一种基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法与流程

本发明涉及癌栓造模，具体为一种基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法。

背景技术：

1、局部晚期肾肿瘤的特点是其进展可能会延伸至肾静脉、下腔静脉（ivc）甚至右心房，形成肿瘤血栓。这种情况预示着不良的预后和血栓脱落可能导致的生命风险，是泌尿外科领域面临的一大挑战。已有研究报道，手术整体切除肿瘤能够提高患者的生存率。然而，这种手术伴随着较高的术前并发症发生率和死亡率。可能的并发症包括血栓脱落引起的肺栓塞、血栓切除过程中的大量出血，以及ivc阻塞或断开后可能导致的心脑血流动力学不稳定，进而引发心血管和脑血管并发症。结合免疫检查点抑制剂和抗血管生成疗法的系统性治疗，已成为避免严重手术并发症和延长患者生存期的理想选择。然而，这些治疗方法的疗效尚不尽人意，这表明我们需要进一步研究，以揭示促进肾肿瘤向ivc扩展的关键因素。缺乏强有力的体内模型限制了我们模拟这一过程和验证体外研究结果的能力，阻碍了临床前研究的转化应用。

2、为了研究ivc肿瘤血栓阻塞引起的血液动力学变化和侧支循环的建立，我们初步建立了一个慢性ivc阻塞模型。该模型显示，侧支循环的逐步建立与临床观察相符，但未能展示远端血栓形成，未能解释临床上ivc肿瘤血栓阻塞时近端和远端血栓形成的现象。该模型模拟了肿瘤血栓阻塞ivc的过程，但并未包含实际的肿瘤因素。为了模拟带有ivc血栓形成和进展的肾癌肿瘤微环境，人们考虑使用患者来源的异种移植（pdx）和类器官模型，但pdx模型不易形成ivc血栓，而类器官模型缺乏血管结构，两者均未能成功复制体内免疫微环境。因此，在研究带有ivc血栓的肾癌的发病机制和药物抗性方面，目前存在显著的体内模型缺乏。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，解决了现有技术不便通过密度和体积变化率的比较，精确评估和优化癌栓三维模型的预测准确性的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，包括以下步骤：

4、获取经肾静脉种植肿瘤细胞的小鼠的癌栓医学影像数据；

5、基于癌栓医学影像数据建立癌栓三维模型；

6、对建立的癌栓三维模型进行验证。

7、可选地，获取经肾静脉种植肿瘤细胞的小鼠的癌栓医学影像数据的过程如下：

8、复苏肿瘤细胞并获取肿瘤细胞悬液；

9、基于实时影像导航检测注射肿瘤细胞悬液的过程，使肿瘤细胞悬液进入肾静脉及肾实质；

10、基于影响扫描设备对缝合伤口后的小鼠进行影像扫描获得癌栓医学影像数据。

11、可选地，复苏肿瘤细胞并获取肿瘤细胞悬液的过程如下：

12、复苏肿瘤细胞，传代三次，进行胰酶消化，离心后弃上清液；

13、使用dmem培养基重悬细胞，过滤网计数，稀释后等体积基质胶混合，置于冰上待用；

14、利用注射器抽取肿瘤细胞悬液。

15、可选地，注射肿瘤细胞悬液的过程包括：

16、使麻醉后的小鼠暴露左肾及左肾血管；

17、调整操作板左转90°，使小鼠长轴垂直于操作者后，将小鼠左肾血管钝性游离并裸化；

18、使用微型血管夹沿近心端夹闭左肾血管，观察肾静脉膨大后调整操作板左转90°，使小鼠头朝向操作者；

19、注射器与小鼠静脉呈10-20°角，于微型血管夹远心端的肾静脉进针，匀速注射肿瘤细胞悬液；

20、注射完成后缓慢退针，退针完全后观察进针点有无出血及渗漏，如有出血，用无菌棉签适当压迫止血；

21、去除微型血管夹，观察进针点有无出血，观察注射部位白色区域逐渐减小甚至消失。

22、可选地，基于癌栓医学影像数据建立癌栓三维模型的过程如下：

23、获取定期扫描得到的癌栓医学影像数据，对癌栓医学影像数据进行预处理；对定期扫描得到的癌栓医学影像数据进行自动分割处理，获取小鼠的癌栓血栓区域影像二维切片；

24、基于癌栓血栓区域影像二维切片建立癌栓血栓区域三维体素模型；

25、使用marching cubes算法对癌栓血栓区域三维体素模型进行多边形网格处理，生成最终的癌栓三维模型。

26、可选地，对癌栓医学影像数据进行预处理包括

27、应用滤波方法去除图像中的噪声；

28、使用对比度增强技术，增强图像中的肿瘤和血栓结构。

29、可选地，建立癌栓血栓区域三维体素模型的过程如下：基于弹性配准算法将不同时间点的癌栓血栓区域影像二维切片进行对齐；对癌栓血栓区域影像二维切片进行逐层叠加，生成癌栓血栓区域三维体素模型。

30、可选地，对建立的癌栓三维模型进行验证的过程如下：

31、基于癌栓三维模型获取验证参数，所述验证参数包括模型密度分布和癌栓模型体积；

32、基于癌栓医学影像数据获取影像参数，所述影像参数包括影像密度分布和癌栓影像体积；

33、基于模型密度数据和影像密度数据进行密度分布验证，获得密度误差；

34、基于癌栓模型体积数据和癌栓影像体积数据进行动态变化验证，获得动态误差。

35、可选地，密度误差的公式如下：

36、

37、式中，为密度误差，为模型密度分布的计算函数，为影像密度分布的计算函数，为癌栓的积分。

38、可选地，获得动态误差的过程如下：基于癌栓模型体积获取癌栓模型体积变化率；

39、基于癌栓影像体积获取癌栓影像体积变化率；基于癌栓模型体积变化率和癌栓影像体积变化率获得动态误差，所述动态误差的计算公式为：

40、

41、式中，为动态误差，为在时间点时的癌栓模型体积，为癌栓模型体积变化率，为在时间点时的癌栓影像体积，为癌栓影像体积变化率。

42、上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

43、基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，通过获取高质量的影像数据，建立精确的三维模型，并进行多方面验证，确保模型的准确性和可靠性。这不仅有助于研究癌栓的形成和发展机制，还为临床应用提供了有力的工具，推动了肾肿瘤及相关并发症研究的进步。

技术特征：

1.一种基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，获取经肾静脉种植肿瘤细胞的小鼠的癌栓医学影像数据的过程如下：

3.根据权利要求2所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，复苏肿瘤细胞并获取肿瘤细胞悬液的过程如下：

4.根据权利要求2所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，注射肿瘤细胞悬液的过程包括：

5.根据权利要求1所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，基于癌栓医学影像数据建立癌栓三维模型的过程如下：

6.根据权利要求5所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，对癌栓医学影像数据进行预处理包括应用滤波方法去除图像中的噪声；使用对比度增强技术，增强图像中的肿瘤和血栓结构。

7.根据权利要求5所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，建立癌栓血栓区域三维体素模型的过程如下：

8.根据权利要求1所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，密度误差的公式如下：

9.根据权利要求1所述的基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，其特征在于，获得动态误差的过程如下：

技术总结本发明公开了一种基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，涉及癌栓造模技术领域。该基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，包括以下步骤：获取经肾静脉种植肿瘤细胞的小鼠的癌栓医学影像数据；基于癌栓医学影像数据建立癌栓三维模型；对建立的癌栓三维模型进行验证，基于医学影像数据分析的肾肿瘤及癌栓造模方法，通过获取高质量的影像数据，建立精确的三维模型，并进行多方面验证，确保模型的准确性和可靠性。这不仅有助于研究癌栓的形成和发展机制，还为临床应用提供了有力的工具，推动了肾肿瘤及相关并发症研究的进步，解决了现有技术不便通过密度和体积变化率的比较，精确评估和优化癌栓三维模型的预测准确性的问题。技术研发人员：李修彬,赵旭鹏,李怀康,李尚韦,王集琛,李迪,梁启杨,巫胜攀,许清江,刘侃,黄庆波,马鑫受保护的技术使用者：中国人民解放军总医院第三医学中心技术研发日：技术公布日：2024/7/29