肝腫瘤射頻消融治療計畫平台

治療計畫平台

目前，針對肝腫瘤射頻消融術的消融範圍估算治療規劃平台仍尚未問世。本平台專為協助醫師進行治療前的策略分析而設計。

本平台所解決的幾項主要挑戰如下：

腫瘤、血管及鄰近器官的三維解剖模型：

這些模型提供了腫瘤相對於血管、鄰近器官等結構的視覺化參考，有助於醫師評估射頻消融術是否為可行的治療方式。視覺化參考同時也能協助醫師在制定治療策略時，避免對血管及鄰近器官造成機械性損傷 (如穿刺傷害)。

熱沉效應對治療的影響：

由於肝臟血管豐富，血流會帶走組織中的熱能，此現象稱為「熱沉效應」。當腫瘤周圍存在血管時，由於熱沉效應對消融的影響難以預測，射頻消融術往往會被列為禁忌。熱能因對流而散失，可能導致治療不完全，進而提高腫瘤復發的機率。本治療規劃平台已將熱沉效應納入模擬計算。

治療結果預測：

使用者可將治療策略上傳至平台，內容包含：a) 電極數量與位置、b) 治療所使用的功率，以及 c) 治療持續時間。平台將對該策略進行數值模擬，並生成消融範圍的預測結果。此預測可用於確保：a) 鄰近器官不因熱消融而受損，以及 b) 在保留安全邊界的前提下，達到腫瘤的完全消融。

本模型已在GPU上實現平行運算，可快速生成三維解剖模型並迅速估算消融範圍。成功達到接近即時的運算效能，模擬一次歷時20分鐘的臨床治療，僅需約20分鐘的GPU運算時間。如此高效的效能，使得以相對低廉的運算成本探索多種治療策略成為可能。

驗證

在肝臟分割方面，AI模型以400張人工分割影像進行訓練。基於AI的自動分割技術能夠相當精確地識別大型血管。

針對高效能運算模型預測消融範圍的臨床驗證，共納入20名患者，其電腦斷層掃描影像及治療策略均由台大醫院提供，其中亦包含腫瘤位於血管附近的病例。將臨床觀察所得的消融範圍 (來自電腦斷層掃描)與模擬結果所得的數值對應範圍進行比對。結果顯示，平均Dice係數介於0.85至0.9之間，特異性則高於0.95，表明兩者具有高度相似性。圖2 c) 展示了由電腦斷層掃描所得的AI自動分割結果；圖2 d) 則將分析所得的消融範圍與電腦斷層掃描分割後的臨床結果進行了比較。