[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于距離場(chǎng)的精確定義目標(biāo)腫瘤安全消融邊界的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110487145.9
• 申請(qǐng)日: 2021-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113160205A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳仁棟;董立男;張?zhí)炱?/a>;郇長(zhǎng)香
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 曲阜師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/181;G06T7/187;G06T7/194
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及腫瘤射頻消融技術(shù)，旨在提供一種基于距離場(chǎng)的精確定義目標(biāo)腫瘤安全消融邊界的方法。該基于距離場(chǎng)的精確定義目標(biāo)腫瘤安全消融邊界的方法包括：1、對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理；2、提取腫瘤圖像的感興趣區(qū)域；3、計(jì)算目標(biāo)腫瘤及避讓血管周?chē)嚯x場(chǎng)；4、構(gòu)建血管周?chē)鷦?dòng)態(tài)避讓區(qū)；5、通過(guò)人機(jī)交互動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化安全邊界設(shè)計(jì)。本發(fā)明可以自動(dòng)辨識(shí)得到血管、重要器官的避讓區(qū)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)制定個(gè)性化目標(biāo)消融區(qū)的目的。本發(fā)明的成果考慮了多種臨床上的避讓條件，符合臨床要求，比人工勾畫(huà)方法更加精確，且省時(shí)省力，對(duì)提高消融治療的精準(zhǔn)性和安全性具有重要作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于肝臟腫瘤射頻消融技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于距離場(chǎng)的精確定義目標(biāo)腫瘤安全消融邊界的方法。

背景技術(shù)

腫瘤射頻消融術(shù)是近年來(lái)興起的實(shí)體腫瘤的微創(chuàng)治療新技術(shù)。與傳統(tǒng)治療相比具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快、風(fēng)險(xiǎn)小、適應(yīng)癥廣等優(yōu)點(diǎn)。射頻消融術(shù)的原理是通過(guò)在病灶組織處施加高頻交變電流，使其周?chē)M織內(nèi)的離子振動(dòng)、摩擦，并轉(zhuǎn)化為熱能，其熱量隨消融時(shí)間逐漸向四周傳遞。在這個(gè)過(guò)程中，針尖附近的組織往往因?yàn)榻?jīng)受較大的電流場(chǎng)而升溫較快，并通過(guò)熱傳導(dǎo)使周?chē)M織溫度升高，所產(chǎn)生的熱量可使局部溫度達(dá)到90℃以上，從而快速有效地殺死腫瘤細(xì)胞。

影響射頻消融治療惡性腫瘤效果最顯著的因素是腫瘤消融不全，導(dǎo)致術(shù)后腫瘤局部復(fù)發(fā)率較高，而消融安全邊界不充分是影響肝癌消融術(shù)后局部復(fù)發(fā)的一個(gè)重要因素。所謂安全邊界是指在進(jìn)行射頻消融時(shí)，為保證局部治療效果，除需要消融整個(gè)腫瘤組織外，還需滅活腫瘤周邊5~10mm厚度的正常肝組織。消融安全邊界除了需要包含一定的厚度的正常肝組織外，還要考慮不同形態(tài)和不同解剖部位腫瘤的特點(diǎn)。當(dāng)腫瘤位于肝臟邊緣或重要臟器旁，以及周邊存在大血管時(shí)，局部安全邊界的設(shè)定需要滿(mǎn)足一定的避讓區(qū)，從而保證消融的安全性。因此，準(zhǔn)確判斷包含安全邊界的目標(biāo)消融區(qū)，對(duì)降低術(shù)后局部復(fù)發(fā)，提高肝癌患者存活率至關(guān)重要。

目前，對(duì)消融安全邊界區(qū)域的界定大致可分為三種：一是醫(yī)生通過(guò)觀察患者的影像數(shù)據(jù)通過(guò)想象力在腦海中構(gòu)思安全邊界范圍，并依據(jù)構(gòu)想的安全邊界區(qū)域執(zhí)行射頻消融手術(shù)。在沒(méi)有三維空間量化的情況下，目標(biāo)消融區(qū)的準(zhǔn)確性取決于醫(yī)生個(gè)人的能力和經(jīng)驗(yàn)。二是醫(yī)生在計(jì)算機(jī)輔助軟件界面顯示的解剖結(jié)構(gòu)及目標(biāo)腫瘤附近三維空間位置的基礎(chǔ)上，通過(guò)人機(jī)交互的方式自行勾畫(huà)安全邊界區(qū)域。但由于不同解剖部位腫瘤附近結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三維界面視野存在遮擋等問(wèn)題，人工勾畫(huà)一個(gè)安全邊界區(qū)域需要耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間。三是通過(guò)膨脹等形態(tài)學(xué)算法，在腫瘤周?chē)纬梢欢ê穸鹊母采w區(qū)。這種方式雖然操作簡(jiǎn)單，但當(dāng)腫瘤位于肝臟邊緣或重要臟器旁，或者腫瘤周邊存在大血管時(shí)，該方法產(chǎn)生的安全邊界區(qū)域通常會(huì)溢出肝臟或者覆蓋部分重要臟器或大血管，很難直接作為目標(biāo)消融區(qū)。因此，研究三維空間中提取多約束條件的方法，快速生成消融安全邊界區(qū)域，對(duì)提高肝癌消融治療的準(zhǔn)確性和安全性具有重要意義，也具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠快速精準(zhǔn)界定目標(biāo)腫瘤周邊安全邊界區(qū)域的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種基于距離場(chǎng)的快速精確定義目標(biāo)腫瘤安全消融邊界的方法，包括下述過(guò)程：

一、對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理；

二、提取腫瘤圖像的感興趣區(qū)域；

三、計(jì)算目標(biāo)腫瘤及避讓血管周?chē)嚯x場(chǎng)；

四、構(gòu)建血管周?chē)鷦?dòng)態(tài)避讓區(qū)；

五、通過(guò)人機(jī)交互動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化安全邊界設(shè)計(jì)；

所述過(guò)程一中，所述原始圖像為標(biāo)準(zhǔn)的DICOM格式的三維醫(yī)學(xué)圖像。對(duì)原始圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括從原始圖像中分割出目標(biāo)腫瘤、肝臟、肝內(nèi)血管、膽囊等器官或組織，并獨(dú)立存儲(chǔ)為三維圖像。考慮到管徑太小的血管在消融過(guò)程中會(huì)受熱凝固，我們僅保留管徑大于3mm血管分支；

所述過(guò)程二具體包括下述步驟：

步驟A：對(duì)腫瘤圖像進(jìn)行連通性檢測(cè)，獲得目標(biāo)腫瘤的個(gè)數(shù)n，以每一個(gè)腫瘤區(qū)域?yàn)榍熬埃渌麉^(qū)域?yàn)楸尘埃玫絥個(gè)腫瘤圖像；