一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統的制作方法

專利名稱:一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種溫度場模擬系統，尤指一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，主要包括依工作次序電性連接的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置，同時溫度場模擬系統中還連接有計算機集中控制系統；超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置分別固定安裝在規則矩形工作架上，工作架底部安裝有萬向輪以實時在模擬空間內轉換定位，計算機集中控制系統連接在模擬空間外對溫度場模擬系統進行集中控制；本實用新型在溫度場模擬環境中試驗并采用三維高斯卷積運算器可實現對卷積的快速運算，能夠達到實時監測效果精確的三維溫度場模擬。
【專利說明】
一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種溫度場模擬系統，尤指一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統。
【背景技術】
[0002]高強度聚焦超聲波(HIFU)腫瘤消融技術是近年比較開始流行的新型腫瘤治療方法，其最大特點是利用體外超聲波換能器發射的高強度超聲波無創地穿過皮膚并在體內的腫瘤形成超聲波焦點，焦點處的溫度在瞬間升高，從而令周圍的腫瘤組織發生凝固壞死，最后形成傷疤或被新陳代謝吸收，但由于焦點的余熱或者焦點聚焦位置不準確等等原因，周圍的健康組織也會很容易被殺死，造成不必要的損傷，也對體內的組織造成健康威脅，現階段由于不能進行模擬治療，也不能在體內實現一步到位的精確治療，因此需要在聚焦超聲癌癥治療的過程中在模擬場景中進行溫度場模擬檢測。

【發明內容】

[0003]為解決上述問題，本實用新型旨在公開一種溫度場模擬系統，尤指一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，溫度場模擬系統設置于模擬空間內，其特征在于，所述的溫度場模擬系統主要包括依工作次序并通過控制電路電性連接的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置，同時溫度場模擬系統的控制電路與計算機集中控制系統電控連接;其中，超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置分別固定安裝在規則矩形工作架上，工作架底部安裝有萬向輪以實時在模擬空間內轉換定位，計算機集中控制系統連接在模擬空間外對溫度場模擬系統進行集中控制。
[0005]所述的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器與三維溫度場輸出裝置通過信號輸入端與信號輸出端依次相互連接。
[0006]所述的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器與三維高斯卷積運算器分別通過超聲波換能模塊、聲場強度計算模塊、聲強溫度轉換模塊、三維高斯卷積運算模塊運行工作，且各模塊運行時通過信號邏輯傳輸從而相互輸出或輸入信號。
[0007]所述的溫度場模擬系統通過超聲波換能器對高強度聚焦超聲波引入熱源時產生的熱傳導進行能量轉換后輸入參數，然后通過聲場強度計算器計算聲場強度并由聲強溫度轉換器轉換為聲強溫度，最后進行三維高斯卷積運算后輸出三維溫度場計算結果。
[0008]本實用新型的有益效果體現在:本實用新型在溫度場模擬環境中進行試驗，實現仿真的治療監測，并采用三維高斯卷積運算器可實現對卷積的快速運算，能夠達到實時的三維溫度場模擬，同時監測效果精確，通過進行模擬結果可優化治療過程中對腫瘤的最大破壞跟避免周圍健康細胞的損害。
【附圖說明】

[0009]圖1是本實用新型整體邏輯結構順序連接圖。
[0010]附圖標注說明:1-模擬空間。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】:
[0012]—種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，溫度場模擬系統設置于模擬空間I內，所述的溫度場模擬系統主要包括依工作次序并通過控制電路電性連接的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置，同時溫度場模擬系統的控制電路與計算機集中控制系統電控連接;其中，超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置分別固定安裝在規則矩形工作架上，工作架底部安裝有萬向輪以實時在模擬空間I內轉換定位，計算機集中控制系統連接在模擬空間I外對溫度場模擬系統進行集中控制。所述的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器與三維溫度場輸出裝置通過信號輸入端與信號輸出端依次相互連接;所述的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器與三維高斯卷積運算器分別通過超聲波換能模塊、聲場強度計算模塊、聲強溫度轉換模塊、三維高斯卷積運算模塊運行工作，且各模塊運行時通過信號邏輯傳輸從而相互輸出或輸入信號;所述的溫度場模擬系統通過超聲波換能器對高強度聚焦超聲波引入熱源時產生的熱傳導進行能量轉換后輸入參數，然后通過聲場強度計算器計算聲場強度并由聲強溫度轉換器轉換為聲強溫度，最后進行三維高斯卷積運算后輸出三維溫度場計算結果。
[0013]本實用新型在溫度場模擬環境中進行試驗，實現仿真的治療監測，并采用三維高斯卷積運算器可實現對卷積的快速運算，能夠達到實時的三維溫度場模擬，同時監測效果精確，通過進行模擬結果可優化治療過程中對腫瘤的最大破壞跟避免周圍健康細胞的損害。
[0014]采用一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統時，超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置依次工作時，采用基于高斯函數卷積的高強度聚焦超聲三維溫度場的模擬算法，計算方法主要包括以下步驟:
[0015]I)首先，利用聲輻射原理計算出高強度聚焦超聲波焦點處的聲場；
[0016]2)然后，利用聲場對生物組織產生的原始溫度圖與高斯函數進行卷積運算；
[0017]3)最后，利用步驟2)中的算法，計算出超聲波焦點處隨時間變化的三維溫度場，由于高斯函數的運算量少，運算速度快，所得的高強度聚焦超聲波引起的隨時間變化的三維溫度場即為實時溫度模擬。
[0018]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型的技術范圍作任何限制，本行業的技術人員，在本技術方案的啟迪下，可以做出一些變形與修改，凡是依據本實用新型的技術實質對以上的實施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，溫度場模擬系統設置于模擬空間內，其特征在于，所述的溫度場模擬系統主要包括依工作次序并通過控制電路電性連接的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置，同時溫度場模擬系統的控制電路與計算機集中控制系統電控連接;其中，超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器和三維溫度場輸出裝置分別固定安裝在規則矩形工作架上，工作架底部安裝有萬向輪以實時在模擬空間內轉換定位，計算機集中控制系統連接在模擬空間外對溫度場模擬系統進行集中控制。2.根據權利要求1所述的一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，其特征在于，所述的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器、三維高斯卷積運算器與三維溫度場輸出裝置通過信號輸入端與信號輸出端依次相互連接。3.根據權利要求1所述的一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，其特征在于，所述的超聲波換能器、聲場強度計算器、聲強溫度轉換器與三維高斯卷積運算器分別通過超聲波換能模塊、聲場強度計算模塊、聲強溫度轉換模塊、三維高斯卷積運算模塊運行工作，且各模塊運行時通過信號邏輯傳輸從而相互輸出或輸入信號。4.根據權利要求1所述的一種用于腫瘤消融治療監測的快速溫度場模擬系統，其特征在于，所述的溫度場模擬系統通過超聲波換能器發射高強度聚焦超聲波后引入熱源產生熱傳導并輸入參數，然后通過聲場強度計算器計算聲場強度并由聲強溫度轉換器轉換為聲強溫度，最后進行三維高斯卷積運算后輸出三維溫度場計算結果。
【文檔編號】A61N7/02GK205729998SQ201620315212
【公開日】2016年11月30日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】葉國良, 郭建文, 陳海彬
【申請人】東莞理工學院