脉冲消融范围的确定方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明公开一种脉冲消融范围的确定方法、装置电子设备及存储介质，涉及脉冲高压电场治疗技术领域。


背景技术：

2.研究表明受过脉冲电场作用后的消融范围与电场分布范围存在一定的相关性，组织中只有暴露于足够高的电场中的细胞才会变得通透，细胞膜才会产生电穿孔，消融面积随电场强度的增加而增加。
3.不可逆电穿孔消融技术是一种新型物理治疗方法，基本原理是通过对目标组织细胞施加高压脉冲电场，使细胞产生不可逆性电穿孔，从而破坏细胞。目前在进行电脉冲消融时还未有较好的预测电脉冲消融范围的科学技术手段。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的问题，提供一种脉冲消融范围的确定方法、装置电子设备及存储介质，所采用的技术方案为：
5.第一方面，一种脉冲消融范围的确定方法，所述方法包括：
6.获取脉冲发射器的场强；
7.根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
8.根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
9.根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；
10.根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；
11.根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。
12.在一些实现方式中，所述场强，通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取。
13.在一些实现方式中，根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息，包括：
14.根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；
15.根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；
16.根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。
17.在一些实现方式中，所述电脉冲作用时间包括脉冲个数和脉冲宽度的乘积。
18.第二方面，一种脉冲消融范围的确定装置，所述装置包括：
19.场强测量模块，用于获取脉冲发射器的场强；
20.模型建立模块，用于根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
21.分布信息获取模块，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
22.密度信息获取模块，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；
23.边界获取模块，用于根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；
24.范围确定模块，用于根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。
25.在一些实现方式中，所述场强测量模块，用于通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取场强。
26.在一些实现方式中，所述密度信息获取模块，包括：
27.时间获取单元，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；
28.电阻率获取单元，用于根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；
29.密度计算单元，用于根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。
30.第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的方法。
31.第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行时，实现如上述第一方面所述的方法。
32.第五方面，本发明实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机可读取存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，用实现如第一方面所述的方法。
33.本发明的一个或多个实施例至少能够带来如下有益效果：本发明方法通过获取脉冲发射器的场强、奖励电厂能分布模型，来确定电脉冲消融范围模型，一确定电场能密度分布信息，用以实现确定脉冲电场消融设备在人体组织内的电场分布情况；再通过根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息，选取消融区域的边界；将电场能密度阈值作为电脉冲消融的标准，从而确定高压电脉冲消融范围，从而实现消融形状及范围进行预测。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明实施例提供的一种脉冲消融范围的确定方法的流程图；
36.图2是本发明实施例提供的双圆柱形电极针轴向示意图；
37.图3是本发明实施例提供的高压纳秒脉冲发生器实际电路示意图；
38.图4是本发明实施例提供的脉冲波形图示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在现有技术研究中记载，受过脉冲电场作用后的消融范围与电场分布范围存在一定的相关性，组织中只有暴露于足够高的电场中的细胞才会变得通透，细胞膜才会产生电穿孔，消融面积随电场强度的增加而增加。为达到理想的治疗效果，应确定脉冲电场消融设备在人体组织内的电场分布，才能对其消融形状及范围进行预测。
41.电极是纳秒脉冲发生器在组织中产生电场的媒介，其形状和布针方式会对组织中的电场分布产生重要影响。过去实验研究广泛采用的电极有平行板电极和圆柱针状电极。其中两平行电极板之间电场强度为e＝u/d，平行板电极间电场强度处处相等，在生物组织中的电场分布比较均匀，消融形状和消融范围能够轻松得到控制，但两平行板电极在临床应用中非常不便，无法较好地放置于目标两侧，难以得到推广应用。
42.目前临床上多用双圆柱形电极针做消融，两根电极针分别连接脉冲发生器的正负极，医生能够根据医学超声或ct影像导航轻松将电极针布置在目标位置两侧。
43.实施例一：
44.图1示出了一种脉冲消融范围的确定方法流程图，如图1所示，本实施例提供的脉冲消融范围的确定方法，包括：
45.本实施例所实现的方法，包括：
46.s10获取脉冲发射器的场强；
47.s20根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
48.s30根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
49.s40根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；
50.s50根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；
51.s60根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。
52.首先按照s10获取脉冲发射器的场强，所述s10场强，通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取；
53.在临床中将本发明方法应用于双圆柱形电极针时，双圆柱形电极针轴向示意图如图2所示；设电极针半径为a，两电极间距为2h，利用电轴法可将圆柱形正负电极表面的分布电荷等效为带τ和-τ的两个电轴，电轴间距为2b。空间中任意一点p点距两电轴的距离为ρ1、ρ2。
54.由拉普拉斯方程和高斯定律可知电极针周围边界条件为：
[0055][0056]
空间中任意一点p的电势为等效电轴τ和-τ在p点处的叠加：
[0057][0058]
上式中x为电极针轴向截面的横坐标，y为纵坐标。
[0059]
若两电极间施加电压幅值为u0，由u0＝φa-φb可解出τ：
[0060][0061][0062]
式(4)代入式(2)可得空间任意一点p的电势为：
[0063][0064]
p点处的电场强度为：
[0065][0066]
式(6)中r1为p点到τ电轴的距离，r2为p点到-τ电轴的距离。
[0067]
令电场强度e＝常数k，可得电场强度e等值线方程为：
[0068][0069]
按照s20根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
[0070]
s30根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
[0071]
在一些实现方式中，s40根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息，包括：
[0072]
s41根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；
[0073]
s42根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；
[0074]
s43根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。
[0075]
在一些实现方式中，s43所述电脉冲作用时间包括脉冲个数和脉冲宽度的乘积。
[0076]
过去研究认为电脉冲消融的标准是局部电场强度超过一个临界值，组织细胞便会产生不可逆电穿孔，达到消融的目的。
[0077]
且消融面积随着脉冲作用时间的增加而增加，即临界电场强度阈值随时间而减小，电脉冲消融的范围形状与电场强度分布密切相关。虽然用电场强度阈值能够表征电脉冲的消融范围，但由于影响脉冲电场强度分布的因素太多，每一种脉冲参数方案、每一次脉冲作用时间都对应一个电场强度阈值，这需要大量复杂的实验和数据分析才能验证出不同条件下的量效关系。
[0078]
最新研究将“电场能”概念引入不可逆电穿孔的组织学分析模型中，在此基础上结合上述推导的电场分布理论模型，本文建立一个以电场能密度作为电脉冲消融阈值的新模型，此模型可以预测电穿孔所要消融或破坏的组织面积，影响因素包含脉冲电压幅值、脉冲个数、脉冲宽度和电极间距等变量，更加符合实际情况。
[0079]
单位体积内电场能密度表达式如下：
[0080][0081]
其中，ω为组织中单位体积的电场能密度，e为电场强度，ρ为组织电阻率，t为脉冲作用时间。
[0082]
t＝n
·
δt
ꢀꢀ
(9)
[0083]
式(9)中，n为脉冲个数，δt为脉冲宽度。
[0084]
将式(6)、式(9)代入式(8)中，可得：
[0085][0086]
假设电场能密度超过某一阈值时生物组织发生不可逆电穿孔，那么ω(x，y)＝c为临界值的等值线为消融区域的边界，边界明确为：
[0087][0088]
可对式(11)进行积分得到电脉冲不同参数情况下的消融面积。消融面积由电极间距h、脉冲电压u0、脉冲个数n、脉冲宽度δt、组织电导率ρ等参数共同影响。
[0089]
若定义脉冲剂量为那么在空间同一点位置，脉冲剂量越大，电场能密度越高。脉冲作用后，贴近电极表面位置电场能密度最高；在两电极中间部分，随着与电极距离增大，电场能密度逐渐衰减，并在两电极连线的中间位置达到最低。而在两电极外，随着与电极距离增大，电场能密度迅速衰减并很快接近0。
[0090]
如图3所示的高压纳秒脉冲发生器实际电路，本实施例采用的纳秒脉冲发生器基于blumlein传输线原理，高压纳秒脉冲发生器电路如图4所示，图中u0为高压直流电源，ri为充电电阻，单根传输线长度为l，特性阻抗为z，s为放电开关，r为负载电阻，v为电磁波在传
输线中的速度。
[0091]
其基本工作原理是高压直流电源u0经过充电电阻ri将两个串联的传输线l充电至u0。当负载r匹配，开关s闭合时，负载电阻r两端可得到幅值为u0的电脉冲如图4所示。本文使用的高压纳秒脉冲发生器可输出脉冲宽度300ns，脉冲电压幅值0-10kv连续可调的高压纳秒脉冲。
[0092]
实施例二：
[0093]
一种脉冲消融范围的确定装置，所述装置包括：
[0094]
场强测量模块，用于获取脉冲发射器的场强；
[0095]
模型建立模块，用于根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
[0096]
分布信息获取模块，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
[0097]
密度信息获取模块，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；
[0098]
边界获取模块，用于根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；
[0099]
范围确定模块，用于根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。
[0100]
在一些实现方式中，所述场强测量模块，用于通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取场强。
[0101]
在一些实现方式中，所述密度信息获取模块，包括：
[0102]
时间获取单元，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；
[0103]
电阻率获取单元，用于根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；
[0104]
密度计算单元，用于根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。
[0105]
实施例三：
[0106]
本实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行时实现实施例一的方法；
[0107]
在实际应用中，处理器可以是专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、数字信号处理设备(digital signal processing device，简称dspd)、可编程逻辑器件(programmable logic device，简称pld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称fpga)、控制器、微控制器(microcontroller unit,mcu)、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例中的方法。
[0108]
本实施例所实现的方法，包括：
[0109]
s10获取脉冲发射器的场强；
[0110]
s20根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消
融范围模型；
[0111]
s30根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
[0112]
s40根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；
[0113]
s50根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；
[0114]
s60根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。
[0115]
首先按照s10获取脉冲发射器的场强，所述s10场强，通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取；
[0116]
在临床中将本发明方法应用于双圆柱形电极针时，双圆柱形电极针轴向示意图如图2所示；设电极针半径为a，两电极间距为2h，利用电轴法可将圆柱形正负电极表面的分布电荷等效为带τ和-τ的两个电轴，电轴间距为2b。空间中任意一点p点距两电轴的距离为ρ1、ρ2。
[0117]
由拉普拉斯方程和高斯定律可知电极针周围边界条件为：
[0118][0119]
空间中任意一点p的电势为等效电轴τ和-τ在p点处的叠加：
[0120][0121]
上式中x为电极针轴向截面的横坐标，y为纵坐标。
[0122]
若两电极间施加电压幅值为u0，由u0＝φa-φb可解出τ：
[0123][0124][0125]
式(4)代入式(2)可得空间任意一点p的电势为：
[0126][0127]
p点处的电场强度为：
[0128]
[0129]
式(6)中r1为p点到τ电轴的距离，r2为p点到-τ电轴的距离。
[0130]
令电场强度e＝常数k，可得电场强度e等值线方程为：
[0131][0132]
按照s20根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
[0133]
s30根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
[0134]
在一些实现方式中，s40根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息，包括：
[0135]
s41根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；
[0136]
s42根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；
[0137]
s43根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。
[0138]
在一些实现方式中，s43所述电脉冲作用时间包括脉冲个数和脉冲宽度的乘积。
[0139]
过去研究认为电脉冲消融的标准是局部电场强度超过一个临界值，组织细胞便会产生不可逆电穿孔，达到消融的目的。
[0140]
且消融面积随着脉冲作用时间的增加而增加，即临界电场强度阈值随时间而减小，电脉冲消融的范围形状与电场强度分布密切相关。虽然用电场强度阈值能够表征电脉冲的消融范围，但由于影响脉冲电场强度分布的因素太多，每一种脉冲参数方案、每一次脉冲作用时间都对应一个电场强度阈值，这需要大量复杂的实验和数据分析才能验证出不同条件下的量效关系。
[0141]
最新研究将“电场能”概念引入不可逆电穿孔的组织学分析模型中，在此基础上结合上述推导的电场分布理论模型，本文建立一个以电场能密度作为电脉冲消融阈值的新模型，此模型可以预测电穿孔所要消融或破坏的组织面积，影响因素包含脉冲电压幅值、脉冲个数、脉冲宽度和电极间距等变量，更加符合实际情况。
[0142]
单位体积内电场能密度表达式如下：
[0143][0144]
其中，ω为组织中单位体积的电场能密度，e为电场强度，ρ为组织电阻率，t为脉冲作用时间。
[0145]
t＝n
·
δt
ꢀꢀ
(9)
[0146]
式(9)中，n为脉冲个数，δt为脉冲宽度。
[0147]
将式(6)、式(9)代入式(8)中，可得：
[0148][0149]
假设电场能密度超过某一阈值时生物组织发生不可逆电穿孔，那么ω(x，y)＝c为临界值的等值线为消融区域的边界，边界明确为：
[0150][0151]
可对式(11)进行积分得到电脉冲不同参数情况下的消融面积。消融面积由电极间距h、脉冲电压u0、脉冲个数n、脉冲宽度δt、组织电导率ρ等参数共同影响。
[0152]
若定义脉冲剂量为那么在空间同一点位置，脉冲剂量越大，电场能密度越高。脉冲作用后，贴近电极表面位置电场能密度最高；在两电极中间部分，随着与电极距离增大，电场能密度逐渐衰减，并在两电极连线的中间位置达到最低。而在两电极外，随着与电极距离增大，电场能密度迅速衰减并很快接近0。
[0153]
如图3所示的高压纳秒脉冲发生器实际电路，本实施例采用的纳秒脉冲发生器基于blumlein传输线原理，高压纳秒脉冲发生器电路如图4所示，图中u0为高压直流电源，ri为充电电阻，单根传输线长度为l，特性阻抗为z，s为放电开关，r为负载电阻，v为电磁波在传输线中的速度。
[0154]
其基本工作原理是高压直流电源u0经过充电电阻ri将两个串联的传输线l充电至u0。当负载r匹配，开关s闭合时，负载电阻r两端可得到幅值为u0的电脉冲如图4所示。本文使用的高压纳秒脉冲发生器可输出脉冲宽度300ns，脉冲电压幅值0-10kv连续可调的高压纳秒脉冲。
[0155]
实施例四：
[0156]
本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机可读取存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现实施例一的方法；
[0157]
其中，计算机可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称eprom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称prom)，只读存储器(read-only memory，简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0158]
本实施例所实现的方法，包括：
[0159]
s10获取脉冲发射器的场强；
[0160]
s20根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
[0161]
s30根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
[0162]
s40根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；
[0163]
s50根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；
[0164]
s60根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。
[0165]
首先按照s10获取脉冲发射器的场强，所述s10场强，通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取；
[0166]
在临床中将本发明方法应用于双圆柱形电极针时，双圆柱形电极针轴向示意图如图2所示；设电极针半径为a，两电极间距为2h，利用电轴法可将圆柱形正负电极表面的分布
电荷等效为带τ和-τ的两个电轴，电轴间距为2b。空间中任意一点p点距两电轴的距离为ρ1、ρ2。
[0167]
由拉普拉斯方程和高斯定律可知电极针周围边界条件为：
[0168][0169]
空间中任意一点p的电势为等效电轴τ和-τ在p点处的叠加：
[0170][0171]
上式中x为电极针轴向截面的横坐标，y为纵坐标。
[0172]
若两电极间施加电压幅值为u0，由u0＝φa-φb可解出τ：
[0173][0174][0175]
式(4)代入式(2)可得空间任意一点p的电势为：
[0176][0177]
p点处的电场强度为：
[0178][0179]
式(6)中r1为p点到τ电轴的距离，r2为p点到-τ电轴的距离。令电场强度e＝常数k，可得电场强度e等值线方程为：
[0180][0181]
按照s20根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；
[0182]
s30根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；
[0183]
在一些实现方式中，s40根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应
的场强密度信息，包括：
[0184]
s41根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；
[0185]
s42根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；
[0186]
s43根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。
[0187]
在一些实现方式中，s43所述电脉冲作用时间包括脉冲个数和脉冲宽度的乘积。
[0188]
过去研究认为电脉冲消融的标准是局部电场强度超过一个临界值，组织细胞便会产生不可逆电穿孔，达到消融的目的。
[0189]
且消融面积随着脉冲作用时间的增加而增加，即临界电场强度阈值随时间而减小，电脉冲消融的范围形状与电场强度分布密切相关。虽然用电场强度阈值能够表征电脉冲的消融范围，但由于影响脉冲电场强度分布的因素太多，每一种脉冲参数方案、每一次脉冲作用时间都对应一个电场强度阈值，这需要大量复杂的实验和数据分析才能验证出不同条件下的量效关系。
[0190]
最新研究将“电场能”概念引入不可逆电穿孔的组织学分析模型中，在此基础上结合上述推导的电场分布理论模型，本文建立一个以电场能密度作为电脉冲消融阈值的新模型，此模型可以预测电穿孔所要消融或破坏的组织面积，影响因素包含脉冲电压幅值、脉冲个数、脉冲宽度和电极间距等变量，更加符合实际情况。
[0191]
单位体积内电场能密度表达式如下：
[0192][0193]
其中，ω为组织中单位体积的电场能密度，e为电场强度，ρ为组织电阻率，t为脉冲作用时间。
[0194]
t＝n
·
δt
ꢀꢀ
(9)
[0195]
式(9)中，n为脉冲个数，δt为脉冲宽度。
[0196]
将式(6)、式(9)代入式(8)中，可得：
[0197][0198]
假设电场能密度超过某一阈值时生物组织发生不可逆电穿孔，那么ω(x，y)＝c为临界值的等值线为消融区域的边界，边界明确为：
[0199][0200]
可对式(11)进行积分得到电脉冲不同参数情况下的消融面积。消融面积由电极间距h、脉冲电压u0、脉冲个数n、脉冲宽度δt、组织电导率ρ等参数共同影响。
[0201]
若定义脉冲剂量为那么在空间同一点位置，脉冲剂量越大，电场能密度越高。脉冲作用后，贴近电极表面位置电场能密度最高；在两电极中间部分，随着与电极距离增大，电场能密度逐渐衰减，并在两电极连线的中间位置达到最低。而在两电极外，随着与电极距离增大，电场能密度迅速衰减并很快接近0。
[0202]
如图3所示的高压纳秒脉冲发生器实际电路，本实施例采用的纳秒脉冲发生器基于blumlein传输线原理，高压纳秒脉冲发生器电路如图4所示，图中u0为高压直流电源，ri为充电电阻，单根传输线长度为l，特性阻抗为z，s为放电开关，r为负载电阻，v为电磁波在传输线中的速度。
[0203]
其基本工作原理是高压直流电源u0经过充电电阻ri将两个串联的传输线l充电至u0。当负载r匹配，开关s闭合时，负载电阻r两端可得到幅值为u0的电脉冲如图4所示。本文使用的高压纳秒脉冲发生器可输出脉冲宽度300ns，脉冲电压幅值0-10kv连续可调的高压纳秒脉冲。
[0204]
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。
[0205]
需要说明的是，在本文中，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0206]
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种脉冲消融范围的确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取脉冲发射器的场强；根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述场强，通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息，包括：根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电脉冲作用时间包括脉冲个数和脉冲宽度的乘积。5.一种脉冲消融范围的确定装置，其特征在于，所述装置包括：场强测量模块，用于获取脉冲发射器的场强；模型建立模块，用于根据所述场强建立电场能分布模型，将所述电场能分布模型转换为电脉冲消融范围模型；分布信息获取模块，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取消融范围对应的电场能密度分布信息；密度信息获取模块，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息；边界获取模块，用于根据所述场强密度信息选取所述电场能密度分布信息作为消融区域的边界；范围确定模块，用于根据所述边界计算消融面积，通过所述消融面积确定消融范围。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述场强测量模块，用于通过双圆柱形电极针连接所述脉冲发射器的正负极获取场强。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述密度信息获取模块，包括：时间获取单元，用于根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器的电脉冲作用时间；电阻率获取单元，用于根据所述电场能密度分布信息获取对应的组织电阻率；密度计算单元，用于根据所述电脉冲作用时间和所述电场能密度分布信息及其对应的组织电阻率计算得到场强密度信息。8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的脉冲消融范围的
确定方法。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行时实现如上述权利要求1-4中任意一项所述的脉冲消融范围的确定方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用以实现如上述权利要求1-4中任意一项所述的脉冲消融范围的确定方法。

技术总结
本发明公开一种脉冲消融范围的确定方法、装置、电子设备及存储介质，涉及脉冲高压电场治疗技术领域；所述发明方法通过获取脉冲发射器的场强、奖励电厂能分布模型，来确定电脉冲消融范围模型，一确定电场能密度分布信息，用以实现确定脉冲电场消融设备在人体组织内的电场分布情况；再通过根据所述电脉冲消融范围模型获取所述脉冲发射器对应的场强密度信息，选取消融区域的边界；将电场能密度阈值作为电脉冲消融的标准，从而确定高压电脉冲消融范围，从而实现消融形状及范围进行预测。从而实现消融形状及范围进行预测。从而实现消融形状及范围进行预测。


技术研发人员：陈永刚 徐凯旋 吴斌
受保护的技术使用者：杭州睿笛生物科技有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/14