[发明专利]一种小器官肿瘤演化的模型建立方法及计算机可读存储介质

说明书

本发明提供了一种小器官肿瘤演化的模型建立方法及计算机可读存储介质，模型建立方法，包括以下步骤：基于小器官肿瘤的CT/MRI影像数据和FDT‑PET数据，预处理后用作为模型训练集；基于CT/MRI影像数据和FDT‑PET数据，获得CT/MRI影像数据和FDT‑PET数据内肿瘤区域细胞内体积分数图谱，及肿瘤标准化摄取值图谱；将两者对齐并比较；基于比较结果，构建小器官肿瘤演化模型，并对小器官肿瘤演化模型训练、计算后，调整小器官肿瘤演化模型的模型参数；基于原始数据对小器官肿瘤演化模型验证，并二次调整小器官肿瘤演化模型的模型参数。采用上述技术方案后，可为医生提供小器官肿瘤的类别判断、位置识别、有效切除等提供良好的参照和预测。

技术领域

本发明涉及医学影像分析领域，尤其涉及一种小器官肿瘤演化的模型建立方法及计算机可读存储介质。

背景技术

随着人们的日常餐饮、生活习惯、自然环境等因素的不断变化，以及人口结构的老龄化进程，我国的恶性肿瘤诊断率逐年递增。根据我国癌症中心发布的2019年全国癌症报告显示，我国恶性肿瘤死亡已经占到了居民全部死因的23.91％，防控形势严峻。

目前，恶性肿瘤已经成为了威胁人类健康的主要公共卫生问题之一。胰腺、胆囊和膀胱等小器官癌是常见的恶性肿瘤。由于此类恶性肿瘤的特点是位置隐匿、难以发现，经常诊断出来时已是晚期，并且容易转移，因而病死率较高。其中，胰腺肿瘤是预后最差、恶性程度最高的肿瘤之一，被称为“癌症之王”。虽然手术切除作为治疗恶性肿瘤最主要的方案之一备受关注，但是即使肿瘤完整切除，不少患者仍会快速复发。这表示手术时肿瘤已经发生隐匿性转移或者切缘(resection margin，RM)存在肿瘤残留，所以恶性肿瘤的切除手术要求切缘达到阴性(即R0切除)。但是在手术实施过程中，尤其是针对浸润性强且边界模糊的小器官恶性肿瘤，例如胰胆等手术时，通过医生肉眼及经验界定肿瘤是否达到R0切除，这对医生和病人而言都存在不小的安全隐患。同时，由于胰胆、膀胱等小器官体积较小、结构复杂，毗邻细微的重要神、血管及脏器等，也导致了手术操作难度大、风险性高，而且易存在切除不完全、复发、并发症和功能损失等情况。因此，术前精确规划、术中安全有效切除肿瘤、术后精准评价肿瘤治疗效果是治疗成功的关键。

随着数字医学技术的不断发展，计算机辅助手术技术的出现极大地改善这一状况。特别是利用计算机技术来实现小器官恶性肿瘤的术前精准规划和术后的可靠评估。计算机辅助手术规划是在术前影响数据的基础上，利用计算机技术帮助医生制定合理的手术规划方案。首先，通过图像分割实现对肿瘤及周围重要解剖结构的精确分割。然后，实现对腹部脏器、肿瘤及血管的三维可视化重建。最后建立全方位、多角度、立体直观的肿瘤形态、血管分布及脏器相连等的三维可视化结果，辅助医生精准地规划切除肿瘤的最佳方案。如南方医科大学的方施华教授团队研发的腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)，结合CT/MRI等多模医学图像，实现了胰胆肿瘤及其周边血管、重要器官的三维可视化显示，为精确的手术规划提供指导；除此之外，针对于小儿肝脏胰等器官，具有血管更细，手术难度大等问题，青岛大学附属医学院董蒨教授团队与海信集团联合研制基于小儿肝胆胰的计算机辅助系统(Hisense CAS)，可实现对重要解剖结构的三维可视化显示，为小儿外科患者提供了精准化的手术规划方案，获2019年度国家科技进步二等奖。因此，计算机辅助手术规划可以大大降低手术的操作难度，提高手术精度，对于提升患者的治愈率和生存率等具有重要意义。

在目前的胰胆、膀胱等小器官的恶性肿瘤的临床诊断中，往往只是利用影像来识别、判断和定位肿瘤。而针对于肿瘤的演化过程中的研究往往被忽略。

因此，需要一种新型的小器官肿瘤演化的模型建立方法及计算机可读存储介质，可利用影像中肿瘤的浸润性、纹理特征、轮廓大小、生存周期等信息可以有效地探索肿瘤的演化过程，并形成最终的肿瘤演化模型。这对于肿瘤的类别判断、位置识别、生长预期、有效切除、防止术后复发等具有重要的指导意义。

发明内容