面向肝肿瘤远程诊疗与微波消融系统关键技术研究

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为了缓解我国医疗资源分布不均问题,提升农村基层及偏远地区肝肿瘤的防治水平,本文结合远程医疗在肿瘤学中的应用趋势,提出了将远程医疗与微波消融技术相结合,旨在开发一套面向肝肿瘤远程诊疗系统,并针对肝肿瘤微波消融温度场分布预测与路径规划方法进行了研究,以实现肝肿瘤远程诊断和辅助治疗,主要工作内容和研究成果如下:首先,基于对肝肿瘤远程诊疗的实际需求分析,确定了肝肿瘤远程诊疗系统实现的技术需求,包括微波消融技术研究和远程诊疗系统开发,并针对微波消融热场分布仿真技术和远程诊疗系统开发实现技术进行了初步研究。其次,完成肝肿瘤微波消融组织温度场分布预测与路径规划。首先建立了水冷消融针几何模型,将组织热物性参数温度依赖特性应用于计算模型,利用有限元方法对数值模型进行耦合计算,得出组织温度场分布预测模型;使用医学图像处理软件按照严格约束条件完成皮肤表面消融针轨迹可行域的标记,然后将消融针轨迹软约束优化抽象为决策和数值优化模型,利用Nelder-Mead数值优化方法,在初始可行域下,求得最优轨迹。然后,完成面向肝肿瘤远程诊疗系统的开发。根据肝肿瘤诊疗业务流程展开系统需求分析,包括功能需求分析和非功能需求分析,确定了系统的模块包括:病历管理、会诊管理、系统管理;根据需求分析设计了系统的层次架构,功能模块结构,并根据ER图设计了数据库,其中系统会诊管理功能模块中包括微波消融治疗计划子模块;搭建系统开发环境,完成了系统各个模块的开发实现。最后,完成远程诊疗与微波消融系统实验。对诊疗系统按照业务流程思路及功能需求进行测试,并分析测试结果;验证微波消融仿真模型的精确性,通过设置热计量参数并求解,在求解结果中绘制组织二维温度场分布图并导出数据,获得温度场分布区域体积参数,与离体猪肝组织参考实验测量的数据进行比较,验证了仿真模型精度在实验测量误差范围内。
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