一种基于残差拟合的模拟消融方法、装置、存储介质及设备与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于残差拟合的模拟消融方法、装置、存储介质及设备。


背景技术：

2.消融技术总体分为热消融和冷消融两大类技术，其原理都是将消融针插入目标组织内，利用消融针产局部物理性高温或低温使崩解细胞组织结构，造成组织细胞的直接坏死，从而达到局部消融的目的。
3.但对目标组织的冷消融需要根据经验，对消融针的施针参数集进行精准预测，从而实现对目标组织进行准确地冷冻消融。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种基于残差拟合的模拟消融方法、装置、存储介质及设备，能够对消融进行模拟以实现对施针参数集的精准预测。
5.根据本发明实施例第一方面，提供了一种基于残差拟合的模拟消融方法，所述方法包括：根据目标消融组织模拟对应的目标消融区域；根据所述目标消融区域进行温度场模拟，获得温度分布值；根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第一消融针进行消融模拟，获得第一施针参数集、第一覆盖区域和第一残差区域；根据所述第一残差区域对第二消融针进行消融模拟，获得第二施针参数集、第二覆盖区域和第二残差区域。
6.根据本发明一实施方式，在获得第二覆盖区域之后，所述方法还包括：根据所述第一覆盖区域和所述第二覆盖区域确定模拟消融区域；当所述模拟消融区域满足预设指标的情况下，根据所述第一施针参数集和第二施针参数集确定施针模拟方案。
7.根据本发明一实施方式，在确定模拟消融区域之后，所述方法还包括：当所述模拟消融区域不满足预设指标的情况下，根据所述第二残差区域对其他消融针进行消融模拟，获得其他施针参数集、其他覆盖区域和其他残差区域；根据所述第一覆盖区域、所述第二覆盖区域和所述其他覆盖区域重新确定模拟消融区域。
8.根据本发明一实施方式，根据所述目标消融区域进行温度场模拟，获得温度分布值，包括：根据生物热传导方程对所述目标消融区域进行热传导模拟，确定区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值；根据所述区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值确定温度分布值。
9.根据本发明一实施方式，所述根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第一消融针进行消融模拟，获得第一施针参数集、第一覆盖区域和第一残差区域，包括：根据所述温度分布值对所述第一消融针进行参数模拟，获得与所述第一消融针对应的模拟数据集；其中，所述模拟数据集包含模拟施针参数集和对应的模拟消融区域；根据所述目标消融区域对所述模拟消融区域进行筛选，确定区域覆盖值；将对应区域覆盖值数值最大的模拟消融区域确定为所述第一消融区域；将与所述第一覆盖区域对应的模拟施针参数集确定为第
一施针参数集；对所述目标消融区域和所述第一覆盖区域整合，确定所述第一残差区域。
10.根据本发明一实施方式，在根据目标消融组织模拟对应的目标消融区域之后，所述方法还包括：根据所述目标消融区域对目标保留组织进行模拟，获得目标保留区域；根据所述目标保留区域对所述模拟消融区域进行筛选，确定区域惩罚值；根据所述区域惩罚值对所述区域覆盖值进行修正，获得修正覆盖值，所述修正覆盖值用于确定所述第一覆盖区域。
11.根据本发明一实施方式，所述施针参数集包括消融针功率、消融针尺寸、消融时间和消融针角度。
12.根据本发明一实施方式，所述方法还包括：确定与第一消融参数对应的第一消融区域，根据所述目标消融区域对第一消融区域进行模拟，获得与所述第一覆盖区域对应的坐标点集；根据所述坐标点集确定与所述第一覆盖区域对应的消融中心坐标。
13.根据本发明一实施方式，所述方法还包括：根据所述第一施针参数集生成控制指令，所述控制指令用于指示第一消融针执行特定操作。
14.根据本发明一实施方式，在获得温度分布值之后，所述方法还包括：根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第三消融针进行冷消融模拟，获得第三施针参数集和第三消融区域；根据所述第三消融区域和所述目标消融区域对第四消融针进行热消融模拟，获得第四施针参数集和第四消融区域；根据所述第三消融区域和第四融区域确定第三覆盖区域。
15.根据本发明一实施方式，在获得第一残差区域之后，所述方法还包括：根据所述第一残差区域对所述第一消融针进行移动消融模拟，获得第五施针参数集、第五覆盖区域和第五残差区域；其中，第一施针参数集对应的第一消融中心和所述第五施针参数集对应的第五消融中心的位置不同。
16.根据本发明实施例第二方面，还提供了一种基于残差拟合的模拟消融装置，所述装置包括：区域模拟模块，用于根据目标消融组织模拟对应的目标消融区域；温度场模拟模块，用于根据所述目标消融区域进行温度场模拟，获得温度分布值；消融模拟模块，用于根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第一消融针进行消融模拟，获得第一施针参数集、第一覆盖区域和第一残差区域；所述消融模拟模块，还用于根据所述第一残差区域对第二消融针进行消融模拟，获得第二施针参数集、第二覆盖区域和第二残差区域。
17.根据本发明一实施方式，所述装置还包括，确定模块，用于根据所述第一覆盖区域和所述第二覆盖区域确定模拟消融区域；所述确定模块，还用于当所述模拟消融区域满足预设指标的情况下，根据所述第一施针参数集和第二施针参数集确定施针模拟方案。
18.根据本发明一实施方式，所述确定模块，还用于当所述模拟消融区域不满足预设指标的情况下，根据所述第二残差区域对其他消融针进行消融模拟，获得其他施针参数集、其他覆盖区域和其他残差区域；所述确定模块，还用于根据所述第一覆盖区域、所述第二覆盖区域和所述其他覆盖区域重新确定模拟消融区域。
19.根据本发明一实施方式，所述温度场模拟模块，包括：根据生物热传导方程对所述目标消融区域进行热传导模拟，确定区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值；根据所述区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值确定温度分布值。
20.根据本发明一实施方式，所述消融模拟模块，包括：模拟子模块，用于根据所述温
度分布值对所述第一消融针进行参数模拟，获得与所述第一消融针对应的模拟数据集；其中，所述模拟数据集包含模拟施针参数集和对应的模拟消融区域；筛选子模块，用于根据所述目标消融区域对所述模拟消融区域进行筛选，确定区域覆盖值；确定子模块，用于将对应区域覆盖值数值最大的模拟消融区域确定为所述第一消融区域；所述确定子模块，还用于将与所述第一覆盖区域对应的模拟施针参数集确定为第一施针参数集；整合子模块，用于对所述目标消融区域和所述第一覆盖区域整合，确定所述第一残差区域。
21.根据本发明一实施方式，所述区域模拟模块，还用于根据所述目标消融区域对目标保留组织进行模拟，获得目标保留区域；所述装置还包括：筛选模块，用于根据所述目标保留区域对所述模拟消融区域进行筛选，确定区域惩罚值；修正模块，用于根据所述区域惩罚值对所述区域覆盖值进行修正，获得修正覆盖值，所述修正覆盖值用于确定所述第一覆盖区域。
22.根据本发明一实施方式，所述施针参数集包括消融针功率、消融针尺寸、消融时间和消融针角度。
23.根据本发明一实施方式，所述区域模拟模块，还用于确定与第一消融参数对应的第一消融区域，根据所述目标消融区域对第一消融区域进行模拟，获得与所述第一覆盖区域对应的坐标点集；所述确定模块，还用于根据所述坐标点集确定与所述第一覆盖区域对应的消融中心坐标。
24.根据本发明一实施方式，所述装置还包括：生成模块，用于根据所述第一施针参数集生成控制指令，所述控制指令用于指示第一消融针执行特定操作。
25.根据本发明一实施方式，所述消融模拟模块，还用于根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第三消融针进行冷消融模拟，获得第三施针参数集和第三消融区域；根据所述第三消融区域和所述目标消融区域对第四消融针进行热消融模拟，获得第四施针参数集和第四消融区域；根据所述第三消融区域和第四融区域确定第三覆盖区域。
26.根据本发明一实施方式，所述消融模拟模块，还用于根据所述第一残差区域对所述第一消融针进行移动消融模拟，获得第五施针参数集、第五覆盖区域和第五残差区域；其中，第一施针参数集对应的第一消融中心和所述第五施针参数集对应的第五消融中心的位置不同。
27.根据本发明实施例第三方面，又提供了一种设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任意所述的基于残差拟合的模拟消融方法。
28.根据本发明实施例第四方面，又提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行上述任意所述的基于残差拟合的模拟消融方法。
29.本发明实施例提供的基于残差拟合的模拟消融方法、装置、存储介质及设备通过模拟与目标消融组织对应的目标消融区域，通过对目标消融区域进行温度场模拟，能够获得温度分布值；通过温度分布值对消融针进行消融模拟，能够确定模拟获得对应的施针参数集、覆盖区域和残差区域。以此类推，从而实现对消融进行模拟以实现对施针参数集进行精准预测的目的。通过基于残差拟合模拟目标消融区域的方式，本方法可以实现通过残差模拟预测获得对目标消融区域的施针模拟方案，能够提前获得消融针的施针方式，辅助进
行消融针的合理布置和时间设定，达到精准消融目标消融区域的消融目的。
30.需要理解的是，本发明的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本发明的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。
附图说明
31.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
32.在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
33.图1示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图一；
34.图2示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图二；
35.图3示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图三；
36.图4示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图四；
37.图5示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融装置的实现模块示意图；
38.图6示出了本发明实施例一种设备的实现结构示意图。
具体实施方式
39.下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为使本发明更加透彻和完整，并能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
40.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
41.图1示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图一。
42.参见图1，根据本发明实施例第一方面，提供了一种基于残差拟合的模拟消融方法，方法包括：操作101，根据目标消融组织模拟对应的目标消融区域；操作102，根据目标消融区域进行温度场模拟，获得温度分布值；操作103，根据温度分布值和目标消融区域对第一消融针进行消融模拟，获得第一施针参数集、第一覆盖区域和第一残差区域；操作104，根据第一残差区域对第二消融针进行消融模拟，获得第二施针参数集、第二覆盖区域和第二残差区域。
43.本发明实施例提供的基于残差拟合的模拟消融方法通过模拟与目标消融组织对应的目标消融区域，通过对目标消融区域进行温度场模拟，能够获得温度分布值；通过温度分布值对消融针进行消融模拟，能够确定模拟获得对应的施针参数集、覆盖区域和残差区域，以此类推，从而实现对消融进行模拟以实现对施针参数集进行精准预测的目的。本方法
适用于具有消融功能的医疗设备，也可以适用于控制该医疗设备的控制装置或辅助装置。
44.在本方法操作101中，目标消融组织为生物体需要消融的组织，如肿瘤组织等。本方法可以根据目标消融组织的形状、尺寸中的至少之一为依据对目标消融组织进行模拟以获得目标消融区域。进一步的，本方法可以在笛卡尔坐标系中对目标消融组织的形状和尺寸进行模拟，获得目标消融区域。需要补充的是，本方法可以通过图像采集装置对目标消融组织进行三维图像采集，以获得目标消融组织的三维图像，通过对三维图像进行模拟以获得目标消融区域。在一种具体实施方式中，可以通过对目标消融组织进行ct切片和三维重组获得目标消融组织的三维图像。
45.在本方法操作102中，通过对目标消融区域进行温度场模拟，能够了解目标消融区域的温度变化规律，与目标消融区域对应的温度分布值。具体的，本方法基于消融针随时间变化在目标消融组织中的热转移过程进行温度场模拟，以了解在目标消融区域消融情况下对应的温度分布值。进一步的，根据实际情况，当本技术的消融过程以热传导方式传递时，温度分布值可以通过热传导方程进行模拟，通常可以采用数值解方法。当本技术的消融过程以对流传热方式传递时，若已知速度分布，则温度分布可以通过能量方程进行模拟。即根据目标消融区域的具体实施场景，本技术可以选择对应的温度场模拟方程对温度分布值进行模拟。
46.在本方法操作103中，在已知温度分布值和目标消融区域的情况下，可以通过对第一消融针进行施针参数集的模拟，以确定第一消融针第一次消融对应的第一消融区域，其中，施针参数集用于表征与消融针相关且能够影响消融区域的参数信息，包括但不限于消融针功率、消融针尺寸、消融时间、消融针角度等。第一施针参数集用于表征第一消融针施针的参数信息。第一消融区域用于表征与第一施针参数集对应的理论消融区域。第一覆盖区域用于表征将第一消融区域覆盖在目标模拟区域时，被第一消融区域覆盖到的区域。即，当第一消融区域完全覆盖到目标模拟区域上时，第一消融区域与第一覆盖区域的尺寸相同，当第一消融区域部分覆盖到目标模拟区域上时，第一消融区域与第一覆盖区域的尺寸不同。根据第一施针参数集的不同，第一覆盖区域可以与目标消融区域的尺寸相同，第一覆盖区域也可以与目标消融区域的尺寸不同。具体的，第一覆盖区域的尺寸可以超出目标消融区域，第一覆盖区域尺寸也可以小于目标消融区域。通常，由于与消融针对于的消融区域的形状是固定的，而目标消融区域的形状是不固定的，为了避免消融到其他保留区域，本方法通常设定第一覆盖区域的尺寸不超过目标消融区域。第一残差区域用于表征目标消融区域中未被第一消融区域覆盖的区域。
47.在本方法操作104中，为了能够充分消融目标消融区域，本方法需要对第一残差区域进行再次的消融模拟，以实现对第一残差区域的消融。在一种可实施方式中，本方法可以将第一残差区域重新确定为目标消融区域，对目标消融区域进行温度场模拟和针对第二消融针的消融模拟，实现对第一残差区域的消融。在另一种可实施方式中，由于目标消融区域对应于同一目标消融组织，其温度场模拟获得的温度分布值通过操作102中已经是已知信息，本方法可以直接通过操作102获得的温度分布值对第一残差区域进行消融模拟，实现对第一残差区域的消融。
48.需补充的是，根据目标消融区域的实际情况，当本方法一次消融就可以完成对目标消融区域完全消融时，即第一覆盖区域的尺寸等于目标消融区域且第一残差区域的尺寸
为0的情况下，不需要进行操作104。同理，当第一覆盖区域和第二覆盖区域的尺寸等于目标消融区域、第二残差区域的尺寸为0的情况下，不需要继续进行消融，反之，则根据其他残差区域对其他消融针进行消融模拟
…
以此类推，还可以进行第四消融针的消融模拟、第五消融针的消融模拟，以下不做赘述，直至完成对目标消融区域的消融。需要补充的是，本方法中第一消融针、第二消融针中“第一”、“第二”的表述仅作为对不同消融针的区分以方便理解，没有实质区别。
49.为方便上述实施方式的进一步理解，以下提供一种具体实施场景进行说明。在该场景中，本方法应用于消融医疗设备，消融医疗设备接收来自ct机的ct切片，ct切片上含有与目标消融组织对应的图像。首先，对ct切片进行三维重组，获得与目标消融组织对应的三维图像。然后，根据三维图像在笛卡尔坐标系中进行模拟，获得目标消融区域。再后，根据与目标消融组织对应的组织参数进行温度场模拟，获得温度分布值。之后，根据温度分布值和目标消融区域对第一根消融针进行消融模拟，通过模拟调整第一个消融针的施针参数集对与第一根消融针对应的消融区域的模拟调整，以使消融区域的尺寸能够尽可能接近目标消融区域或与目标消融区域的尺寸保持一致。然后，在完成第一次消融模拟之后，获得第一根消融针消融后剩下的消融区域。按相同的方法，根据剩下的消融区域和温度分布值对下一根消融针进行模拟，以此类推，直至完成对目标消融区域的完全消融。
50.图2示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图二。
51.参见图2，根据本发明一实施方式，在获得第二覆盖区域之后，方法还包括：操作201，根据第一覆盖区域和第二覆盖区域确定模拟消融区域；操作202，当模拟消融区域满足预设指标的情况下，根据第一施针参数集和第二施针参数集确定施针模拟方案。
52.在本方法操作201中，在一种实施场景中，本方法可以通过第一覆盖区域和第二覆盖区域的直接累加确定模拟消融区域。在另一种实施场景中，本方法可以对第一覆盖区域和第二覆盖区域进行模拟后，根据第一覆盖区域和第二覆盖区域在坐标系中的实际重叠范围确定模拟消融区域，具体为，可以通过第一覆盖区域和第二覆盖区域累加后减去实际重叠范围得到模拟消融区域。本方法模拟消融区域的具体确定方式根据实际场景可以进行适应性调整。本方法在确定模拟消融区域之后，通过判断模拟消融区域是否满足预设指标以确定后续操作。
53.在一种实施场景中，预设指标可以为，模拟消融区域完全覆盖目标消融区域。在另一种实施场景中，预设指标可以为，残差区域的面积为0。在再一种实施场景中，预设指标可以为施针次数。在其他实施场景中，本方法预设指标还可以是上述多种预设指标的结合。本方法预设指标的具体指标内容可以根据实际场景可以进行适应性调整。
54.在本方法操作202中，当模拟消融区域满足预设指标的情况下，即可以是模拟消融区域完全覆盖目标消融区域，根据施针参数集确定施针模拟方案。具体的，根据模拟次数确定需要的施针参数集，如本方法根据第一施针参数集和第二施针参数集确定对应的施针模拟方案。若在实际情况下，只存在第一施针参数集，则根据第一施针参数集确定对应的施针模拟方案。若存在第三施针参数集，则需要根据第一施针参数集、第二施针参数集和第三施针参数集确定对应的施针模拟方案。以下不做赘述。在后续操作中，医疗设备可以根据施针模拟方案输出对应的方案报告以提供给工作人员。
55.根据本发明一实施方式，在操作201之后，方法还包括：操作203，当模拟消融区域不满足预设指标的情况下，根据第二残差区域对其他消融针进行消融模拟，获得其他施针参数集、其他覆盖区域和其他残差区域；操作204，根据第一覆盖区域、第二覆盖区域和其他覆盖区域重新确定模拟消融区域。
56.在本方法操作203中，当模拟消融区域不满足预设指标的情况下，即可以是模拟消融区域未完全覆盖目标消融区域，本方法需要继续模拟其他消融针施针参数集，实现对第二残差区域的消融。进一步的，本方法可以一次性对至少两根消融针进行模拟以确定对应的施针参数集、覆盖区域和残差区域；也可以一次只模拟一个消融针，以确定对应的施针参数集、覆盖区域和残差区域。
57.在本方法操作204中，通过综合消融针对应的覆盖区域重新确定模拟消融区域，从而进行预设指标的判断。需要补充的是，操作204确定模拟消融区域的方法与操作201相同。进一步需要补充的是，本方法操作202和操作203的设定是为了对每一个操作步骤进行区分，操作202和操作203之间无先后关联关系。
58.根据本发明一实施方式，操作102，根据目标消融区域进行温度场模拟，获得温度分布值，包括：首先，根据生物热传导方程对目标消融区域进行热传导模拟，确定区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值；然后，根据区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值确定温度分布值。
59.本方法基于生物热传导方程模拟基于消融针随时间变化的生物热转移过程。从而获得每根消融针在不同时刻下在生物组织间热转移的温度场数值模拟。
60.具体的，本方法采用基于pennes的生物热传导方程进行温度场模拟，生物热传导方程具体公式如下：
[0061][0062]
其中，c用于表征与目标消融组织对应的组织热容；t用于表征与目标消融组织对应的组织温度；t用于表征与消融针对应的时间；k用于表征与目标消融组织对应的导热系数；x用于表征是与目标消融组织上的每一点，可以通过在笛卡尔坐标系中对目标消融组织进行模拟，以坐标(x，y，z)进行表征；t(x，t)可以用于表征每一个点每一时刻的温度。
[0063]
cb用于表征与目标消融组织对应的血液热容；ωb用于表征与目标消融组织对应的血流灌注量；qm用于表征与目标消融组织对应的有效新陈代谢的热生成量，ta用于表征与目标消融组织对应的动脉温度。
[0064]
其中，与血液相关的参数cd、ωb、ta和与代谢相关的参数qm难以即时获取，因此在本方法的模拟中，对生物热传导方程进行优化，具体的，优化方式可以为省略或用常量代替，那么优化后的热传导方程为：
[0065][0066]
其中，可以表征目标消融区域每个点对应的消融所需热量；可以表征与目标消融区域每个点对应的自身热量，qr可以表征消融针与目标消融区域每个点对应所需要提供的热量。
[0067]
当组织热容c、导热系数k和消融针热量qr已知的情况下，通过热传导方程可以分析获得目标消融区域的温度分布值，即与目标消融区域每个坐标点对应的温度值的分布情况。
[0068]
图3示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图三。
[0069]
参见图3，根据本发明一实施方式，操作103，根据温度分布值和目标消融区域对第一消融针进行消融模拟，获得第一施针参数集、第一覆盖区域和第一残差区域，包括：操作1031，根据温度分布值对第一消融针进行参数模拟，获得与第一消融针对应的模拟数据集；其中，模拟数据集包含模拟施针参数集和对应的模拟消融区域；操作1032，根据目标消融区域对模拟消融区域进行筛选，确定区域覆盖值；操作1033，将对应区域覆盖值数值最大的模拟消融区域确定为第一覆盖区域；操作1034，将与第一覆盖区域对应的模拟施针参数集确定为第一施针参数集；操作1035，对目标消融区域和第一覆盖区域整合，确定第一残差区域。
[0070]
在确定温度分布值之后，本方法可以根据温度分布值模拟消融针对应的模拟消融区域。
[0071]
具体的，消融针的施针参数集与消融针热量qr可以进行关联。具体的，消融针热量qr与消融针功率w、消融针尺寸d、消融时间t关联，由于消融针每一次消融对应的温度场形状是已知的，具体的，消融针对应的温度场形状为椭球形，可以获得椭球在笛卡尔坐标系中的标准体积公式：
[0072][0073]
其中，(x，y，z)用于表征椭球几何中心在原点时候的椭球边界坐标点，abc用于表征椭球的半径。
[0074]
对应可知，与消融针对于的模拟消融区域为椭球内所有点的集合，消融针的消融中心，即消融针的顶点，即为椭球的几何中心，由此可得，模拟消融区域所有点的集合可以表征为：
[0075][0076]
同上，其中，(x，y，z)用于表征模拟消融区域几何中心在原点时候的模拟消融区域所有的坐标点，abc用于表征模拟消融区域的半径。
[0077]
通过施针参数集映射到中进行扩展，即通过消融针功率w、消融针尺寸d、消融时间t对进行重新映射。
[0078]
进一步考虑到，当将消融针同样在笛卡尔坐标系中模拟时，消融针角度也可以对模拟消融区域的形状造成影响，可以通过消融针与距离x轴正方向的偏角θ1，和距离z轴正方向的偏角θ2进行表征。
[0079]
结合消融针热量qr对消融针功率w、消融针尺寸d、消融时间t的约束，可以构建对应的五阶多项式f1，f2，f3，从而对进行重新映射。
[0080]
具体五阶多项式如下：
[0081]
x2×
f1(w，d，t，θ1) y2×
f2(w，d，t，θ1) z2×
f3(w，d，t，θ2)≤1
[0082]
根据实际情况，对上述五阶多项式f1，f2，f3，进行拟合，如根据实际情况下消融针在不同参数设置下，实际消融区域的坐标点集合，来对五阶多项式f1，f2，f3进行拟合，从而获得多项式的相应参数，以确定目标映射函数，具体的，每一根消融针在静置状态下的模拟消融区域可以表征为：
[0083]
s＝fa(w，d，t，θ1，θ2)
[0084]
其中，s用于表征与每一根消融针对应的模拟消融区域。
[0085]
基于上述公式，通过对消融针在不同消融针功率w、消融针尺寸d、消融时间t下达到消融温度的区域，具体的，可以将与第一消融针对对应的第一消融区域可以表征为s1，与第二消融针对于的第二消融区域可以表征为s2，以此类推，以下不做赘述。
[0086]
通过预设步进遍历消融针功率w、消融针尺寸d、消融时间t偏角θ1和偏角θ2，可以获得与消融针对应的多组模拟施针参数集和对应的模拟消融区域，多组模拟施针参数集和对应的模拟消融区域的整合即为模拟数据集。
[0087]
通过目标消融区域对模拟数据集中的模拟消融区域进行筛选，从而确定模拟消融区域，在一种具体实施情况下，筛选标准可以为确定能够最大化覆盖目标消融区域的模拟消融区域。其中，是否最大化覆盖目标消融区域可以通过区域覆盖值进行体现。
[0088]
具体可以表征为：s1＝fa(w1，d1，t1，θ
11
，θ
21
)＝argmax(sa∩s1)
[0089]
其中，sa用于表征目标消融区域，s1用于表征与消融针对应的模拟消融区域。sa∩s1用于表征区域覆盖值，argmax(sa∩s1)用于表征数值最大的区域覆盖值。
[0090]
本方法还包括：首先，根据目标消融区域对第一覆盖区域进行模拟，获得与第一覆盖区域对应的坐标点集；然后，根据坐标点集确定与第一覆盖区域对应的消融中心坐标。
[0091]
具体的，通过argmax(sa∩s1)确定最大区域覆盖值的情况下，可以获得消融针所对应的实际参数和模拟消融区域s1，进一步的，通过计算模拟消融区域s1的几何中心对应笛卡尔坐标系中的坐标点，即可以确定消融中心坐标，该坐标点即为消融针产生温度源的点，通常为消融针的顶点。
[0092]
具体的，几何中心(x，y，z)的寻找方法即在形成的模拟消融区域s1点集(x，y，z)中，通过如下公式确定：
[0093]
x＝(xmax-xmin)
[0094]
y＝(ymax-ymin)
[0095]
z＝(zmax-zmin)
[0096]
其中，xmax为最大x轴坐标，xmin为最小x轴坐标；ymax-为最大y轴坐标，ymin为最小y轴坐标；zmax为最大z轴坐标，zmin为最小z轴坐标。
[0097]
第一残差区域为目标消融区域和第一覆盖区域的差值，可以通过如下公式进行表征：
[0098]sr1
＝s
a-fa(w1，d1，t1，θ
11
，θ
12
)，
[0099]
其中，s
r1
用于表征第一残差区域，可以理解的是，如果s
r1
＝0，则说明第一消融针已经能够达到消融目标消融组织的目的，可以直接输出第一消融针对应的第一施针参数集。若s
r1
＞0，则存在剩余的目标消融区域，可以将s
r1
重新确定为目标消融区域，通过操作103所提供的消融模拟，获得第二消融针对应的第二消融参数，以此类推，直至s
r1
＝0。需要
补充的是，若s
r1
＜0，该方案可能会损伤到目标保留区域，根据目标保留区域的实际情况，对该方案进行采纳或舍弃。
[0100]
图4示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融方法的实现流程示意图四。
[0101]
参见图4，根据本发明一实施方式，在操作101，根据目标消融组织模拟对应的目标消融区域之后，方法还包括：操作401，根据目标消融区域对目标保留组织进行模拟，获得目标保留区域；操作402，根据目标保留区域对模拟消融区域进行筛选，确定区域惩罚值；操作403，根据区域惩罚值对区域覆盖值进行修正，获得修正覆盖值，修正覆盖值用于确定第一覆盖区域。
[0102]
在操作101的操作中，为了进一步提高消融过程的准确性，除了消融目标消融区域之外，还需要保证不消融目标保留区域。本方法在模拟的时候，先对目标消融组织进行模拟，然后对目标保留组织进行模拟，以确定目标消融区域和目标保留区域之间的相对位置，从而为在对目标消融区域进行消融的同时，尽可能减少目标保留区域的目的提供依据。
[0103]
在一种具体实施场景中，假设目标消融组织为肿瘤组织，在建立笛卡尔坐标系时，可以将x轴的正方向和生物体正面保持一致。通过坐标系可以确定目标消融区域和目标保留区域之间的相对位置。
[0104]
在本方法操作402中，在获得模拟消融区域的情况下，可以通过模拟消融区域与目标保留区域进行重叠，以确定会被模拟消融区域消融的目标保留区域范围，即区域惩罚值，具体的，区域惩罚值可以通过目标保留区域与模拟消融区域的交集进行表征。
[0105]
在本方法操作403中，通过综合考虑区域惩罚值和区域覆盖值，以确定对应的第一覆盖区域。具体的，可以通过差值计算的方式使区域惩罚值对区域覆盖值进行修正，以确定最大化覆盖目标消融区域的模拟消融区域，具体的，可采用如下公式进行表征：
[0106]
s1＝fa(w1，d1，t1，θ
11
，θ
21
)＝argmax((sa∩s1)-(sh∩s1))
[0107]
其中，sh用于表征目标保留区域。(sh∩s1)用于表征区域惩罚值。
[0108]
进一步的，本方法可以通过对目标保留区域进行耐受模拟，以确定与目标保留区域对于的耐受值，根据耐受值可以确定与区域惩罚值的惩罚权值，通过惩罚权值对区域惩罚值进行加权，以使区域惩罚值更适用于实际场景。其中，权值的取值范围可以为(0， ∞]。具体的，若耐受值较高，惩罚权值的取值可以设定为较大值，如大于1的任一正数。若耐受值较低，惩罚权值的取值可以设定为较小值，如小于1的任一正数。
[0109]
具体的，在公式中加入惩罚权值后，可以表征为：
[0110]
s1＝fa(w1，d1，t1，θ
11
，θ
21
)＝argmax((sa∩s1)-λ
×
(sh∩s1))
[0111]
其中，λ用于表征惩罚权值。
[0112]
进一步的，在笛卡尔坐标系中对目标消融区域和目标保留区域进行模拟的情况下，若目标消融区域和目标保留区域之间的相对位置较远，以使目标保留区域完全不可能和模拟消融区域产生交集，那么区域惩罚值为空集，即
[0113]
根据本发明一实施方式，在操作103之后，本方法还包括：根据第一施针参数集生成控制指令，控制指令用于指示第一消融针执行特定操作。
[0114]
当本方法应用于具有消融功能的医疗设备的情况下，在根据上述实施方式获得第一施针参数集后，可以根据第一施针参数集生成对应的控制指令，以指示第一消融针执行
特定操作，具体的，特定操作可以是控制第一消融针移动到指定几何中心，并根据第一施针参数集进行消融操作。
[0115]
根据本发明一实施方式，在操作102，获得温度分布值之后，方法还包括：首先，根据温度分布值和目标消融区域对第三消融针进行冷消融模拟，获得第三施针参数集和第三消融区域；然后，根据第三消融区域和目标消融区域对第四消融针进行热消融模拟，获得第四施针参数集和第四消融区域；根据第三消融区域和第四融区域确定第三覆盖区域。
[0116]
在一种实施场景中，由于目标消融区域可能存在各种形状，通过第三消融针和第四消融针进行冷消融模拟和热消融模拟的配合，能够使第三消融针和第四消融针的重叠部分互相抵消，从而使第三覆盖区域上形成凹面，使第四覆盖区域不仅仅局限于椭球形，而是能够形成多种具有凹面的形状，从而更加适应于目标消融区域进行消融的目的，通过调控第一消融区域和第二消融区域之间的位置关系，能够实现完全适形消融目标消融区域的消融效果。
[0117]
需要理解的是，本实施例中第三消融针和第四消融针仅用于方便进行表述上的区分，在实际情况下，第三消融针和第四消融针可以与第一消融针和第二消融针相同或不同。
[0118]
通过在第三消融区域和第四消融区域的交集部分，第四消融针产生的高温可以与第三消融针所产生的低温进行中和，形成温度场中和，从而使第三消融针对应的交集消融区域不会形成冰球，即第三消融针和第四消融针温度中和的消融区域不会对目标消融区域进行消融。第三覆盖区域为第三消融区域去除被第四消融区域温度中和区域后所得到的区域，该区域覆盖与目标消融区域的重合区域即为第三覆盖区域。第三覆盖区域用于表征第三消融针和第四消融针在目标消融区域中的实际消融区域。
[0119]
需要补充的是，第三覆盖区域的尺寸可以超出目标消融区域，第三覆盖区域尺寸也可以小于目标消融区域。本方法通常设定第三覆盖区域的尺寸不超过目标消融区域。
[0120]
通过模拟第三消融区域和第四消融区域之间的温度中和，由于消融针对应的消融区域都为椭球形，两椭球形消融区域相交的情况下，重叠的那部分会被中和，由此剩余的消融区域会形成凹陷形状，即形成具有凹面的第三覆盖区域，该凹面可以更好地贴合目标消融区域的边界，达到适形消融目标消融区域边界的目的。
[0121]
根据本发明一实施方式，在操作103，获得第一残差区域之后，方法还包括：根据第一残差区域对第一消融针进行移动消融模拟，获得第五施针参数集、第五覆盖区域和第五残差区域；其中，第一施针参数集对应的第一消融中心和第五施针参数集对应的第五消融中心的位置不同。
[0122]
在一种实施场景中，本方法可以控制第一消融针进行移动消融模拟，能够使第一消融针在目标消融区域中根据第一消融中心和第五消融中心实现动态移动，以在不同位置对目标消融区域进行消融，从而使第一消融针所消融的区域不局限于椭球形，而是能够形成多种形状，从而适应于目标消融区域进行消融的目的。本方法还可以通过一根消融针实现多处消融，减少消融针的使用量。
[0123]
具体的，为了能够充分消融目标消融区域，本方法需要对第一残差区域进行再次的消融模拟，以实现对第一残差区域的消融。本方法可以将第一残差区域重新确定为目标消融区域，对目标消融区域进行温度场模拟和针对第一消融针的第五次消融模拟，实现对第一残差区域的消融。在另一种可实施方式中，由于目标消融区域对应于同一目标消融组
织，其温度场模拟获得的温度分布值通过操作102中已经是已知信息，本方法可以直接通过操作102获得的温度分布值对第一残差区域进行消融模拟，实现对第一残差区域的消融。具体的，本方法可以通过对控制第一消融针从第一消融中心移动到第五消融中心，在第五消融中心进行消融以实现对第一残差区域的消融，即第五消融中心根据第一残差区域的位置确定。可以理解的是，根据第一消融中心和第五消融中心的相对位置，与第一消融中心对应的第一消融区域和与第五消融中心对应的第五消融区域可以包括但不限于部分重叠状态、相切状态或分离状态。需要理解的是，根据实际情况，本方法可以应用于任一消融针，不局限于第一消融针。
[0124]
图5示出了本发明实施例一种基于残差拟合的模拟消融装置的实现模块示意图。
[0125]
参见图5，根据本发明实施例第二方面，还提供了一种基于残差拟合的模拟消融装置，所述装置包括：区域模拟模块501，用于根据目标消融组织模拟对应的目标消融区域；温度场模拟模块502，用于根据所述目标消融区域进行温度场模拟，获得温度分布值；消融模拟模块503，用于根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第一消融针进行消融模拟，获得第一施针参数集、第一覆盖区域和第一残差区域；所述消融模拟模块503，还用于根据所述第一残差区域对第二消融针进行消融模拟，获得第二施针参数集、第二覆盖区域和第二残差区域。
[0126]
根据本发明一实施方式，所述装置还包括，确定模块504，用于根据所述第一覆盖区域和所述第二覆盖区域确定模拟消融区域；所述确定模块504，还用于当所述模拟消融区域满足预设指标的情况下，根据所述第一施针参数集和第二施针参数集确定施针模拟方案。
[0127]
根据本发明一实施方式，所述确定模块504，还用于当所述模拟消融区域不满足预设指标的情况下，根据所述第二残差区域对其他消融针进行消融模拟，获得其他施针参数集、其他覆盖区域和其他残差区域；所述确定模块504，还用于根据所述第一覆盖区域、所述第二覆盖区域和所述其他覆盖区域重新确定模拟消融区域。
[0128]
根据本发明一实施方式，所述温度场模拟模块502：用于根据生物热传导方程对所述目标消融区域进行热传导模拟，确定区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值；根据所述区域模拟热容、区域模拟导热率和消融热量值确定温度分布值。
[0129]
根据本发明一实施方式，所述消融模拟模块503，包括：模拟子模块5031，用于根据所述温度分布值对所述第一消融针进行参数模拟，获得与所述第一消融针对应的模拟数据集；其中，所述模拟数据集包含模拟施针参数集和对应的模拟消融区域；筛选子模块5032，用于根据所述目标消融区域对所述模拟消融区域进行筛选，确定区域覆盖值；确定子模块5033，用于将对应区域覆盖值数值最大的模拟消融区域确定为所述第一消融区域；所述确定子模块5033，还用于将与所述第一覆盖区域对应的模拟施针参数集确定为第一施针参数集；整合子模块5034，用于对所述目标消融区域和所述第一覆盖区域整合，确定所述第一残差区域。
[0130]
根据本发明一实施方式，所述区域模拟模块501，还用于根据所述目标消融区域对目标保留组织进行模拟，获得目标保留区域；所述装置还包括：筛选模块505，用于根据所述目标保留区域对所述模拟消融区域进行筛选，确定区域惩罚值；修正模块506，用于根据所述区域惩罚值对所述区域覆盖值进行修正，获得修正覆盖值，所述修正覆盖值用于确定所
述第一覆盖区域。
[0131]
根据本发明一实施方式，所述施针参数集包括消融针功率、消融针尺寸、消融时间和消融针角度。
[0132]
根据本发明一实施方式，所述区域模拟模块501，还用于确定与第一消融参数对应的第一消融区域，根据所述目标消融区域对第一消融区域进行模拟，获得与所述第一覆盖区域对应的坐标点集；所述确定模块504，还用于根据所述坐标点集确定与所述第一覆盖区域对应的消融中心坐标。
[0133]
根据本发明一实施方式，所述装置还包括：生成模块507，用于根据所述第一施针参数集生成控制指令，所述控制指令用于指示第一消融针执行特定操作。
[0134]
根据本发明一实施方式，所述消融模拟模块503，还用于根据所述温度分布值和所述目标消融区域对第三消融针进行冷消融模拟，获得第三施针参数集和第三消融区域；根据所述第三消融区域和所述目标消融区域对第四消融针进行热消融模拟，获得第四施针参数集和第四消融区域；根据所述第三消融区域和第四融区域确定第三覆盖区域。
[0135]
根据本发明一实施方式，所述消融模拟模块503，还用于根据所述第一残差区域对所述第一消融针进行移动消融模拟，获得第五施针参数集、第五覆盖区域和第五残差区域；其中，第一施针参数集对应的第一消融中心和所述第五施针参数集对应的第五消融中心的位置不同。
[0136]
这里需要指出的是：以上对针对一种基于残差拟合的模拟消融装置实施例的描述，与前述图1至5所示的方法实施例的描述是类似的，具有同前述图1至5所示的方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明一种基于残差拟合的模拟消融装置实施例中未披露的技术细节，请参照本发明前述图1至5所示的方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。
[0137]
图6示出了本发明实施例一种设备的实现结构示意图。
[0138]
参见图6，根据本发明第三方面，又提供了一种设备，设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述任意的基于残差拟合的模拟消融方法。
[0139]
在硬件层面，该设备包括处理器601，可选地还包括内部总线603、网络接口604、存储器602。其中，存储器602可能包含内存，例如高速随机存取存储器(random-access memory，ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
[0140]
处理器601、网络接口604和存储器602可以通过内部总线603相互连接，该内部总线603可以是isa(industry standard architecture，工业标准体系结构)总线、pci(peripheral component interconnect，外设部件互连标准)总线或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0141]
存储器602，用于存放执行指令。具体地，执行指令即可被执行的计算机程序。存储器602可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供执行指令和数据。
[0142]
在一种可能实现的方式中，处理器601从非易失性存储器中读取对应的执行指令
到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的执行指令，以在逻辑层面上形成基于残差拟合的模拟消融方法。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本发明任一实施例中提供的基于残差拟合的模拟消融方法。
[0143]
上述如本发明图6所示实施例提供的基于残差拟合的模拟消融方法执行的方法可以应用于处理器601中，或者由处理器601实现。处理器601可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器601中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0144]
结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器601读取存储器602中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0145]
根据本发明第四方面，又提供了一种计算机可读存储介质，存储介质包括一组计算机可执行指令，当指令被执行时用于执行上述任意的基于残差拟合的模拟消融方法。
[0146]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0147]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0148]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0149]
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0150]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在
执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0151]
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0152]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。