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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤診治中的應(yīng)用研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 本作品采用個(gè)體化的肝膽外科疾病患者64排螺旋CT薄層掃描圖像數(shù)據(jù),導(dǎo)入醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)（Medical Imaging Processing System, MIPS）進(jìn)行自動(dòng)分割,三維重建,生動(dòng)而真實(shí)地反映患者肝臟及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的解剖信息，明確腫瘤與肝內(nèi)管道之間的解剖關(guān)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(dǎo)入自主研發(fā),具有形象及力反饋手術(shù)器械的仿真手術(shù)系統(tǒng)，進(jìn)行肝臟解剖數(shù)字化分析,肝臟數(shù)字化分段，手術(shù)前規(guī)劃及術(shù)中三維實(shí)時(shí)輔助，術(shù)中根據(jù)肝臟解剖數(shù)字化分析的結(jié)果并結(jié)合術(shù)中所見，進(jìn)行手術(shù)。通過術(shù)中所見,評價(jià)仿真手術(shù)的真實(shí)性及臨床應(yīng)用價(jià)值。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品采用個(gè)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(shù)據(jù)導(dǎo)入醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)（Medical Imaging Processing System, MIPS）進(jìn)行自動(dòng)分割,三維重建,生動(dòng)而真實(shí)地反映患者肝臟及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的解剖信息，明確腫瘤與肝內(nèi)管道之間的解剖關(guān)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(dǎo)入自主研發(fā),具有形象及力反饋手術(shù)器械的仿真手術(shù)系統(tǒng)，進(jìn)行肝臟解剖數(shù)字化分析,肝臟數(shù)字化分段，手術(shù)前規(guī)劃及術(shù)中三維實(shí)時(shí)輔助，術(shù)中根據(jù)肝臟解剖數(shù)字化分析的結(jié)果并結(jié)合術(shù)中所見，進(jìn)行手術(shù)。通過術(shù)中所見,評價(jià)仿真手術(shù)的真實(shí)性及臨床應(yīng)用價(jià)值。 醫(yī)學(xué)圖像三維重建可視化仿真手術(shù)系統(tǒng)對肝臟腫瘤進(jìn)行精準(zhǔn)的定位診斷,手術(shù)前規(guī)劃,評估以選擇最佳手術(shù)路徑,并測量肝臟切除率，這對減少術(shù)中出血及降低術(shù)后肝功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)性等具有十分重要的意義。 國內(nèi)外部分研究機(jī)構(gòu)也開發(fā)了三維重建或仿真手術(shù)系統(tǒng)，但用于臨床腹部外科較少見。經(jīng)過國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)檢索對比,目前，該研究的醫(yī)學(xué)圖像三維重建可視化仿真手術(shù)系統(tǒng)處于國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)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(xué)圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤診治中的應(yīng)用 基本思路:本作品采用個(gè)體化的肝膽外科疾病患者64排螺旋CT薄層掃描圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)，進(jìn)行三維重建及肝臟解剖數(shù)字化分析。將三維重建模型導(dǎo)入自主研發(fā)的仿真手術(shù)系統(tǒng)，對肝臟進(jìn)行數(shù)字化分段，術(shù)前規(guī)劃及術(shù)中三維實(shí)時(shí)輔助，術(shù)中根據(jù)肝臟解剖數(shù)字化分析的結(jié)果并結(jié)合術(shù)中所見，指導(dǎo)手術(shù)。通過術(shù)中所見，評價(jià)仿真手術(shù)的真實(shí)性及臨床應(yīng)用價(jià)值。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)研究的瓶頸，并提供了有效的數(shù)據(jù)獲取手段。 2.三維重建實(shí)現(xiàn)了肝臟的數(shù)字化分段以準(zhǔn)確定位個(gè)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(jié)構(gòu)立體關(guān)系。 3.仿真手術(shù)可進(jìn)行肝臟解剖數(shù)字化分析,肝臟數(shù)字化分段，術(shù)前使用仿真器械進(jìn)行任意的仿真手術(shù)切割及仿真手術(shù)方案的預(yù)演設(shè)計(jì)，肝臟體積的測量和切除率計(jì)算。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1.它對腫瘤的可切性評估，縮短術(shù)中決策時(shí)間，減少手術(shù)出血，降低術(shù)后肝功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)性具有十分重要臨床的意義。 2.外科醫(yī)師可在電腦上進(jìn)行仿真手術(shù)演示，將深?yuàn)W的醫(yī)學(xué)專業(yè)知識轉(zhuǎn)化成直觀、易懂的演練手術(shù)過程，促進(jìn)醫(yī)患溝通，大大改善醫(yī)患關(guān)系，減少醫(yī)患糾紛。 3.可為廣大醫(yī)科院校提供教學(xué)硬件設(shè)施，學(xué)生可有更多機(jī)會(huì)實(shí)踐，從而提高手術(shù)教學(xué)和訓(xùn)練質(zhì)量，節(jié)省醫(yī)療資源，在醫(yī)學(xué)院校有著較大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目的：研究自主研發(fā)的醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)在肝臟腫瘤臨床的應(yīng)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(shù)據(jù)導(dǎo)入自主研發(fā)的醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)（MIPS），進(jìn)行三維重建及肝臟解剖數(shù)字化分析。將三維重建模型導(dǎo)入自主研發(fā)的仿真手術(shù)系統(tǒng)，對肝臟進(jìn)行數(shù)字化分段，術(shù)前規(guī)劃及術(shù)中三維實(shí)時(shí)輔助，術(shù)中根據(jù)肝臟解剖數(shù)字化分析的結(jié)果并結(jié)合術(shù)中所見，進(jìn)行手術(shù)。通過術(shù)中所見，評價(jià)仿真手術(shù)的真實(shí)性及價(jià)值性。 結(jié)果：MIPS顯示動(dòng)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(shí)現(xiàn)了肝臟的數(shù)字化分段。對24例可切除腫瘤患者，成功準(zhǔn)確仿真不規(guī)則肝切除術(shù)14例，經(jīng)前路完全血流阻斷肝切除2例，左半肝切除術(shù)3例，右半肝切除術(shù)1例，肝血管瘤剝除術(shù)2例，精準(zhǔn)性肝切除術(shù)1例，肝不規(guī)則切除聯(lián)合肝血管瘤剝除術(shù)1例。對10例手術(shù)切除的肝癌患者術(shù)前仿真經(jīng)肝動(dòng)脈置泵術(shù)。 結(jié)論：MIPS重建模型能真實(shí)反映患者肝臟及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的解剖信息，明確腫瘤與肝內(nèi)管道之間的解剖關(guān)系。仿真手術(shù)可縮短手術(shù)決策的時(shí)間、減少手術(shù)的創(chuàng)傷及手中出血。
獲獎(jiǎng)情況
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- 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(shù),極量肝切除
同類課題研究水平概述
- 國外在此領(lǐng)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(shù)前規(guī)劃，且三維重建為手工分割，數(shù)據(jù)來源于離題數(shù)據(jù)，實(shí)際應(yīng)用有限。目前主要在神經(jīng)外科及骨科仿真手術(shù)方面研究，在肝膽外科的應(yīng)用則更為少見。 比利時(shí)Materialise公司的MIMICS，其操作過程復(fù)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(xué)放射系醫(yī)學(xué)圖像處理小組開發(fā)的3DVIEWNIX 系統(tǒng)，它是國際上相當(dāng)知名的一個(gè)系統(tǒng)，具有醫(yī)學(xué)圖像預(yù)處理、二維和三維可視化、圖像分析等功能。該系統(tǒng)應(yīng)用范圍受到限制，其版本更新也比較慢。 國內(nèi)的有中科院的3D MED系統(tǒng)，但該系統(tǒng)缺乏力反饋的效應(yīng)，仿真環(huán)境簡單，未開發(fā)出手術(shù)器械，且操作過程復(fù)雜，臨床外科醫(yī)師必須具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)能力，才能操作3DMED系統(tǒng)。 上海交通大學(xué)國家數(shù)字化制造技術(shù)中心研制了一種多功能虛擬手術(shù)器械，可實(shí)現(xiàn)手術(shù)刀、手術(shù)剪、手術(shù)鉗等操作，同時(shí)具有力反饋效應(yīng)。但該系統(tǒng)的力反饋設(shè)備結(jié)構(gòu)繁雜，沒有三維重建的功能，使得重建模型與仿真手術(shù)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(xué)院的3D Slicer，德國VG 公司的VGStudio MAX系統(tǒng)，復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)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(xué)圖像處理及虛擬手術(shù)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(jié)合臨床的實(shí)際情況，總體上存在以下問題：①目前國內(nèi)外三維重建軟件主要在神經(jīng)外科、骨科、顱面外科應(yīng)用較為廣泛，但在腹部外科應(yīng)用較少見；②國外大部分三維重建軟件操作過程復(fù)雜，臨床外科醫(yī)師必須具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)能力，才能掌握其使用方法，不便于推廣，而國內(nèi)大部分三維重建軟件功能又十分簡單，無法保證重建質(zhì)量；③國外大部分研究機(jī)構(gòu)僅開發(fā)三維重建軟件，而在仿真手術(shù)系統(tǒng)開發(fā)較少，或者仿真手術(shù)系統(tǒng)操作簡單，且很少機(jī)構(gòu)專門開發(fā)出手術(shù)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(zhì)量不理想。⑤對于基于尸體數(shù)據(jù)集的三維重建，獲取原始數(shù)據(jù)和分割過程繁瑣，臟器和管道塌陷，即使灌注，所獲數(shù)據(jù)仍難免失真，臨床應(yīng)用價(jià)值有限。
