本文關(guān)鍵詞：3D技術(shù)在肝癌外科診治中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南方醫(yī)科大學(xué)》 2012年

3D技術(shù)在肝癌外科診治中的應(yīng)用研究

馮石堅(jiān)  

【摘要】：研究背景 肝臟是肝癌好發(fā)器官之一,我國(guó)是肝癌發(fā)病的大國(guó)。目前外科手術(shù)治療是肝癌的主要治療方法。隨著CT、MRI等影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多高難度、極其復(fù)雜的肝癌手術(shù)得以開展,使肝臟外科有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而,CT、MRI等影像學(xué)圖像是二維的,難以提供肝臟及其內(nèi)部脈管解剖結(jié)構(gòu)的全部信息,盡管目前的MRI及多排螺旋CT具有強(qiáng)大的后處理功能,但其只能在價(jià)格昂貴的MRI或CT工作站完成,限制了其臨床應(yīng)用的廣泛性,且其重建的結(jié)果往往難以滿足臨床外科醫(yī)生的要求,也不能對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行顏色標(biāo)注、放大、縮小、透明化,從多角度不同方位進(jìn)行觀察,無(wú)法提供一個(gè)供外科醫(yī)生術(shù)前演練仿真手步騾,優(yōu)化手術(shù)方案的平臺(tái)。近年來(lái),外科技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展促使肝癌切除的手術(shù)成功率大大提高,然而,由于肝臟解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,肝臟內(nèi)部脈管系統(tǒng)的多變異性和生理功能的特殊性,依然使肝臟外科手術(shù)極具難度與風(fēng)險(xiǎn)。如何能讓外科醫(yī)生術(shù)前清晰地了解肝內(nèi)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),尤其是肝癌大小、形狀、空間位置,肝臟血管管徑,走行,分支距離,有無(wú)變異及肝癌與脈管的空間毗鄰關(guān)系等情況,以達(dá)到術(shù)前精確診斷來(lái)指導(dǎo)指導(dǎo)肝癌外科治療方案的制定。 如何能在術(shù)前測(cè)量殘肝體積百分比,并結(jié)合患者其它臨床資料來(lái)綜合評(píng)估肝癌切除的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),以降低術(shù)中出血、膽汁漏、肝功不全、肝衰竭等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生率；如何能讓外科醫(yī)師在肝臟重建模型上反復(fù)演練手術(shù)步驟,優(yōu)化手術(shù)方案,熟悉手術(shù)流程,提高手術(shù)技能,以提高手術(shù)的成功率,均是目前肝臟外科的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。本研究利用自主研發(fā)的腹部醫(yī)學(xué)三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)對(duì)40例肝癌患者術(shù)前64排螺旋CT亞毫米原始數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建,使肝臟內(nèi)部復(fù)雜的脈管系統(tǒng)及其與肝癌的空間解剖關(guān)系清晰、直觀地顯示出來(lái),進(jìn)而初步擬定手術(shù)方案,計(jì)算殘肝體積百分比,結(jié)合患者其它臨床資料,不斷優(yōu)化手術(shù)方案,進(jìn)而虛擬仿真手術(shù),以追求術(shù)前精準(zhǔn)診斷,術(shù)中精確操作,術(shù)后盡快康復(fù),力求達(dá)到精準(zhǔn)肝切除的目標(biāo)。 目的 1.研究基于64排螺旋CT亞毫米原始數(shù)據(jù)的三維重建在肝癌外科診治中的應(yīng)用； 2.研究殘肝體積百分比計(jì)算在肝癌外科診治中的應(yīng)用； 3.研究仿真手術(shù)在肝癌外科診治中的應(yīng)用。 方法 1.材料：(1)荷蘭飛利浦公司64排螺旋CT及其后處理工作站Mxview(南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院影像中心)；(2)惠普刀片式服務(wù)器；(3)腹部醫(yī)學(xué)圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS);(4) DICOM CT圖片查看器：(5)ACDSee10.0圖片處理及轉(zhuǎn)換軟件；(5) FreeForm Modeling System(美國(guó)SensAble Technologies公司)；(6)力反饋設(shè)備PHANToM (PHANToM Desktop); 2.對(duì)象：40例符合研究標(biāo)準(zhǔn)的我院2010年6月至2011年6月期肝癌患者(男31例,女9例,年齡為49.4±14.7歲),采集其術(shù)前64排螺旋CT亞毫米增強(qiáng)掃描數(shù)據(jù)。排除了肝外轉(zhuǎn)移,肝功能Child C級(jí)或患者一般情況較差等無(wú)法進(jìn)行手術(shù)切除及無(wú)手術(shù)可能性的患者,所有病例都經(jīng)病理證實(shí)為原發(fā)性肝癌。 3.亞毫米64排CT原始數(shù)據(jù)獲�。�(1)掃描參數(shù)設(shè)定：采用上腹部CTA,掃描時(shí)管電壓120KV、管電流300mAs、每旋轉(zhuǎn)1周所用時(shí)間為0.5s、螺距(pitch).984、層厚5mm；(2)分成四個(gè)期進(jìn)行掃描：平掃期、動(dòng)脈期、門脈期、延遲期,四期掃描完成后將原來(lái)層厚5mm的原始圖像數(shù)據(jù)推薄至1mm；(3)掃描前需如下準(zhǔn)備：患者禁食水4小時(shí)以上,掃描前20分鐘飲清水300ml使胃腸道充盈,右肘靜脈留置紅色套管針備術(shù)中注射造影劑,采用優(yōu)維顯370造影劑。增強(qiáng)期掃描時(shí)以5ml/s的速率注射造影劑,動(dòng)脈期掃描根據(jù)測(cè)量主動(dòng)脈的造影劑峰值自動(dòng)觸發(fā),一般在注射造影劑后的第20-25s,門脈期掃描時(shí)間段一般為第50～55s,隨后立即進(jìn)行延遲期掃描；(4)數(shù)據(jù)傳輸與儲(chǔ)存：在Mxview圖像后處理工作站上將亞毫米原始數(shù)據(jù)通過(guò)專線內(nèi)網(wǎng)傳輸至數(shù)字醫(yī)學(xué)研究中心惠普刀片式服務(wù)器儲(chǔ)存,導(dǎo)出進(jìn)行下一步三維重建工作。 4.3D模型的重建：本研究的分割方法采用閥值分割法與區(qū)域生長(zhǎng)法、三維分割與二維分割相結(jié)合的方法。利用DICOM查看器和ACDSee10.0圖片轉(zhuǎn)換軟件對(duì)原始CT數(shù)據(jù)經(jīng)進(jìn)行批量格式轉(zhuǎn)換和圖像調(diào)整處理后,導(dǎo)入MI-3DVS進(jìn)行快速圖像分割、3D重建,肝臟、肝癌、肝動(dòng)脈、門靜脈系統(tǒng)、下腔靜脈系統(tǒng)的3D模型分別進(jìn)行,各個(gè)3D模型完成后實(shí)行自動(dòng)配準(zhǔn)。 5.個(gè)體化肝臟分段原則：與Couinaud干臟分段有所不同,本研究以門靜脈和肝靜脈的一、二級(jí)分支作為分段依據(jù),根據(jù)門靜脈和肝靜脈的走行變異,以保證各段有獨(dú)立的供血及回流管道系統(tǒng)為前提,進(jìn)行肝臟個(gè)體化分段,以利于肝癌的精準(zhǔn)定位和指導(dǎo)手術(shù)方案的制定。 6.手術(shù)方案規(guī)劃：(1)肝癌的精確定位：采用半手工標(biāo)識(shí)點(diǎn)分段法,以肝內(nèi)血管(門靜脈和肝靜脈)的一級(jí)和二級(jí)分支作為分段依據(jù),根據(jù)Couinaud肝段劃分原則,個(gè)體化劃分肝段,肝段劃分完畢后,透明化肝臟,觀察肝癌所在肝段位置,隱去肝癌所在肝段,獨(dú)立觀察肝癌與周圍肝段的空間距離及解剖關(guān)系,以指導(dǎo)手術(shù)方案的制定；(2)殘肝體積百分比測(cè)算：運(yùn)用放大、縮小、透明化、多角度等手段對(duì)3D模型感興趣區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)觀察,以清晰地掌握肝癌的空間分布、形狀、血供,肝內(nèi)脈管的空間走行、有無(wú)變異,分支距離及其與肝癌的空間比鄰關(guān)系,初步擬定手術(shù)方案,進(jìn)而仿真手術(shù),運(yùn)用MI-3DVS自帶的體積測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量殘肝體積、功能肝體積及肝癌體積。殘肝體積百分比=殘肝體積/功能肝體積x100%,肝癌體積百分比=肝癌體積／功能肝體積x100%。如果殘肝體積百分比能保證術(shù)后的肝臟代償增生,則真實(shí)手術(shù)按照此初步擬定的方案執(zhí)行,否則,則改進(jìn)手術(shù)方案或改用保守治療。 7.仿真手術(shù)：利用腹部醫(yī)學(xué)圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)的仿真手術(shù)軟件,進(jìn)行肝臟切割手術(shù)虛擬。通過(guò)觀察重建模型肝癌與肝內(nèi)脈管的解剖關(guān)系,肝癌的空間分布、形狀、大小,擬定手術(shù)方案,用仿真手術(shù)軟件可對(duì)立體重建模型進(jìn)行大小及空間的隨意控制,運(yùn)用自主研發(fā)的“仿真手術(shù)器械”仿真肝癌切除全過(guò)程,成功完成手術(shù)切割、結(jié)扎、縫合等操作。 8.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：本研究?jī)H涉及功能肝體積、肝癌體積、切除的功能肝體積、殘肝體積的平均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算。 結(jié)果 1.二維CT數(shù)據(jù)顯影 40例肝癌患者的二維CT原始數(shù)據(jù)顯影清楚：肝臟、肝癌、肝動(dòng)脈、門靜脈系統(tǒng)、肝靜脈和下腔靜脈系統(tǒng)均顯示清晰,增強(qiáng)掃描效果佳,肝動(dòng)脈肝內(nèi)二級(jí)分支,門靜脈肝內(nèi)三級(jí)分支,肝靜脈肝內(nèi)三級(jí)屬支均能得到清楚地顯示,肝癌血供清晰顯示,肝癌與肝內(nèi)脈管之間的關(guān)系大體清楚。 2.肝臟及肝內(nèi)外脈管系統(tǒng)的3d重建 3D重建模型能清晰、形象逼真地顯示肝臟、肝癌及肝內(nèi)外脈管的解剖結(jié)構(gòu)。可清晰地觀察到肝臟有無(wú)增生肥大,肝癌的空間位置及其血供,可通過(guò)對(duì)感興趣部位進(jìn)行局部或整體性進(jìn)行放大、縮小、透明化及多方位旋轉(zhuǎn)以觀察肝動(dòng)脈、肝靜脈、門靜脈空間分布、有無(wú)變異、走行、分布,并可從不同角度觀察肝癌病灶與肝內(nèi)管道系統(tǒng)的空間解剖關(guān)系。 3.個(gè)體化分段 個(gè)體化肝臟分段中,肝左葉未分型3例,即肝癌侵犯肝靜脈根部,肝左葉失去分段的管道依據(jù)；肝中靜脈雙支型4例,此分型與Couinaud分段原則相同,但Ⅳ、Ⅷ或Ⅳ、Ⅴ肝段的分界是肝中靜脈左側(cè)支；右后下靜脈型4例,此型以肝右靜脈與肝右后下靜脈為段邊界將右半肝分成上、中、下3個(gè)扇區(qū),門靜脈右支分支再將每個(gè)扇區(qū)分成2段,按順時(shí)針?lè)较蛞来蚊麨閂—X段；余下的為常規(guī)型,29例,與Couinaud分段相同。 4.殘肝體積百分比與肝癌體積百分比計(jì)算 40例肝癌患者功能肝體積介于1287.31±263.32ml；肝癌體積介于235.73±224.53ml；切除的功能肝體積介于432.57±234.21ml；殘肝體積介于854.73±241.70ml；肝癌體積百分比(即肝癌體積/功能性肝體積)：10%18例,10%而≤20%9例,20%而≤30%7例,30%而≤40%3例,40%3例。術(shù)前利用MI-3DVS測(cè)得的殘肝體積百分比結(jié)合患者的臨床資料進(jìn)行手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,術(shù)前計(jì)算40例患者的殘肝體積百分比均能滿足術(shù)后肝功代償增生的要求,評(píng)估結(jié)果與真實(shí)風(fēng)險(xiǎn)一致,按術(shù)前擬定手術(shù)方案進(jìn)行手術(shù),術(shù)后患者恢復(fù)良好,無(wú)1例發(fā)生肝功不全、肝衰竭等嚴(yán)重并發(fā)癥。 5.仿真手術(shù)與真實(shí)手術(shù)：仿真手術(shù)全過(guò)程具有“力”的反饋感覺(jué)及形體力學(xué)的效果,形態(tài)逼真,沉浸感強(qiáng)。通過(guò)術(shù)前對(duì)初步擬定的不同手術(shù)方案和不同手術(shù)方法和路徑仿真手術(shù)進(jìn)行反復(fù)演練,制定最優(yōu)手術(shù)方案,成功地指導(dǎo)了40例肝臟肝癌的精準(zhǔn)肝切除術(shù)。 6.預(yù)后：40例行肝癌切除治療的患者,術(shù)后恢復(fù)良好。術(shù)后病理報(bào)告均屬于肝癌,平均術(shù)后住院時(shí)間為11天,術(shù)后1月內(nèi)無(wú)復(fù)發(fā),住院期間無(wú)死亡病例。每位患者出院后每隔一個(gè)月返院復(fù)診,出院后均隨訪3個(gè)月,生活質(zhì)量較術(shù)前改善,無(wú)瘤或帶瘤生存良好。術(shù)后所有病例均殘肝功能代償良好,無(wú)1人發(fā)生肝功不全、肝功能衰竭等嚴(yán)重并發(fā)癥。結(jié)果證實(shí)MI-3DVS對(duì)手術(shù)方案的安全性與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與術(shù)中術(shù)后真實(shí)情況一致。 結(jié)論 1.3D重建模型基于64排螺旋CT亞毫米原始數(shù)據(jù),能清晰、直觀、形象逼真地顯示肝臟、肝癌及肝內(nèi)外脈管復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),有助于術(shù)前精確診斷； 2.個(gè)體化肝臟分段符合肝癌解剖特點(diǎn),利于肝癌精準(zhǔn)定位,有助于手術(shù)方案的制定； 3.術(shù)前殘肝體積百分比計(jì)算有助于手術(shù)可行性、安全性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,有助于手術(shù)方案的制定,有助于減低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、減少手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生； 4.術(shù)前仿真手術(shù),有助于優(yōu)化手術(shù)方案,可幫助外科醫(yī)生熟悉手術(shù)過(guò)程,加快術(shù)中決策,減少術(shù)中出血,減輕手術(shù)創(chuàng)傷,有助于術(shù)中精準(zhǔn)操作。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R735.7
【目錄】：

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【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：3D技術(shù)在肝癌外科診治中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：90239