时参数极易因体质等因素发生改变，但这种改变医师们难以发现，造成治疗效果难以提高的困境。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明实施例第一方面提供了一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，包括：上位机、控制模块、高压高频陡脉冲发生模块、电流信号采集模块、电极模块、影像采集模块以及存储器模块。本发明可以根据反馈结果来实时调节输入参数，使得消融治疗更加的科学、准确。

本发明实施例第二方面提供了一种基于本发明实施例第一方面任一项所述影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法，包括：建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像，生成布针区域，实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作等。本发明借用于影像采集模块能精准对肿瘤细胞进行分析、评价再进行精准消融，使用效果好。

（2）技术方案

本发明第一方面的实施例提出了一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，包括：

上位机，用于输入电流变化阈值，判断是否需要对消融参数进行调整，并当需要对所述消融参数进行调整时，发送调整指令；所述上位机还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏用于实时观察消融目标的影像变化情况；

控制模块，与所述上位机连接，用于接收所述上位机的指令生成控制信息，并向所述触摸显示屏实时传送消融目标的影像变化情况；

高压高频陡脉冲发生模块，与所述控制模块连接，用于所述控制模块的控制信息产生或调整高压高频陡脉冲信号；

电流信号采集模块，分别与所述控制模块、所述高压高频陡脉冲发生模块连接，用于在消融操作时实时对所述高压高频陡脉冲发生模块产生的电流信号进行采集，并将采集到的电流信号传递至所述控制模块；

电极模块，与所述高压高频陡脉冲发生模块连接，用于接收所述高压高频陡脉冲发生模块产生的高压高频陡脉冲信号，并将该信号发送至待消融的组织区域；

影像采集模块，与所述控制模块连接，用于采集待消融的组织区域的影像信息，并将采集的影像信息经由所述控制模块传递至触摸显示屏；

存储器模块，分别与所述控制模块、所述电流信号采集模块连接，用于存储所述影像采集模块采集的影像信息、所述上位机的操作信息以及所述电流信号采集模块采集的电流信号。

进一步地，所述高压高频陡脉冲发生模块包括：

高压电源产生模块，与所述控制模块连接，用于根据从所述控制模块接收的控制信息生成需要的高压电源；

高频陡脉冲信号产生模块，分别与所述控制模块、所述高压电源产生模块、电流信号采集模块以及所述电极模块连接，用于根据从所述控制模块接收的控制信息将所述高压电源产生模块产生的高压转换为所需的高压高频陡脉冲信号，并将高压高频陡脉冲信号传递至所述电流信号采集模块便于其检测电流信号以及将高压高频陡脉冲信号传递至电极模块（5）便于其实施高压高频陡脉冲消融操作。

进一步地，所述控制模块的控制信息包括电压控制信号和脉冲控制信号，所述控制模块用于输出所述电压控制信号控制所述高压电源产生模块输出的电压值；所述控制模块用于输出脉冲控制信号用于输出控制所述高频陡脉冲信号产生模块输出的高频陡脉冲。

进一步地，所述电流信号采集模块包括电流传感器，用于采集所述高频陡脉冲信号产生模块输出的高频陡脉冲的电流值并将该电流值经由所述控制模块发送至所述上位机。

进一步地，所述电流信号采集模块还采集所述高频陡脉冲信号产生模块在消融操作前的第一电流值和消融操作后的第二电流值，并根据第一电流值、第二电流值的变化值与所述输入电流变化阈值进行比对，若第一电流值、第二电流值的变化值小于所述输入电流变化阈值，则需要调整消融参数。

进一步地，所述高压高频陡脉冲发生模块与所述电流信号采集模块之间还设置有模拟信号放大模块，用于将电流信号采集模块采集的电流信号放大处理。

进一步地，所述电流信号采集模块与所述控制模块之间还设有模数转换模块，用于将所述电流信号采集模块传递至所述控制模块的信号转换为数字信号。

进一步地，所述影像采集模块为高清相机。

进一步地，所述存储器模块为循环覆盖式本体存储的存储器，其数据存储时长为t，30天＜t＜60天。

根据本发明实施例第二方面的一种基于本发明实施例第一方面任一项所述影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法，包括如下步骤：

通过所述影像采集模块采集医学影像，在采集的医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像数据，三维影像数据的维度为m×n×h，其中m为三维影像数据的长度，n为三维影像数据的宽度，h为三维影像数据的光谱维度；对三维影像数据进行归一化处理：X=[(X_m-X_m0)/(X_m0),(X_n-X_n0)/(X_n0),(X_h-X_h0)/(X_h0)]，其中X_m，X_m0为三维影像数据的长度坐标，X_n，X_n0为三维影像数据的宽度坐标，X_h，X_h0为三维影像数据的光谱维度坐标；

在三维影像中生成包络肿瘤目标治疗靶区的布针区域，包括对三维影像数据归一化处理处理后的数据进行二值化操作，将X与一设定的阈值X₀进行比对，当X＞X₀像素变为1；当X＜X₀像素变为0，根据二值化图，在像素变为1的区域即为布针区域，在布针区域布置所述电极模块实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作；

建立电磁场分布模型，计算高压高频陡脉冲的电磁场分布：

其中，ωδ＝kΔxsinθδ、ωσ＝kΔysinθσ，Δx为x方向阵列单元间距，Δy为y方向像素间距，θδ、θσ分别为像素点相对像素中心的扫描角坐标，m、n分别为像素点x方向与y方向的序号，k为波数，k=2π/λ，M为x方向的像素点数量，N为y方向的像素点数量，(δ，σ)为像素点的坐标，A_mn为像素点幅度加权系数，

为电磁场分布函数，

为像素点接收到的目标信号；

为聚焦相位加权系数，

为扫描相位加权系数；

根据所述电磁场分布，计算肿瘤细胞的温度场，设置温度阈值，得到三维影像中的温度阈值等温面包络，依次遍历这些等温面包络的坐标（X，Y，Z），计算出消融体积：

；

通过所述上位机设置消融参数，所述消融参数表征消融体积与肿瘤目标治疗靶区适形程度；

重新计算消融体积，以满足所述消融参数。

（3）有益效果

本发明实施例提出的影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置通过上位机输入电流变化阈值，判断是否需要对消融参数进行调整，并当需要对所述消融参数进行调整时，发送调整指令，从而可以根据反馈结果来实时调节输入参数，使得消融治疗更加的科学、准确；同时，触摸显示屏可以用于实时观察消融目标的影像变化情况，从而可以影像可视化地观察到肿瘤细胞在消融治疗中的变化情况，便于及时调整工作参数或者停止消融治疗操作。

本发明实施例的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法借用于影像采集模块能精准对肿瘤细胞进行分析、评价再进行精准消融，使用效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的原理示意图。

图2是本发明一实施例中上位机的原理图。

图3是本发明一实施例中高压高频陡脉冲发生模块的原理图。

图4是本发明一实施例中电流信号采集模块的原理图。

图5是本发明另一实施例中高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的原理示意图。

图6是本发明又一实施例中高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的原理示意图。

图7是本发明一实施例中高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的原理示意图。

图8是本发明一实施例中高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法流程图。

图中：上位机1、触摸显示屏11；控制模块2；高压高频陡脉冲发生模块3、高压电源产生模块31、高频陡脉冲信号产生模块32；电流信号采集模块4、电流传感器41；电极模块5；影像采集模块6；存储器模块7；模拟信号放大模块8；模数转换模块9。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参照附图1-附图8并结合实施例来详细说明本申请。

参阅附图1和附图2所示，本发明实施例第一方面的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，包括：

上位机1，用于输入电流变化阈值，判断是否需要对消融参数进行调整，并当需要对所述消融参数进行调整时，发送调整指令；所述上位机1还包括触摸显示屏11，所述触摸显示屏11用于实时观察消融目标的影像变化情况；

控制模块2，与所述上位机1连接，用于接收所述上位机1的指令生成控制信息，并向所述触摸显示屏11实时传送消融目标的影像变化情况；

高压高频陡脉冲发生模块3，与所述控制模块2连接，用于所述控制模块2的控制信息产生或调整高压高频陡脉冲信号；

电流信号采集模块4，分别与所述控制模块2、所述高压高频陡脉冲发生模块3连接，用于在消融操作时实时对所述高压高频陡脉冲发生模块3产生的电流信号进行采集，并将采集到的电流信号传递至所述控制模块2；

电极模块5，与所述高压高频陡脉冲发生模块3连接，用于接收所述高压高频陡脉冲发生模块3产生的高压高频陡脉冲信号，并将该信号发送至待消融的组织区域；

影像采集模块6，与所述控制模块2连接，用于采集待消融的组织区域的影像信息，并将采集的影像信息经由所述控制模块2传递至触摸显示屏11；

存储器模块7，分别与所述控制模块2、所述电流信号采集模块4连接，用于存储所述影像采集模块6采集的影像信息、所述上位机1的操作信息以及所述电流信号采集模块4采集的电流信号。

由于在使用不可逆电穿孔技术***的过程中，需要在超短的时间内，在消融组织内细胞所在的细胞膜上产生多个纳米级微孔，不可逆转地破坏细胞内外的平衡，诱使细胞凋亡并最终死亡，同时在治疗过程中，随着对病灶组织的消融，病灶组织的电流也会相应的发生变化。基于此，本发明实施例采用电流信号采集模块4采集消融过程中的电流变化情况，以电流信号的变化作为消融目标来考虑。

具体的，在对肿瘤病灶细胞进行消融的治疗过程中，当发现病灶细胞的电流变化较小而判断未达到消融目标时，通常表示消融的治疗参数不理想，实现的消融治疗达不到需要的治疗要求。基于此，本发明实施例第一方面提出了一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，首先本发明实施例的通过上位机1，用于输入电流变化阈值，判断是否需要对消融参数进行调整，并当需要对所述消融参数进行调整时，发送调整指令，从而可以根据反馈结果来实时调节输入参数，使得消融治疗更加的科学、准确，不仅能够加快消融效率，而且还能够减少手术时间；同时，本发明实施例的上位机1还包括触摸显示屏11，触摸显示屏11可以用于实时观察消融目标的影像变化情况，从而可以影像可视化地观察到肿瘤细胞在消融治疗中的变化情况，便于及时调整工作参数或者停止消融治疗操作。

在具体实施时，可以基于要治疗的肿瘤类型、形状、尺寸、恶性程度等因素来选择电极模块5的个数，例如电极模块5可以由2个电极针所组成，其包括一个具有高电势的电极针和一个具有低电势的电极针。在另一示例中，电极模块5可以由4个、6个或10个电极针组成，并且每个电极针的电势可以不同。

根据本发明第一方面的另一个实施例，所述高压高频陡脉冲发生模块3包括：高压电源产生模块31，与所述控制模块2连接，用于根据从所述控制模块2接收的控制信息生成需要的高压电源；高频陡脉冲信号产生模块32，分别与所述控制模块2、所述高压电源产生模块31、电流信号采集模块4以及所述电极模块5连接，用于根据从所述控制模块2接收的控制信息将所述高压电源产生模块31产生的高压转换为所需的高压高频陡脉冲信号，并将高压高频陡脉冲信号传递至所述电流信号采集模块4便于其检测电流信号以及将高压高频陡脉冲信号传递至电极模块5便于其实施高压高频陡脉冲消融操作。参阅附图1和附图3所示，在本发明实施例中为了输出高压高频陡脉冲，因此必须得设置有用于输出高压信号的高压电源产生模块31、用于输出高频陡脉冲信号的高频陡脉冲信号产生模块32，通过控制模块2分别控制压电源产生模块31、高频陡脉冲信号产生模块32可以分别获得所需要的高压电信号、高压高频陡脉冲。

在具体实施时，还可以基于要治疗的肿瘤类型、形状、尺寸、恶性程度等因素来设置消融参数。例如，在一个示例中，可以将消融参数设置为高电压，比如100V，在这种情况下，调整高压电源产生模块31的输出电压即可；在另一示例中，可以将消融参数设置为脉冲频率，在这种情况下，调整高频陡脉冲信号产生模块32的输出频率即可，例如可以为100GHz；在又一示例中，还可以将消融参数设置为电压和脉冲频率的组合，在这种情况下，需要分别调整高压电源产生模块31、高频陡脉冲信号产生模块32。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述控制模块2的控制信息包括电压控制信号和脉冲控制信号，所述控制模块2用于输出所述电压控制信号控制所述高压电源产生模块31输出的电压值；所述控制模块2用于输出脉冲控制信号用于输出控制所述高频陡脉冲信号产生模块32输出的高频陡脉冲。

根据本发明第一方面的又一个实施例，参阅附图4所示，所述电流信号采集模块4包括电流传感器41，用于采集所述高频陡脉冲信号产生模块32输出的高频陡脉冲的电流值并将该电流值经由所述控制模块2发送至所述上位机1。在本发明实施例中为便于采集电流，采用电流传感器41进行采集，具有方便、可靠、便于实现的优点，且电流传感器41可以选用市场中常见的规格型号即可，在满足本申请的功能的前提下，电流传感器41的具体类型不应构成对本申请的限制。

根据本发明第一方面的另一个实施例，所述电流信号采集模块4还采集所述高频陡脉冲信号产生模块32在消融操作前的第一电流值和消融操作后的第二电流值，并根据第一电流值、第二电流值的变化值与所述输入电流变化阈值进行比对，若第一电流值、第二电流值的变化值小于所述输入电流变化阈值，则需要调整消融参数。举例来说，可以将消融的输入电流变化阈值定义为：在发射5个脉冲之后，要求电流值的上升变化达到10A。在这种情况下，如果在发射5个脉冲之后，电流值的上升变化未达到5A，则上位机1判断未达到消融目标，否则判断达到消融目标。在另一可选的实施例中，将消融目标设置为：在消融操作前的第一电流值未10A，消融操作后的第二电流值12A，并根据第一电流值10A、第二电流值12A的变化值（2A）与所述输入电流变化阈值（假设为5A）进行比对，可见第一电流值、第二电流值的变化值小于输入电流变化阈值，则需要调整消融参数。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述高压高频陡脉冲发生模块3与所述电流信号采集模块4之间还设置有模拟信号放大模块8，用于将电流信号采集模块4采集的电流信号放大处理。参阅附图5所示，这是因为，在实际使用时，高压高频陡脉冲发生模块3输出的是高压高频陡脉冲信号，也就是说是模拟信号，而电流信号采集模块4一般采集的也是模拟信号，但是高压高频陡脉冲发生模块3输出的电流信号一般比较小，比如0.1A、1A或者5A等等，采用模拟信号放大模块8以后，电流信号采集模块4可以获得放大一定倍数以后的电流值，使得采集更加的方便。当然模拟信号放大模块8可以选用市场中常见的规格型号即可，在满足本申请的功能的前提下，模拟信号放大模块8的具体类型不应构成对本申请的限制。

根据本发明第一方面的又一个实施例，所述电流信号采集模块4与所述控制模块2之间还设有模数转换模块9，用于将所述电流信号采集模块4传递至所述控制模块2的信号转换为数字信号。参阅附图6至附图7所示，这是因为，在实际使用时，电流信号采集模块4输出的是模拟信号，而控制模块2一般采集的是数字信号，因此，必须采用模数转换模块9将模拟信号转换成数字信号以便于控制模块2所接收。当然模数转换模块9可以选用市场中常见的规格型号即可，在满足本申请的功能的前提下，模数转换模块9的具体类型不应构成对本申请的限制。

根据本发明第一方面的另一个实施例，所述影像采集模块6为高清相机。高清相机便于捕捉到清洗的肿瘤细胞图像，便于医师、技术人员或其他人在触摸显示屏11一侧观察肿瘤细胞在消融时的变化情况。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述存储器模块7可以选循环覆盖式本体存储的存储器，其数据存储时长为t，30天＜t＜60天。例如数据存储时长为32天。

参阅附图8所示，本发明第二方面的一个实施例提出了一种基于本发明第一方面任一项所述影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法，包括如下步骤：

通过所述影像采集模块6采集医学影像，在采集的医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像数据，三维影像数据的维度为m×n×h，其中m为三维影像数据的长度，n为三维影像数据的宽度，h为三维影像数据的光谱维度；对三维影像数据进行归一化处理：X=[(X_m-X_m0)/(X_m0),(X_n-X_n0)/(X_n0),(X_h-X_h0)/(X_h0)]，其中X_m，X_m0为三维影像数据的长度坐标，X_n，X_n0为三维影像数据的宽度坐标，X_h，X_h0为三维影像数据的光谱维度坐标；

在三维影像中生成包络肿瘤目标治疗靶区的布针区域，包括对三维影像数据归一化处理处理后的数据进行二值化操作，将X与一设定的阈值X₀进行比对，当X＞X₀像素变为1；当X＜X₀像素变为0，根据二值化图，在像素变为1的区域即为布针区域，在布针区域布置所述电极模块5实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作；

建立电磁场分布模型，计算高压高频陡脉冲的电磁场分布：

其中，ωδ＝kΔxsinθδ、ωσ＝kΔysinθσ，Δx为x方向阵列单元间距，Δy为y方向像素间距，θδ、θσ分别为像素点相对像素中心的扫描角坐标，m、n分别为像素点x方向与y方向的序号，k为波数，k=2π/λ，M为x方向的像素点数量，N为y方向的像素点数量，(δ，σ)为像素点的坐标，A_mn为像素点幅度加权系数，

为电磁场分布函数，

为像素点接收到的目标信号；

为聚焦相位加权系数，

为扫描相位加权系数；

根据所述电磁场分布，计算肿瘤细胞的温度场，设置温度阈值，得到三维影像中的温度阈值等温面包络，依次遍历这些等温面包络的坐标（X，Y，Z），计算出消融体积：

；

通过所述上位机1设置消融参数，所述消融参数表征消融体积与肿瘤目标治疗靶区适形程度；

重新计算消融体积，以满足所述消融参数。

在本发明实施例中，影像采集模块6采集的影像可以供医师、技术人员或其他人在触摸显示屏11一侧观察肿瘤细胞在消融时的变化情况，但是影像采集模块6采集的影像也实时记录了肿瘤细胞的变化情况，如果能直接分析该细胞的变化情况，进而来指导电极模块5的布置以及高压高频陡脉冲信号参数的设置，可以进一步提高消融的质量。鉴于此，本发明实施例，首先，通过所述影像采集模块6采集医学影像，在采集的医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像；然后，在三维影像中生成包络肿瘤目标治疗靶区的布针区域，在布针区域布置所述电极模块5实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作；接着，计算高压高频陡脉冲的电磁场分布，根据所述电磁场分布，计算肿瘤细胞的温度场，设置温度阈值，得到三维影像中的温度阈值等温面包络，依次遍历这些等温面包络的坐标（X，Y，Z），计算出消融体积：

；再通过所述上位机1设置消融参数，所述消融参数表征消融体积与肿瘤目标治疗靶区适形程度；最后，重新计算消融体积，以满足所述消融参数。

也就是说本发明实施例通过影像采集模块6采集的影像也实时记录了肿瘤细胞的变化情况，利用控制模块2、上位机1等根据采集的图像标记出肿瘤目标，然后建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像，这样肿瘤目标清晰地暴露在上位机1或触摸显示屏11中；接着，根据暴露的肿瘤目标，在该处设置电极模块5实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作，根据消融肿瘤细胞操作过程中电流的变化，采用本发明实施例第一方面调整消融参数的方式来调节高压高频陡脉冲的电压、脉冲值实现最佳的消融操作。最后再对影像采集模块6采集的影像分析消融以后的肿瘤细胞存活情况，再根据分析结果重新进行消融。

综上所述，本发明实施例的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法借用于影像采集模块6能精准对肿瘤细胞进行分析、评价再进行精准消融，使用效果好。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，包括：

上位机（1），用于输入电流变化阈值，判断是否需要对消融参数进行调整，并当需要对所述消融参数进行调整时，发送调整指令；所述上位机（1）还包括触摸显示屏（11），所述触摸显示屏（11）用于实时观察消融目标的影像变化情况；

控制模块（2），与所述上位机（1）连接，用于接收所述上位机（1）的指令生成控制信息，并向所述触摸显示屏（11）实时传送消融目标的影像变化情况；

高压高频陡脉冲发生模块（3），与所述控制模块（2）连接，用于所述控制模块（2）的控制信息产生或调整高压高频陡脉冲信号；

电流信号采集模块（4），分别与所述控制模块（2）、所述高压高频陡脉冲发生模块（3）连接，用于在消融操作时实时对所述高压高频陡脉冲发生模块（3）产生的电流信号进行采集，并将采集到的电流信号传递至所述控制模块（2）；

电极模块（5），与所述高压高频陡脉冲发生模块（3）连接，用于接收所述高压高频陡脉冲发生模块（3）产生的高压高频陡脉冲信号，并将该信号发送至待消融的组织区域；

影像采集模块（6），与所述控制模块（2）连接，用于采集待消融的组织区域的影像信息，并将采集的影像信息经由所述控制模块（2）传递至触摸显示屏（11）；

存储器模块（7），分别与所述控制模块（2）、所述电流信号采集模块（4）连接，用于存储所述影像采集模块（6）采集的影像信息、所述上位机（1）的操作信息以及所述电流信号采集模块（4）采集的电流信号。

2.根据权利要求1所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述高压高频陡脉冲发生模块（3）包括：

高压电源产生模块（31），与所述控制模块（2）连接，用于根据从所述控制模块（2）接收的控制信息生成需要的高压电源；

高频陡脉冲信号产生模块（32），分别与所述控制模块（2）、所述高压电源产生模块（31）、电流信号采集模块（4）以及所述电极模块（5）连接，用于根据从所述控制模块（2）接收的控制信息将所述高压电源产生模块（31）产生的高压转换为所需的高压高频陡脉冲信号，并将高压高频陡脉冲信号传递至所述电流信号采集模块（4）便于其检测电流信号以及将高压高频陡脉冲信号传递至电极模块（5）便于其实施高压高频陡脉冲消融操作。

3.根据权利要求2所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述控制模块（2）的控制信息包括电压控制信号和脉冲控制信号，所述控制模块（2）用于输出所述电压控制信号控制所述高压电源产生模块（31）输出的电压值；所述控制模块（2）用于输出脉冲控制信号用于输出控制所述高频陡脉冲信号产生模块（32）输出的高频陡脉冲。

4.根据权利要求2所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述电流信号采集模块（4）包括电流传感器（41），用于采集所述高频陡脉冲信号产生模块（32）输出的高频陡脉冲的电流值并将该电流值经由所述控制模块（2）发送至所述上位机（1）。

5.根据权利要求2所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述电流信号采集模块（4）还采集所述高频陡脉冲信号产生模块（32）在消融操作前的第一电流值和消融操作后的第二电流值，并根据第一电流值、第二电流值的变化值与所述输入电流变化阈值进行比对，若第一电流值、第二电流值的变化值小于所述输入电流变化阈值，则需要调整消融参数。

6.根据权利要求1所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述高压高频陡脉冲发生模块（3）与所述电流信号采集模块（4）之间还设置有模拟信号放大模块（8），用于将电流信号采集模块（4）采集的电流信号放大处理。

7.根据权利要求1所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述电流信号采集模块（4）与所述控制模块（2）之间还设有模数转换模块（9），用于将所述电流信号采集模块（4）传递至所述控制模块（2）的信号转换为数字信号。

8.根据权利要求1所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述影像采集模块（6）为高清相机。

9.根据权利要求1所述的一种影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞***，其特征在于，所述存储器模块（7）为循环覆盖式本体存储的存储器，其数据存储时长为t，30天＜t＜60天。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述影像可视化的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞装置的高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过所述影像采集模块（6）采集医学影像，在采集的医学影像中标记肿瘤目标，建立包含肿瘤目标治疗靶区的三维影像数据，三维影像数据的维度为m×n×h，其中m为三维影像数据的长度，n为三维影像数据的宽度，h为三维影像数据的光谱维度；对三维影像数据进行归一化处理：X=[(X_m-X_m0)/(X_m0),(X_n-X_n0)/(X_n0),(X_h-X_h0)/(X_h0)]，其中X_m，X_m0为三维影像数据的长度坐标，X_n，X_n0为三维影像数据的宽度坐标，X_h，X_h0为三维影像数据的光谱维度坐标；

在三维影像中生成包络肿瘤目标治疗靶区的布针区域，包括对三维影像数据归一化处理处理后的数据进行二值化操作，将X与一设定的阈值X₀进行比对，当X＞X₀像素变为1；当X＜X₀像素变为0，根据二值化图，在像素变为1的区域即为布针区域，在布针区域布置所述电极模块（5）实施高压高频陡脉冲消融肿瘤细胞操作；

建立电磁场分布模型，计算高压高频陡脉冲的电磁场分布：

其中，ωδ＝kΔxsinθδ、ωσ＝kΔysinθσ，Δx为x方向阵列单元间距，Δy为y方向像素间距，θδ、θσ分别为像素点相对像素中心的扫描角坐标，m、n分别为像素点x方向与y方向的序号，k为波数，k=2π/λ，M为x方向的像素点数量，N为y方向的像素点数量，(δ，σ)为像素点的坐标，A_mn为像素点幅度加权系数，

为电磁场分布函数，

为像素点接收到的目标信号；

为聚焦相位加权系数，

为扫描相位加权系数；

根据所述电磁场分布，计算肿瘤细胞的温度场，设置温度阈值，得到三维影像中的温度阈值等温面包络，依次遍历这些等温面包络的坐标（X，Y，Z），计算出消融体积：

；

通过所述上位机（1）设置消融参数，所述消融参数表征消融体积与肿瘤目标治疗靶区适形程度；

重新计算消融体积，以满足所述消融参数。

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