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

《南方醫(yī)科大學》 2012年

3D技術在肝癌外科診治中的應用研究

馮石堅  

【摘要】：研究背景 肝臟是肝癌好發(fā)器官之一,我國是肝癌發(fā)病的大國。目前外科手術治療是肝癌的主要治療方法。隨著CT、MRI等影像學技術的發(fā)展,許多高難度、極其復雜的肝癌手術得以開展,使肝臟外科有了長足的進步。然而,CT、MRI等影像學圖像是二維的,難以提供肝臟及其內部脈管解剖結構的全部信息,盡管目前的MRI及多排螺旋CT具有強大的后處理功能,但其只能在價格昂貴的MRI或CT工作站完成,限制了其臨床應用的廣泛性,且其重建的結果往往難以滿足臨床外科醫(yī)生的要求,也不能對感興趣區(qū)域進行顏色標注、放大、縮小、透明化,從多角度不同方位進行觀察,無法提供一個供外科醫(yī)生術前演練仿真手步騾,優(yōu)化手術方案的平臺。近年來,外科技術的進步發(fā)展促使肝癌切除的手術成功率大大提高,然而,由于肝臟解剖結構的復雜性,肝臟內部脈管系統(tǒng)的多變異性和生理功能的特殊性,依然使肝臟外科手術極具難度與風險。如何能讓外科醫(yī)生術前清晰地了解肝內復雜的解剖結構,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,有無變異及肝癌與脈管的空間毗鄰關系等情況,以達到術前精確診斷來指導指導肝癌外科治療方案的制定。 如何能在術前測量殘肝體積百分比,并結合患者其它臨床資料來綜合評估肝癌切除的手術風險,以降低術中出血、膽汁漏、肝功不全、肝衰竭等嚴重并發(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演練手術步驟,優(yōu)化手術方案,熟悉手術流程,提高手術技能,以提高手術的成功率,均是目前肝臟外科的熱點研究問題。本研究利用自主研發(fā)的腹部醫(yī)學三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)對40例肝癌患者術前64排螺旋CT亞毫米原始數據進行三維重建,使肝臟內部復雜的脈管系統(tǒng)及其與肝癌的空間解剖關系清晰、直觀地顯示出來,進而初步擬定手術方案,計算殘肝體積百分比,結合患者其它臨床資料,不斷優(yōu)化手術方案,進而虛擬仿真手術,以追求術前精準診斷,術中精確操作,術后盡快康復,力求達到精準肝切除的目標。 目的 1.研究基于64排螺旋CT亞毫米原始數據的三維重建在肝癌外科診治中的應用； 2.研究殘肝體積百分比計算在肝癌外科診治中的應用； 3.研究仿真手術在肝癌外科診治中的應用。 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)科大學珠江醫(yī)院影像中心)；(2)惠普刀片式服務器；(3)腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS);(4) DICOM CT圖片查看器：(5)ACDSee10.0圖片處理及轉換軟件；(5) FreeForm Modeling System(美國SensAble Technologies公司)；(6)力反饋設備PHANToM (PHANToM Desktop); 2.對象：40例符合研究標準的我院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),采集其術前64排螺旋CT亞毫米增強掃描數據。排除了肝外轉移,肝功能Child C級或患者一般情況較差等無法進行手術切除及無手術可能性的患者,所有病例都經病理證實為原發(fā)性肝癌。 3.亞毫米64排CT原始數據獲取：(1)掃描參數設定：采用上腹部CTA,掃描時管電壓120KV、管電流300mAs、每旋轉1周所用時間為0.5s、螺距(pitch).984、層厚5mm；(2)分成四個期進行掃描：平掃期、動脈期、門脈期、延遲期,四期掃描完成后將原來層厚5mm的原始圖像數據推薄至1mm；(3)掃描前需如下準備：患者禁食水4小時以上,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中注射造影劑,采用優(yōu)維顯370造影劑。增強期掃描時以5ml/s的速率注射造影劑,動脈期掃描根據測量主動脈的造影劑峰值自動觸發(fā),一般在注射造影劑后的第20-25s,門脈期掃描時間段一般為第50～55s,隨后立即進行延遲期掃描；(4)數據傳輸與儲存：在Mxview圖像后處理工作站上將亞毫米原始數據通過專線內網傳輸至數字醫(yī)學研究中心惠普刀片式服務器儲存,導出進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)域生長法、三維分割與二維分割相結合的方法。利用DICOM查看器和ACDSee10.0圖片轉換軟件對原始CT數據經進行批量格式轉換和圖像調整處理后,導入MI-3DVS進行快速圖像分割、3D重建,肝臟、肝癌、肝動脈、門靜脈系統(tǒng)、下腔靜脈系統(tǒng)的3D模型分別進行,各個3D模型完成后實行自動配準。 5.個體化肝臟分段原則：與Couinaud干臟分段有所不同,本研究以門靜脈和肝靜脈的一、二級分支作為分段依據,根據門靜脈和肝靜脈的走行變異,以保證各段有獨立的供血及回流管道系統(tǒng)為前提,進行肝臟個體化分段,以利于肝癌的精準定位和指導手術方案的制定。 6.手術方案規(guī)劃：(1)肝癌的精確定位：采用半手工標識點分段法,以肝內血管(門靜脈和肝靜脈)的一級和二級分支作為分段依據,根據Couinaud肝段劃分原則,個體化劃分肝段,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,獨立觀察肝癌與周圍肝段的空間距離及解剖關系,以指導手術方案的制定；(2)殘肝體積百分比測算：運用放大、縮小、透明化、多角度等手段對3D模型感興趣區(qū)域進行詳細觀察,以清晰地掌握肝癌的空間分布、形狀、血供,肝內脈管的空間走行、有無變異,分支距離及其與肝癌的空間比鄰關系,初步擬定手術方案,進而仿真手術,運用MI-3DVS自帶的體積測量工具進行測量殘肝體積、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后的肝臟代償增生,則真實手術按照此初步擬定的方案執(zhí)行,否則,則改進手術方案或改用保守治療。 7.仿真手術：利用腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)的仿真手術軟件,進行肝臟切割手術虛擬。通過觀察重建模型肝癌與肝內脈管的解剖關系,肝癌的空間分布、形狀、大小,擬定手術方案,用仿真手術軟件可對立體重建模型進行大小及空間的隨意控制,運用自主研發(fā)的“仿真手術器械”仿真肝癌切除全過程,成功完成手術切割、結扎、縫合等操作。 8.統(tǒng)計學方法：本研究僅涉及功能肝體積、肝癌體積、切除的功能肝體積、殘肝體積的平均數及標準差的計算。 結果 1.二維CT數據顯影 40例肝癌患者的二維CT原始數據顯影清楚：肝臟、肝癌、肝動脈、門靜脈系統(tǒng)、肝靜脈和下腔靜脈系統(tǒng)均顯示清晰,增強掃描效果佳,肝動脈肝內二級分支,門靜脈肝內三級分支,肝靜脈肝內三級屬支均能得到清楚地顯示,肝癌血供清晰顯示,肝癌與肝內脈管之間的關系大體清楚。 2.肝臟及肝內外脈管系統(tǒng)的3d重建 3D重建模型能清晰、形象逼真地顯示肝臟、肝癌及肝內外脈管的解剖結構�？汕逦赜^察到肝臟有無增生肥大,肝癌的空間位置及其血供,可通過對感興趣部位進行局部或整體性進行放大、縮小、透明化及多方位旋轉以觀察肝動脈、肝靜脈、門靜脈空間分布、有無變異、走行、分布,并可從不同角度觀察肝癌病灶與肝內管道系統(tǒng)的空間解剖關系。 3.個體化分段 個體化肝臟分段中,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；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個扇區(qū),門靜脈右支分支再將每個扇區(qū)分成2段,按順時針方向依次命名為V—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。術前利用MI-3DVS測得的殘肝體積百分比結合患者的臨床資料進行手術風險評估,術前計算40例患者的殘肝體積百分比均能滿足術后肝功代償增生的要求,評估結果與真實風險一致,按術前擬定手術方案進行手術,術后患者恢復良好,無1例發(fā)生肝功不全、肝衰竭等嚴重并發(fā)癥。 5.仿真手術與真實手術：仿真手術全過程具有“力”的反饋感覺及形體力學的效果,形態(tài)逼真,沉浸感強。通過術前對初步擬定的不同手術方案和不同手術方法和路徑仿真手術進行反復演練,制定最優(yōu)手術方案,成功地指導了40例肝臟肝癌的精準肝切除術。 6.預后：40例行肝癌切除治療的患者,術后恢復良好。術后病理報告均屬于肝癌,平均術后住院時間為11天,術后1月內無復發(fā),住院期間無死亡病例。每位患者出院后每隔一個月返院復診,出院后均隨訪3個月,生活質量較術前改善,無瘤或帶瘤生存良好。術后所有病例均殘肝功能代償良好,無1人發(fā)生肝功不全、肝功能衰竭等嚴重并發(fā)癥。結果證實MI-3DVS對手術方案的安全性與風險評估與術中術后真實情況一致。 結論 1.3D重建模型基于64排螺旋CT亞毫米原始數據,能清晰、直觀、形象逼真地顯示肝臟、肝癌及肝內外脈管復雜的解剖結構,有助于術前精確診斷； 2.個體化肝臟分段符合肝癌解剖特點,利于肝癌精準定位,有助于手術方案的制定； 3.術前殘肝體積百分比計算有助于手術可行性、安全性的風險評估,有助于手術方案的制定,有助于減低手術風險、減少手術并發(fā)癥的發(fā)生； 4.術前仿真手術,有助于優(yōu)化手術方案,可幫助外科醫(yī)生熟悉手術過程,加快術中決策,減少術中出血,減輕手術創(chuàng)傷,有助于術中精準操作。

【關鍵詞】：
【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】：2012
【分類號】：R735.7
【目錄】：

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3 戴欣　李伯安 記者 唐先武;[N];科技日報;2011年

4 張鵬　記者 唐先武;[N];科技日報;2011年

5 中國科學院院士、上海東方肝膽外科醫(yī)院教授 吳孟超;[N];健康報;2011年

6 吳志軍　郝成濤;[N];中國醫(yī)藥報;2010年

7 記者 張晶;[N];科技日報;2011年

8 指導專家 重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院感染病科教授 張大志 記者 蘇云麗;[N];醫(yī)藥導報;2009年

9 記者 徐琪忠　通訊員 肖鑫;[N];中國醫(yī)藥報;2011年

10 新欣;[N];醫(yī)藥經濟報;2004年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 張洪新;肝癌生物標本庫的建立及應用[D];第四軍醫(yī)大學;2010年

2 李園;李佩文教授治療肝癌的臨床經驗整理研究[D];中國中醫(yī)科學院;2012年

3 朱政;肝癌干細胞表面標志物的鑒定與特性研究[D];復旦大學;2009年

4 瞿利帥;乙型肝炎病毒感染預后的危險因素研究[D];復旦大學;2011年

5 任傳路;轉錄因子GATA4在小鼠肝臟發(fā)育和肝癌發(fā)生中的作用及相關機制探討[D];第二軍醫(yī)大學;2005年

6 趙瑩珺;乙酰膽堿酯酶在肝癌中的功能及其分子作用機制的研究[D];復旦大學;2010年

7 宋志;抑癌基因Tg737在肝癌發(fā)病機制中作用的初步研究[D];第四軍醫(yī)大學;2010年

8 李長煜;肝癌化療栓塞術前后血清蛋白質組學研究[D];復旦大學;2010年

9 唐喆;索拉菲尼聯(lián)合射頻消融治療肝癌的臨床和實驗研究[D];浙江大學;2012年

10 滕大洪;肝癌c-Met表達異常與索拉非尼耐藥關系研究及肝癌動物模型建立[D];天津醫(yī)科大學;2012年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 韓敏輝;NF-κB，Gadd45γ蛋白在肝癌中的差異表達及其意義[D];第四軍醫(yī)大學;2010年

2 黃文鋒;HJURP基因多態(tài)性與HBV相關性肝癌遺傳易感性的關聯(lián)研究[D];廣西醫(yī)科大學;2011年

3 何平;廣西肝癌高發(fā)區(qū)人群HBV復制水平、基因型及亞型與肝癌家族聚集性關系的研究[D];廣西醫(yī)科大學;2010年

4 姚家久;養(yǎng)陰抗毒法防治肝癌射頻治療術后反應的實驗研究[D];第四軍醫(yī)大學;2010年

5 姚家久;養(yǎng)陰抗毒法防治肝癌射頻治療術后反應的實驗研究[D];第四軍醫(yī)大學;2010年

6 劉忠山;咖啡因提高了同位移植LM3肝癌的放療敏感性[D];吉林大學;2010年

7 馮石堅;3D技術在肝癌外科診治中的應用研究[D];南方醫(yī)科大學;2012年

8 吳二斌;TKTL1、TUM2-PK、PFKFB3在肝癌中的表達及臨床意義[D];蘇州大學;2010年

9 楊芬;肝癌HepG2細胞IER5基因高表達細胞系的建立及其輻射效應研究[D];河北醫(yī)科大學;2010年

10 許福源;gp78和KAI1在胃癌和肝癌中的表達及相關性研究[D];第三軍醫(yī)大學;2010年

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

本文編號：90239