基本信息
- 項目名稱：
- 醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤診治中的應用研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本作品采用個體化的肝膽外科疾病患者64排螺旋CT薄層掃描圖像數據,導入醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)（Medical Imaging Processing System, MIPS）進行自動分割,三維重建,生動而真實地反映患者肝臟及肝內管道系統(tǒng)的解剖信息，明確腫瘤與肝內管道之間的解剖關系，MIPS三維重建的特征性解剖及分支走向與MSCTA顯示的相一致,為臨床提供了更為直觀、可靠的信息。 將MIPS三維重建模型導入自主研發(fā),具有形象及力反饋手術器械的仿真手術系統(tǒng)，進行肝臟解剖數字化分析,肝臟數字化分段，手術前規(guī)劃及術中三維實時輔助，術中根據肝臟解剖數字化分析的結果并結合術中所見，進行手術。通過術中所見,評價仿真手術的真實性及臨床應用價值。
- 詳細介紹：
- 本作品采用個體化70名行多層CT血管造影（MSCTA） 肝膽外科疾病患者及10例正常人的CT 掃描數據導入醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)（Medical Imaging Processing System, MIPS）進行自動分割,三維重建,生動而真實地反映患者肝臟及肝內管道系統(tǒng)的解剖信息，明確腫瘤與肝內管道之間的解剖關系，MIPS三維重建的特征性解剖及分支走向與MSCTA顯示的相一致,為臨床提供了更為直觀、可靠的信息。 將MIPS三維重建模型導入自主研發(fā),具有形象及力反饋手術器械的仿真手術系統(tǒng)，進行肝臟解剖數字化分析,肝臟數字化分段，手術前規(guī)劃及術中三維實時輔助，術中根據肝臟解剖數字化分析的結果并結合術中所見，進行手術。通過術中所見,評價仿真手術的真實性及臨床應用價值。 醫(yī)學圖像三維重建可視化仿真手術系統(tǒng)對肝臟腫瘤進行精準的定位診斷,手術前規(guī)劃,評估以選擇最佳手術路徑,并測量肝臟切除率，這對減少術中出血及降低術后肝功能衰竭的風險性等具有十分重要的意義。 國內外部分研究機構也開發(fā)了三維重建或仿真手術系統(tǒng)，但用于臨床腹部外科較少見。經過國內外相關文獻檢索對比,目前，該研究的醫(yī)學圖像三維重建可視化仿真手術系統(tǒng)處于國內領先，國際先進的水平。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的:研究自主研發(fā)的醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤診治中的應用 基本思路:本作品采用個體化的肝膽外科疾病患者64排螺旋CT薄層掃描圖像數據導入醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)，進行三維重建及肝臟解剖數字化分析。將三維重建模型導入自主研發(fā)的仿真手術系統(tǒng)，對肝臟進行數字化分段，術前規(guī)劃及術中三維實時輔助，術中根據肝臟解剖數字化分析的結果并結合術中所見，指導手術。通過術中所見，評價仿真手術的真實性及臨床應用價值。
科學性、先進性及獨特之處
- 1.數據來源于活人體的64排螺旋CT亞毫米薄層掃描圖像。突破了中國活人體數據研究的瓶頸，并提供了有效的數據獲取手段。 2.三維重建實現了肝臟的數字化分段以準確定位個體化肝臟病灶，直觀顯示了肝臟腫瘤的血供類型及其與周圍管道系統(tǒng)的空間結構立體關系。 3.仿真手術可進行肝臟解剖數字化分析,肝臟數字化分段，術前使用仿真器械進行任意的仿真手術切割及仿真手術方案的預演設計，肝臟體積的測量和切除率計算。
應用價值和現實意義
- 1.它對腫瘤的可切性評估，縮短術中決策時間，減少手術出血，降低術后肝功能衰竭的風險性具有十分重要臨床的意義。 2.外科醫(yī)師可在電腦上進行仿真手術演示，將深奧的醫(yī)學專業(yè)知識轉化成直觀、易懂的演練手術過程，促進醫(yī)患溝通，大大改善醫(yī)患關系，減少醫(yī)患糾紛。 3.可為廣大醫(yī)科院校提供教學硬件設施，學生可有更多機會實踐，從而提高手術教學和訓練質量，節(jié)省醫(yī)療資源，在醫(yī)學院校有著較大的潛在經濟效益。
學術論文摘要
- 目的：研究自主研發(fā)的醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤臨床的應用。 方法：將70名行多層CT血管造影（MSCTA）肝膽外科疾病患者及10例正常人的CT 掃描數據導入自主研發(fā)的醫(yī)學圖像處理系統(tǒng)（MIPS），進行三維重建及肝臟解剖數字化分析。將三維重建模型導入自主研發(fā)的仿真手術系統(tǒng)，對肝臟進行數字化分段，術前規(guī)劃及術中三維實時輔助，術中根據肝臟解剖數字化分析的結果并結合術中所見，進行手術。通過術中所見，評價仿真手術的真實性及價值性。 結果：MIPS顯示動脈的起源、肝靜脈的匯合、門靜脈的分支及管道變異與MSCTA基本相符。實現了肝臟的數字化分段。對24例可切除腫瘤患者，成功準確仿真不規(guī)則肝切除術14例，經前路完全血流阻斷肝切除2例，左半肝切除術3例，右半肝切除術1例，肝血管瘤剝除術2例，精準性肝切除術1例，肝不規(guī)則切除聯合肝血管瘤剝除術1例。對10例手術切除的肝癌患者術前仿真經肝動脈置泵術。 結論：MIPS重建模型能真實反映患者肝臟及肝內管道系統(tǒng)的解剖信息，明確腫瘤與肝內管道之間的解剖關系。仿真手術可縮短手術決策的時間、減少手術的創(chuàng)傷及手中出血。
獲獎情況
鑒定結果
參考文獻
- 64排螺旋CT亞毫米薄層掃描，多層CT血管造影（MSCTA），三維重建，仿真手術,極量肝切除
同類課題研究水平概述
- 國外在此領域研究較為完善的有： 新加坡DextroScope系統(tǒng)，但該系統(tǒng)僅用于三維重建，術前規(guī)劃，且三維重建為手工分割，數據來源于離題數據，實際應用有限。目前主要在神經外科及骨科仿真手術方面研究，在肝膽外科的應用則更為少見。 比利時Materialise公司的MIMICS，其操作過程復雜，對于CT灰度值相差不大的組織器官，如膽道、胰腺等器官，三維重建效果不理想。 美國賓州大學放射系醫(yī)學圖像處理小組開發(fā)的3DVIEWNIX 系統(tǒng)，它是國際上相當知名的一個系統(tǒng)，具有醫(yī)學圖像預處理、二維和三維可視化、圖像分析等功能。該系統(tǒng)應用范圍受到限制，其版本更新也比較慢。 國內的有中科院的3D MED系統(tǒng)，但該系統(tǒng)缺乏力反饋的效應，仿真環(huán)境簡單，未開發(fā)出手術器械，且操作過程復雜，臨床外科醫(yī)師必須具備扎實的計算機能力，才能操作3DMED系統(tǒng)。 上海交通大學國家數字化制造技術中心研制了一種多功能虛擬手術器械，可實現手術刀、手術剪、手術鉗等操作，同時具有力反饋效應。但該系統(tǒng)的力反饋設備結構繁雜，沒有三維重建的功能，使得重建模型與仿真手術系統(tǒng)脫節(jié)。 此外，美國Kitware 公司開發(fā)VolView系統(tǒng)，美國Able Software 公司的3D Doctor，麻省理工學院的3D Slicer，德國VG 公司的VGStudio MAX系統(tǒng)，復旦大學醫(yī)學的MedVol軟件等，主要是一類二維圖像的處理，加以三維重建及分析功能，但都不是專門針對腹部外科的醫(yī)學圖像處理及虛擬手術系統(tǒng)，也沒有提供仿真環(huán)境。 盡管目前對于三維重建及仿真系統(tǒng)的研究取得了可喜的成績，但結合臨床的實際情況，總體上存在以下問題：①目前國內外三維重建軟件主要在神經外科、骨科、顱面外科應用較為廣泛，但在腹部外科應用較少見；②國外大部分三維重建軟件操作過程復雜，臨床外科醫(yī)師必須具備扎實的計算機能力，才能掌握其使用方法，不便于推廣，而國內大部分三維重建軟件功能又十分簡單，無法保證重建質量；③國外大部分研究機構僅開發(fā)三維重建軟件，而在仿真手術系統(tǒng)開發(fā)較少，或者仿真手術系統(tǒng)操作簡單，且很少機構專門開發(fā)出手術器械，更缺乏力反饋的感覺；④部分三維軟件不具備光滑、去噪等功能，重建質量不理想。⑤對于基于尸體數據集的三維重建，獲取原始數據和分割過程繁瑣，臟器和管道塌陷，即使灌注，所獲數據仍難免失真，臨床應用價值有限。
