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當數學理論邂逅臨床醫學,省重大科技專項又有新進展了

發布時間:2018-06-20

數學理論和臨床醫學看似是兩個毫不相幹的領域,但隨著交叉學科的發展,醫工信結合越來越緊密,越來越多臨床上的難題和需求都仰仗工程技術、信息技術甚至數學理論來解決。

近日,由杭州奧視圖像技術有限公司聯合浙江大學、浙江德尚韻興圖像科技有限公司等共同承擔的浙江省重大科技專項項目“精確肝癌射頻消融系統:腫瘤精確定位及手術方案輔助設計”取得了可喜的進展。

射頻消融手術是腫瘤治療領域的一種常用方式,它的原理是在超聲、CTMRI等引導下,將針狀或多針狀電極直接刺入患者腫瘤部位,利用射頻電磁波傳輸能量。負極板與針狀電極在人體之間形成回路,使局部組織溫度升高從而發生蛋白質變性,組織細胞發生不可逆的凝固性壞死,從而殺死腫瘤細胞。這種方式的手術創傷較小,手術效果較好,對于臨床不宜手術切除或不能耐受手術的患者具有獨特的優勢。

傳統射頻消融肝癌手術經常會碰到以下難題:腫瘤邊界不易確定、腫瘤的三維重構不夠准確以及病竈定位不夠精確、射頻針的進針方案不夠理想等。這就導致臨床醫生在手術過程中,無法精確掌握消融的範圍:消融範圍過大,雖然保證了腫瘤組織能夠被徹底地消除,但可能會對正常組織造成比較大的損傷;消融範圍保守,可能造成腫瘤病變組織無法被完全徹底地清除,引起腫瘤複發等後遺症。因此,目前射頻消融手術的手術質量與效果和臨床醫生的實踐經驗密切相關。

如何能做到“消得准、消得透、消得快”,是目前消融術領域內的重大科學問題和臨床實際需求。該項目利用現代數學理論,將臨床需要考慮的實際問題轉化爲帶約束的數學模型,從而自動識別和分割出器官表面、血管、腫瘤等區域,快速提供詳細完整的可視化2D/3D肝髒解剖信息,爲手術治療提供圖像引導、定位、評估和規劃等合理方案,讓每位操作醫生都有了一雙“慧眼”。同時,將現代幾何分析的知識應用于三球覆蓋問題,獨創的橢球覆蓋功能能夠幫助醫生確定最小進針次數和最優化進針路徑,盡可能減少對正常組織的傷害。

在此基礎上,本項目研發出了一套《三維可視化醫學影像處理軟件系統》,通過客觀三維可視化,量化並實時演示手術計劃,以最小的代價在三維層面上進行最大程度的損毀腫瘤,大大提高了傳統射頻消融手術設備的准確性、有效性和安全性。截至目前,中國人民解放軍總醫院介入超聲科已利用該系統模擬了500多例疑難肝髒腫瘤消融病例。同時還在其余11家三甲醫院得到了成功應用。

下一步,省科技廳將繼續按照“科技惠及民生”這一原則,組織實施一批攻關項目,攻克一批關鍵技術難題,對基礎研究、前沿技術研究和社會公益性技術研究給予穩定支持,努力讓科技創新成果真正惠及普通老百姓,切實增強人民群衆的幸福感、安全感和獲得感。

(來源:廳社發處)

 

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