腹部外科斷層影像數(shù)據(jù)三維可視化分析平臺的建立.pdf

1、研究背景:
　　腹部惡性腫瘤的術(shù)前規(guī)劃中,常因腫瘤及腫大融合淋巴結(jié)對大血管存在侵犯或包繞,術(shù)區(qū)情況無法進(jìn)行準(zhǔn)確分析和判斷而放棄手術(shù);或因冒險(xiǎn)手術(shù)卻發(fā)現(xiàn)腫瘤無法切除,使患者承受了創(chuàng)傷卻無法受益。盡管目前多層螺旋CT增強(qiáng)掃描可提供高分辨率的腹部橫軸位薄層二維圖像,也可由放射科技師進(jìn)行三維重建。然而該項(xiàng)目需外科醫(yī)師特別申請,無論從時(shí)間、工作效率還是重建質(zhì)量上都不一定滿足術(shù)者臨床需求。術(shù)者本人面對的依然只有二維數(shù)據(jù),往往無法隨意變換角度觀

2、察,或隨時(shí)根據(jù)本學(xué)科專業(yè)知識在三維圖像上直接進(jìn)行任意層面的定性、定量分析,因此不利于術(shù)前精準(zhǔn)評估。此外,現(xiàn)有血管三維容積成像基于特定窗寬和窗位下原始數(shù)據(jù)的灰度值,未經(jīng)過任何分割過程,導(dǎo)致三維空間中無法全面顯示術(shù)區(qū)信息。由于各部分相互遮擋,二維圖像中很多對手術(shù)規(guī)劃有價(jià)值的信息也無法集中體現(xiàn)。腹部磁共振掃描雖可顯示大血管及腫瘤等軟組織結(jié)構(gòu)并在彌散加權(quán)等序列中提供高價(jià)值的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移信息,但存在圖像分辨率低、單一序列圖像數(shù)量少、檢查時(shí)間過長等缺

3、陷?，F(xiàn)有可供肝膽外科醫(yī)師專用的三維可視化軟件,但應(yīng)用范圍狹窄,難以對全腹腔臟器進(jìn)行精準(zhǔn)評估。另外,盡管有人應(yīng)用類似軟件針對腫瘤侵犯胰周血管的三維可視化特征進(jìn)行了研究,然而原發(fā)性腹膜后惡性腫瘤及進(jìn)展期胃腸道癌侵犯血管的三維可視化尚未見諸報(bào)道。
　　研究目的:
　　建立可直接對臨床二維影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分割和三維重建的軟件平臺,并利用該平臺由外科醫(yī)師根據(jù)手術(shù)要求自主對原發(fā)性腹膜后腫瘤和進(jìn)展期胃腸道惡性腫瘤的大血管及其受累情況進(jìn)行

4、三維可視化分析。探討該方法在腹部惡性腫瘤術(shù)前規(guī)劃中的應(yīng)用價(jià)值,為后續(xù)開發(fā)外科醫(yī)師專用的腹部腫瘤數(shù)字化術(shù)前精準(zhǔn)評估解決方案奠定基礎(chǔ)。
　　研究方法:
　　1.與軟件工程師就外科醫(yī)師專用的三維可視化術(shù)前評估系統(tǒng)提出臨床需求。
　　2.確定可獲取數(shù)據(jù)的壓縮格式及算法,利用通用代碼庫對DICOM數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓。
　　3.利用不同分割算法對腹部動(dòng)脈進(jìn)行自動(dòng)分割,以選擇最佳分割算法。同時(shí)實(shí)現(xiàn)對分割結(jié)果的手動(dòng)修改。
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5、.將二維圖像分割結(jié)果用適當(dāng)?shù)目梢暬惴ㄟM(jìn)行處理,獲得腹部大動(dòng)脈三維可視化圖像。
　　5.在腹部大動(dòng)脈三維可視化圖像用 VTK-Widgets方法直接進(jìn)行三維測量,獲得相關(guān)動(dòng)脈的直徑、起始部位、角度等定量數(shù)據(jù)。
　　6.收集原發(fā)性腹膜后腫瘤患者和進(jìn)展期胃癌術(shù)前腹部薄層增強(qiáng)掃描CT的DICOM數(shù)據(jù),通過以上流程對數(shù)據(jù)進(jìn)行分割、三維可視化及簡單測量與標(biāo)記,同時(shí)向工程師反饋軟件功能使用情況并進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)。
　　7.通過與傳統(tǒng)影

6、像資料進(jìn)行對比,評價(jià)相關(guān)大動(dòng)脈在三維可視化圖像上標(biāo)記的準(zhǔn)確性及其術(shù)前規(guī)劃價(jià)值。
　　研究結(jié)果:
　　1.外科醫(yī)師利用本課題建立的三維可視化分析平臺可直接對臨床能獲取到的斷層影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、自動(dòng)分割和三維可視化處理,并支持外科醫(yī)師隨時(shí)進(jìn)行不同角度觀察、測量及標(biāo)記等功能。
　　2.腹部大血管單獨(dú)使用自動(dòng)分割算法分割效果并不理想,需結(jié)合手動(dòng)分割。然而這在很大程度上依賴于醫(yī)師的閱片能力,目前尚需要相當(dāng)量的手工。
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