动态三维超声造影数字化血流灌注成像的构建及创立肝癌靶向治疗超声评估体系的综合研究

Accurate and noninvasive evaluation in the assessment of molecular targeted therapy is of great importance for the choice of treatment program and increase of survival rate. Contrast enhanced ultrasound (CEUS) and related new techniques have limitations in the comprehensive and accurate evaluation of therapeutic effect. This research, with the use of computer graphics and image processing technology, is focused on how to construct three-dimensional perfusion CEUS imaging system based on animal model and clinical case. For one thing, the three-dimensional CEUS imaging is reconstructed according to two-route model. For another, quantitative perfusion parameters are obtained by the analysis of time intensity curve selecting three dimensional region of interest, also including least square method and iterative algorithm to evaluate therapeutic response through proportional change of blood flow supplied by hepatic artery and portal vein. Third, the change of blood perfusion in the same sonographic section before and after treatment is evaluated by using dynamic color code technique, so as to improve accuracy of evaluation by ultrasonography. Though this research, we want to optimize the strategies of molecular targeted therapy in the treatment of hepatic tumor by providing new image analysis model and evidence-based data.

无创精准评价肝癌分子靶向治疗效果直接关系到患者治疗方案选择和生存率的提高，作为重要影像评估方法的超声技术受限于二维空间分辨力，已不能全面、精准、客观评价疗效。本研究利用计算机图形学与图像处理技术，在动物模型与临床研究的基础上构建实时动态三维超声造影数字化血流灌注成像体系（简称3DCEUSDPBI）：首先通过建立肝脏与肿瘤数字化双通道血流动力学数学模型，完成肝血流灌注三维超声造影图像的构建；其次，从数字化绘制的立体感兴趣区获得准三维数字曲线图谱，通过最小二乘法迭代计算获得肝脏与肿瘤立体血流灌注参数，由双通道模型供血比例变化对靶向治疗效果进行综合评估；再者，在三维空间构型基础上，通过动态彩色编码精准分析任意切面治疗前后血流灌注变化，早期敏感发现有活性的肿瘤组织。通过本研究，提出并验证3DCEUSDPBI作为肝癌靶向治疗一线影像学评价方案的论点，为优化治疗策略提供新的图像分析模型与循证医学证据。

动态三维超声造影（3D-CEUS）在超声造影（CEUS）的基础上，同时融合3D成像与定量分析技术，不仅可观察肿瘤的滋养血管是否已被阻断，还可把肝癌治疗前后的强度相关定量参数及坏死率的测量从单一观察平面延伸至整个肿瘤，增加了治疗前后数据的可比性，能够更准确地反映肿瘤的治疗效果。本项目通过方法学研究、动物实验及临床研究，采用动态三维超声造影技术对肝癌的非手术治疗方式进行疗效评估。项目研究内容基本按照课题设计计划实施，并根据研究中实际情况做出适当的调整。其研究内容主要包括以下三个部分：.第一部分，动态三维超声造影血流灌注成像系统的构建及准确性研究。分别采用3D-CEUS在健康兔肝实质以及正常人肝实质的感兴趣区域（ROI）的不同选取得到的定量参数值进行比较。进一步对该定量分析技术在肝占位性病变方面进行了方法学研究。.第二部分，动态三维超声造影定量分析技术的实验研究。构建兔VX2肝脏原位种植瘤模型，根据不同治疗模式分为治疗组与对照组，按照不同时间节点进行应用常规CEUS、3D-CEUS显示肿瘤血管的微循环情况，并与PET-MRI进行比较研究。.第三部分，动态三维超声造影定量分析技术的临床研究。选取术前肝占位病人进行3D-CEUS检查，比较3D-CEUS定量参数是否有助于肝癌的鉴别诊断。选取接受TACE及靶向治疗的原发性肝癌及转移性肝癌患者，根据治疗效果进行比较研究3D-CEUS的临床应用价值，探索能够早期、敏感预测治疗效果的3D-CEUS的定量分析参数。.本项目已发表和接收论文30篇（包括SCI收录15篇）。本项目共培养2名博士研究生及3名硕士研究生。