開車要導航，做手術更需要，並且要更精準

肝癌是一種嚴重危害人類生命和健康的疾病，目前中國面臨肝癌發病率和死亡率持續走高的嚴峻形勢。肝癌的治療主要採用腫瘤切除、化療和介入消融等多模式相結合的治療方式。

其中，醫學影像引導下的消融治療具有創傷小、恢復快、可重複、費用低、無放化療毒副作用和最大限度保護機體免疫功能等優點，已成為國際公認的3cm以內肝腫瘤的一種根治性方法。

目前，介入科醫生們多依靠 CT 斷層影像引導來完成消融。但是，肝臟作為三維立體的器官，醫生需要通過對二維切片進行反覆觀察，並在腦海中重建腫瘤、毗鄰結構以及有效消融區輔助完成術前規劃以及術中導航。

在穿刺過程中，肝臟會在呼吸運動影響下發生2-4cm的位移和形變。對於人體胸腹部定位而言，這個定位誤差是巨大的。為此，醫生每進行一次穿刺都需進行影像掃描，確認消融針是否到達術前規劃位置。如果偏差比較大，那就需要退針，調整角度和深度，然後再次穿刺。如此反覆，直至消融針成功達到規劃位置。

這種傳統的消融穿刺方式極其依賴醫生的臨床經驗，容易造成腫瘤消融不凈、傷及周邊組織等問題，增加了手術風險。

近年來，肝癌消融手術計劃導航系統的問世彌補了傳統方法存在的不足，在一定程度上降低了消融治療對醫生經驗的依賴性，並促進了肝癌消融朝著精準化的方向發展。

術前，醫生使用計劃系統進行手術規劃，通過 CT/MRI 等掃描影像的三維重建及可視化，確定腫瘤大小、形狀、數量和位置，計劃熱消融針的最佳穿刺路徑，以避免損傷路徑上的重要器官和結構；然後，模擬消融三維熱場，計劃熱劑量（如加熱時間和功率）及進針數量，使之產生一個形狀、大小及位置與腫瘤一致的熱凝固區，從而對腫瘤進行適形覆蓋，並在熱凝固區與腫瘤邊緣之間形成一個5-10 mm的安全邊界。

圖1 CT/MRI 影像及 CT 三正交視圖。相較於 CT，MRI 擁有更高的組織解析度，因此更容易定位病灶。由於術中常使用 CT 作為引導，所以在術前可以藉助 MRI 精準地定位 CT 中的病灶。

術中，醫生通過導航系統，按照術前計劃的最佳穿刺路徑進行精確穿刺消融。目前手術導航系統使用的空間定位方法主要有光學定位法和電磁定位法。

圖2 配准後實現 CT/MRI 聯動顯示。經過配准後，在 MRI 中任意部位單擊， 均可自動對應至 CT 的相應部位，並在三維視圖中將 MRI 中勾畫的病灶融合顯示在 CT 的三正交視圖上，從而可以有效藉助 MRI 實現 CT 中病灶的定位。

以光學定位法為例，手術導航系統將光學導航儀跟蹤到的消融針，實時顯示於術前重建的三維解剖結構中，並隨時提示醫生當前的進針狀態。比如，實際進針點與規劃的進針點之間離得多遠，實際進針路徑有沒有偏離規劃路徑、偏離了多少，針尖離靶點有多遠等等，從而引導醫生更準確地進針。而想要達到這個目的，需先將病人實際的結構與圖像空間中重建的三維解剖結構進行配准。通過坐標變換得到消融針在圖像空間坐標系下的三維坐標位置及表示其朝向的方向向量，實現手術空間與圖像空間中消融針移動的協調一致性，並在圖像顯示設備上顯示消融針在圖像空間的實時位姿，從而引導外科醫生實施手術。因此，手術導航系統的配准精度會直接影響最終的手術精度。

圖3 三維消融路徑規劃示意圖。通過多角度觀察並調整消融針的進針姿態，確保消融針可以安全地到達靶點位置，並自動避開骨骼和血管等組織。同時，系統可以自動計算出進針角度及深度，從而為術中穿刺提供定量的指導信息。

術後，醫生根據複查的影像學資料評估療效，重點關注消融區是否完全覆蓋病灶及是否存在毗鄰結構的損傷。

雖然現有的商業化肝癌消融手術計劃導航系統在臨床應用上取得了一定進展，但是價格昂貴且仍存在較多的臨床基礎科學問題亟待解決。中科院蘇州醫工所醫學影像室周志勇團隊與麗水市中心醫院紀建松副院長合作，從多模態影像出發，探索多模態影像融合三維可視化導航精準消融治療。

目前，肝癌微創消融手術計劃原型系統已經開發完成，從而為肝腫瘤的局部精準消融提供技術支持，並最終建立符合臨床治療流程的肝癌消融平台，做到真正服務於患者，為肝癌治療提供一種更為精準、可靠和經濟的治療手段。

來源：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所

作者：錢旭升、周志勇、肖心通

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