本文關鍵詞：右半肝門靜脈3D分型及基于門靜脈流域的計算機肝臟分段研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究背景原發(fā)性肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)居世界癌癥發(fā)病率第六位,死亡率第二位。在中國,每年大約有383000人死于肝癌,占世界肝癌死亡人數51%。肝切除和肝移植是目前最有望根治原發(fā)性肝癌,提高生存率的治療方式。肝切除治療HCC的原則是徹底清除病灶、最大程度保護剩余肝臟功能以及最大限度減少手術創(chuàng)傷。病理學研究發(fā)現肝癌細胞通過侵犯門靜脈分支并隨門靜脈血流在荷瘤肝段內播散形成子灶是肝癌肝內轉移主要方式。解剖性肝切除在徹底清除病灶的同時,一并切除受累門靜脈分支流域荷瘤肝段,降低了術后微轉移灶生長、復發(fā)的危險,是肝切除治療肝癌首選手術方式。而術前腫瘤以及受腫瘤侵犯的肝段門靜脈的定位是解剖性肝切除術的基礎。既往對門靜脈主干及其一二級門靜脈分支形態(tài)學觀察多適用于以肝葉、半肝切除為主的大塊肝切除。觀察對象為肝臟腐蝕鑄型標本,由于尸體肝臟失去血壓支撐,其走形和分布和活體狀態(tài)存在一定差別。此外,離體尸肝的肝分段方位術語描述是相對于桌面而言,得出的各肝段相互之間為上下左右關系,與實際腹腔載體真實肝段之間腹側段和背側段關系并不相符。解剖性肝切除以肝段和亞肝段為切除單元,對門靜脈的解剖要求精確到3-4級門靜脈分支,主要通過向3級門靜脈分支注射美蘭使荷瘤肝段肝實質染色,沿染色界限離斷肝實質。為避免肝實質離斷平面出現偏離,解剖性肝切除以肝靜脈的走形為肝實質離斷平面的導引,因此,立體觀察門靜脈和肝靜脈的空間關系也是解剖性肝切除重要內容。隨著計算機圖形學技術的發(fā)展以及與醫(yī)學影像技術的結合,三維重建軟件實現了活人體肝內血管的立體可視化觀察,大樣本量數據,有利于得出真實的門靜脈走型和分布規(guī)律。門靜脈左支主干由門靜脈橫部向左轉為角部再潛行移為矢狀部,向左外方發(fā)出Ⅱ段和Ⅲ段門靜脈分支,向右方發(fā)出Ⅳ段門靜脈分支,上述分支的數量、走形和分布較為固定和簡單。右肝位置深,是腫瘤好發(fā)位置,且右肝門靜脈解剖復雜,變異多見,歷來都是解剖學家和肝膽外科專家研究的重點和難點。因此,本課題第一部分采用與深圳旭東數字醫(yī)學影像技術有限公司共同研發(fā)的三維可視化軟件MI-3DVS(The Medical Image Three-Dimensional Visualization System)對符合納入標準的上腹部增強CT掃描病人肝內門靜脈和肝靜脈進行分割和重建,立體觀察右半肝門靜脈走形、分布及分支規(guī)律,歸納總結右半肝各肝段門靜脈分支3D分型,為解剖性右肝病灶肝段切除提供形態(tài)學依據。肝臟分段是腫瘤定位的有效手段,Couniaud肝分段是目前臨床最常見的肝臟分段方法,雖然應用廣泛, 然而在存在門靜脈變異的情況下,Couinaud分段方法與實際情況不甚相符。Couinaud分段以肝靜脈和門靜脈作為肝段劃分的依據,盡管各肝段具有門靜脈供應和肝靜脈回流,但和實際門靜脈分支流域劃分的肝段在形態(tài)、位置以及體積上并不相符。而解剖性肝切除術在徹底切除腫瘤的同時,需同時切除荷瘤肝段以防止微小癌栓的殘留決定肝切除方式不能以Couinaud肝段為單元進行肝切除,以門靜脈流域的肝臟分段方法將一個門靜脈三或四級分支所屬區(qū)域劃歸為一個肝切除單元契合了解剖性肝切除的手術原理,可輔助解剖性肝切除術的精準實施,被世界各地肝膽外科專家所認可。以門靜脈流域肝分段方法最早由日本學者Takayssure提出,作者認為門靜脈分段可全部劃定為腹側段和背側段關系。Cho也提出基于門靜脈分支的肝臟分段方法,作者認為盡管左右肝體積不同,但是門靜脈左右支仍然可以看做左右對稱,因此將肝臟劃分為外上段、外下段、內側段、前腹段、前背段、后段以及尾狀葉共7段的新的分段方法。Fasel對門靜脈3級分支的數量進行觀察統(tǒng)計,發(fā)現平均每個個體3級門靜脈分支數量平均有20(9-44)支,因此提出“1-2-20”的肝臟分段概念,并且作者指出此種分段方法在數量上并不會與Couinaud分段出現矛盾,20個分段在需要的情況下可簡化為8段。解剖性肝切除術確定肝段的界限和范圍目前主要通過超聲引導下目標門靜脈穿刺染色的方法施行,然而此種方法只有在術中才能明確擬切除肝段的范圍和界限,如何術前確定各門靜脈流域劃分的肝段邊界、范圍和體積仍然困擾著廣大肝膽外科醫(yī)生。隨著三維重建軟件的快速發(fā)展和各種數學算法的提出,如LASA算法,NNSA算法,一些軟件已經允許對相應血管所供應的區(qū)域和體積進行精確計算和界定。術前即實現了解剖性肝切除術術前肝段范圍界定和體積計算,有利于肝切除手術規(guī)劃的詳細制定和手術的安全實施。因此,本課題第二部分在廣州市科技計劃重點項目《基于肝內血管交互分割技術的個體化肝臟分段研究》(21300000185)的資助下,以第一部分右肝門靜脈3D分型和左肝門靜脈三維重建為基礎,精確計算肝內三至四級分支血流灌注區(qū)域,指導肝臟各肝段的準確劃分。擬探索一種基于門靜脈流域的計算機肝臟分段方法,并通過臨床解剖性肝切除術前模擬切除的肝臟體積和術后實際切除肝臟體積相關性檢驗以及Bland-Altman一致性統(tǒng)計學分析驗證基于門靜脈流域的計算機肝臟方法學的準確性。一、基于三維可視化技術的右半肝門靜脈3D分型研究目的1.采用三維可視化技術研究右半肝門靜脈系統(tǒng)的解剖,進行右肝門靜脈3D分型；2.探討門靜脈3D分型對解剖性肝切除的臨床意義。材料和方法1.研究對象2015年3月至2015年9月之間,收集南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院336名病人上腹部增強CT數據,按照規(guī)定的納入和排除標準,最終納入120名數據質量較高的人群。其中男64例,女56例,年齡10-85歲,平均年齡47.5歲。2.儀器和設備(1)多排螺旋CT：所有數據采用荷蘭64或256排PHILIPS螺旋CT掃描,PHILIPS Brilliance, Netherlands,獲取多期CT增強數據；(2) Mxview飛利浦CT工作站。(3)惠普刀片式服務器。(4)高性能計算機。(5)與深圳旭東集團共同研發(fā)的腹部醫(yī)學圖像三維可視化軟件MI-3DVS (The Medical Image Three-Dimensional Visualization System,授權編號：2008SR18798)。3.CT數據的采集和存貯CT掃描參數和方法詳見參考文獻(Fang C, Liu J, Fan Y, et al. Outcomes of hepatectomy for hepatolithiasis based on 3-dimensional reconstruction technique[J]. Journal of the American College of Surgeons,2013,217(2):280-288)4.三維重建將Dicom格式的門靜脈期、肝靜脈期CT數據導入MI-3DVS系統(tǒng),采用基于邊界信息模型的幾何主動輪廓模型的水平集算法進行肝臟組織的分割,采用基于改進的Hessian矩陣血管增強算法和區(qū)域生長算法分割門靜脈、肝靜脈,移動立方體算法進行分割數據的三維重建。觀察門靜脈走形、分支及分布規(guī)律,有無變異情況等。結果1.三維重建結果重建出的門靜脈可顯示到3-4級分支,其走形、分布及分支變異情況可得到清晰直觀顯示,與肝靜脈空間位置關系也可達到清晰立體顯示。2.門靜脈主干分型結果根據Cheng式門靜脈分型以及Atri門靜脈分型的標準將門靜脈主干分為以下4型：Ⅰ型,普通型,門靜脈主干于肝門處發(fā)出門靜脈右支和門靜脈左支,門靜脈右支再發(fā)出右前支和右后支,此型最為常見,共有102例(85.0%)；Ⅱ型,三叉型,門靜脈左支、右前支、右后支呈三叉狀從肝門區(qū)發(fā)出,無門脈右支形成,共有9例(7.5%)；Ⅲ型,工字型,即門靜脈主干先發(fā)出門靜脈右后支,門靜脈右前支和左支共干,共有5例(4.2%)；Ⅳ型,門靜脈主干直接分為門靜脈右后支和左支兩支,門靜脈右前支發(fā)自左支,共有4例(3.3%)。3.右前區(qū)門靜脈與肝靜脈空間關系Ⅷ段門靜脈背側支向右后方向越過肝右靜脈主干共有102例(85.0%),未越過肝右靜脈18例(15.0%),其中因出現粗大右后下靜脈導致肝右靜脈短小未越過共有8例(6.7%)。Ⅷ段門靜脈腹側支向左越過肝中靜脈主干共有68例(56.7%)。4.右半肝門靜脈分支分型結果根據各肝段門靜脈三級分支血管的起源、走形方向,將P5、P6、P7、P8分為以下3D分型。P5可分為5型：A型31例(25.8%),P5為來自右前支的主干；B型10例(8.3%),P5無主干形成,由來自前上方P8背側支和腹側支分支組成；C型43例(35.8%),P5由發(fā)自右前支主干的分支以及P8向下的背側支和腹側支分支共同組成；D型有7例(5.8%),P5直接來自右支主干,無門靜脈右前支主干形成；E型29例(24.2%),P5部分血供來自門靜脈右后支。P8可分為4型,A型47例(39.2%),背側支+腹側支；B型39例(32.5%),背側支+腹側支+外側支；C型16例(13.3%),背側支+腹側支+內側支；D型18例(15.0%),背側支+腹側支+外側支+內側支。P6可分為4型：A型51例(42.5%),P6發(fā)自門靜脈右后支,P7和P6分為兩支通過共通管分別發(fā)出；B型18例(15.0%),P6發(fā)自右支主干,P6和P7分為兩支,直接從門靜脈右支主干分別發(fā)出；C型47例(39.2%),P6為弓狀門靜脈右后支的尾側支；D型4例(3.3%),P6部分血供來自右前支門靜脈分支。P7可分為6型,A型41例(34.2%),P7發(fā)自門脈右后支,P7和P6分為兩支通過共通管分別發(fā)出；B型17例(14.2%),P7發(fā)自門靜脈右支主干,P7和P6分為兩支,直接從門靜脈右支主干分別發(fā)出；C型40例(33.3%),門靜脈右后支呈弓狀走形,P7為右后支的頭側支；D型7例(5.8%),P7和P6組成門靜脈右后支主干,另有一直徑較粗的發(fā)自右后支主干的P7支配右后上區(qū)。E型12例(10.8%),P7與P6共干組成右后支,另有一支直徑較粗的P7發(fā)自P7；F型2例(1.6%),另有一支P7發(fā)自門靜脈左右支分叉處支配右后上區(qū)。結論1.右半肝門靜脈走形復雜,常見較多變異,采用三維可視化技術有利于觀察并總結出忠于患者實際解剖結構的各肝段門靜脈分支的分布規(guī)律。2.門靜脈3D分型為解剖性肝切除術提供了形態(tài)學依據,熟悉門靜脈3D分型有利于解剖性肝切除術的精準實施。二、基于門靜脈流域的個體化計算機肝臟分段研究目的1.研究一種基于門靜脈流域的個體化計算機肝臟分段方法；2.探討基于門靜脈流域的計算機肝臟分段方法在解剖性肝切除術中的應用價值。材料和方法1.研究對象2014年12月-2016年2月期間,南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院HCC患者行手術切除65例,其中基于術前MI-3DVS手術規(guī)劃行解剖性肝切除16例,男14例,女2例,平均年齡47.74±10.1歲。腫瘤直徑(5.274±2.64)cm,二次手術切除2例。腫瘤直徑大于5cm 9例。腫瘤直徑小于5cm 7例。乙型肝炎患者12例,丙型肝炎1例,乙型肝炎合并丙型肝炎1例,影像學診斷為肝硬化患者14例。2.儀器和設備(1) PHILIPS BRILLIANCE 64/256排螺旋CT。來源：荷蘭PHILIPS公司；(2) Medrad stellant高壓注射泵；(3)注射對比劑：非離子型對比劑,優(yōu)維顯(4)圖像后處理工作站：Mxview workstation(CT自帶)。來源：荷蘭PHILIPS公司；(5)南方醫(yī)科大學數字醫(yī)學臨床實驗中心HP刀片式服務器。來源：美國HP公司；(6)計算機系統(tǒng)：Intel酷睿15以上4核64位CPU,8G以上內存,20G以上的可用硬盤空間,64位Windows 7操作系統(tǒng),NVidia(1G以上顯存)顯卡,至少支持1280*1024以上分辨率顯示器(7)與深圳旭東集團共同研發(fā)的腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)MI-3DVS(The Medical Image Three-Dimensional Visualization System,授權編號：2008SR18798)。3.CT數據采集及存儲同第一部分所述。4.肝臟和門靜脈數據的分割和重建同第一部分所述。5.計算機肝臟分段過程基于門靜脈流域的計算機肝臟分段方法主要包括3個方面：即提取門靜脈血管中心線；利用第一部分總結的各肝段門靜脈3D分型對提取的中心線進行肝段的標記；最后根據標記的中心線進行肝段的劃分。5.1提取門靜脈血管中心線將分割后的門靜脈血管模型通過迭代細化的方法將三維血管結構簡化為血管中心線,中心線的簡化過程不能改變原血管樹的拓撲結構關系,通過不斷細化血管表面體素,直到不能細化為止。5.2門靜脈血管中心線標記將門靜脈血管樹模型存儲成樹形數據結構,根據門靜脈血管的分支情況,對樹形結構上的每一個節(jié)點進行標記,使不同標記的中心線對應不同的肝段。5.3根據標記的中心線進行肝段劃分采用快速最近鄰域近似分割算法(NNSA,The Neareast Neighbor Segment Approximation)劃分出門靜脈三級分支血供流域對應的肝段在肝臟表面分界和內部界限。6.手術方法根據具體情況采取右肋緣下或“人”字型切口。開腹后首先解剖第一肝門,鞘內解剖法解剖出門靜脈主干及其二、三級分支。對于右前葉或者右后葉的肝切除,優(yōu)先選擇美蘭染色的方法進行肝實質的染色,選擇20G套管針穿刺肝蒂的門靜脈,按照每個肝段4m1劑量注射,根據肝臟表面染色情況,可適當加減美蘭劑量和推進速度,當推注完后,立即將該肝蒂阻斷帶收緊,標識肝臟表面染色范圍和界限。對于肝段切除的病例,在沒有超聲輔助穿刺的情況下,可先予以暫時阻斷右前或者右后肝蒂,標識各肝葉之間缺血界限,再沿右前右后缺血線切開一部分肝實質,隨著肝實質離斷深度的加深,找到目標肝段門靜脈,予以阻斷,觀察各肝段在肝臟表面的缺血線,以明確肝段之間的界限。7.統(tǒng)計學分析分別計算術前MI-3DVS模擬切除的荷瘤肝葉／肝段體積以及術后采用排水法測量的實際切除的肝葉／肝段體積,采用Person相關性檢驗方法對兩組肝臟體積進行相關性檢測。再采用Bland-Altman法來評估術前模擬解剖性肝切除的肝臟體積和術后實際肝臟體積體積之間的一致性。結果1.重建出來的肝臟分段模型可清楚觀察到各肝段之間范圍和界限,通過半透明化肝段,可清晰顯示各肝段門靜脈分支供應和肝靜脈回流情況。2.術前模擬解剖性肝段切除表面分界和內部界限與術中實際分界及內部界限一致性較高。3.術前MI-3DVS模擬的解剖性肝葉／肝段體積與術后實際切除肝葉／肝段體積相關性較高,相關性檢驗方程y=1.023x-17.716,R2=0.914,術前術后體積差值均數d=-8.06m1,差值的標準差Sd=49.33m1,95%一致性界限為-8.06士1.96x49.33m1,即(-104.75,88.63),具有較好的一致性。結論1.以門靜脈三級分支血供的計算機肝臟分段方法可真實顯示各肝段解剖結構,提供術者立體的解剖功能信息。2.基于門靜脈流域的個體化計算機肝臟分段與實際肝臟分段具有較好的一致性,該分段方法有助于臨床解剖性肝切除術的精準實施。
【關鍵詞】：三維可視化 門靜脈 肝臟分段 解剖性肝切除
【學位授予單位】：南方醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R735.7
【目錄】：

• 摘要3-11
• ABSTRACT11-22
• 第一部分 基于三維可視化技術的右半肝門靜脈3D分型研究22-42
• 引言22-23
• 材料和方法23-26
• 結果26-33
• 討論33-39
• 參考文獻39-42
• 第二部分 基于門靜脈流域的個體化計算機肝臟分段研究42-73
• 引言42-43
• 材料和方法43-48
• 結果48-57
• 討論57-70
• 參考文獻70-73
• 不足與展望73-74
• 中英文縮略詞對照表74-75
• 成果75-76
• 致謝76-77

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  本文關鍵詞：右半肝門靜脈3D分型及基于門靜脈流域的計算機肝臟分段研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：460924