一种脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控方法、

本技术涉及消融治疗，尤其涉及一种脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控方法、装置和系统。背景技术：1、消融技术是在超声、ct、mr成像等医学影像设备的引导下，经皮穿刺或经自然腔道到达治疗部位，通过不同物理场能量对目标消融组织灭活的微创治疗技术，主要包括热场消融(射频、微波、激光、超声等)、冷冻消融(液氮、氮气、氩氦、等)和脉冲电场(微妙、纳秒等)消融等。其中：2、冷冻消融术是通过低温技术冷冻病变组织从而达到原位灭活实体组织的方法，作用原理是利用低温使病变组织快速降温对细胞造成冰晶损伤、溶质损伤和微血管栓塞，引起细胞坏死或凋亡，从而达到治疗的目的。3、脉冲电场不可逆电穿孔消融技术是目前唯一非热微创肿瘤消融技术，通过经皮穿刺进肿瘤内部的成对消融针产生短脉冲的高压电场，使肿瘤细胞膜上产生永久性纳米尺度电穿孔，引起细胞膜内外环境破坏，导致细胞凋亡坏死。因为不同组织细胞需要不同电场强度才会发生电传孔，所以不可逆电穿孔消融具有快捷、选择性、非热等特点，对病症周围正常组织的损伤小。4、各物理消融原理不同、适用不同临床应用场景。在某些复杂手术过程中，可能需要先后用到冷冻消融、脉冲电场消融或射频消融对不同或同一组织部位进行消融治疗以发挥各自技术治疗优势；也可能会同时应用到不同消融技术，发挥不同物理场复合消融的协同治疗疗效。5、在同一手术过程中，无论是不同物理场消融依次先后使用，还是多物理场复合消融时间重叠协同使用，多物理场复合消融技术的关键问题之一是如何根据临床目的安排好不同物理场消融打开和关闭的时间，即多物理场复合消融的时序问题。技术实现思路1、有鉴于此，本技术提供一种脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控方法、装置和系统，以对冷冻消融和脉冲电场消融打开和关闭的时间进行自适应性调控，从而有效发挥冷冻消融和脉冲电场消融复合使用的协同性。2、本技术第一方面提供一种脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控方法，所述方法包括：3、制定治疗计划，所述治疗计划包括消融目标以及冷冻消融函数和脉冲电场消融函数的状态初始值，其中，所述消融目标包括预设的冷冻消融区域和脉冲电场消融区域，所述冷冻消融函数和脉冲电场消融函数用于控制冷冻消融和脉冲电场消融的开启或关闭；4、结合待治疗区域的术中影像和/或传感器确定的参数进行冷冻消融模拟仿真和脉冲电场模拟仿真，确定模拟仿真消融区域，其中，所述参数包括所述待治疗区域的组织信息、温度信息、压力信息、阻抗信息、电导率信息或电位幅值信息；5、根据所述治疗计划和所述模拟仿真消融区域确定术中消融区域，当确定所述术中消融区域达到预设的冷冻消融区域或/和脉冲电场消融区域时，则根据预设的消融治疗策略调整冷冻消融函数和/或脉冲电场消融函数的状态值，并根据调整后的状态值确定继续或结束本次消融治疗。6、可选的，所述冷冻消融函数和脉冲电场消融函数用于控制冷冻消融和脉冲电场消融的开启或关闭包括：7、通过fcryo-ablation(τ)表示所述冷冻消融函数，当fcryo-ablation(τ)＝1时启动冷冻消融，fcryo-ablation(τ)＝0时关闭冷冻消融；8、通过fpfa(τ)表示所述脉冲电场消融函数，当fpfa(τ)＝1时启动脉冲电场消融，fpfa(τ)＝0时表示关闭脉冲电场消融。9、可选的，所述进行冷冻消融模拟仿真和脉冲电场模拟仿真，确定模拟仿真消融区域包括：10、进行冷冻消融模拟仿真，确定模拟冷冻消融区域；11、进行脉冲电场模拟仿真，确定模拟脉冲电场消融区域；12、将所述模拟冷冻消融区域和模拟脉冲电场消融区域确定为所述模拟仿真消融区域。13、可选的，所述进行冷冻消融模拟仿真，确定模拟冷冻消融区域包括：14、采用pennes生物传热方程确定冷冻消融三维组织温度，其中r，z，θ分别为径向、轴向及切向坐标，|r|>r0，r0为消融针半径，ρ，c，λ和t为待治疗区域的密度、比热、热导率和温度，ρb，cb和tb分别为血液密度、血液比热和血液温度，ωb为血液灌注率；15、将t(r，z，θ，τ)≤0的区域确定为模拟冷冻消融区域。16、可选的，所述进行脉冲电场模拟仿真，确定模拟脉冲电场消融区域包括：17、通过方程和确定电场强度e，其中，σ为电导率，u为电势，所述u的正电极边界电势为预设值u0，所述u的负电极边界电势为接地0v；18、将e(r，z，θ，τ)≥ethreshold(τ)的区域确定为模拟脉冲电场消融区域，其中，r，z，θ分别为径向、轴向及切向坐标，τ为时间参数，ethreshold(τ)为消融阈值场强。19、本技术第二方面提供一种脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控装置，所述装置包括：20、制定单元，用于制定治疗计划，所述治疗计划包括消融目标以及冷冻消融函数和脉冲电场消融函数的状态初始值，其中，所述消融目标包括预设的冷冻消融区域和脉冲电场消融区域，所述冷冻消融函数和脉冲电场消融函数用于控制冷冻消融和脉冲电场消融的开启或关闭；21、模拟仿真单元，用于结合待治疗区域的术中影像和/或传感器确定的参数进行冷冻消融模拟仿真和脉冲电场模拟仿真，确定模拟仿真消融区域，其中，所述参数包括所述待治疗区域的组织信息、温度信息、压力信息、阻抗信息、电导率信息或电位幅值信息；22、调整单元，用于根据所述治疗计划和所述模拟仿真消融区域确定术中消融区域，当确定所述术中消融区域达到预设的冷冻消融区域或/和脉冲电场消融区域时，则根据预设的消融治疗策略调整冷冻消融函数和/或脉冲电场消融函数的状态值，并根据调整后的状态值确定继续或结束本次消融治疗。23、可选的，所述制定单元中的冷冻消融函数和脉冲电场消融函数用于控制冷冻消融和脉冲电场消融的开启或关闭包括：24、通过fcryo-ablation(τ)表示所述冷冻消融函数，当fcryo-ablation(τ)＝1时启动冷冻消融，fcryo-ablation(τ)＝0时关闭冷冻消融；25、通过fpfa(τ)表示所述脉冲电场消融函数，当fpfa(τ)＝1时启动脉冲电场消融，fpfa(τ)＝0时表示关闭脉冲电场消融。26、可选的，所述模拟仿真单元进行冷冻消融模拟仿真和脉冲电场模拟仿真，确定模拟仿真消融区域包括：27、进行冷冻消融模拟仿真，确定模拟冷冻消融区域；28、进行脉冲电场模拟仿真，确定模拟脉冲电场消融区域；29、将所述模拟冷冻消融区域和模拟脉冲电场消融区域确定为所述模拟仿真消融区域。30、可选的，所述模拟仿真单元进行冷冻消融模拟仿真，确定模拟冷冻消融区域包括：31、采用pennes生物传热方程确定冷冻消融三维组织温度，其中r,z,θ分别为径向、轴向及切向坐标，|r|>r0，r0为消融针半径，ρ,c,λ和t为待治疗区域的密度、比热、热导率和温度，ρb,cb和tb分别为血液密度、血液比热和血液温度，ωb为血液灌注率；32、将t(r,z,θ,τ)≤0的区域确定为模拟冷冻消融区域。33、本技术第三方面提供一种脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控系统，所述系统包括：34、能量产生单元，消融治疗执行模块、图像采集和重建模块、图像和数据存储数据库、实验测量数据、图像处理和分析模块、模拟仿真模块、时序控制程序产生模块，能量开关切换执行器；35、上述各个模块之间配合上述任一脉冲电冷冻复合消融治疗自适应调控方法。36、在本技术提供的实施例中，通过医学影像和/或传感器获取需要的参数后，根据该参数进行冷冻消融仿真计算和脉冲电场消融仿真计算，从而确定模拟仿真消融区域。并通过治疗计划和模拟仿真消融区域确定术中消融区域，并在确定该术中消融区域达到预设的冷冻消融区域或/和脉冲电场消融区域时，通过调整冷冻消融函数和/或脉冲电场消融函数的状态值控制开关冷冻消融和脉冲电场消融，从而实现在复合消融手术中对冷冻消融和脉冲电场消融打开和关闭的时间进行自适应性调控，有效发挥冷冻消融和脉冲电场消融复合使用的协同性。