本文關(guān)鍵詞：拓撲分析法改進64排螺旋CT三維重建及其對胃周動脈的顯示能力及在腹腔鏡胃癌根治術(shù)中臨床意義，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：背景腹腔鏡胃癌根治術(shù)由于具有創(chuàng)傷小、術(shù)后疼痛輕、機體免疫功能影響小、胃腸功能恢復(fù)快及住院時間短等優(yōu)點,并且在手術(shù)死亡率、并發(fā)癥率、術(shù)后生存率等方面與剖腹手術(shù)效果相當(dāng),所以被越來越多的外科醫(yī)師所認可。近年在東方國家中,關(guān)于LAG的高級別醫(yī)學(xué)證據(jù)不斷呈現(xiàn)。但是,在腹腔鏡胃癌根治手術(shù)中,由于去了手的觸覺,對于組織和血管的判斷更加困難；腹腔鏡下的手術(shù)視野不能像開腹手術(shù)獲得全面的三維視角,單純而局限的二維視圖難以獲得空間構(gòu)象的全面認知；雖然腹腔鏡的局部放大作用有利于精細操作,但同時降低了對毗鄰關(guān)系的判別力,這將給腹腔鏡下辨識胃周血管解剖帶來一定難度。因此,如何通過術(shù)前檢查更準(zhǔn)確的評估腫瘤位置,識別變異的解剖結(jié)構(gòu),對優(yōu)化手術(shù)流程,保證手術(shù)安全進行有重要意義。以計算機斷層掃描為基礎(chǔ)的組織三維重建技術(shù),自1970年提出以來,已經(jīng)在骨科、神經(jīng)外科等領(lǐng)域起到越來越重要的作用。隨著掃描設(shè)備及掃描技術(shù)的不斷更新、進步,掃描結(jié)果的質(zhì)量在不斷的提升,重建技術(shù)也不斷完善。目前,骨骼系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的三維重建日趨完善,也越來越被醫(yī)生作為診斷和評估病情的重要資料。與之相比,腹部組織的重建技術(shù)有著明顯不足：一方面可以重建的組織有限：目前僅在實體器官和腹部血管有著比較成熟的重建技術(shù),在腹腔血管及實體臟器如肝、脾等有較好的重建效果,而缺少空腔臟器的重建技術(shù)；另一方面重建的效果受制于CT原始數(shù)據(jù),在存在各種腹部疾病的情況下,如腹膜炎腹腔積液、腹腔占位性病變、嚴重的腸粘連等影響到CT原始數(shù)據(jù),目前的重建手段均難以達到理想的效果。雖然目前該技術(shù)存在諸多制限,但也在肝膽外科、泌尿外科、胃腸外科有重要的作用。越來越多的腹部手術(shù)專家肯定了術(shù)前腹部增強CT及重建對手術(shù)安全的重要意義。然而,不能全面展現(xiàn)腹部臟器和組織始終制約著這項技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。拓撲學(xué)(General Topology)主要是研究拓撲空間的自身結(jié)構(gòu)及其間的連續(xù)映射的學(xué)科。G. Cantor于1895,1897年的論文建立了集的理論,這導(dǎo)致了20世紀(jì)早期F. Hausdorff, M. Frechet, C. Kuratowski等數(shù)學(xué)家對拓撲空間概念的建立,而一般拓撲學(xué)進一步發(fā)展的基礎(chǔ)的奠定主要歸功于P. Urysohn, P. Alexandroff及A.Tychonoff等。起源自圖形學(xué)研究的拓撲學(xué),在圖象的分析與重建有著獨特的作用。在眾多CT重建方法中,最終重建結(jié)果的拓撲學(xué)檢驗具有重要的作用。在醫(yī)學(xué)三維重建技術(shù)中,向量運算在空間構(gòu)建和分析上有著重要的作用。幾何向量(也稱為歐幾里得向量),指具有大小和方向的幾何對象,可以形象化地表示為帶箭頭的線段�？臻g結(jié)構(gòu)的拓撲性質(zhì)與其具體形狀無關(guān),而是取決于該空間結(jié)構(gòu)的自身性質(zhì),如連續(xù)性、開放或封閉以及各組分之間的關(guān)系。因此使用拓撲檢驗分析CT數(shù)據(jù)可以避免因為器官形狀上的個體差異以及位置上的異常引起的變差。針對拓撲性質(zhì)對解剖結(jié)構(gòu)的特征性描述,本研究著眼于將拓撲檢驗加入重建前的數(shù)據(jù)分析中,通過拓撲分析建立拓撲關(guān)系與解剖學(xué)中臟器相對位置的對應(yīng)關(guān)系。并將經(jīng)典解剖學(xué)的既有知識與拓撲分析、輔助重建工作相結(jié)合,提高最終模型的完成質(zhì)量。目的本文的第一部分旨在討論保證前端數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性情況下,在數(shù)據(jù)處理過程中引入拓撲分析分析臟器間的拓撲關(guān)系.來分析血管的臟器、血管的解剖學(xué)關(guān)系,最終在解剖學(xué)的指導(dǎo)下改進腹部實體器官的重建結(jié)果；而在本文的第二部分則基于64排螺旋CT掃描數(shù)據(jù)的動脈血管的三維重建,對469例腹腔血管三維重建結(jié)果腹腔血管的分型進行深入研究,并討論其對腹腔鏡胃癌根治術(shù)中操作的意義對進行分析。方法1.拓撲分析法改進64排螺旋CT三維重建效果(1)研究對象：2014年3月～2014年5月,隨機選擇18例臨床推薦行腹部增強掃描患者納入本研究,男13例,女5例,年齡32～73歲(平均56歲)。(2)CT掃描流程：患者空腹6h以上,掃描前半小時口服600ml溫開水充盈腸道,臨掃描前3min再口服300ml溫開水充盈胃和十二指腸。18例患者都使用SIEMENS 64排雙源CT掃描機,掃描條件：管電壓120KV、管電流250mAs,采用0.5x64排探測器組合,層厚0.5mm、層間距0.3mm,準(zhǔn)直螺距0.984,球管旋轉(zhuǎn)一周時間0.4s。患者的CT掃描序列包括平掃期、動脈期、門靜脈期以及實質(zhì)期。根據(jù)掃描確定掃描范圍(膈頂至腎下極),在完成CT平掃后,采用采用小劑量預(yù)注射技術(shù)：所有檢查者行Test Bolus (4ml/s,20ml)獲取動脈期小劑量預(yù)注射時間密度曲線(TDC)。上述檢查完成后,使用經(jīng)雙筒高壓注射器(A管為對比劑1.2ml/KG上限100ml,B管生理鹽水20m1)注射大劑量,注射速度均為4ml/s,于腹部動脈CT值預(yù)計達到100Hus延遲5s以160kV(p)進行動脈期掃描；而門靜脈期和實質(zhì)期分別延遲45秒及2分鐘。(3)圖像篩選及拓撲分析：通過測量每組CT圖像的噪聲值即像素標(biāo)準(zhǔn)差對CT圖像進行篩選。以信噪比及噪聲值作為CT的評估標(biāo)準(zhǔn),對于不滿足AP11.5, PVP12.0,CNR動脈27.5,CNR門靜脈9.5,CNR肝臟5.6的CT圖集,由于可能導(dǎo)致較大的偏差,不進行后續(xù)的處理。通過拓撲的非剛性配準(zhǔn)的在同一CT集中的不同圖像組間建立映射關(guān)系,在數(shù)據(jù)進行分類后的基礎(chǔ)上分析點之間的連續(xù)性關(guān)系,同時進行升維處理以構(gòu)建歐幾里德四維空間矩陣,根據(jù)矩陣內(nèi)部的拓撲性質(zhì)分割為子矩陣的集合,這樣一方面我們可以采用與傳統(tǒng)解剖學(xué)知識相比對的方法來識別這些拓撲空間集,另一方面也可以提取拓撲空間集的信息提供個體的解剖信息。(4)三維重建：在MINIC 17.0軟件中運用thresholding工具進行分割后,根據(jù)組織性質(zhì)不同選擇聯(lián)合morphology operation erode工具與smart expand工具或boanboast工具優(yōu)化分割結(jié)果,并完成初步的重建結(jié)果。然后根據(jù)計算獲得的拓撲信息結(jié)果,對導(dǎo)入3dmax軟件中三維重建的結(jié)果進行優(yōu)化,包括增加解剖結(jié)構(gòu)信息以及根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)剔除額外組塊。2.64排螺旋CT血管三維重建對胃周動脈的顯示能力及其臨床意義(1)研究對象：2012年11月～2013年12月,隨機選擇469例臨床推薦行腹部增強掃描患者納入本研究,男322例,女147例,年齡5-85歲(平均48歲)。肝臟占位149例(其中合并肝膽管結(jié)石13例,合并食管胃底靜脈曲張6例),單純肝膽管結(jié)石66例,胃十二指腸占位61例(其中合并肝膽管結(jié)石9例),單純食管胃底靜脈曲張111例,胰腺占位26例(合并肝膽管結(jié)石2例),脾占位43例,正常13例。(2)64排CT原始掃描數(shù)據(jù)采集設(shè)備SIEMENS 64排雙源CT掃描機(德國)。高壓注射器采用MEDRAD雙筒高壓注射器(美國)。圖像后處理工作站為SIEMENS 64排雙源CT掃描機自帶的StartVitred工作站。(3)掃描參數(shù)：管電壓120KV、管電流250mAs、每旋轉(zhuǎn)1周時間為0.4s、螺距(pitch)0.984、層厚5mm。(4)平掃和動態(tài)CT增強掃描：平掃：采用0.5X64排探測器組合,以層厚5mm、間隔3mmm,螺距(Pich)0.984,球管旋轉(zhuǎn)一周時間0.4s,掃描視野40---50cm,矩陣512x512。開始常規(guī)上腹部平掃。CT增強掃描：采用采用小劑量預(yù)注射技術(shù)：所有檢查者行測試劑量(Test Bolus) (4ml/s,20ml)獲取動脈期小劑量預(yù)注射時間密度曲線(TDC)。上述檢查完成后,再經(jīng)A管注射大劑量對比劑(1.2ml/KG,上限100m1),B管生理鹽水20ml,注射速度均為4ml/s,于動脈期小劑量預(yù)注射峰值時間行MSCTP容積掃描。(5)圖像保存及處理：將掃描后的斷層圖像發(fā)送至StartVitred后處理工作站,重建方法為：①最大密度投影法(maximum intensity projection, MIP);②多平面重建(Multi-Planar Reconstruction, MPR);③容積再現(xiàn)技術(shù)(volume rendering, VR)。根據(jù)以上三種重建方法,調(diào)整不同域值和模式,重建出滿意的CTA圖像,依據(jù)系統(tǒng)解剖學(xué)知識,對影像在三維空間做任意角度的觀察,分析胃周動脈血管的全貌,觀察胃周動脈動脈的顯示情況和形態(tài)學(xué)差異。所有重建血管經(jīng)兩位經(jīng)驗豐富的影像科醫(yī)師共同分析,達成一致意見,如果不能達成共識,則聽取第三位影像學(xué)醫(yī)師的意見。變異的動脈結(jié)構(gòu)根據(jù)Michel's分類及Ichirota Iino分型標(biāo)準(zhǔn),然后對其進行分析和分型。結(jié)果1.拓撲分析法改進64排螺旋CT三維重建64排螺旋CT掃描數(shù)據(jù)圖像：共采集四個時期：平掃期、動脈期、門靜脈期、靜脈期,得到四套完整的數(shù)據(jù)。每套數(shù)據(jù)圖像526張,格式DlCOM,數(shù)據(jù)集大小278MB。器官輪廓清晰,各管道造影劑充填良好,各種血管管道清晰,動脈期：腹主動脈及其各個分支均清楚顯示,腹腔干及胃左動脈、肝總動脈、脾動脈以及下屬分支均能清楚顯示圖像的質(zhì)量分析：經(jīng)過計算各組CT圖像的平均噪聲、信噪比等參數(shù),采用AP11.5, PVP12.0,CNR動脈27.5,CNR門靜脈9.5,CNR肝臟5.6作為篩選的標(biāo)準(zhǔn)。通過這樣的篩選,選擇5例作為進一步分析與重建的對象。拓撲分析：將圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并對數(shù)字信號進行后續(xù)分析。進過拓撲分析,每例獲得的子矩陣數(shù)量在10到13。這種區(qū)別取決于一些小的血管顯像情況,例如胃右動脈。通過連續(xù)性分析獲得子矩陣間的關(guān)系。并將這些子矩陣間的拓撲關(guān)系與對應(yīng)器官在傳統(tǒng)解剖學(xué)上的位置關(guān)系的相比較。三維重建：我們完成了5例重建,其中4例重建中包括腹腔臟器、腹腔動脈及門靜脈系統(tǒng),1例因為數(shù)據(jù)缺乏不能完成胃的重建。我們通過展示胃,肝,脾,胰腺,腹主動脈及其分支,門靜脈及其屬支等細節(jié)對三維重建結(jié)果進行了改進。2.64排螺旋CT血管三維重建對胃周動脈的顯示能力及其臨床意義469例中5例因肝動脈顯影異常未能顯示肝臟動脈情況,其余464例完整顯示腹腔干各級主要分支。因為血管灌注的個體差異性,只有部分患者的胃右動脈(n=337)、胃網(wǎng)膜左動脈(n=350)、胃網(wǎng)膜右動脈(n=371)顯示清晰。其余重建結(jié)果滿意.464例重建清晰顯示肝動脈動脈情況。其中經(jīng)典肝動脈解剖者為346例(73.8%),肝動脈變異者為119例(26.1%)。其中Michel's Ⅱ型28例(6.0%),Ⅲ型16例(3.4%),Ⅳ型6例(1.3%),Ⅴ型32例(6.8%),Ⅵ型為2例(0.4%),Ⅶ型2例(0.4%),Ⅷ型7例(1.5%),Ⅸ型14例(3.0%),X型2例(0.4%),另外9例肝動脈變異不在Michel's分型中(1.9%),其中包括2例肝右動脈自腹主動脈發(fā)出,6例副肝左動脈自腹主動脈發(fā)出,1例副肝左動脈自胃左動脈發(fā)出合并肝右動脈自腹主動脈發(fā)出。337例重建清晰顯示了胃右動脈的起源及走行。參照Ichirota lino的分型辦法：其中近端型(胃右動脈起于肝總動脈)54例(11.5%),遠端型(胃右動脈起于肝固有動脈及其分支)221例(47.1%),尾端型(胃右動脈起于胃十二指腸動脈)56例(11.9%),其他6例(1.2%),包括3例自脾動脈發(fā)出以及3例自腸系膜上動脈發(fā)出。結(jié)論1.通過分析器官之間的拓撲關(guān)系,將數(shù)據(jù)集合與解剖學(xué)之間的關(guān)系對應(yīng)起來,建立了拓撲關(guān)系與解剖關(guān)系之間的對應(yīng)關(guān)系。在圖像數(shù)據(jù)與解剖學(xué)結(jié)合的引導(dǎo)下改進了目標(biāo)臟器的三維重建。這種分析在傳統(tǒng)的單純的血管與器官的重建的基礎(chǔ)上,由于顯示了更多的腹部臟器的信息,可能具有更高的應(yīng)用價值。2.多層螺旋CT清晰顯示了腹腔各臟器及其血管,其三維重建結(jié)果準(zhǔn)確地反映了胃周血管解剖和正確的空間關(guān)系,形態(tài)逼真,立體感強。提示術(shù)前MSCTA掃描及三維重建對腹腔鏡胃癌根治術(shù)前判斷組織解剖關(guān)系,以及術(shù)中淋巴結(jié)清掃有重要意義,也有助于避免術(shù)中出血及其他并發(fā)癥,可能成為胃癌腹腔鏡手術(shù)前重要的檢查手段。也有利于外科醫(yī)師學(xué)習(xí)掌握腹腔鏡這一技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：拓撲分析法 64排螺旋CT 三維重建 腹腔鏡胃癌根治手術(shù)
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R735.2;R730.44
【目錄】：

• 摘要3-10
• ABSTRACT10-21
• 前言21-34
• 參考文獻30-34
• 第一部分 拓撲分析法改進64排螺旋CT腹部三維重建34-48
• 引言34-35
• 材料和方法35-38
• 結(jié)果38-41
• 討論41-45
• 參考文獻45-48
• 第二部分 64層螺旋CT血管三維重建顯示胃周動脈在腹腔鏡胃癌根治術(shù)中的價值48-63
• 引言48
• 材料與方法48-50
• 結(jié)果50-55
• 討論55-61
• 參考文獻61-63
• 致謝63-64
• 讀研期間取得的成績和工作小結(jié)64-65

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 袁成浩;李澤平;;腹腔鏡胃癌D2根治術(shù)與開腹手術(shù)臨床療效對比分析[J];中外醫(yī)療;2015年01期

2 李達周;鄒文斌;王雯;李兆申;;早期胃癌的病程及不同治療方法對其轉(zhuǎn)歸的影響[J];中國實用內(nèi)科雜志;2014年04期

3 張志棟;李勇;趙群;;胃癌微創(chuàng)治療的進展[J];中國全科醫(yī)學(xué);2015年03期

  本文關(guān)鍵詞：拓撲分析法改進64排螺旋CT三維重建及其對胃周動脈的顯示能力及在腹腔鏡胃癌根治術(shù)中臨床意義，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：276472