肝癌是临床中常见的恶性肿瘤之一，可发生于任何年龄段的人群。我国是肝癌高发国家，每年新发肝癌病人约39.5万人，死亡38.3万人，并以5％的速度增长，占全球发病人数的50％以上，严重威胁着我国人民的健康和生命。
目前，消融治疗已成为除外科切除和肝移植之外，治疗肝癌的又一可靠性治疗手段，主要方法包括物理消融和化学消融。物理消融是一种定位能量外科技术，常用的方法有射频消融、微波消融和冷冻消融。以射频消融为例，电极针在影像引导下直接穿刺到肿瘤靶区进行治疗，常用的治疗温度为90~110℃，热能导致肿瘤细胞凝固性坏死。化学消融主要以无水乙醇消融为主，通过无水乙醇直接作用于肝癌细胞使其发生凝固性坏死。作为一种非手术治疗方式，消融治疗对肝癌，尤其是小肝癌具有较好的疗效，且可作为大肝癌治疗的一种补充手段，具有费用低、风险小、重复性和患者依从性好等优点。
在进行肝癌局部消融治疗时，为充分保证治疗的有效性和安全性，肝癌局部消融治疗的多个环节都需要影像技术的支持。术前，需要在影像引导下进行手术规划，选择合适的穿刺路径，避免损伤周围重要的器官及结构并确保消融区完全覆盖整个肿瘤。术中，需要影像引导消融针按照规划路径植入肿瘤内部。术后，需要根据影像来评价疗效。目前常用的影像学引导手段包括超声、CT和MRI。CT定位精准、无死角、无盲区，是目前的主要引导方法。MRI价格较贵，但其组织分辨率高，且无辐射、无盲区、精确度高，今后发展会具有热场成像和功能成像功能，是未来的发展趋势。超声价格低廉、仪器较小，但存在精度差、有死角和盲区等缺点。目前，超声多用于穿刺活检，或在经济条件差的地区引导消融术。在实际临床应用中，单一模态的图像往往不能提供医生所需要的足够信息。因此通常需要使用融合成像技术将两种模态的图像结合，经过数据的变换处理，完成空间坐标上的匹配，叠加后获取互补信息，从而帮助医生作出准确的诊断或制订出合适的治疗方案。
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像室戴亚康团队的副研究员周志勇，与丽水市中心医院副院长纪建松合作开发了一套肝癌微创消融手术计划导航原型系统。该系统在消融治疗过程中，将不同时间点及不同的影像信息进行多模态融合，发挥多模态影像在整个消融治疗中的指导意义，着力解决医学影像引导下肝肿瘤热消融治疗的科学、客观、精准、便捷、个体化的治疗问题，建立符合临床治疗流程的消融平台。通过肝脏/肿瘤精准分割技术和多模态影像配准融合技术，实现在术前、术中和术后全过程中肝脏肿瘤“看得清”；基于多模态影像匹配和多种可视化技术，实现肝脏肿瘤消融“扎得准”；基于三维热场仿真技术和多时间序列图像联合分析技术，定量、客观地评估消融区域，实现肝脏肿瘤“消得全”。
目前，该原型系统在丽水市中心医院进行测试试用。后续将在其基础上继续开发热场规划、高级可视化等功能，并进一步突破影像引导下肝癌消融过程中的关键技术难点，做到真正服务于患者，为肝病治疗提供一种更经济可靠的治疗手段。
研究工作得到了浙江省重点研发计划的资助。
图1.为术前的消融针路径规划的示意图，图中红色区域为病灶位置，绿线表示消融针。为了选择距离短且安全的穿刺路径，需要综合考虑病灶的位置以及肝脏周围的组织和器官，例如胆管、胆囊和血管。因此，首先需要进行骨骼和血管造影分割，以及胆管和胆囊分割等步骤，通过可视化技术，辅助医生或使用算法自动确定穿刺路径，包括体表穿刺入点，穿刺深度及角度等参数。
图2.为术中的快速定位示意图。利用MRI图像的高组织分辨率清晰地定位病灶，通过将CT和MRI图像配准，快速地在CT图像中定位到病灶位置。
来源：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
