阅读说明：本技术 便携式治疗辅助系统 (Portable treatment auxiliary system ) 是由 卢健 于 2018-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种便携式治疗辅助系统,其包括：电极、三维定位装置和穿戴辅助部件,其中,电极适于可操作地贴附至患者,并适于向患者体内目标区域提供电场和/或磁场；三维定位装置适于根据患者的DICOM数据来提供电极的放置位置和数量的方案；穿戴辅助部件适于根据所述方案辅助所述电极贴附至患者。本发明的便携式治疗辅助系统可以辅助确定电极的位置和数量,便于后续的治疗。(The invention provides a portable therapy assistance system, which includes an electrode adapted to be operatively attached to a patient and adapted to provide an electric and/or magnetic field to a target area within the patient, a three-dimensional positioning device adapted to provide a protocol of placement locations and quantities of the electrode based on DICOM data of the patient, and a wearable assistance component adapted to assist in the attachment of the electrode to the patient according to the protocol.)

便携式治疗辅助系统

技术领域

本发明涉及一种用于医疗和/或保健领域的系统，更具体地说，涉及一种便携式治疗辅助系统。

背景技术

目前肿瘤治疗电场(Tutor Treating Field,TTF)的基本原理均建立在电场对肿瘤细胞有丝***阻碍的基础上。电场的不同频率，不同方向以及不同强度均展现出不同的肿瘤抑制效果。

肿瘤治疗电场创始人Yoram Palti所在公司制作的TTF-100A电场治疗设备是现有治疗中最常用的针对脑胶质瘤患者的设备，其采用前后及左右2对电极片阵列紧贴于患者头皮，缺乏针对肿瘤部位特异性的电极位置方案。其在使用时，使用者根据头皮护理要求，可适当地将电极片阵列向前后左右各方向稍移动，以避免同一块皮肤区域一直处于被覆盖区域，这更加说明该电极阵列的摆放位置具有随机性，缺乏一套确保电场施加于肿瘤区域的精准定位系统。

磁场与电场具有相互依存的关系，研究表明适当的磁场和电场有积极的生物学意义。局部或/和全身应用脉冲电磁场对脑功能、肿瘤、帕金森病、骨关节炎、术后疼痛等有一定的改善作用。其中经颅磁刺激利用磁场激发大脑皮层感应电流，具有较好的神经兴奋调控功能,临床上可应用于抑郁症治疗。此外，磁场基于对肿瘤局部的加热效应或促发抑癌分子通路，可抑制或杀灭肿瘤细胞。然而，缺乏精确定位手段也是制约磁场临床疗效的原因之一。

发明内容

鉴于以往的治疗设备所具有的问题，本发明目的在于提供一种可确定位置并提供精准治疗方案的便携式治疗辅助系统。

本发明提供了一种便携式治疗辅助系统，包括：电极、三维定位装置以及穿戴辅助部件，所述电极适于可操作地贴附至患者，并适于向患者体内目标区域提供电场和/或磁场；所述三维定位装置适于根据患者的DICOM数据来提供电极的放置位置和数量的方案；所述穿戴辅助部件适于根据所述方案辅助所述电极贴附至患者。

在一些实施方式中，所述三维定位装置包括：解剖结构成像图像处理模块、多模态图像处理模块、多物理场模拟模型模块和优化求解模块，其中，解剖结构成像图像处理模块设置成接收患者的DICOM数据，对该DICOM数据进行图像分割得到分割数据；多模态图像处理模块设置成导入所述分割数据，并通过网格划分算法将所述分割数据转化为网格重构数据，从而形成患者体内目标区域/靶区的三维网格化重构建模数据；多物理场模拟模型模块设置成根据所述患者的体内目标区域所需的电场和/或磁场强度需求，建立电场和/或磁场强度优化求解模型；优化求解模块设置成将接收到的上述多模态图像处理模块形成的所述三维网格化重构建模数据导入所述电场和/或磁场强度优化求解模型中，求解得到所述电极的放置位置和数量的方案。

在一些实施方式中，所述优化求解模块设置成求解得到至少一个所述方案。例如，所述优化求解模块设置成求解得到至少两个所述方案，在所述至少两个方案中，各自的电极的放置位置不同。

在一些实施方式中，所述便携式系统还包括3D打印输出模块，所述3D打印输出模块适于根据所述电极的放置位置和数量的方案打印所述穿戴辅助部件。所述打印的穿戴辅助部件上包括至少一种用于指示所述电极的放置位置的标记。所述电极根据所述标记安装于所述穿戴辅助部件，以间接贴附于患者。或者，所述电极根据所述穿戴辅助部件的标记贴附于所述患者体表，以直接贴附于患者。

在一些实施方式中，所述穿戴辅助部件包括用于患者头部的第一穿戴件和/或用于患者躯干部的第二穿戴件。所述第一穿戴件为帽状或枕托状，所述第二穿戴件为胸腰腹贴片、胸腰腹围或短裤状。

在一些实施方式中，所述穿戴辅助部件设置成由柔性材料或硬质材料而形成。柔性材料或硬质材料选自塑料、橡胶、硅胶、树脂、尼龙及金属材料中的一种或多种。

本发明相对于现有技术具有如下有益技术效果：

本发明的治疗辅助系统可以针对不同患者情况得到不同的方案，准确模拟定位电极的位置和数量，并提供穿戴辅助部件来辅助电极的放置。

并且，通过在穿戴部件上设置安装标记可以精准确定电极的放置位置，便于放置电极以及后续施加电场或磁场。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的便携式治疗辅助系统的示意图。

图2是图1中的穿戴辅助部件的放大示意图。

图3是图1中的便携式辅助系统的辅助方法的框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的各个方面进行详细阐述。其中，附图中的部件并非一定是按比例进行绘制，其重点在于对本发明的原理进行举例说明。

在本发明的各个实施例中，众所周知的结构或材料没有示出或未作详细说明。并且，所描述的特征、结构或特性可在一个或多个实施例中以任何方式组合。此外，本领域技术人员应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明，而非用于限制本发明的保护范围。还可以容易理解，本文所述和附图所示的各实施例中的部件可以按多种不同配置或比例进行布置和设计。

图1是根据本发明一种实施方式的便携式治疗辅助系统的示意图。如图1所示，本实施方式的便携式治疗系统可以包括，但不限于：电极1、三维定位装置2和穿戴辅助部件3。其中，电极1适于可操作地贴附至患者，并适于向患者体内目标区域提供电场和/或磁场。三维定位装置2适于根据患者的DICOM数据来提供电极的放置位置和数量的方案。穿戴辅助部件3适于根据三维定位装置2提供的方案来辅助将电极1贴附至患者。

换言之，三维定位装置用于辅助确定电极的放置方案，穿戴辅助部件用于辅助电极的放置，使得患者在开始正式治疗之前，可以先行将电极根据预期治疗方案放置在合适的位置，便于后续的治疗。

例如，穿戴辅助部件可以是一次性短暂使用的辅助部件，在一次方案治疗中，辅助电极放置后即可去除；或者，穿戴辅助部件也可以是长期使用的辅助部件，在每次治疗中，在辅助电极放置后仍保留不动，以固定电极的位置。

其中，三维定位装置2可以依托于硬件(例如电脑等)，包括但不限于解剖结构成像图像处理模块、多模态图像处理模块、多物理场模拟模型模块和优化求解模块等模块，三维定位装置2包括数据接收发送器、数据存储器、显示器和处理器等，其中，数据接收发送器适于接收和发送数据，数据存储器适于存储数据，显示器适于显示电极的放置位置和数量的方案等，处理器执行计算机指令以执行这些模块对应的操作。处理器可以具有一个芯片，这些模块可以集成在一个芯片上，或者处理器具有多个芯片，分别对应这些模块。

解剖结构成像图像处理模块设置成接收来自患者的DICOM数据，对该DICOM数据进行图像分割得到分割数据。例如，DICOM数据可以通过CT、MRI、PET等外部机器对患者机体进行扫描而获得，可以包括患者的CT、MRI、PET等影像扫描原始数据。例如，针对头部肿瘤时，患者的DICOM数据可以是通过MRI扫描头部所得到的关于患者头部的MRI原始DICOM数据；针对胸腹部及盆腔部位等的靶区部位时，患者的DICOM数据可以是通过CT扫描腹部所得到的关于患者腹部的原始DICOM数据，等等。解剖结构成像图像处理模块可以是图像分层分割软件，通过该软件对获得的DICOM数据(影像数据)进行图像分割。

多模态图像处理模块设置成导入前述分割数据，并通过网格划分算法将前述分割数据转化为网格重构数据，从而形成患者体内病变组织的三维网格化重构建模数据21(如图1所示)。此处的三维网格化重构建模数据21也可以显示在显示器上，供使用者查看。

多物理场模拟模型模块设置成根据患者体内目标区域所需的电场和/或磁场强度需求，建立电场和/或磁场强度优化求解模型。患者体内目标区域所需的电场和/或磁场强度需求可以通过数据接收发送器输入至三维定位装置2中，也可以在显示器上显示，供使用者查看。所建立的电场和/或磁场强度优化求解模型也可以在显示器上显示。

优化求解模块设置成将三维网格化重构建模数据21导入电场和/或磁场强度优化求解模型中，求解得到关于电极的放置位置和数量的方案22。方案22除了可以包括电极放置的数量、位置分布等之外，还可以包括各电极的电压幅值参数。求解得到的方案22可以显示在显示器上，供使用者查看、选择。

在一些实施方式中，优化求解模块可以求解得到至少两个方案，各自方案中的电极的放置位置不同。

例如，可以设定约束条件为每个方案的每个电极的位置均不同，通过迭代优化法生成一个或多个方案(包括电极数量、位置、各电极的电压幅值等参数)，不同的电极方案可以达到同样的电场和/或磁场强度效应。之后对不同方案的电场效应进行可视化对比分析(可视化结果可以作为目标区域场强的验证方式)，用户可手动调整方案并查看效果，或者也可以根据软件自动对比方案并进行调整，最终确定得到电极放置的位置和数量的最终方案。该方案是根据患者体内目标区域(例如肿瘤或病变组织等)所需电场和/或磁场强度进行两个或两个以上方向上最优化逆向求解所获得的方案。

如图1所示，在本发明中，便携式辅助系统还可包括3D打印输出模块4，该3D打印输出模块适于根据前述方案22打印形成穿戴辅助部件。该3D打印输出模块可以是3D打印机，或者是其他形式。可以使用柔性材料或硬质材料等3D打印形成穿戴辅助部件，例如，柔性材料或硬质材料可以选自塑料、橡胶、硅胶、树脂、尼龙及金属等材料中的一种或多种。

例如，穿戴辅助部件可以包括用于患者头部的第一穿戴件和/或用于患者躯干部的第二穿戴件。例如，第一穿戴件可以为帽状或枕托状(针对头部肿瘤)，第二穿戴件可以为胸腰腹贴片、胸腰腹围或短裤状等(针对相应部位的靶区或快速生长的病变组织)。

图2是图1中的穿戴辅助部件3的放大示意图。如图2所示，穿戴辅助部件可以是针对患者头部肿瘤的帽子，该帽子可以是3D打印而成，其上具有至少一种用于指示电极的安装位置的标记31。在使用时，使用者可以根据该帽子上的标记将电极安装或配置于帽子的相应位置上，以间接贴附至患者或者直接贴附至患者的体表。例如，标记31可以使用不同颜色或者不同材料等，也可以是具有不同号码的标记等，以便于使用者根据系统所得到的方案安装电极。

在可选的实施方式中，电极也可以根据穿戴辅助部件的标记指示直接贴附于患者体表，例如穿戴辅助部件上的标记可以是镂空记号，电极直接贴附在患者体表。

图3示出了本发明的便携式辅助系统的辅助方法的框图。如图3所示，在系统的使用过程中，本发明的辅助系统可以按照下述方式运作：

在步骤101中，扫描患者机体，获得DICOM数据。例如，可以通过CT、MRI、PET等外部机器对患者机体进行扫描，所获得的DICOM数据可以包括患者的CT、MRI、PET等影像扫描原始数据。例如，针对头部肿瘤时，可先通过MRI扫描头部，得到关于患者头部的MRI原始DICOM数据。

在步骤102中，辅助系统的解剖结构成像图像处理模块接收步骤101中的患者DICOM数据，并对该DICOM数据进行图像分割得到分割数据。图像分割可以通过图像分层分割软件进行。

在步骤103中，将来自步骤102的分割数据导入多模态图像处理模块中，并通过网格划分算法将该数据转化为网格重构数据，从而形成患者体内病变组织的三维网格化重构建模数据(如图1中的三维网格化重构建模数据21所示)。

在步骤104中，根据患者的体内病变组织所需的电场和/或磁场强度需求，通过多物理场模拟模型模块建立电场和/或磁场强度优化求解模型。

在步骤105中，将接收到的三维网格化重构建模数据导入该电场和/或磁场强度优化求解模型中，求解得到电极放置的位置和数量的方案(如图1中的方案22所示)。具体而言，在三维网格化重构建模数据21的三维空间中勾画目标位置(例如肿瘤、或者疾病区域等)，设置目标区域内和目标区域边界外指定距离的电场和/或磁场的强度等治疗目标参数，调用逆向求解算法，得到关于电极放置的数量、位置分布、各电极的电压幅值的组合方案(即确定的方案22)。

在一些实施方式中，此步骤中，优化求解模块可以求解得到至少两个方案，各自方案中的电极的放置位置不同。例如，可以设定约束条件为每个方案的每个电极的位置均不同，通过迭代优化法生成一个或多个方案(包括电极数量、位置、各电极的电压幅值等参数)，不同的电极方案可以达到同样的电场和/或磁场强度效应。之后对不同方案的电场效应进行可视化对比分析(可视化结果可以作为目标区域场强的验证方式)，用户可手动调整方案并查看效果，或者也可以根据软件自动对比方案并进行调整，最终确定得到电极放置的位置和数量的最佳方案。该方案是根据患者体内目标区域(例如肿瘤或病变组织等)所需电场和/或磁场强度进行两个或两个以上方向上最优化逆向求解所获得的方案。

在步骤106中，将前述方案导入3D打印输出模块中，打印出相应的穿戴辅助部件。

在步骤107中，根据打印出的穿戴辅助部件，将电极安装至穿戴辅助部件上以间接贴附至患者或者直接贴附至患者的体表。穿戴辅助部件之后可以撕除或一直保留在患者体表以固定电极位置。

通过使用本发明的辅助系统，使用者可以准确确定电极分布位置、数量的方案，可以根据实际患者的体型等打印出合适的穿戴辅助部件，并将电极按照确定得到的方案安装至穿戴辅助部件的合适位置或直接安装至患者体表，以便于后续进行有效的治疗。

虽然本文举例描述了一些示例性的实施方式，但是，在不脱离本发明实质的前提下，可以对这些实施方式进行各种变形，所有这些变形仍属于本发明的构思，并且落入本发明权利要求所限定的保护范围。

本文所公开的具体实施方式仅用于举例说明本发明，对于本领域技术人员而言，显然可以根据本文的教导进行各种修改，可以采用各种等同的方式实施本发明，因此，本发明上述公开的特定的实施方式仅仅是示例性的，其保护范围不受在此公开的结构或设计的细节所限，除非在权利要求中另有说明。因此，上述公开的特定的示例性的实施方式可进行各种替换、组合或修改，其所有的变形都落入本文公开的范围内。在缺少本文没有具体公开的任何元件或缺少本文公开的任选的部件的情况下，本文示例性公开的治疗辅助系统仍可适当地实施。上述公开的所有的数值和范围也可进行一定变化。每当公开了具有下限和上限的数值范围，落入此范围内的任何数值及任何被包含的范围都被具体地公开了。具体而言，本文公开的数值的任一范围均可理解为列举了包含在较宽数值范围内的任一数值和范围。同样，除非申请人明确且清楚地另有定义，权利要求中的术语具有它们的清楚、通常的含义。

此外，权利要求书中的部件的数量包括一个或至少一个，除非另有说明。如果本发明中的用词或术语与其它文献中的用法或含义存在不一致，则应当以与本发明所定义的为准。