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基于混合现实引导的肺结节定位方法的研究

基于混合现实引导的肺结节定位方法的研究

作者：辛宁中国人民解放军海军军医大学

学位级别：硕士

【研究目的】随着低剂量高分辨率CT的普及,越来越多的肺结节被发现,胸腔镜微创手术是肺结节诊断和治疗的主要手段,而如何定位肺结节一直是胸外科医生面对的难题。目前最常用的方法为CT引导下肺结节定位,但其存在定位时间长、CT依赖度高... 详细信息

【研究目的】随着低剂量高分辨率CT的普及,越来越多的肺结节被发现,胸腔镜微创手术是肺结节诊断和治疗的主要手段,而如何定位肺结节一直是胸外科医生面对的难题。目前最常用的方法为CT引导下肺结节定位,但其存在定位时间长、CT依赖度高、辐射剂量大、受限于手术时间和定位地点等问题。混合现实是继虚拟现实和增强现实之后出现的新型数字显像技术,其在实现虚拟环境和现实空间精准匹配的基础上,可以完成现实空间对虚拟环境的实时交互。基于此,我们拟利用混合现实技术,探索一种新型的肺结节定位方法,以期在保证肺结节定位准确度的基础上,能够避免上述问题的发生。【研究方法】1、混合现实引导下肺结节定位装置的研发:利用混合现实可以匹配现实空间和虚拟环境的特点,在运动捕捉系统定位球的基础上,改进现有的一次性使用活检穿刺针和一次性导向器,研发出适合混合现实引导下的肺结节定位装置;2、混合现实引导下肺结节定位虚拟环境的建立:利用三维重建技术,结合混合现实引导下肺结节定位虚拟环境的建设需求,探索并建立混合现实引导下肺结节定位所需的简洁、实用的三维模型;3、混合现实引导下肺结节定位的动物实验:将60只实验动物(比格犬)分为两组,在混合现实引导下肺结节定位装置研发、虚拟环境构建以及动物模型建立成功的基础上,对比混合现实引导下肺结节定位与CT引导下肺结节定位在穿刺定位准确度、穿刺定位时间、穿刺定位次数以及穿刺定位相关并发症等方面的优劣,从而探讨混合现实引导下肺结节定位的可行性和合理性。【研究结果】1、在运动捕捉系统定位球的基础上,成功研发出混合现实引导下一次性使用活检穿刺定位针和混合现实引导下一次性导向器;2、利用三维重建技术,结合混合现实引导下肺结节定位要求,成功探索出混合现实引导下肺结节定位所需的最简介、最实用的重建步骤和重建模型;3、混合现实引导下肺结节定位和CT引导下肺结节定位的穿刺准确度差异无统计学意义(5.71±2.59 vs 5.57±5.02mm,p=0.895)。混合现实引导下肺结节定位在穿刺定位时间上短于CT引导下肺结节定位组(8.07±1.44 vs 10.23±2.65 p定位次数上少于CT引导下肺结节定位组(p定位相关并发症(气胸、出血、脱钩等)发生率的差异无统计学意义(p=0.286)。【研究结论】混合现实引导下肺结节定位不受手术时间和定位地点的限制,在确保穿刺定位准确度的基础上,减少了穿刺定位所需的时间和穿刺次数,从而减少了定位所需的CT扫描次数和所接受的辐射剂量,同时一定程度上减少了穿刺定位相关并发症的发生,为临床肺结节定位提供了新思路和新方法。但下一步仍需通过对混合现实引导下肺结节定位方法的改进,进一步减少影响定位准确度的相关因素,从而提高定位准确度,同时需进行多中心的临床试验进一步验证其临床安全性和可行性。

关键词：混合现实肺结节定位穿刺定位三维重建虚拟现实增强现实

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不同肺结节定位方式的应用

中文科技期刊数据库（文摘版）医药卫生 2023年第2期 30-33页

作者：靳世海马金山新疆医科大学新疆乌鲁木齐830000 新疆维吾尔自治区人民医院胸外科新疆乌鲁木齐831118

随着低剂量螺旋 CT对肺癌的筛查普及,肺部小结节的检出率不断提高。其中部分肺小结节不能排除恶性肿瘤的可能,治疗首选电视胸腔镜下手术切除。因此,如何在术中对肺小结节精确定位并在最大限度保护肺功能的前提下精准切除结节,是胸外科... 详细信息

随着低剂量螺旋 CT对肺癌的筛查普及,肺部小结节的检出率不断提高。其中部分肺小结节不能排除恶性肿瘤的可能,治疗首选电视胸腔镜下手术切除。因此,如何在术中对肺小结节精确定位并在最大限度保护肺功能的前提下精准切除结节,是胸外科医师面临的重要课题。目前,肺部小结节辅助定位主要方法分为术前定位及术中定位。本文简要综述现有定位方法的优缺点等。为临床应用及后续研究提供参考。

关键词：肺结节肺结节定位 VATS

基于骨性结构结合三维重建技术在肺结节定位中的应用

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中国医学工程 2023年第1期31卷 9-13页

作者：吕思杭刘志良锦州医科大学附属第一医院心胸外科辽宁锦州121000

目的探讨基于骨性结构结合三维重建技术在肺结节定位中的应用及意义。方法回顾2019年1月至2021年10月期间通过胸部CT检查表现为肺磨玻璃结节并行肺楔形切除术患者105例,根据定位方法分成两组,三维重建组53例,Hook-wire组52例。比较两组... 详细信息

目的探讨基于骨性结构结合三维重建技术在肺结节定位中的应用及意义。方法回顾2019年1月至2021年10月期间通过胸部CT检查表现为肺磨玻璃结节并行肺楔形切除术患者105例,根据定位方法分成两组,三维重建组53例,Hook-wire组52例。比较两组的围术期资料。结果所有患者均顺利完成手术。三维重建组和Hook-wire组结果分别如下:失败率(3.8%vs.5.8%,P=0.678)、手术时间[(20.1±7.2)min vs.(20.7±5.7)min,P=0.630]、楔形切除术术中出血量[(39.7±9.7)mL vs.(40.3±11.5)mL,P=0.780]、留置引流管时间[(2.5±0.6)d vs.(2.7±0.7)d,P=0.658]、切缘至结节外缘距离[(2.5±0.3)cm vs.(2.5±0.3)cm,P=0.715]。两组比较,差异均无统计学意义。Hook-wire肺结节定位组有2例气胸、6例血胸、2例脱钩;三维重建组有1例血胸,无其他并发症。结论三维重建技术对肺结节定位准确,无Hook-wire肺结节定位法相关并发症,在临床应用中尤其是距胸膜较近的肺结节有一定优势。

关键词：肺结节定位三维重建 Hook-wire

肺结节定位针在肺小结节术前定位的初步临床研究

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影像诊断与介入放射学 2020年第5期29卷 349-355页

作者：郭坚溪张华肖伟俅李勇张彦舫孔健深圳市人民医院(暨南大学第二临床医学院南方科技大学第一附属医院)介入放射科广东深圳518020

目的电视胸腔镜(VATS)下切除肺小结节日益普遍,术前的肺小结节定位是手术成功的关键因素。评估CT引导下使用肺结节定位针VATS术前定位的安全性、有效性及可行性。方法分析2019年11月~2020年8月我院VATS术前在CT引导下行肺结节定位针定位... 详细信息

目的电视胸腔镜(VATS)下切除肺小结节日益普遍,术前的肺小结节定位是手术成功的关键因素。评估CT引导下使用肺结节定位针VATS术前定位的安全性、有效性及可行性。方法分析2019年11月~2020年8月我院VATS术前在CT引导下行肺结节定位针定位的28例肺小结节患者(共定位28枚肺结节)资料,总结定位技术成功率和并发症发生率及筛查与并发症有关的危险因素。结果CT引导下肺结节定位针定位技术成功率100%,未发现定位针脱钩或移位,无临床死亡或严重并发症发生。定位的28枚肺结节平均大小(7.53±3.06)mm,结节与胸膜距离(10.38±7.46)mm,定位针胸膜下深度(21.61±11.92)mm,锚定定位针与结节距离(4.40±2.95)mm,平均定位时间(28.54±11.46)min。定位后总体并发症10例(35.71%),均为I级不良事件;其中无症状气胸8例(28.57%),肺出血7例(25.00%),疼痛1例(3.57%)。并发症的发生与患者性别、年龄、吸烟史、定位时间、体位、经肺穿刺次数、结节大小、结节位置、锚爪与结节距离、定位针胸膜下深度无明显相关性(P>0.05),而结节与胸膜距离是气胸发生的独立危险因素(OR=0.843,95%CI:0.514~1.029,P肺结节均成功经VATS下切除,平均手术时间(102.67±58.14)min,无需转开胸手术,术后平均住院时间(5±2)d。结论CT引导下肺结节定位针定位肺结节是一种有效、便捷、安全的电视胸腔镜术前定位方法。

关键词：肺结节定位 CT引导肺结节定位针电视胸腔镜

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基于卷积神经网络的肺结节检测与定位

通讯世界 2019年第12期26卷 173-174页

作者：李沅书孙佳宁高辉雪吉林大学计算机科学与技术学院

近年来,肺癌成为对我国人民健康与生命安全威胁最大的恶性肿瘤之一。肺癌早期以肺结节形式体现,计算机辅助检测系统已应用到医学影像方面的研究,本文在现有计算机辅助系统传统检测算法的基础上加以改进,提高了检测的准确性。

关键词：深度学习肺结节定位卷积神经网络随机森林

CT引导下螺旋金属丝穿刺定位联合腹带固定在胸腔镜肺部小结节切除术中的应用

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徐州医科大学学报 2022年第3期42卷 199-203页

作者：张成张昊徐州医科大学附属医院胸心外科江苏徐州221002

目的探讨CT引导下螺旋金属丝穿刺定位联合腹带固定在肺部小结节切除术中的可行性、安全性及准确性。方法回顾性分析徐州医科大学附属医院2021年7月1日—12月31日入院的100例肺部小结节患者的病历资料,按照定位方式分为2组(n=50)。实验... 详细信息

目的探讨CT引导下螺旋金属丝穿刺定位联合腹带固定在肺部小结节切除术中的可行性、安全性及准确性。方法回顾性分析徐州医科大学附属医院2021年7月1日—12月31日入院的100例肺部小结节患者的病历资料,按照定位方式分为2组(n=50)。实验组采用螺旋金属丝定位联合腹带固定,对照组采用单纯螺旋金属丝定位,统计2组定位成功率、定位时间、定位并发症发生率、手术切除时间。结果实验组患者定位时间为(19.62±0.36)min,显著短于对照组(21.66±0.51)min(P定位并发症发生率显著低于对照组(P结节切除时间、定位成功率差异均无统计学意义(P>0.05)。结论CT引导下螺旋金属丝定位联合腹带固定在胸腔镜肺部小结节切除术中操作简单快捷,定位可靠,定位并发症发生率低,具有较好的安全性及有效性,值得临床推广和应用。

关键词：肺部结节胸腔镜手术 CT引导穿刺定位肺结节定位腹带固定

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孤立肺结节计算机辅助检测系统设计

中国当代医药 2012年第34期19卷 159-161页

作者：杨娜娜哈力旦.阿布都热依木新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

以胸部CT图像为研究对象进行孤立肺结节检测,首先将原始CT图像进行肺实质分割,然后将肺实质图像中的候选肺结节进行定位并进行特征值计算,进而剔除血管等伪区。基于以上检测方法,进行完整的GUI功能界面设计。界面的主要功能包括图像的... 详细信息

以胸部CT图像为研究对象进行孤立肺结节检测,首先将原始CT图像进行肺实质分割,然后将肺实质图像中的候选肺结节进行定位并进行特征值计算,进而剔除血管等伪区。基于以上检测方法,进行完整的GUI功能界面设计。界面的主要功能包括图像的预处理、肺实质分割和肺结节定位及特征计算四部分主要内容。

关键词：肺实质分割肺结节定位特征值计算 GUI设计

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数字3D技术在胸外科中的发展及应用

中华腔镜外科杂志（电子版） 2021年第6期14卷 379-384页

作者：林映雪梁朝阳刘阳李宬润解放军总医院第一医学中心胸外科北京100853 南开大学医学院天津300071

计算机技术已经经历了70余年的发展,在20世纪90年代通过电视辅助胸腔镜手术(video assisted thoracic surgery,VATS)才真正与临床医学结合,尤其是在胸外科领域的应用起来,是胸外科技术发展史上具有里程碑意义的事情。此后30年来,胸外科... 详细信息

计算机技术已经经历了70余年的发展,在20世纪90年代通过电视辅助胸腔镜手术(video assisted thoracic surgery,VATS)才真正与临床医学结合,尤其是在胸外科领域的应用起来,是胸外科技术发展史上具有里程碑意义的事情。此后30年来,胸外科学在以VATS为主要手术方式的引导下完成了各式手术并发展至今。近年来,计算机硬件技术和软件水平有了突破式的发展,各类专用设备、配套软件等与各医疗专科结合形成了各专业不同技术特色的,以复合型技术支撑为引导的学科技术体系,在胸外科领域的疾病诊断、小结节定位、治疗中已有大量运用和研究探索。在小结节定位方面,笔者对术前CT引导下亚甲蓝注射、术前CT引导下医用胶注射、术前CT引导下cook微弹簧圈定位、术前CT引导下Hook-Wire穿刺定位、电磁导航定位在临床上的应用进行了总结回顾,以及总结笔者所在医院在部分技术实际应用操作中的经验。在胸部疾病治疗方面,3D技术在早期肺癌小结节精准切除的运用中显现出优势,3D打印技术也通过个体化增材制造技术在胸外科(诸如完成了胸壁缺损修复、气管支架置入、骨性关节重构等)应用并取得了满意疗效。相信在未来,随着3D技术与胸外科手术技术的发展、运用和更好地结合,能更好地发挥出数字3D技术在临床应用中的价值,产生更好的社会经济效益,造福广大患者。

关键词：数字3D技术胸外科手术肺结节定位

CT引导下Hook-wire穿刺定位肺小结节的应用及并发症情况分析

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临床肺科杂志 2020年第9期25卷 1333-1336页

作者：汪志海杨坤耿耿芮玉峰陶勇芜湖市第二人民医院胸心外科安徽芜湖241000

目的回顾分析在我单位先行CT引导下Hook-wire穿刺定位、后行胸腔镜(Video-assisted thoracoscopic surgery,VATS)手术处理的肺小结节患者的临床资料,统计定位情况及并发症情况。方法汇总2018-3月至2019-8月我科收治的,行术前CT引导下Hoo... 详细信息

目的回顾分析在我单位先行CT引导下Hook-wire穿刺定位、后行胸腔镜(Video-assisted thoracoscopic surgery,VATS)手术处理的肺小结节患者的临床资料,统计定位情况及并发症情况。方法汇总2018-3月至2019-8月我科收治的,行术前CT引导下Hook-wire穿刺定位的,62例共68枚,最大径≤2.0cm的肺结节患者的临床数据,统计穿刺时间(指每个病例总穿刺时间,后统一表述为穿刺时间)、穿刺成功率、病理结果、并发症情况;并对可能影响并发症发生的因素进行统计学分析。结果研究纳入62例共68枚肺结节(男性26例,女性36例),平均穿刺时间14.4min±5.3min(8min^35min);术中发现2例脱钩,穿刺成功率97.1%;8例出现并发症(4例微量气胸,3例肺周出血,1例针道出血),并发症发生率11.8%。并发症病例均无需进一步处理,2例脱钩患者均根据术中肺表面穿刺点而顺利完成手术。术后病理结果:良性病变8例,浸润前病变(原位腺癌+微浸润腺癌)18例;转移瘤4例,浸润性病变38例。单因素分析显示:年龄(是否大于60岁)、既往肺部疾病史(慢支、肺气肿、肺部感染、肺结核、肺部肿瘤等)、结节距胸膜距离、穿刺时间,对并发症发生有显著影响(P结节距胸膜距离(OR=0.011;P=0.003),穿刺时间(OR=0.024;P=0.001),是并发症发生的独立危险因素。结论术前CT引导下肺小结节Hook-wire穿刺定位法,有一定的并发症发生率,但均较轻微,大多数无需进一步处理。此方法安全有效,值得临床推广。另外,既往肺部疾病史、穿刺时间、结节距胸膜距离,是并发症发生的独立危险因素。

关键词： Hook-wire 胸腔镜肺结节定位 CT