肝癌微創消融手術計劃導航系統研究獲進展

肝癌是臨床中常見的惡性腫瘤之一，可發生於任何年齡段的人群。我國是肝癌高發國家，每年新發肝癌病人約39.5萬人，死亡38.3萬人，並以5％的速度增長，佔全球發病人數的50％以上，嚴重威脅著我國人民的健康和生命。

目前，消融治療已成為除外科切除和肝移植之外，治療肝癌的又一可靠性治療手段，主要方法包括物理消融和化學消融。物理消融是一種定位能量外科技術，常用的方法有射頻消融、微波消融和冷凍消融。以射頻消融為例，電極針在影像引導下直接穿刺到腫瘤靶區進行治療，常用的治療溫度為90~110℃，熱能導致腫瘤細胞凝固性壞死。化學消融主要以無水乙醇消融為主，通過無水乙醇直接作用於肝癌細胞使其發生凝固性壞死。作為一種非手術治療方式，消融治療對肝癌，尤其是小肝癌具有較好的療效，且可作為大肝癌治療的一種補充手段，具有費用低、風險小、重複性和患者依從性好等優點。

在進行肝癌局部消融治療時，為充分保證治療的有效性和安全性，肝癌局部消融治療的多個環節都需要影像技術的支持。術前，需要在影像引導下進行手術規劃，選擇合適的穿刺路徑，避免損傷周圍重要的器官及結構並確保消融區完全覆蓋整個腫瘤。術中，需要影像引導消融針按照規劃路徑植入腫瘤內部。術後，需要根據影像來評價療效。目前常用的影像學引導手段包括超聲、CT和MRI。CT定位精準、無死角、無盲區，是目前的主要引導方法。MRI價格較貴，但其組織解析度高，且無輻射、無盲區、精確度高，今後發展會具有熱場成像和功能成像功能，是未來的發展趨勢。超聲價格低廉、儀器較小，但存在精度差、有死角和盲區等缺點。目前，超聲多用於穿刺活檢，或在經濟條件差的地區引導消融術。在實際臨床應用中，單一模態的圖像往往不能提供醫生所需要的足夠信息。因此通常需要使用融合成像技術將兩種模態的圖像結合，經過數據的變換處理，完成空間坐標上的匹配，疊加後獲取互補信息，從而幫助醫生作出準確的診斷或制訂出合適的治療方案。

中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所醫學影像室戴亞康團隊的副研究員周志勇，與麗水市中心醫院副院長紀建松合作開發了一套肝癌微創消融手術計劃導航原型系統。該系統在消融治療過程中，將不同時間點及不同的影像信息進行多模態融合，發揮多模態影像在整個消融治療中的指導意義，著力解決醫學影像引導下肝腫瘤熱消融治療的科學、客觀、精準、便捷、個體化的治療問題，建立符合臨床治療流程的消融平台。通過肝臟/腫瘤精準分割技術和多模態影像配准融合技術，實現在術前、術中和術後全過程中肝臟腫瘤「看得清」；基於多模態影像匹配和多種可視化技術，實現肝臟腫瘤消融「扎得准」；基於三維熱場模擬技術和多時間序列圖像聯合分析技術，定量、客觀地評估消融區域，實現肝臟腫瘤「消得全」。

目前，該原型系統在麗水市中心醫院進行測試試用。後續將在其基礎上繼續開發熱場規劃、高級可視化等功能，並進一步突破影像引導下肝癌消融過程中的關鍵技術難點，做到真正服務於患者，為肝病治療提供一種更經濟可靠的治療手段。

研究工作得到了浙江省重點研發計劃的資助。

圖1.為術前的消融針路徑規劃的示意圖，圖中紅色區域為病灶位置，綠線表示消融針。為了選擇距離短且安全的穿刺路徑，需要綜合考慮病灶的位置以及肝臟周圍的組織和器官，例如膽管、膽囊和血管。因此，首先需要進行骨骼和血管造影分割，以及膽管和膽囊分割等步驟，通過可視化技術，輔助醫生或使用演算法自動確定穿刺路徑，包括體表穿刺入點，穿刺深度及角度等參數。

圖2.為術中的快速定位示意圖。利用MRI圖像的高組織解析度清晰地定位病灶，通過將CT和MRI圖像配准，快速地在CT圖像中定位到病灶位置。

來源：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所

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