本發(fā)明屬于溫度場重建，具體涉及一種基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)。
背景技術：
1、在醫(yī)學領域中，熱消融微創(chuàng)介入手術中采用介入針實現(xiàn)微創(chuàng)手術，并利用聚焦超聲、激光等先進技術對人體內的腫瘤等病灶組織施加熱能，使其受到高溫而致使其靶細胞發(fā)生不可逆壞死，達到治療腫瘤病灶的目的。為了實現(xiàn)對病灶位置的精準操作，達到更為理想治療效果，并盡量避免或減少對病灶附近正常人體組織的損傷，在手術過程中對于消融位置及其附近溫度場的監(jiān)測至關重要。
2、目前，對于消融位置及其附近溫度場的監(jiān)測主要是通過間接測量方式來實現(xiàn)的，在間接測量方式中，通過核磁共振成像、超聲成像、b超等方式實現(xiàn)消融部位的成像，并再結合算法來實現(xiàn)消融部位及其附近的溫度場的重構。由于需要通過其他醫(yī)學影像設備進行掃描成像等，因此這種間接測量方式實時性較差，難以用于在手術過程中為醫(yī)生提供實時溫度場分布信息。并且由于成像質量的影響、間接推算方法帶來的誤差等原因，重構出的溫度場精度也不夠理想，在有著很高精度要求的微創(chuàng)介入手術中參考價值也相對不足。
3、因此，為了能夠為進行微創(chuàng)手術的醫(yī)生提供高實時性的、具有更高準確性的溫度場分布信息，需要一種新型的監(jiān)測手段和相應的監(jiān)測系統(tǒng)。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明是為解決上述問題而進行的，目的在于提供一種能夠為使用者提供高實時性、高準確性的溫度場分布信息的三維溫度場重建系統(tǒng)，本發(fā)明采用了如下技術方案：
2、本發(fā)明提供了一種基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有這樣的技術特征，其包括：溫度傳感器陣列光纖，包括光纖本體以及形成在所述光纖本體的芯部中的多個溫度傳感點，所述溫度傳感點為光纖布拉格光柵；光纖光柵解調器，用于接收多個所述溫度傳感點的反射光并進行解調以得到相應的溫度數(shù)據(jù)；以及溫度場重建裝置，其中，所述溫度場重建裝置包括：傳感數(shù)據(jù)接收模塊，用于從所述光纖光柵解調器接收各個所述溫度傳感點對應的所述溫度數(shù)據(jù)；以及溫度場重建模塊，基于多個所述溫度傳感點的所述溫度數(shù)據(jù)以及預定的三維溫度場模型進行三維溫度場分布的重建。
3、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，該系統(tǒng)用于采用熱源的介入手術中，所述三維溫度場模型為所述熱源作用下生物組織的三維溫度場模型，通過對所述熱源和所述生物組織進行有限元分析和建模得到，包含所述生物組織的二維軸對稱模型、所述熱源的模型、所述生物組織的邊界條件、所述熱源作用的邊界條件，所述溫度場重建裝置還包括：可視化生成模塊，用于根據(jù)所述三維溫度場分布的信息生成相應的可視化信息；以及重建裝置側通信模塊，至少用于與顯示設備進行通信，并將所述可視化信息發(fā)送至所述顯示設備進行顯示。
4、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述熱源為超聲換能器，所述熱源作用的邊界條件包括所述超聲換能器表面聲壓邊界條件，所述生物組織的邊界條件為平面波輻射邊界條件。
5、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述溫度場重建模塊包含訓練好的神經網絡模型，所述神經網絡模型根據(jù)輸入的多個所述溫度傳感點的所述溫度數(shù)據(jù)以及所述三維溫度場模型輸出預測的所述三維溫度場分布。
6、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述溫度場重建模塊基于生物傳熱方程、多個所述溫度傳感點的所述溫度數(shù)據(jù)以及所述三維溫度場模型進行反演計算，得到三維溫度場中任意點的局部溫度，從而實現(xiàn)所述三維溫度場分布的重建。
7、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，該系統(tǒng)用于微創(chuàng)介入手術中，其還包括介入針，所述溫度傳感器陣列光纖包括：光纖部，包含所述光纖本體和多個所述溫度傳感點；接口部，與所述光纖部一端連接，用于將所述光纖部與所述光纖光柵解調器連接；以及封裝部，用于對所述光纖部進行封裝，并將所述溫度傳感器陣列光纖與所述介入針相固定。
8、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述光纖部的兩端為非傳感區(qū)域，中部段為傳感區(qū)域，多個所述溫度傳感點分布在所述傳感區(qū)域中，所述封裝部包括：端部保護層，包覆在與所述接口部連接的所述非傳感區(qū)域上；光纖保護層，包覆在所述傳感區(qū)域上；第一固定部，為由粘合劑形成的粘合部，形成在所述端部保護層與所述介入針之間；以及第二固定部，包含多個固定件，用于將所述光纖保護層與所述介入針相固定。
9、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述第一固定部為相互間隔的多個，所述封裝部還包括：多個傳感點保護部，分別包覆在各個所述溫度傳感點處的所述光纖部上或所述光纖保護層上；以及多個溫度隔離部，分別設置在各個所述溫度傳感點處的所述光纖保護層與所述介入針之間，用于進行隔熱。
10、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述端部保護層為玻璃纖維層，所述光纖保護層為聚酰亞胺層，所述傳感點保護部為聚酰亞胺涂層，所述溫度隔離部為由不導熱膠形成的膠合部，所述固定件為呈筒狀的高導熱金屬片，多個所述固定件分別包覆在通過所述溫度隔離部相固定的所述溫度傳感點處的所述光纖保護層與所述介入針的外層，從而將其固定。
11、本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，還可以具有這樣的技術特征，其中，每個所述溫度傳感點的光柵長度為1mm～3.5mm，最靠近所述接口部的一個溫度傳感點到所述光纖部的近端的距離為第一距離，相鄰兩個所述溫度傳感點之間的距離為第二距離，所述第一距離<100mm且所述第二距離<50mm，或者，所述第一距離>100mm且所述第二距離>50mm。
12、發(fā)明的作用與效果
13、根據(jù)本發(fā)明提供的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，包括溫度傳感器陣列光纖、光纖光柵解調器以及溫度場重建裝置，其中，溫度傳感器陣列光纖的光纖芯部具有多個光纖布拉格光柵(fbg)，形成多個溫度傳感點，因此能夠通過一排多個溫度傳感點同時監(jiān)測多個點位的溫度，并通過光纖光柵解調器解調得到相應實時溫度數(shù)據(jù)，光纖布拉格光柵具有高靈敏度和高分辨率，能夠準確測量微小的溫度變化，為三維溫度場重建提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。進一步，溫度場重建裝置接收多個溫度傳感點對應的實時溫度數(shù)據(jù)，并基于實時溫度數(shù)據(jù)和預定的三維溫度場模型進行三維溫度場分布的重建，與現(xiàn)有的間接測量方式相比，能夠提供實時性更高的三維溫度場分布，并且由于可通過溫度傳感器陣列光纖來采集溫度數(shù)據(jù)，例如在微創(chuàng)手術中可直接將該光纖部分置入體內來采集溫度數(shù)據(jù)，因此與通過外部成像的間接測量方式相比，得到的三維溫度場分布準確性也更高。
1.一種基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
3.根據(jù)權利要求2所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
4.根據(jù)權利要求2或3所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
5.根據(jù)權利要求2或3所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
6.根據(jù)權利要求1所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
7.根據(jù)權利要求6所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
8.根據(jù)權利要求7所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
9.根據(jù)權利要求8所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：
10.根據(jù)權利要求7所述的基于溫度傳感器陣列光纖的溫度場重建系統(tǒng)，其特征在于：