一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统的制作方法
专利名称:一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种温度场模拟系统，尤指一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，主要包括依工作次序电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统中还连接有计算机集中控制系统；超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间外对温度场模拟系统进行集中控制；本实用新型在温度场模拟环境中试验并采用三维高斯卷积运算器可实现对卷积的快速运算，能够达到实时监测效果精确的三维温度场模拟。
【专利说明】
一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种温度场模拟系统，尤指一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统。
【背景技术】
[0002]高强度聚焦超声波(HIFU)肿瘤消融技术是近年比较开始流行的新型肿瘤治疗方法，其最大特点是利用体外超声波换能器发射的高强度超声波无创地穿过皮肤并在体内的肿瘤形成超声波焦点，焦点处的温度在瞬间升高，从而令周围的肿瘤组织发生凝固坏死，最后形成伤疤或被新陈代谢吸收，但由于焦点的余热或者焦点聚焦位置不准确等等原因，周围的健康组织也会很容易被杀死，造成不必要的损伤，也对体内的组织造成健康威胁，现阶段由于不能进行模拟治疗，也不能在体内实现一步到位的精确治疗，因此需要在聚焦超声癌症治疗的过程中在模拟场景中进行温度场模拟检测。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本实用新型旨在公开一种温度场模拟系统，尤指一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，温度场模拟系统设置于模拟空间内，其特征在于，所述的温度场模拟系统主要包括依工作次序并通过控制电路电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统的控制电路与计算机集中控制系统电控连接;其中，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间外对温度场模拟系统进行集中控制。
[0005]所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器与三维温度场输出装置通过信号输入端与信号输出端依次相互连接。
[0006]所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器与三维高斯卷积运算器分别通过超声波换能模块、声场强度计算模块、声强温度转换模块、三维高斯卷积运算模块运行工作，且各模块运行时通过信号逻辑传输从而相互输出或输入信号。
[0007]所述的温度场模拟系统通过超声波换能器对高强度聚焦超声波引入热源时产生的热传导进行能量转换后输入参数，然后通过声场强度计算器计算声场强度并由声强温度转换器转换为声强温度，最后进行三维高斯卷积运算后输出三维温度场计算结果。
[0008]本实用新型的有益效果体现在:本实用新型在温度场模拟环境中进行试验，实现仿真的治疗监测，并采用三维高斯卷积运算器可实现对卷积的快速运算，能够达到实时的三维温度场模拟，同时监测效果精确，通过进行模拟结果可优化治疗过程中对肿瘤的最大破坏跟避免周围健康细胞的损害。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型整体逻辑结构顺序连接图。
[0010]附图标注说明:1-模拟空间。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】:
[0012]—种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，温度场模拟系统设置于模拟空间I内，所述的温度场模拟系统主要包括依工作次序并通过控制电路电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统的控制电路与计算机集中控制系统电控连接;其中，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间I内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间I外对温度场模拟系统进行集中控制。所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器与三维温度场输出装置通过信号输入端与信号输出端依次相互连接;所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器与三维高斯卷积运算器分别通过超声波换能模块、声场强度计算模块、声强温度转换模块、三维高斯卷积运算模块运行工作，且各模块运行时通过信号逻辑传输从而相互输出或输入信号;所述的温度场模拟系统通过超声波换能器对高强度聚焦超声波引入热源时产生的热传导进行能量转换后输入参数，然后通过声场强度计算器计算声场强度并由声强温度转换器转换为声强温度，最后进行三维高斯卷积运算后输出三维温度场计算结果。
[0013]本实用新型在温度场模拟环境中进行试验，实现仿真的治疗监测，并采用三维高斯卷积运算器可实现对卷积的快速运算，能够达到实时的三维温度场模拟，同时监测效果精确，通过进行模拟结果可优化治疗过程中对肿瘤的最大破坏跟避免周围健康细胞的损害。
[0014]采用一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统时，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置依次工作时，采用基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场的模拟算法，计算方法主要包括以下步骤:
[0015]I)首先，利用声辐射原理计算出高强度聚焦超声波焦点处的声场；
[0016]2)然后，利用声场对生物组织产生的原始温度图与高斯函数进行卷积运算；
[0017]3)最后，利用步骤2)中的算法，计算出超声波焦点处随时间变化的三维温度场，由于高斯函数的运算量少，运算速度快，所得的高强度聚焦超声波引起的随时间变化的三维温度场即为实时温度模拟。
[0018]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，温度场模拟系统设置于模拟空间内，其特征在于，所述的温度场模拟系统主要包括依工作次序并通过控制电路电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统的控制电路与计算机集中控制系统电控连接;其中，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间外对温度场模拟系统进行集中控制。2.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，其特征在于，所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器与三维温度场输出装置通过信号输入端与信号输出端依次相互连接。3.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，其特征在于，所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器与三维高斯卷积运算器分别通过超声波换能模块、声场强度计算模块、声强温度转换模块、三维高斯卷积运算模块运行工作，且各模块运行时通过信号逻辑传输从而相互输出或输入信号。4.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，其特征在于，所述的温度场模拟系统通过超声波换能器发射高强度聚焦超声波后引入热源产生热传导并输入参数，然后通过声场强度计算器计算声场强度并由声强温度转换器转换为声强温度，最后进行三维高斯卷积运算后输出三维温度场计算结果。
【文档编号】A61N7/02GK205729998SQ201620315212
【公开日】2016年11月30日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】叶国良, 郭建文, 陈海彬
【申请人】东莞理工学院
【专利摘要】本实用新型涉及一种温度场模拟系统，尤指一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，主要包括依工作次序电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统中还连接有计算机集中控制系统；超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间外对温度场模拟系统进行集中控制；本实用新型在温度场模拟环境中试验并采用三维高斯卷积运算器可实现对卷积的快速运算，能够达到实时监测效果精确的三维温度场模拟。
【专利说明】
一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种温度场模拟系统，尤指一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统。
【背景技术】
[0002]高强度聚焦超声波(HIFU)肿瘤消融技术是近年比较开始流行的新型肿瘤治疗方法，其最大特点是利用体外超声波换能器发射的高强度超声波无创地穿过皮肤并在体内的肿瘤形成超声波焦点，焦点处的温度在瞬间升高，从而令周围的肿瘤组织发生凝固坏死，最后形成伤疤或被新陈代谢吸收，但由于焦点的余热或者焦点聚焦位置不准确等等原因，周围的健康组织也会很容易被杀死，造成不必要的损伤，也对体内的组织造成健康威胁，现阶段由于不能进行模拟治疗，也不能在体内实现一步到位的精确治疗，因此需要在聚焦超声癌症治疗的过程中在模拟场景中进行温度场模拟检测。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本实用新型旨在公开一种温度场模拟系统，尤指一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，温度场模拟系统设置于模拟空间内，其特征在于，所述的温度场模拟系统主要包括依工作次序并通过控制电路电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统的控制电路与计算机集中控制系统电控连接;其中，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间外对温度场模拟系统进行集中控制。
[0005]所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器与三维温度场输出装置通过信号输入端与信号输出端依次相互连接。
[0006]所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器与三维高斯卷积运算器分别通过超声波换能模块、声场强度计算模块、声强温度转换模块、三维高斯卷积运算模块运行工作，且各模块运行时通过信号逻辑传输从而相互输出或输入信号。
[0007]所述的温度场模拟系统通过超声波换能器对高强度聚焦超声波引入热源时产生的热传导进行能量转换后输入参数，然后通过声场强度计算器计算声场强度并由声强温度转换器转换为声强温度，最后进行三维高斯卷积运算后输出三维温度场计算结果。
[0008]本实用新型的有益效果体现在:本实用新型在温度场模拟环境中进行试验，实现仿真的治疗监测，并采用三维高斯卷积运算器可实现对卷积的快速运算，能够达到实时的三维温度场模拟，同时监测效果精确，通过进行模拟结果可优化治疗过程中对肿瘤的最大破坏跟避免周围健康细胞的损害。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型整体逻辑结构顺序连接图。
[0010]附图标注说明:1-模拟空间。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】:
[0012]—种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，温度场模拟系统设置于模拟空间I内，所述的温度场模拟系统主要包括依工作次序并通过控制电路电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统的控制电路与计算机集中控制系统电控连接;其中，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间I内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间I外对温度场模拟系统进行集中控制。所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器与三维温度场输出装置通过信号输入端与信号输出端依次相互连接;所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器与三维高斯卷积运算器分别通过超声波换能模块、声场强度计算模块、声强温度转换模块、三维高斯卷积运算模块运行工作，且各模块运行时通过信号逻辑传输从而相互输出或输入信号;所述的温度场模拟系统通过超声波换能器对高强度聚焦超声波引入热源时产生的热传导进行能量转换后输入参数，然后通过声场强度计算器计算声场强度并由声强温度转换器转换为声强温度，最后进行三维高斯卷积运算后输出三维温度场计算结果。
[0013]本实用新型在温度场模拟环境中进行试验，实现仿真的治疗监测，并采用三维高斯卷积运算器可实现对卷积的快速运算，能够达到实时的三维温度场模拟，同时监测效果精确，通过进行模拟结果可优化治疗过程中对肿瘤的最大破坏跟避免周围健康细胞的损害。
[0014]采用一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统时，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置依次工作时，采用基于高斯函数卷积的高强度聚焦超声三维温度场的模拟算法，计算方法主要包括以下步骤:
[0015]I)首先，利用声辐射原理计算出高强度聚焦超声波焦点处的声场；
[0016]2)然后，利用声场对生物组织产生的原始温度图与高斯函数进行卷积运算；
[0017]3)最后，利用步骤2)中的算法，计算出超声波焦点处随时间变化的三维温度场，由于高斯函数的运算量少，运算速度快，所得的高强度聚焦超声波引起的随时间变化的三维温度场即为实时温度模拟。
[0018]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，温度场模拟系统设置于模拟空间内，其特征在于，所述的温度场模拟系统主要包括依工作次序并通过控制电路电性连接的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置，同时温度场模拟系统的控制电路与计算机集中控制系统电控连接;其中，超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器和三维温度场输出装置分别固定安装在规则矩形工作架上，工作架底部安装有万向轮以实时在模拟空间内转换定位，计算机集中控制系统连接在模拟空间外对温度场模拟系统进行集中控制。2.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，其特征在于，所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器、三维高斯卷积运算器与三维温度场输出装置通过信号输入端与信号输出端依次相互连接。3.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，其特征在于，所述的超声波换能器、声场强度计算器、声强温度转换器与三维高斯卷积运算器分别通过超声波换能模块、声场强度计算模块、声强温度转换模块、三维高斯卷积运算模块运行工作，且各模块运行时通过信号逻辑传输从而相互输出或输入信号。4.根据权利要求1所述的一种用于肿瘤消融治疗监测的快速温度场模拟系统，其特征在于，所述的温度场模拟系统通过超声波换能器发射高强度聚焦超声波后引入热源产生热传导并输入参数，然后通过声场强度计算器计算声场强度并由声强温度转换器转换为声强温度，最后进行三维高斯卷积运算后输出三维温度场计算结果。
【文档编号】A61N7/02GK205729998SQ201620315212
【公开日】2016年11月30日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】叶国良, 郭建文, 陈海彬
【申请人】东莞理工学院
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