图像引导HIFU治疗靶区精确定位

靶区精确定位是B超引导HIFU治疗的一个难题。本文利用患者术前采集的CT／MR图像序列与实时B超共同引导进行HIFU治疗靶区精确定位,在没有集成MR设备的HIFU治疗机器上利用了CT／MR图像靶区定位精确的优点。首先在CT／MR图像上进行靶区分割与三维表面重建,再利用三视图多模态医学图像配准技术,将重建的靶区信息映射到超声图像,实现了超声图像上靶区的精确定位。整个引导过程主要包括图像采集、预处理、分割、靶区重建以及多模态图像配准几个部分。这种融合CT／MR图像信息的定位技术有望更好地解决B超引导HIFU治疗中的靶区定位难题。     

肿瘤靶区呼吸运动位移误差补偿系统模型的研究

在肿瘤精确放射治疗过程中,减少照射靶区呼吸运动造成相对于静止照射野的照射位移误差量. 我们采用步进电机驱动的机电一体化系统,以控制一块叠放在原加速器治疗床上的可移动平台,在治疗过程中的每一时刻,使之能够在二维冠状平面带动患者的体位,实现对肿瘤靶区实施呼吸运动造成位移的实时反向跟踪运动.通过CT扫描和图像重建的算法,可以检测出在使用运动补偿系统前后,患者肿瘤靶区在冠状平面上呼吸运动位移量的大小,经过对比后发现,后者的位移误差量确实小于前者.使用肿瘤靶区呼吸位移误差补偿系统,能够比较有效地缩减靶区的呼吸运动范围,在肿瘤精确放疗计划的设计过程中,对缩小计划靶区(PTV)范围以提高肿瘤治疗增益比(TCP)发挥了重要的作用.     

超声引导介入治疗术中图像配准技术的研究进展

超声成像因其具有实时、无创、低成本、无辐射、电磁兼容性好等优点,已普遍用于临床影像引导的介入治疗。但超声图像存在对许多病灶难以分辨的问题,很难准确显示肿瘤的空间位置和形状信息,因此将术前CT/MRI图像与术中实时超声图像进行配准,通过多模态影像相互补偿,以获得更可靠的治疗信息,而如何实时并准确地对超声和CT/MRI图像进行配准成为介入治疗中的关键问题。本文就超声引导介入治疗术中配准技术的研究进展进行综述。     

用于肝癌介入治疗的术中三维超声导航系统

目前,介入治疗越来越多地被应用到肝癌患者的治疗中,相对于传统手术而言,介入治疗是一种简单、安全、有效的治疗方法。由于超声图像具有实时性,其被广泛地应用到介入治疗手术过程的导航。但是,在二维超声引导下,手术过程中病灶区域靶点的定位以及手术器械的精确放置难以达到实践的要求。本研究描述了用于肝癌介入治疗术中三维超声导航系统,该系统不仅可以提高穿刺路径规划,而且能够跟踪穿刺针并且实时的切片图像。通过试验证明,该系统穿刺精度可控制在5mm之内。该系统的应用可以准确定位病灶区域,精确放置手术器械,提高了手术的效果。     

超声弹性成像在肿瘤热疗无创监测中的应用

微波或射频热消融已成为肿瘤治疗的一种重要手段。实时准确地监测肿瘤热消融温度和热凝固区变化是保证治疗安全、取得良好疗效的关键。肿瘤热疗超声无创监测技术一直是国内外研究的热点。超声弹性成像作为一种新的超声组织定征技术,在肿瘤热疗无创监测方面正受到越来越多的关注。本文介绍了基于静态弹性成像、声辐射力弹性成像以及运动电极弹性成像进行肿瘤热疗无创监测的原理及方法,概述了国内外研究现状,并从以下方面总结了发展方向：如何实现活体内监测、如何结合现有的商业超声诊断系统、如何实现测温和凝固区监测的有效结合、如何提高抗运动伪影能力,以及如何提高监测的实时性和精确性。     

动态超声评估在颅内占位性病变手术中的应用

目的:探讨动态超声评估在颅内占位性病变手术中的临床应用.方法:回顾分析2015年11月至2016年11月福建省立医院收治的22例颅内占位性病变并行神经外科手术治疗患者的临床诊疗资料,分析手术过程应用动态超声检查实时评估病灶位置及大小,辅助判断病变性质,探查病灶切缘及残留状态等的临床应用价值.结果:动态超声检查能准确定位颅内占位性病变,动态评估手术过程中病灶边缘的变化过程,能动态探查病变的残留状态,减少手术对正常脑组织的损伤,且无不良并发症.结论:动态超声评估在颅内占位性病变手术中的应用,可以减少手术相关的损伤,降低手术并发症的发生率,能够安全有效地应用于临床.     

术中超声在冷循环射频治疗肿瘤中的应用

目的 探讨术中超声(10US)在冷循环射频治疗肿瘤中的临床应用价值。方法 48例肝癌患者，5例胰体尾癌患者。将术中探头直接置于脏器表面，首先观察肿瘤的部位、大小、数量和周围血管的毗邻关系，取活检后在超声引导下将射频电极针穿刺入肿瘤内部，多点分次进行治疗。结果 53例患者全部在超声引导下完成治疗。5例患者经术中超声检查发现新病灶。术中观察到治疗后肿瘤颜色变暗，瘤体变瘪凹陷，声像图上肿瘤呈高回声改变。术后随访2—12个月，46例存活。结论 开腹下应用术中超声引导冷循环射频治疗，定位准确，安全性高，可多点多次对肿瘤进行射频灭活，坏死区域大。并且术中超声能够弥补术前影像学的不足，发现术前漏诊的病灶而使患者及时得到治疗。     

呼吸门控对呼吸运动引起组织位移造成靶区精度复位差的作用

背景：在常规高强度聚焦超声治疗中,如何避免呼吸运动引起的脏器组织位移从而影响辐照靶区定位精度及治疗的安全性是目前急需解决的问题。 目的：探讨在高强度聚焦超声治疗过程中,利用呼吸门控技术提高高强度聚焦超声治疗靶点定位精度的可行性。 方法：在相同声强、辐照时间情况下,利用压阻式微型呼吸传感器,基于呼吸门控技术控制高强度聚焦超声治疗设备对活体兔肝脏组织进行定点辐照,与用常规高强度聚焦超声治疗方法的定点辐照对比,并检测凝固性坏死的情况。 结果与结论：辐照后将动物解剖,取出其肝脏,找到辐照靶区,测得利用呼吸门控技术定点辐照的最大剖面焦区大小为 4.5 mm×2.0 mm,用常规的高强度聚焦超声治疗方法定点辐照的最大剖面焦区大小为9.0 mm×2.5 mm。提示呼吸门控技术能够有效消除呼吸运动引起组织移位造成的靶区定位精度的影响。     

磁流体肿瘤热疗中超声无损测温技术的研究进展

磁流体肿瘤热疗技术(magnetic fluid hyperthermia,MFH)作为一种安全、高效的新型肿瘤治疗方法,近年来得到快速发展。MFH中最为关键的技术之一是肿瘤的温度检测。超声无损测温法由于能够实现准确实时的温度变化检测,近年在MFH技术中受到广泛关注,现已成为MFH技术中最为重要的测温方法之一。本文综述了近年国内外在MFH超声无损测温领域中的研究现状和发展状况。首先介绍了几种常见温度无损测温技术的发展现状,然后着重介绍了超声无损测温的研究状况,最后对超声无损测温的未来发展趋势进行了展望。     

超声造影剂在高强度聚焦超声治疗肝癌中的应用

高强度聚焦超声(high-intensityfocusedultrasound,HIFU)技术是将体外低能量的超声波汇聚于体内肿瘤靶区,通过高温效应、空化效应和机械效应,使肿瘤组织产生凝固性坏死,从而达到治疗肿瘤的目的。超声造影剂(ultrasoundcontrastagents)在HIFU治疗肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)中也有很大的应用价值。探讨了超声造影剂在HIFU治疗肝癌前定性、定位及治疗后疗效评定等方面的作用,尤其是造影剂在HIFU治疗过程中通过增强空化效应,改变声学环境从而提高HIFU治疗肝癌的生物学效应,使超声造影剂成为一种备受重视的HIFU增效剂。     

Rapid motion correction in MR‐guided high‐intensity focused ultrasound heating using real‐time ultrasound echo information

The objective of this study was to evaluate the feasibility of integrating real‐time ultrasound echo guidance in MR‐guided high‐intensity focused ultrasound (HIFU) heating of mobile targets in order to reduce latency between displacement analysis and HIFU treatment. Experiments on a moving phantom were carried out with MRI‐guided HIFU during continuous one‐dimensional ultrasound echo detection using separate HIFU and ultrasound imaging transducers. Excellent correspondence was found between MR‐ and ultrasound‐detected displacements. Real‐time ultrasound echo‐based target tracking during MR‐guided HIFU heating is shown with the dimensions of the heated area similar to those obtained for a static target. This work demonstrates that the combination of the two modalities opens up perspectives for motion correction in MRI‐guided HIFU with negligible latency. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

头颈部精确定位摆位仪的摆位误差研究

目的:对采用头颈部精确定位摆位仪进行定位和摆位的体位重复性和摆位误差进行测量研究。方法:利用肿瘤放射治疗计划系统内的坐标系线和定位线的特点,接合颅骨茎突的特点,以右茎突尖最下面一层中心点为参考点,通过对左茎突尖最下面一层中心点、坐标系原点、肿瘤中心点等在坐标系内空间位置变化的测量,得出体位重复性和摆位误差数据。结果:坐标系原点相对于右茎突尖最下面一层中心点在三维空间的平均摆位误差是1.05 mm,肿瘤中心点相对于右茎突尖最下面一层中心点在三维空间的平均摆位误差是1.25 mm。结论:头颈部精确定位摆位仪在提高头颈部肿瘤放射治疗精度,减小放射治疗摆位误差方面效果显著,将是肿瘤"三精"放射治疗必不可少的辅助器械,值得推广。     

背部腧穴穴位定位仪器的设计

目的：针对当前电子医疗设备领域缺乏自动化程度高的中医穴位定位辅助仪器的状况,设计了一种背部腧穴穴位定位的电子仪器。方法：仪器整体由四部分组成：搭载Android系统的智能移动终端、蓝牙通信模块、以ARIVl为核心的控制系统及二维机械运动平台。其中,搭载Android系统的智能移动终端负责接收用户在应用界面的操作指令、蓝牙通信模块负责用户指令的无线传输、以ARM为核心的控制系统根据用户指令控制二维机械运动平台精准的运动,从而达到穴位定位的效果。结果：Android操作系统下编写的用户界面美观流畅,用户体验良好。主控制系统性能稳定,能处理各种复杂的穴位定位指令。经过测试,在室内环境下蓝牙通信模块正常工作的有效距离为7m,能满足仪器的实际应用需求。结论：仪器的整体设计遵循高内聚低耦合的设计原则,使得系统具有很好的维护性和扩展性。本仪器能够辅助中医医师实现对背部穴位的定位。提高医师在治疗过程中的工作效率。同时,为中医穴位相关的医疗保健器械提供可靠的解决方案,有利于传统的针灸穴位疗法推广。     

红外定位系统在精确放疗中的应用

目的:介绍红外定位系统(OPS)在精确放疗的摆位和验证中的应用。方法:在患者面膜或体膜上粘贴红外自动跟踪装置专用标记球4个,通过红外线探头探测标记球的位置,在x、y、z方向上移动治疗床,将病灶中心精确定位于加速器的等中心上。比较模拟定位时荧光球与实际治疗时荧光球的位置差异,测量x、y、z方向上的摆位误差。结果:用红外定位系统测量的摆位误差结果为:摆位误差在x、y、z方向上,头颈部肿瘤误差最小,盆腔、腹部肿瘤误差为1 mm~4 mm,主要发生在x、z方向,胸部肿瘤误差为2 mm~5 mm,主要发生在y、z方向。结论:红外定位系统能准确完成摆位与验证,与EPID相比使用更加方便、效率更高、更加适应临床需要。     

基于红外定位系统放疗实时摆位预警系统的摆位数据误差统计

目的:利用红外定位系统（OPS）放疗实时摆位预警系统,对放疗摆位累积产生的海量数据,进行与设备性能及体态体姿相关的误差统计与监测,进而实时对摆位进行指导。方法:首先选取264例腹部癌症摆位数据、195例头颈部癌症摆位数据以及186例头部癌症摆位数据;然后搭建归一转换系统,量化标注不同摆位方法产生的不同摆位结果及差异,将现有的摆位结果数据统一转换到一个坐标系下;最后基于放疗摆位累积产生的海量数据,开发模型预警系统,实时监控等中心注册、相机移动、激光线偏移、体膜变形以及锥形束CT本身机械问题5种摆位误差。结果:OPS放疗实时摆位预警系统能够实时监控摆位数据,在腹部264例摆位数据中,5种误差分别为5、1、11、4、7例;在头颈部195例摆位数据中,5种误差分别为13、4、40、0、27例;在头部186例摆位数据中,5种误差分别为10、3、25、0、19例。结论:OPS放疗实时摆位预警系统能较为准确实时预警摆位质量和摆位精度,当摆位出现较大误差时,该系统能够迅速报警,及时指出摆位存在的问题,第一时间提醒、纠正存在的问题。     

肿瘤放射治疗摆位技术质量控制的探讨

目的：探讨肿瘤放射治疗过程中,在不同放射治疗手段（调强适形放疗、高能X线和电子线治疗）上提高摆位精确度的方法。方法：通过对不同放射治疗手段的操作过程分析研究,探讨放疗摆位实施过程中摆位误差的影响因素和相应的质量控制措施,总结提高放射治疗摆位精确性的方法。结果：放疗技师通过对放疗摆位的质量控制,包括体位固定、放疗靶区等中心位置的验证、放疗摆位的要点与方法等,保证了治疗的重复性,明显提高了放射治疗的准确性及疗效,大大提高了肿瘤局部控制率,减少了放疗反应和后遗症。患者很好地完成治疗。达到了放疗目的。结论：放射治疗的精确性是疗效的关键,质量控制是肿瘤放射治疗精度极重要的措施,只有严格执行质量控制措施。才能取得精确的治疗和满意的疗效。     

基于增强现实技术的可视化实时引导系统在股骨头坏死髓芯减压术中定位的初步临床试验*

目的 探讨基于增强现实（AR）技术的可视化实时引导系统用于股骨头坏死微创介入手术定位的可行性、精准度和临床优势。方法 试验组纳入2021年1月至2021年3月于本院诊治的9例（10髋）股骨头缺血性坏死患者,在基于AR技术的可视化实时引导系统的辅助下行股骨头坏死髓芯减压术定位穿刺,记录术中定位时长、透视次数,术后利用影像学资料评价系统精度;按照配对原则选择2019年1月至2021年3月行传统股骨头坏死髓芯减压术的患者8例（10髋）作为对照组。对比两组定位时长、透视次数,评估该系统的有效性。结果 试验组和对照组的平均定位时长分别为（10.1±1.9）min和（19.1±2.5）min,两者比较差异有统计学意义（P<0.05）。试验组和对照组的平均透视次数分别为（5.5±1.3）次和（14.8±12.1）次,两者比较差异有统计学意义（P<0.05）。试验组平均距离定位误差（5.0±5.2）mm,平均角度定位误差（6.4±2.5）°。两组中均无不良事件发生。结论 基于AR技术的可视化实时引导系统相比于传统手术方式,在保证穿刺精度的同时极大程度地减少了定位时长和透视次数。     

基于虚拟仪器技术概念的V-HIFU无创外科系统模型

高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)作为一种新兴的无创外科肿瘤治疗技术,正日益引起人们的高度重视.本文将虚拟仪器(virtual instrument,Ⅵ)技术概念引入到HIFU研究领域,提出了一套全新的V-HIFU系统模型,并从理论上论证了其必要性与可行性,给出了详细的模块构造及具体的设计思路.V-HIFU系统实现了HIFU研究重点由治疗硬件向临床治疗计划软件的转化,它所具备的可模拟性、开放性和模块化特点有望对HIFU技术的发展产生积极的影响.     

图像引导下头颈部肿瘤固定装置改良的误差分析

目的：在调强放射治疗过程中,采用同样的放射治疗手段（高能X线或电子线治疗）,而通过改良头颈部体位的固定装置,能有效减少放射治疗摆位中产生的随机误差。方法：随机选取不同固定装置的两组鼻咽癌患者各82人,应用Varian Trilogy直线加速器对每位患者进行一周一次的CBCT扫描,并与计划系统的定位CT图像进行在线校准匹配,得到X（左右）、Y（头脚）、Z（腹背）三个方向上的实时摆位误差。采集两组患者所有的摆位误差数据进行对比分析。结果：旧固定装置摆位误差X方向约0.0984 cm,Y方向0.1870 cm,Z方向约0.0979 cm;新固定装置摆位误差X方向约0.0801cm,Y方向0.1027 cm,Z方向约0.0889 cm（注：X代表Lateral,Y代表Longitudinal,Z代表Vertical）。两组固定装置在X方向和Z方向上摆位误差区别不大,但新固定装置在Y方向上明显提高了放射治疗的精确性,大大减少了随机误差。结论：有效地使正常组织受到最少照射和提高肿瘤的局部控制率,减少正常组织并发症,治疗体位的精确最为关键。通过改良体位固定装置,严格按照CBCT验证后的数据摆位,能有效减少来自摆位的随机误差。同时,保证了治疗体位的精确性和重复性,提高了放疗精度。