國衛院生醫工程與奈米醫學研究所副研究員馬克沁（Dr. Solovchuk）研究團隊，開發HIFU肝腫瘤熱消融治療的術前評估數學運算模型，透過運算後提供的治療參數進行治療，可提高HIFU熱消融的精準度，並減少破壞正常組織的機率，達到個人化精準醫療的結果。研究成果分別於2015年和2018年發表於國際期刊《Communications in Computational Physics》與《Computers & Fluids》。

國衛院馬克沁博士研究團隊開發開發HIFU肝腫瘤熱消融治療的術前評估數學運算模型，以達到精準醫療成效。

由於人體的肝臟沒有神經示警而難以察覺病況，一旦等到患者出現了黃疸、腹水症狀時，其實病患大多已進入中晚期，錯失黃金治療時間。在癌症治療中，各類實體腫瘤常見的治療方法為外科切除手術，輔以放射線治療或化學藥物治療。近年來，非侵入高能聚焦超音波消融術（high-intensity focused ultrasound ablation；HIFU ablation），亦稱「海扶刀」，為無法承受麻醉開刀手術風險的病患提供另一種治療選擇。

在醫學應用層面廣泛的「海扶刀」，是從體外操作使體內腫瘤組織凝固性壞死的熱治療醫學工具之一，可針對腫瘤病灶精確控制熱消融範圍，能縮短手術流程時間並達到根除性治療，相當於以無創方式達到外科手術的切除效果。

然而，這種手術仍存在著長時間手術造成皮膚、肌肉骨骼，乃至臟器燒傷的風險；為避免海扶刀造成健康組織的傷害，並且在HIFU肝腫瘤消融手術過程中影響治療結果的因素相當多，例如患者皮下脂肪厚度、病灶深度、位置及大小、病灶週邊血管以及鄰近組織的分佈情形等，在臨床執行上有一定程度的挑戰。

國衛院馬克沁博士研究團隊耦合聲學、熱學、流體動力學三個場域和空化現象，開發新的數學運算模型可精準模擬患者患部，並結合多圖形處理器（GPU）高效能運算加速分析速度，可以快速提供包含輸出能量、治療時間、治療路徑等臨床處置建議，幫助醫師訂定手術計畫治療參數進行治療。在離體和活體動物實驗結果進行驗證比較，模擬實驗與活體動物實驗結果高度相似，而借助高效能運算，腫瘤消融手術時間可從數小時縮短成數分鐘。

海扶刀的新式數學運算模型若能正式運用在臨床治療中，除了可讓醫師即時快速的了解患者狀況，提供醫師在術前精準的治療參數計畫，在降低周邊組織傷害的同時，也幫助患者術後更快的復原，未來或可能延伸運用在其他實體腫瘤的治療模擬運算上，進一步實現個人化的精準醫療。

關於研究論文全文，請瀏覽：https://doi.org/10.4208/cicp.171214.200715s

https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2018.03.008