人體肝臟溫控射頻消融仿真研究.pdf

1、射頻消融技術(RFA)是肝癌治療新方法,具有臨床適應證廣、并發(fā)癥少、費用低、微創(chuàng)和治療區(qū)域可控等特點。由于實現(xiàn)精準消融的復雜性,計算機建模仿真成為RFA技術領域的研究熱點。運用計算機建模仿真技術開展肝臟RFA手術的模擬研究,可更加直觀的了解RFA的作用機制,幫助醫(yī)師制定出更為符合病人情況的手術計劃,從而提高RFA治療的效果和安全性。
　　針對現(xiàn)階段RFA仿真研究中,絕大部分仿真模型選用簡化規(guī)則幾何模型,而不能體現(xiàn)肝臟的真實形態(tài);同

2、時仿真中將射頻功率溫控模式過度簡化,或者雖實現(xiàn)了溫控模式仿真,但實現(xiàn)過程復雜,可參考性不強等問題,本課題基于原始腹腔CT影像,綜合運用Amira軟件、COMSOL軟件開展了人體肝臟溫控RFA仿真模型構建及其應用研究。
　　具體包括采用原始腹腔CT影像構建符合真實形態(tài)的肝臟幾何模型;在此幾何模型的基礎上使用PI控制算法實現(xiàn)射頻功率溫控模式的模擬;使用不同的評判方法(等溫線與Arrhenius組織損傷系數(shù))進行消融的評估;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消融的影響。人體肝臟溫控RFA仿真結果表明,本文所構建的肝臟幾何模型不僅能較好的反映肝臟真實形態(tài)特點,還能適用于有限元物理建模。使用基于反饋溫度的PI控制算法進行溫控模式的模擬時組織最高溫度與電極針施加電壓的變化情況符合真實手術情況,很好的實現(xiàn)了射頻功率溫控模式的仿真。在對模型進行療效評估方面,使用等溫線方法界定的消融區(qū)域分布平滑,對稱性良好;而使用Arrhenius得到的消融區(qū)域分布相對粗糙且對

4、稱性較差。使用IT60方法界定的消融區(qū)域將明顯低估真實消融水平,使用IT50方法和D99方法界定的消融區(qū)域更符合真實消融情況且它們在評估消融上各具優(yōu)勢,使用IT50方法界定的消融長短軸與臨床獲得的消融長短軸最為吻合;而使用D99方法界定的消融長軸比臨床得到的長軸略大,但該方法在預測組織內(nèi)未完全消融的小空洞上面更具有優(yōu)勢。另外從RFA療效影響因素的仿真分析中可知,各組織參數(shù)單獨變化時,對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;而組織比熱容對消融幾乎無影響。而多個組織參數(shù)共同變化不僅可極大的促進消融區(qū)域的發(fā)展,還可使組織最終消融體積顯著增大。溫控消融模式對組織最高溫度及電阻損耗的影響非常大,是影響上述兩個消融參數(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影像構建的肝臟幾何模型在臨床應用方面相比直接構建的簡單規(guī)則模型更邁進了一步。使用基于反