肝癌消融术中基于三维超声造影单模态影像自动配准融合成像的即时精准疗效评估实验研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a malignant tumor which is seriously threatening to the human’s life and health. Ablation is one of the main radical treatments for HCC. The immediate assessment of the ablation effectiveness and the ablative safety margin would be important to ensure the completeness of ablation，to decrease the recurrence rate and to reduce the medical costs. Since ultrasound is the most routine imaging guidance modality for the ablation of HCC, contrast enhanced ultrasound (CEUS) would be the best imaging modality for the immediate assessment during the ablation procedure. Then, the applications of image fusion and three-dimensional CEUS (3D CEUS) would make the precise assessment become feasible. We had successfully reported the assessment of the ablation effectiveness and the ablative safety margin with the help of 3D CEUS- CT/MRI image fusion technique. However, the simplicity and precision of the previous study were not satisfied. The immediate assessment during the HCC ablation procedure requires more precise and quicker. In order to meet this demand, a new automatic registration image fusion system based on single-modality of 3D CEUS will be utilized in this project. We are going to investigate that how to improve the simplicity and precision of immediate assessment during the HCC ablation procedure by a series of in vitro models and in vivo animal models experiments. This study is in line with the trends and ideas of “early diagnosis & early treatment” and “precision medicine”. It would be also expected to be an effective mean to resolve some problems related to the ablation of HCC.

肝癌是严重威胁人类生命健康的恶性肿瘤，消融治疗是其主要的根治性手段。术中即时评估消融范围并获得消融安全边界能够保证完全消融率，降低复发率、减少医疗费用。由于超声是最常用的影像学引导手段，超声造影成为术中即时疗效评估最理想的影像学方法，融合成像技术和三维超声造影技术的应用更为精准疗效评估提供了可能。我们前期成功报道了应用三维超声造影-CT/MRI融合成像技术评估肝癌消融范围是否覆盖原病灶及消融安全边界，但其简便性和精准性方面仍显不足。为满足肝癌消融治疗术中即时疗效评估“快而准”的需求，本课题拟在前期研究的基础上以基于三维超声造影单模态影像的自动配准融合成像系统，通过一系列体外模型和活体动物模型实验研究，探讨在肝癌消融术中即时疗效评估中如何提高简便性和精准性。本课题研究符合当前“早期诊断早期治疗”以及“精准医学”的潮流和理念，可能为肝癌消融治疗相关研究提供新方法、新思路。

肝癌是严重威胁人类生命健康的恶性肿瘤，消融治疗是其主要的根治性手段。术中即时评估消融范围并获得消融安全边界能够保证完全消融率，降低复发率、减少医疗费用。由于超声是最常用的影像学引导手段，本课题以基于三维超声造影单模态自动配准融合成像技术进行一系列体外模型实验及临床试验，验证在肝癌消融术中即时疗效评估中如何提高简便性和精准性。在体外模型实验中，单模态融合成像的配准误差及融合时间（1.70±0.42mm和76.00±9.99s）均优于常规的多模态融合成像（2.21±0.78mm和182.45±81.87s），而且对操作者经验依赖性更低。在此基础上，我们进一步建立一个可进行消融和疗效评估的体外肿瘤模型，结果证明单模态融合成像评估消融疗效准确率为100%，操作的平均时间为3.8±0.9 min（2.5-6.8 min）；与大体标本测量的比较，消融残留测量的误差为1.1±0.6mm（0-2mm），差异没有统计学意义（P=0.811）。由于该技术已实现商用，根据实验结果，我们进一步通过临床试验验证，76例患者95个肝肿瘤病灶在消融术中即时进行超声-超声单模态融合成像疗效评估，93.7%（89/95）的病灶能够采用超声-超声单模态融合成像的方法进行疗效评估，配准和评估时间为4.0±1.1min，其中30个病灶根据评估结果即时进行了补充消融，根据一个月后增强CT/MR结果，98.8%（81/82）的病灶达到完全消融，而且所有患者均未出现消融相关的严重并发症。本课题的结果说明基于三维超声造影单模态自动配准融合成像技术是一种可行、简便、准确、有效、安全的方法，有助于术中即时精准判断消融效果并进行即时补充治疗，从而提高治疗效果，有助于揭示影响肝癌消融治疗局部疗效的相关因素和机制，并寻找改善局部疗效的方法，符合“精准医学”的潮流和理念。在本课题资助下，累计发表SCI论文4篇，中文核心论文12篇，申请专利3项，主编论著1本，参加国内外会议口头交流10余次（包括3次国际性会议），获得其他基金资助1项，4名参与课题的研究生获得毕业，4名课题组成员获得职称晋升。