[发明专利]一种基于CT胶片的三维肾肿瘤手术模拟方法及其平台

说明书

技术领域

本发明属于医学图像处理及应用领域，具体涉及一种基于CT胶片的三维肾肿瘤手术模拟方法及其平台。本发明能充分利用含CT胶片扫描在内的多种来源CT图像数据，有效地实现肾脏、肾肿瘤、肾脏的动脉、静脉结构和集合引流结构的医学图像分割和三维建模，直观、立体显示虚拟环境，并集合了肾肿瘤多种模拟手术方案设计、手术模拟、手术风险分析及应对、预后分析。

背景技术

肾肿瘤的发病率和死亡率在全身肿瘤中占2%左右，在我国泌尿外科恶性肿瘤中肾癌占第二位。肾癌的基本治疗是根治性肾切除术，根治性肾切除术后对侧肾脏慢性肾病的发生率增加，其与心血管疾病发病率、死亡率呈正相关的关系，而且随着体检的普及和影像学技术的发展，无症状肾癌病例的检出率明显增加，治疗肾癌的方式不再局限于根治性肾切除术，呈多样化的趋势：如保留肾单位的肾部分切除术、治疗肾癌的射频消融术、冷冻消融术等和腹腔镜肾肿瘤治疗技术的广泛应用和发展。“精准外科”的理念推动着现代外科技术的发展，三维可视化技术和虚拟现实技术在医学中的应用范围也日益广阔。利用CT图像数据进行三维重建，构建出人体器官的解剖结构三维模型，可以让肿瘤、重要血管等感兴趣部位以三维形式“真实”地显示出来，立体地从各个角度观察和测量各解剖结构，准确地确定肿瘤的空间位置、大小、几何形状以及与周围组织结构的空间关系，并可在三维模型上，利用虚拟现实技术进行个性化的术前规划和模拟手术，使手术可行性的术前评估更加准确，术前准备更加充分，手术方案的制定具有个性化，更加客观、合理。

在肾脏外科领域，国内黎程等在临床活体肾移植中基于16排螺旋CT扫描数据利用医学图像三维可视化系统重建出供、受体的三维模型（黎程，方驰华，李晓锋，等．活体肾移植数字化可视化仿真研究.南方医科大学学报，2011，31：983-986），将重建后的活体肾移植供受体三维模型导入到FreeForm Modeling System，根据各病例特点，制定出最合理的个体化手术方案，重建的肾脏及其血管模型清晰、立体感强，可三维地辨认肾血管及血管变异情况，依据这些病例特点，合理制定了个体化手术方案，优化了活体肾移植的手术方式，提高了手术成功率，降低了手术风险。

国外多位学者利用CT扫描数据重建出肾脏血管、肾脏及肿瘤的三维模型，利用可视化的血管模型进行术前评估、制定方案、改进手术方式（参见一：Wunderlich H, Reichelt O, Schubert R, Zermann DH, Schubert J. Preoperative simulation of partial nephrectomy with three-dimensional computed tomography. BJU Int. 2000 Nov;86(7):777-81. 参见二： Knudsen BE, Campbell G, Kennedy A, et al. Design of functional simulation of renal cancer in virtual reality environments. Urology. 2005 Oct;66(4):732-5. 参见三： Marukawa K, Horiguchi J, Shigeta M, et al. Laparoscopic nephron-sparing surgery: preoperative assessment with three-dimensional computed tomography. Eur Urol. 2005 Jan;47(1):92-7. 4. Ukimura O, Nakamoto M, Gill IS. Three-dimensional reconstruction of renovascular-tumor anatomy to facilitate zero-ischemia partial nephrectomy. Eur Urol. 2012 Jan;61(1):211-7.）。