肿瘤消融三维超声评估方法研究

近十年来影像引导下的热消融治疗在临床应用迅速兴起，并显示出巨大的应用潜力。超声引导下经皮消融的方法，具有微创、安全、简便、易于反复施行、成本费用相对低廉等显著优点，在我国已得到广泛的应用。目前在肿瘤消融技术的规范化应用方面已取得国际共识。消融范围应力求获得"安全边缘"，彻底杀灭肿瘤,是肿瘤消融技术的规范化应用的基本要求，但已有的影像方法无法客观准确的评估是否获得"安全边缘"。这是由于肿瘤和消融区的三维影像的获得是在不同时间甚至不同模式的影像，只有将这些影像转换到同一个空间坐标下，才能通过三维距离测量及相应的显示方法来精确判断肿瘤和消融区范围的关系。本研究在以往三维超声及配准研究的基础上针对超声引导肿瘤消融的特点，研究具有弹性配准和三维空间测量功能的肿瘤消融评价方法。实现肿瘤消融疗效的影像学客观评估，进一步保障治疗疗效，使肿瘤消融治疗更加规范化。

本研究全面完成了计划内容，并通过大量基础研究、动物实验及临床研究验证了肿瘤消融治疗的安全边界评估的有效性。依据超声引导下肿瘤消融治疗的临床需求，以获得"安全边缘"并彻底杀灭肿瘤为目标，编制了首套针对肝脏肿瘤消融治疗的评估软件系统，建立了针对肝脏肿瘤消融治疗的弹性配准模型。本研究在具体、深入研究弹性配准和三维空间测量功能的肿瘤消融评价方法的基础上编制了针对肝脏肿瘤消融治疗的评估软件系统，该系统可以将多模态影像信息转换到同一个空间坐标下并融合在统一的三维模型中，实现了肿瘤最大径、体积、消融体积、与重要血管间的最近距离及肝功能影响预测等信息的自动计算分析。通过弹性配准将治疗前的超声图像和治疗后的超声图像转换到同一个空间坐标下后，研究实现了基于GPU加速的三维空间中两物体距离的算法模型，进行三维空间距离计算以评估消融区是否完全覆盖肿瘤，实现了肝内肿瘤消融的个体化量化评估。通过建立全面的实验评价体系，进行了一系列的实验验证，对超声三维重建、弹性配准及术后评估进行了规范化的客观评价，并反馈指导了算法、软件、系统的修正与改进。在临床研究中，对我科的98例患者的超声影像进行了三维可视化处理并进行了临床随机对照实验，使用三维超声图像重构方法对49例患者进行了微波消融治疗的术后评估，取得了较好的临床效果。该研究通过将三维超声图像重构、弹性配准及三维评估的各项技术与医生经验因素有机结合，提高了超声引导肿瘤消融治疗的适形消融治疗的调控能力，实现了对于临床实际常见的较大肿瘤的一次性适形灭活，扩大了肿瘤消融治疗的适应症范围，显著提高了消融治疗的精确度，进一步提高了疗效，促进了消融治疗肿瘤技术在临床的广泛应用。发表与本课题相关的SCI论文6篇。根据研究内容，培养硕士研究生2名，博士生2名。