影像引导智能微波消融仪研制

近十年影像引导的经皮热消融治疗肿瘤取得了突破性进展，目前已成为现代肿瘤治疗方法的重要组成部分。然而由于热消融设备在个体化治疗规划、温度场的监控等方面仍未得以较好的解决，应用中对医生经验要求高，已成为该技术临床普及应用的瓶颈。因此研制智能影像引导微波消融设备，使影像引导消融治疗肿瘤走上程序化、自动化及规范化的科学发展的新技术平台，促进临床达到更加有效实用的新高度，成为临床亟待解决的问题。本课题从影像引导消融治疗肿瘤的整体出发，在已有的三维可视化、热场模拟及监控、微波消融仪的研究基础上，重点研究突破联系各个部分的关键理论方法和技术：个体化有限元模型建模、自动穿刺路径规划、实时三维热场监控等，从而综合解决个体化治疗规划、温度场的监控等问题，研制具有自主知识产权和技术创新的影像引导智能微波消融设备，将使微波消融建立在更加精准、客观、规范和可预见的基础上，促进相关科学技术的研究和临床推广应用

近十年影像引导的经皮热消融治疗肿瘤取得了突破性进展，目前已成为现代肿瘤治疗方法的重要组成部分。然而由于热消融设备在个体化治疗规划、温度场的监控等方面仍未得以较好的解决，应用中对医生经验要求高，已成为该技术临床普及应用的瓶颈。因此研制智能影像引导微波消融设备，使影像引导消融治疗肿瘤走上程序化、自动化及规范化的科学发展的新技术平台，促进临床达到更加有效实用的新高度，成为临床亟待解决的问题。.本课题从影像引导消融治疗肿瘤的整体出发，在已有的三维可视化、热场模拟及监控、微波消融仪的研究基础上，重点研究突破联系各个部分的关键理论方法和技术：复杂器官的医学图像分割、配准及可视化、个体化三维热场模拟数学模型、智能化最优治疗规划、实时三维热场显示监控等，从而综合解决个体化治疗规划、温度场的监控等问题。 .本课题研制软件系统完成了脏器、肿瘤及管道系统智能分割，脏器三维体积及位置关系测量，实现三维上模拟布针，确定进针路径，模拟不同功率时间热场消融范围精确覆盖肿瘤，避让重要器官。研制硬件设备，采用固态源和微波信号全数字频率合成技术，输出功率误差优于0.25dB，频率准确度优于1ppm，保障功率和频率输出稳定；采用实时反馈功率检测和抗微波干扰温度检测保障仪器运行；采用循环冷却系统，保证消融针杆表面温度<40℃，减少中心碳化，提高微波传输效率。研制新型消融针，采用陶瓷材料耐高温，不易弯曲、断裂，保证穿刺精度。.本课题临床研究个体化手术规划（74例）与二维规划（71例）临床随机对照，结果表明使用本仪器提供的三维可视化个体化手术规划方法可降低直径≥3cm肝癌的局部肿瘤进展率， 个体化手术规划在较大（≥3cm）肝癌病灶的消融治疗中具有较高临床应用价值。.本课题研究中发表相关SCI论文19篇，申请5项国家专利，培养硕士研究生5人、博士研究生11人，博士后2人，举办两届肿瘤微创精准诊疗国际会议和中国首届微波消融大师高峰论坛，在国内培训肿瘤消融治疗学院600余人。.具有自主知识产权和技术创新的影像引导智能微波消融设备的研制，将影像识别规划软件系统与微波消融能量控制设备相结合，使得微波消融建立在更加个体化精准、客观、规范可预见和可控制的基础上，促进相关科学技术的研究和临床推广应用。