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当数学理论邂逅临床医学,省重大科技专项又有新进展了

发布时间:2018-06-20

数学理论和临床医学看似是两个毫不相干的领域,但随着交叉学科的发展,医工信结合越来越紧密,越来越多临床上的难题和需求都仰仗工程技术、信息技术甚至数学理论来解决。

近日,由杭州奥视图像技术有限公司联合浙江大学、浙江德尚韵兴图像科技有限公司等共同承担的浙江省重大科技专项项目“精确肝癌射频消融系统:肿瘤精确定位及手术方案辅助设计”取得了可喜的进展。

射频消融手术是肿瘤治疗领域的一种常用方式,它的原理是在超声、CTMRI等引导下,将针状或多针状电极直接刺入患者肿瘤部位,利用射频电磁波传输能量。负极板与针状电极在人体之间形成回路,使局部组织温度升高从而发生蛋白质变性,组织细胞发生不可逆的凝固性坏死,从而杀死肿瘤细胞。这种方式的手术创伤较小,手术效果较好,对于临床不宜手术切除或不能耐受手术的患者具有独特的优势。

传统射频消融肝癌手术经常会碰到以下难题:肿瘤边界不易确定、肿瘤的三维重构不够准确以及病灶定位不够精确、射频针的进针方案不够理想等。这就导致临床医生在手术过程中,无法精确掌握消融的范围:消融范围过大,虽然保证了肿瘤组织能够被彻底地消除,但可能会对正常组织造成比较大的损伤;消融范围保守,可能造成肿瘤病变组织无法被完全彻底地清除,引起肿瘤复发等后遗症。因此,目前射频消融手术的手术质量与效果和临床医生的实践经验密切相关。

如何能做到“消得准、消得透、消得快”,是目前消融术领域内的重大科学问题和临床实际需求。该项目利用现代数学理论,将临床需要考虑的实际问题转化为带约束的数学模型,从而自动识别和分割出器官表面、血管、肿瘤等区域,快速提供详细完整的可视化2D/3D肝脏解剖信息,为手术治疗提供图像引导、定位、评估和规划等合理方案,让每位操作医生都有了一双“慧眼”。同时,将现代几何分析的知识应用于三球覆盖问题,独创的椭球覆盖功能能够帮助医生确定最小进针次数和最优化进针路径,尽可能减少对正常组织的伤害。

在此基础上,本项目研发出了一套《三维可视化医学影像处理软件系统》,通过客观三维可视化,量化并实时演示手术计划,以最小的代价在三维层面上进行最大程度的损毁肿瘤,大大提高了传统射频消融手术设备的准确性、有效性和安全性。截至目前,中国人民解放军总医院介入超声科已利用该系统模拟了500多例疑难肝脏肿瘤消融病例。同时还在其余11家三甲医院得到了成功应用。

下一步,省科技厅将继续按照“科技惠及民生”这一原则,组织实施一批攻关项目,攻克一批关键技术难题,对基础研究、前沿技术研究和社会公益性技术研究给予稳定支持,努力让科技创新成果真正惠及普通老百姓,切实增强人民群众的幸福感、安全感和获得感。

(来源:厅社发处)

 

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