微波肝灶治疗的全息模型
医学物理
2026-05-26 v1 数值分析
数值分析
摘要
目的：微波消aboration（MWA）建模与仿真在肝脏局部治疗中具有巨大潜力。然而，准确地根据计划的取向/位置布置天线技术上具有挑战。在天线错位的情况下，维持原始计划可能导致灌注不完全，而重新布置天线则可能引发肿瘤移植。在本工作中，我们提出了 (i) 一个 MWA 的数字全息模型，用于模拟消aboration 结果，和 (ii) 一个优化器，在无需重新插拔天线的情况下建议 MWA 参数的纠正，同时确保完全肿瘤消aboration。方法：我们使用有限元方案求解 MWA 所述的耦合微波传播和热传导方程，个性化介电和热属性由术前 CT 和 MRI 图像确定。随后，我们提出的优化算法能够调整功率输入、消aboration 持续时间和天线位置，以纠正天线错位。结果：在体外猪实验数据方面评估了模拟器和优化器。进行了三个在血管化程度不同的肝脏区域消aboration。尽管靠近天线的大血管存在，模拟结果准确预测了消aboration 区域，Dice 分数分别为 0.82、0.81 和 0.79。在重新计划场景中，我们的优化器预测出新的参数集合，导致 Dice 分数分别为 0.83、0.83 和 0.80，平均提高了 20.3%、40.7% 和 48.1%。结论：本文首次解决了热消aboration疗法的术内重新计划问题。它表明，通过优化特定消aboration 参数，可实现最佳消aboration结果，而无需重新插拔天线。
引用
@article{arxiv.2605.23973,
title = {A digital twin for microwave liver treatment replanning},
author = {Ilias Nahmed and Francesco Dettori and Juan Verde and Michel Duprez and Pablo Alvarez and Stéphane Cotin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.23973},
year = {2026}
}