人體肝臟溫控射頻消融仿真研究.pdf

1、射頻消融技術(shù)(RFA)是肝癌治療新方法,具有臨床適應(yīng)證廣、并發(fā)癥少、費(fèi)用低、微創(chuàng)和治療區(qū)域可控等特點(diǎn)。由于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)消融的復(fù)雜性,計(jì)算機(jī)建模仿真成為RFA技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)建模仿真技術(shù)開展肝臟RFA手術(shù)的模擬研究,可更加直觀的了解RFA的作用機(jī)制,幫助醫(yī)師制定出更為符合病人情況的手術(shù)計(jì)劃,從而提高RFA治療的效果和安全性。
　　針對(duì)現(xiàn)階段RFA仿真研究中,絕大部分仿真模型選用簡(jiǎn)化規(guī)則幾何模型,而不能體現(xiàn)肝臟的真實(shí)形態(tài);同

2、時(shí)仿真中將射頻功率溫控模式過度簡(jiǎn)化,或者雖實(shí)現(xiàn)了溫控模式仿真,但實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜,可參考性不強(qiáng)等問題,本課題基于原始腹腔CT影像,綜合運(yùn)用Amira軟件、COMSOL軟件開展了人體肝臟溫控RFA仿真模型構(gòu)建及其應(yīng)用研究。
　　具體包括采用原始腹腔CT影像構(gòu)建符合真實(shí)形態(tài)的肝臟幾何模型;在此幾何模型的基礎(chǔ)上使用PI控制算法實(shí)現(xiàn)射頻功率溫控模式的模擬;使用不同的評(píng)判方法(等溫線與Arrhenius組織損傷系數(shù))進(jìn)行消融的評(píng)估;系統(tǒng)分析變化

3、的肝臟組織參數(shù)、消融模式等療效影響因素對(duì)消融的影響。人體肝臟溫控RFA仿真結(jié)果表明,本文所構(gòu)建的肝臟幾何模型不僅能較好的反映肝臟真實(shí)形態(tài)特點(diǎn),還能適用于有限元物理建模。使用基于反饋溫度的PI控制算法進(jìn)行溫控模式的模擬時(shí)組織最高溫度與電極針施加電壓的變化情況符合真實(shí)手術(shù)情況,很好的實(shí)現(xiàn)了射頻功率溫控模式的仿真。在對(duì)模型進(jìn)行療效評(píng)估方面,使用等溫線方法界定的消融區(qū)域分布平滑,對(duì)稱性良好;而使用Arrhenius得到的消融區(qū)域分布相對(duì)粗糙且對(duì)

4、稱性較差。使用IT60方法界定的消融區(qū)域?qū)⒚黠@低估真實(shí)消融水平,使用IT50方法和D99方法界定的消融區(qū)域更符合真實(shí)消融情況且它們?cè)谠u(píng)估消融上各具優(yōu)勢(shì),使用IT50方法界定的消融長(zhǎng)短軸與臨床獲得的消融長(zhǎng)短軸最為吻合;而使用D99方法界定的消融長(zhǎng)軸比臨床得到的長(zhǎng)軸略大,但該方法在預(yù)測(cè)組織內(nèi)未完全消融的小空洞上面更具有優(yōu)勢(shì)。另外從RFA療效影響因素的仿真分析中可知,各組織參數(shù)單獨(dú)變化時(shí),對(duì)消融影響最大的組織參數(shù)是肝臟組織微血管血液灌注率,它

5、可顯著促進(jìn)消融區(qū)域的發(fā)展,增大組織最終消融體積;而組織比熱容對(duì)消融幾乎無影響。而多個(gè)組織參數(shù)共同變化不僅可極大的促進(jìn)消融區(qū)域的發(fā)展,還可使組織最終消融體積顯著增大。溫控消融模式對(duì)組織最高溫度及電阻損耗的影響非常大,是影響上述兩個(gè)消融參數(shù)的最重要因素,消融過程中使用溫控模式調(diào)節(jié)電極針施加電壓的方式相比恒壓模式能提高消融的效率。
　　本文基于腹腔CT影像構(gòu)建的肝臟幾何模型在臨床應(yīng)用方面相比直接構(gòu)建的簡(jiǎn)單規(guī)則模型更邁進(jìn)了一步。使用基于反