專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，涉及超聲醫(yī)學(xué)中的超聲引導(dǎo)下介入治療領(lǐng)域，具體涉 及一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型。
背景技術(shù)：
消融治療是肝臟惡性腫瘤治療的三大主要手段之一，是將一針形器具插入腫瘤 內(nèi)，通過(guò)針尖發(fā)出射頻或微波，產(chǎn)熱后破壞腫瘤組織以達(dá)到治療目的。對(duì)于直徑口 3cm的小 病灶，消融治療已取得和手術(shù)相同或近似的臨床療效。但也有研究發(fā)現(xiàn)局部消融治療有較 高的術(shù)后復(fù)發(fā)率，為減少術(shù)后復(fù)發(fā)，對(duì)腫瘤組織進(jìn)行完全消融至關(guān)重要。對(duì)肝癌患者進(jìn)行手 術(shù)時(shí)，為達(dá)到完整切除整個(gè)腫瘤組織的目的，往往需要同時(shí)切除腫瘤邊界外至少5mm厚的 正常組織，這也就是所謂的安全邊界。同樣，為達(dá)到完全滅活腫瘤組織的目的，消融時(shí)也要 達(dá)到安全邊界。目前臨床上主要通過(guò)增強(qiáng)影像學(xué)方法如增強(qiáng)CT/MR及超聲造影判斷有無(wú)消融完 全。消融術(shù)后，當(dāng)原腫瘤的異常灌注區(qū)均消失，則提示消融完全，否則診斷為腫瘤殘留。手 術(shù)切除時(shí)通過(guò)檢查大體標(biāo)本就可判定有無(wú)達(dá)到完全邊界，與此不同，消融治療后在評(píng)價(jià)安 全邊界時(shí)卻存在困難。因消融后原病灶被消融灶取代，操作者無(wú)法根據(jù)術(shù)前腫瘤的大小和 術(shù)后消融灶的范圍來(lái)評(píng)價(jià)是否達(dá)安全邊界。即使是直徑2cm的腫瘤消融后達(dá)到直徑3cm的 消融灶，也不能肯定消融灶在各個(gè)方向上均達(dá)到了腫瘤邊界外5mm，很可能在一個(gè)方向上有 8mm，而另一方向上只有2mm。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)研究報(bào)道能從三維方向上精確評(píng)價(jià)消融是否 達(dá)安全邊界的方法。虛擬導(dǎo)航技術(shù)能利用磁定位方法將不同種類(lèi)或不同時(shí)間的圖像信息進(jìn)行融合，如 將某患者的三維超聲容積圖像和CT/MR三維容積圖像進(jìn)行融合或不同時(shí)間的三維超聲容 積圖像進(jìn)行融合。融合后，兩種圖像顯示的三維數(shù)據(jù)能在空間上完全重合，可在同一畫(huà)面上 同時(shí)顯示重疊在一起的兩種圖像，通過(guò)對(duì)比這兩種圖像可以發(fā)現(xiàn)對(duì)臨床有用的信息。如果 將消融術(shù)前病灶的圖像與消融術(shù)后消融灶的圖像進(jìn)行對(duì)位融合，就可判斷消融灶是否完全 覆蓋原腫瘤病灶及是否消融灶范圍在各個(gè)方向上均大于腫瘤邊界超過(guò)5mm。因?yàn)槭褂萌S 容積圖像進(jìn)行融合，虛擬導(dǎo)航能從三維空間角度完整評(píng)價(jià)消融是否達(dá)安全邊界，是一項(xiàng)具 備很高臨床應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。臨床上，消融后不將消融灶切除，導(dǎo)航評(píng)價(jià)后缺少用于驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果的金標(biāo)準(zhǔn)。如 果使用體外模型，在導(dǎo)航評(píng)價(jià)后可直接切開(kāi)模型，驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)虛擬導(dǎo)航評(píng) 價(jià)腫瘤消融安全邊界模型的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安 全邊界的模型，用以準(zhǔn)確而客觀地驗(yàn)證虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)結(jié)果。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供該模型的制備方法。
本發(fā)明上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供了一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型，該模型由里到外 分別由腫瘤膠、安全邊界膠和實(shí)質(zhì)膠組成；所述的實(shí)質(zhì)膠由卡拉膠制成；腫瘤膠由卡拉膠 和胃窗超聲造影劑制成；安全邊界膠由卡拉膠_和牛奶制成。上述三種膠分別是由以下原料和方法制得實(shí)質(zhì)膠是將卡拉膠干品與熱生理鹽水按照質(zhì)量比1 45-55的比例混合獲得的卡 拉膠_生理鹽水溶液攪拌、冷卻后制成。腫瘤膠是由卡拉膠-生理鹽水溶液與胃窗超聲造影劑按照質(zhì)量比10-20 1的比 例混合(成為卡拉膠_生理鹽水_胃窗超聲造影劑溶液)、冷卻制成。安全邊界膠是由卡拉膠-生理鹽水溶液與牛奶按照質(zhì)量比10-20 1的比例混合 (成為卡拉膠_生理鹽水_牛奶溶液)、冷卻制成。在該模型中，腫瘤膠位于模型的中央，為直徑2cm的正球體；安全邊界膠為厚度 5mm的膠層，均勻包裹腫瘤膠，形成直徑3cm的正球體，并與腫瘤膠正球體同心；實(shí)質(zhì)膠進(jìn)一 步包裹安全邊界膠。實(shí)質(zhì)膠上還附有標(biāo)記材料，為竹制、木制或塑料制的類(lèi)似牙簽形狀的物品，優(yōu)選的 標(biāo)記材料為牙簽。本發(fā)明同時(shí)提供給了該用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型的制備方法， 包括以下步驟(1)分別制備卡拉膠_生理鹽水溶液，卡拉膠_生理鹽水_胃窗超聲造影劑溶液， 卡拉膠_生理鹽水_牛奶溶液。(2)將卡拉膠-生理鹽水-胃窗超聲造影劑溶液倒入直徑2cm的正球體模具后，冷 卻后制成腫瘤膠球形膠塊；將腫瘤膠球形膠塊固定于直徑3cm的正球體模具中心，倒入卡 拉膠_生理鹽水_牛奶溶液后冷卻，制成外周均勻包裹半徑5mm安全邊界膠的球形膠塊；將 包裹有安全邊界膠的球形膠塊置于模具中，倒入卡拉膠-生理鹽水溶液后冷卻制成模型。 在卡拉膠_生理鹽水溶液冷卻成型后，再在其中插入標(biāo)記物品，作為對(duì)位標(biāo)記。本發(fā)明所采用的膠體，在虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的應(yīng)用中具有以下的優(yōu) 勢(shì)(1)本發(fā)明選用了卡拉膠作為模型的主要原料。卡拉膠是一種從海藻中提取的多 糖，其食品級(jí)別的干品膠體價(jià)格便宜，是食品和醫(yī)藥行業(yè)常用的一種材料。我國(guó)海南產(chǎn)的卡 拉膠屬于族，此族卡拉膠具有良好的熱可逆性，固態(tài)卡拉膠的熔點(diǎn)和液態(tài)卡拉膠的凝 固點(diǎn)在40-60°C之間，即簡(jiǎn)單的加熱或冷卻就可對(duì)卡拉膠進(jìn)行重新塑形。本發(fā)明首次將其作 為虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型，這種膠體具有易得、價(jià)廉、制作條件要求不高、 具有良好的透聲性、固體膠不易變形等優(yōu)點(diǎn)。合適比例的卡拉膠-生理鹽水溶液變?yōu)楣腆w 后具有合適的硬度、彈性和脆性，制成模型后不易變型，可制成實(shí)質(zhì)膠。(2)卡拉膠_生理鹽水溶液加入胃窗超聲造影劑后制成腫瘤膠，此腫瘤膠的回聲 明顯高于實(shí)質(zhì)膠。(3)卡拉膠_生理鹽水溶液加適量的牛奶后制成安全邊界膠，其回聲與實(shí)質(zhì)膠相 同，但肉眼觀察為不透明乳白色，可用肉眼與實(shí)質(zhì)膠區(qū)別。腫瘤膠塊內(nèi)插入射頻針加熱后會(huì)變?yōu)橐簯B(tài)，與其周邊受熱液化的安全邊界膠和實(shí)質(zhì)膠混合，重新冷卻成固態(tài)后為消融灶，因其內(nèi)含有胃窗超聲造影劑，與安全邊界膠和實(shí)質(zhì) 膠能通過(guò)超聲和肉眼進(jìn)行區(qū)別。由此，本發(fā)明的模型，可以在虛擬導(dǎo)航技術(shù)中準(zhǔn)確地模擬腫瘤組織，有效而客觀的 驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果腫瘤膠，可以用超聲顯示，可模擬腫瘤病灶；通過(guò)在該模擬腫瘤病灶外周制 出一層代表安全邊界的膠，超聲無(wú)法區(qū)別此層膠與周?chē)５膶?shí)質(zhì)膠，可以有效地模擬普 通超聲無(wú)法顯示安全邊界，并且該安全邊界可用肉眼可以鑒別，用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)安全邊 界效果的驗(yàn)證；模型中的腫瘤膠(模擬腫瘤病灶)可以進(jìn)行消融，消融后形成的消融灶也可 用超聲評(píng)價(jià)，并且此消融灶能使用肉眼觀察，與安全邊界膠和實(shí)質(zhì)膠區(qū)別明顯，以驗(yàn)證虛擬 導(dǎo)航評(píng)價(jià)安全邊界的效果。同時(shí)，發(fā)明進(jìn)一步探索了放在實(shí)質(zhì)膠塊模型內(nèi)作為虛擬導(dǎo)般對(duì) 位標(biāo)記的材料，為竹制、木制或塑料制的類(lèi)似牙簽形狀的物品，發(fā)現(xiàn)其可超聲圖像上能清楚 顯示。本發(fā)明選擇使用普通牙簽。實(shí)質(zhì)膠凝固成固體后，向固體膠內(nèi)插入牙簽，此牙簽在超 聲圖像上能清楚顯示，可用于對(duì)位標(biāo)記。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明所提供的模型，可以在虛擬導(dǎo)航技術(shù)中準(zhǔn)確地模擬腫瘤組織，首次實(shí)現(xiàn) 了有效地驗(yàn)證虛擬導(dǎo)航的評(píng)價(jià)結(jié)果。(2)通過(guò)本發(fā)明的模型所獲得的驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確而穩(wěn)定。(3)本發(fā)明所提供的模型制作成本低廉，所用原料均為低成本原料，來(lái)源廣泛。(4)本發(fā)明模型的制備方法簡(jiǎn)易，無(wú)需大型或先進(jìn)設(shè)備，可實(shí)施性強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明模型的腫瘤膠、安全邊界膠及實(shí)質(zhì)膠的切面標(biāo)本圖，其中央為直徑 2cm的正球體腫瘤膠塊(左向箭頭所示)；腫瘤膠塊外為厚徑5mm的安全邊界膠(右向箭頭 所示)；安全邊界膠外為實(shí)質(zhì)膠。圖2為腫瘤膠的超聲圖，其中高回聲的2cm的正圓形腫瘤膠塊(箭頭所示)，腫瘤 膠塊外的安全邊界膠與實(shí)質(zhì)膠回聲相同，超聲無(wú)法區(qū)別。圖3為在實(shí)質(zhì)膠塊模型內(nèi)插入牙簽作為虛擬導(dǎo)般對(duì)位標(biāo)記的材料(箭頭所示)。圖4為腫瘤膠經(jīng)消融后的消融灶的超聲圖(箭頭所示)，與周邊實(shí)質(zhì)膠分界清，可 明確鑒別。圖5為腫瘤膠術(shù)前三維超聲圖與術(shù)后消融灶三維超聲圖融合后所得圖像。從左至 右3列圖像依次為冠狀切面圖、橫切面圖和矢狀切面圖；下方三幅圖為消融灶的超聲圖；上 方三幅圖為重疊后的圖像，其中2號(hào)圓圈區(qū)域代表腫瘤膠塊，其外3號(hào)圓圈代表安全邊界的 范圍，1號(hào)圓圈代表消融灶范圍，圖中1號(hào)圓圈范圍包繞整個(gè)2號(hào)圓圈，代表消融完全，但1 號(hào)圓圈范圍未包括所有3號(hào)圓圈區(qū)域，代表未達(dá)安全邊界。圖6為腫瘤膠經(jīng)消融后的消融灶的標(biāo)體切面觀，其中3號(hào)圓圈部分為消融灶(右 向箭頭所示)，與周邊實(shí)質(zhì)膠和未消融到的安全邊界膠(左向箭頭所示)分界明顯。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例
以1 50的比例將海南產(chǎn)卡拉膠干品溶于熱生理鹽水，成為卡拉膠-生理鹽水溶 液。將卡拉膠-生理鹽水溶液與胃窗超聲造影劑按10 1的比例混合，成為卡拉 膠_生理鹽水_胃窗超聲造影劑溶液。將卡拉膠_生理鹽水溶液與牛奶按照10 1的比例混合，成為卡拉膠_生理鹽 水-牛奶溶液。將卡拉膠-生理鹽水-胃窗超聲造影劑溶液倒入直徑2cm的正球體模具后制成腫 瘤膠球形膠塊。沿2cm直徑的球形腫瘤膠塊的直徑穿絲線(xiàn)，利用絲線(xiàn)使膠塊固定于直徑3cm 的正球體模具中心，倒入卡拉膠_生理鹽水_牛奶溶液后冷卻，制成外周均勻包裹厚度5mm 安全邊界膠的球形膠塊。同樣利用絲線(xiàn)使膠塊固定于實(shí)質(zhì)膠模具內(nèi)，倒入卡拉膠_生理鹽 水溶液后冷卻成型，再插入竹制牙簽，制成模型，如圖3所示。成型后的模型切面如圖1所
7J\ ο消融前先用超聲掃查腫瘤膠塊，并留取三維超聲容積數(shù)據(jù)。對(duì)腫瘤膠塊進(jìn)行射頻 消融，邊消融邊觀察至腫瘤膠塊完全液化后停止消融，通過(guò)插入消融針的位置不同來(lái)控制 是否同時(shí)達(dá)到消融安全邊界膠。消融時(shí)腫瘤膠和安全邊界膠受熱液化并混合，形成與原腫 瘤膠、安全邊界膠及實(shí)質(zhì)膠均不同的膠體，此膠體凝固后代表消融灶的范圍。掃查消融灶并 留取三維超聲容積數(shù)據(jù)，利用虛擬導(dǎo)航將原腫瘤膠塊的圖像與消融灶的圖像進(jìn)行對(duì)比，評(píng) 價(jià)是否達(dá)安全邊界，如圖5所示。虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)后切開(kāi)標(biāo)本，肉眼觀察消融效果，虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比。如圖6所 示，如果消融達(dá)到安全邊界，消融時(shí)腫瘤膠和安全邊界膠均溶解后混合；如果未達(dá)到安全邊 界，則會(huì)有部分安全邊界膠殘存。
權(quán)利要求
一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型，其特征在于模型由里到外分別由腫瘤膠、安全邊界膠和實(shí)質(zhì)膠組成；所述的實(shí)質(zhì)膠由卡拉膠制成；腫瘤膠由卡拉膠和胃窗超聲造影劑制成；安全邊界膠由卡拉膠和牛奶制成。
2.如權(quán)利要求1所述的模型，其特征在于所述的實(shí)質(zhì)膠是將卡拉膠干品與熱生理鹽水 按照質(zhì)量比1 45-55的比例混合獲得的卡拉膠-生理鹽水溶液攪拌、冷卻后制成。
3.如權(quán)利要求2所述的模型，其特征在于所述的腫瘤膠是由卡拉膠-生理鹽水溶液與 胃窗超聲造影劑按照質(zhì)量比10-20 1的比例混合、冷卻制成。
4.如權(quán)利要求2所述的模型，其特征在于所述的安全邊界膠是由卡拉膠_生理鹽水溶 液與牛奶按照質(zhì)量比10-20 1的比例混合、冷卻制成。
5.如權(quán)利要求1所述的模型，其特征在于所述的腫瘤膠位于模型的中央，為直徑2cm的 正球體；安全邊界膠均勻包裹腫瘤膠，形成直徑3cm的正球體，并與腫瘤膠正球體同心；實(shí) 質(zhì)膠進(jìn)一步包裹安全邊界膠。
6.如權(quán)利要求1所述的模型，其特征在于所述的實(shí)質(zhì)膠上還附有標(biāo)記材料。
7.如權(quán)利要求6所述的模型，其特征在于所述的標(biāo)記材料為竹制、木制或塑料制的類(lèi) 似牙簽形狀的物品。
8.一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型的制備方法，其特征在于包括以下 步驟(1)分別制備卡拉膠_生理鹽水溶液，卡拉膠_生理鹽水_胃窗超聲造影劑溶液，卡拉 膠_生理鹽水_牛奶溶液；(2)將卡拉膠_生理鹽水_胃窗超聲造影劑溶液倒入直徑2cm的正球體模具后，冷卻 后制成腫瘤膠球形膠塊；將腫瘤膠球形膠塊固定于直徑3cm的正球體模具中心，倒入卡拉 膠_生理鹽水_牛奶溶液后冷卻，制成外周均勻包裹厚度5mm安全邊界膠的球形膠塊；將包 裹有安全邊界膠的球形膠塊置于模具中，倒入卡拉膠_生理鹽水溶液后冷卻制成模型。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于卡拉膠-生理鹽水溶液冷卻成型后，再在 實(shí)質(zhì)膠中插入標(biāo)記材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，涉及一種用于虛擬導(dǎo)航評(píng)價(jià)腫瘤消融安全邊界的模型，該模型由里到外分別由腫瘤膠、安全邊界膠和實(shí)質(zhì)膠組成，實(shí)質(zhì)膠由卡拉膠制成；腫瘤膠由卡拉膠和胃窗超聲造影劑制成；安全邊界膠由卡拉膠和牛奶制成。腫瘤膠位于模型的中央，為直徑2cm的正球體；安全邊界膠為厚度5mm的膠層，均勻包裹腫瘤膠塊，形成直徑3cm的正球體膠塊；實(shí)質(zhì)膠進(jìn)一步包裹安全邊界膠。該模型的各個(gè)膠層可以在虛擬導(dǎo)航技術(shù)中準(zhǔn)確地模擬腫瘤組織及其周邊組織，首次實(shí)現(xiàn)了有效地驗(yàn)證虛擬導(dǎo)航的評(píng)價(jià)結(jié)果，通過(guò)該模型所獲得的驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確而穩(wěn)定。
文檔編號(hào)A61B18/00GK101940498SQ20101028148
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者張奧華, 李凱, 袁樹(shù)芳, 賀需旗, 鄭榮琴 申請(qǐng)人:中山大學(xué)