激光治療肝癌的治療計(jì)劃系統(tǒng)基礎(chǔ)研究.pdf

1、目的:針對(duì)肝癌的激光治療計(jì)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是為了通過合理的激光探針布局,使激光照射能夠很好的包絡(luò)肝癌組織而減小對(duì)正常組織的損傷。在肝癌治療的過程中,需要知道激光對(duì)其的損傷程度,來選擇合適的激光能量進(jìn)行治療,目前很難通過臨床直接測量方法求出激光對(duì)組織的損傷范圍及激光能量在生物組織內(nèi)的分布規(guī)律。因此常常采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行分析,蒙特卡羅方法,即用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來分析激光光子在肝組織中的傳輸規(guī)律,建立組織中的光劑量數(shù)學(xué)模型,探討激光照射對(duì)于肝組

2、織的損傷情況,為激光療法治療肝癌確定合適的能量,為下一步研究激光治療癌癥的治療計(jì)劃系統(tǒng)做好組織光學(xué)方面的準(zhǔn)備。利用可視化開發(fā)包(VTK)將計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)圖像合成三維立體圖像,使醫(yī)生能夠在三維的視野中對(duì)病變組織進(jìn)行更好的分析,實(shí)現(xiàn)圖像的三維可視化,以有利于更好地制定肝癌患者的治療方案。
　　 方法:采用蒙特卡羅方法,建立不同光學(xué)參數(shù)下正常組織和肝癌組織的組織劑量數(shù)學(xué)模型,利用光子傳輸理論計(jì)算光子傳輸過程中的所遇到的各種情況

3、,采用VRMC技術(shù)逐個(gè)計(jì)算大量光子遷移軌跡,統(tǒng)計(jì)嵌于正常組織和腫瘤組織中的光子宏觀能量分布。建立基于VC6.0平臺(tái)上的VTK可視開發(fā)環(huán)境,獲取患者的DICOM格式的CT圖像,采用VTKfilter濾波器和拉普拉斯銳化模板對(duì)圖像進(jìn)行濾波、增強(qiáng)等預(yù)處理,利用光線投影Ray-Casting算法對(duì)圖像進(jìn)行三維重建。
　　 結(jié)果:通過蒙特卡羅模擬得到光損傷隨組織深度的增加呈指數(shù)衰減的結(jié)果,且光子在組織邊緣會(huì)形成第2個(gè)峰值。組織損傷是閾值過

4、程,每條劑量曲線可被視為閾值曲線,損傷程度隨距離的增加呈指數(shù)衰減。采用蒙特卡羅方法模擬激光在肝組織中的傳播,得到了激光光子在肝腫瘤組織中的分布規(guī)律,以及不同能量和時(shí)間照射下激光對(duì)肝組織的損傷程度,推算出最佳的照射時(shí)間和照射能量。利用VTK方法對(duì)肝組織CT圖像進(jìn)行三維重建,重建后的圖像,分辨率較高,重建速度快,且可進(jìn)行切割、旋轉(zhuǎn)、縮放等功能。
　　 結(jié)論:根據(jù)不用組織的組織光學(xué)參數(shù)的不同,光子在不同組織的交界處其堆積程度會(huì)形成明顯

5、的增加,其能量分布在邊緣也會(huì)有一定的增強(qiáng)。由此可得,利用激光對(duì)肝癌進(jìn)行照射在癌組織邊緣激光對(duì)組織的損傷程度有明顯的增加,根據(jù)損傷來分辨出癌組織的范圍比常規(guī)用肉眼來觀察更能準(zhǔn)確的確定病變組織的范圍和大小。結(jié)果表明,適量光照強(qiáng)度能引起淺薄全面的腫瘤組織光損傷,深層光損傷伴隨正常組織損傷,其損傷程度隨距離的增加而減小。激光對(duì)組織損傷作用以熱損傷為主,最佳功率6-8 W,最佳時(shí)間8-10 min,最大損傷范圍直徑在20 mm左右。基于VTK的光