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肺癌介入治疗的图象处理和模拟实验研究

袁华  
【摘要】: 本文阐述了肺癌介入治疗的意义、作用、存在的问题和作者采用的解决方法。 介入治疗是现代医学的学科前沿。肺癌介入治疗以其疗效好、创伤小、恢复快等优点使无手术指征的肺癌患者获得了新的有效的治疗措施。 但是,肺癌介入治疗毕竟是一门崭新的综合技术,它还存在许多问题,尤其是高位截瘫并发症等问题,严重阻碍着肺癌介入治疗的推广和开展。国内外的学者对此问题从多方面进行过大量的研究,但均未能提出完善的解决办法。曾经有人采用血流动力学模拟方法,为这些问题的解决,取得了突破性的进展,但仍然存在着比如伴有胸水的肺癌患者的肿瘤大小的判断、灌注率的影响因素等等需要进行深入研究的问题。本文为解决这些问题进行了如下的研究工作: 在研究数学形态学、滤波等数字图象处理技术的基础上,提出了一种图象滤波新方法——多SE形态金字塔法,将它应用于支气管动脉数字减影图象的滤波处理,提高了信噪比,以帮助医生判读和利于下一步的边缘检测的准确成功; 在研究模糊数学、边缘检测等数字图象处理技术的基础上,提出了一种计算广义模糊算子在边缘检测中的关键参数定量计算方法,成功检得数字减影图象中深浓染的肿瘤病灶的边缘,从而计算得到肿瘤的大小,为不能从传统X胸片获得肿瘤大小的病人提供了一种肿瘤大小自动检测的手段,以便肺癌介入治疗术前制定方案和术后评价疗效; 在前人定性实验研究基础上,进行了肺癌介入治疗的血流动力学定量模拟实验研究。在模拟左心循环系统的基础上设计了实验段,以仿真临床肺癌介入 治疗,设计了一套彩色图象采集处理系统,附着在模拟实验系统上,可以实时 采集主动脉内、小分支动脉入口附近的流体图象,以定性分析模拟肺癌介入治 疗的实验图象;提出了一种新的实验方法一一一pH值测定法,解决了混合液中 药液的体积测定问题;设计并作了一系列模拟定量实验,得到了一系列全新的 结果:得到了小分支动脉不同内径、不同开日位置的三维自然灌注区大小和形 状的定量描述,为医生改变传统插管方式、针对特定的病人确定导管端口的位 置提供了理论依据;得到了不同型号导管对自然灌注区的影响规律,为介入医 生选择合适的导管提供了理论依据;得到了自然灌注区内外的关键点的进药量 受小分支动脉流量、主动脉舒缩压、药液推注速度的影响规律,为特定病人制 定一个有效的介入治疗方案提供了理论依据;根据实验得到的定量自然灌注 区的形状,我们设计了自动跟踪定位导管端口软件,为提高肺癌介入治疗的疗 效和安全性提出了建设性的方法。 本文首次尝试用临床医学图象、模拟实验图象、定量模拟实验等手段,对 肺癌介入治疗存在的一些问题进行了综合研究,该研究为肺癌介入治疗提供的 相关原理和基础理论依据,己由临床证实是正确的,既很好地解释了临床医学 上的现象,又为临床一些问题的解决提供了指导性的意见。这些研究成果既为 肺癌介入治疗的发展作出了贡献而具有重大的临床应用价值,而且还为生物医 学工程学和生物力学开拓了新的研究领域,具有重大的科学意义。


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