一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103714545103714545A(43)申请公布日2014.04.09(21)申请号201310739284.1(22)申请日2013.12.26(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人吴水才高宏建彭庆涛张曼梁萍林岚吴薇薇(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.G06T7/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法(57)摘要本发明公开了一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法，包括：读入肿瘤的STL文件，求出肿瘤模型参数；从热场模型数据库读入热场模型文件，求出三维热场模型参数，热场模型由短轴相等、长轴重合的两个半旋转椭球体组合而成；进行热场模型匹配，确定最优化的热场模型。本发明提出的适形覆盖方法由于在匹配过程中肿瘤模型和热场模型固定不变，不要求两模型的各点之间实现一一对应，大大降低了匹配难度。本发明只要求外部轮廓的匹配，大大降低了内部处理的信息量，提高了处理速度，具有较好的实时性。采用切分的匹配算法，根据匹配条件确定数据库中最优化的肿瘤模型，能够优化提高匹配精度。CN103714545ACN103745ACN103714545A权利要求书1/2页1.一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，读入肿瘤的STL文件，计算所需肿瘤模型相应的参数：中心点O的坐标，肿瘤前向最长径L1和肿瘤后向最长径L2；步骤2，读入数据库热场模型文件，求热场模型参数；三维热场模型由短轴相等、长轴重合的两个半旋转椭球体组合而成，利用保存在数据库中的热场参数获得其方程：其中，Ｌ1＇为前向轴长、Ｌ2＇为后向轴长，R为径向长度，其中Ｌ1＇<Ｌ2＇，这是由水冷天线产生热场的特性决定的；步骤3，进行热场模型匹配，确定最优热场模型；步骤3.1，根据轴长Ｌ1、Ｌ2的值在所述数据库里搜索对应的热场模型参数Ｌ1＇、Ｌ2＇和R，搜索条件为：Ｌ1＇>L1+0.5，且Ｌ2＇>L2+0.5；步骤3.2，将肿瘤模型与热场模型的中心点O和与L1，L2重合的几何体最长轴L在逻辑空间上对齐，然后以垂直于最长轴方向对它们进行等间距平面切分；步骤3.3，根据模型匹配条件确定最合适的热场模型；模型匹配条件1：在每个切分平面中，热场模型的半径比相应肿瘤模型的半径大0.5cm，即：式中，Ri和ri分别为热场模型和肿瘤模型在前向中的相应切分平面半径，R-j和r-j分别为热场模型和肿瘤模型在后向中的相应切分平面半径，m和n分别为前向和后向的切分点数；模型匹配条件2：热场模型的每个切分平面半径与相应肿瘤模型的切分平面半径之间的差值的平方和数值最小，记为▽，即：ε-1＝R-1-r-1,ε-2＝R-2-r-2,...,ε-j＝R-j-r-j,...,ε-m＝R-m-r-mε0＝R0-r0,ε1＝R1-r1,ε2＝R2-r2,...,εi＝Ri-ri,...,εn＝Rn-rn式中，▽k为第k个热场模型的每个切分平面半径与相应肿瘤模型的切分平面半径之间的差值的平方和，k＝1,2,...,q，q为符合条件的热场模型个数；ε为切分平面中R与r间的误差值；求出满足匹配条件1的所有▽k，从▽k中选出最小的一个，与其对应的热场模型即为最合适的热场模型。2.根据权利要求1所述的一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法，其特征在于所述步骤2CN103714545A权利要求书2/2页1计算瘤模型参数的方法如下：（1）计算肿瘤模型中心点坐标；假设肿瘤模型点集为：n为点的个数，Pi为肿瘤模型上的任一点，坐标为(xi,yi,zi)，i＝1,2,...,n，则肿瘤模型中心点O的坐标为：（2）计算经过中心点的肿瘤模型最长径方向向量，计算公式为：式中，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,n，k＝1,2,...,n；（3）计算肿瘤最长径的长度；经过肿瘤中心的肿瘤最长径直线方程为：根据肿瘤最长径的直线方程，求出肿瘤最长径的长度，分为前向最长径L1和后向最长径L2，其中L1≤L2；求解过程如下：首先，计算出直线与肿瘤模型相交的2个交点A(xa,ya,za)和B(xb,yb,zb)，A为前向端点，B为后向端点；然后，由两点间线段距离公式求L1和L2：3.根据权利要求1所述的一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法，其特征在于所述STL文件是由患者的CT或核磁共振图像，通过计算机三维可视化技术获得的肿瘤三维模型制成的文件。4.根据权利要求1所述的一种热消融治疗肿瘤的适形覆盖方法，其特征在于所述数据库是通过大量热消融实验获得各种热场模型的数据库，并保存