三維可視化技術在門靜脈高壓癥診治中的應用研究.pdf

1、研究背景：
　　 門靜脈高壓癥由于門靜脈系統(tǒng)血流力學的改變而形成廣泛、復雜的門體側(cè)支循環(huán)，從而導致食管胃底靜脈曲張破裂出血、肝性腦病等嚴重并發(fā)癥。目前對門靜脈高壓癥的外科治療手段紛繁多樣，并且沒有一種固定的手術方式行之有效，如何選擇外科手術時機、選擇分流術還是斷流術、是行選擇性斷流術還是徹底的斷流術、選擇何種具體的分流術式、是否切除或保留脾臟等等問題，均存在很大的爭議。因此，整體全面地掌握患者門靜脈系統(tǒng)的解剖形態(tài)和側(cè)支循環(huán)的分布

2、，對患者病情評估、制定及優(yōu)化治療或手術方案具有重要的臨床意義。
　　 多層螺旋CT門靜脈血管成像(multiple Slice computed tomographicportography，MSCTP)是目前臨床上廣泛應用的無創(chuàng)性了解、評價門體分流的重要方法。MSCTP技術能在短時間內(nèi)進行較大范圍的容積掃描，通過對圖像層厚和層間距進行再重建獲取高質(zhì)量亞毫米薄層數(shù)據(jù)，結(jié)合各種基于CT圖像的后處理軟件，可提供較清晰的血管三維立體圖

3、像。目前基于CT圖像的三維血管成像技術主要包括容積再現(xiàn)(VR)、最大密度投影(MIP)、表面遮蓋顯示(SSD)。VR雖然具有較強的立體效果，但是由于門靜脈系統(tǒng)及側(cè)支血管與周圍軟組織CT值的差值較小，重建效果差，圖像干擾大，對CT圖像質(zhì)量要求較高，對較小靜脈及大部分側(cè)支循環(huán)的顯示效果差;SSD同樣對靜脈系統(tǒng)的顯示效果差，目前多用于骨骼系統(tǒng)的顯示; MIP雖然對小靜脈顯示效果較好，但缺乏整體感及立體感，不能顯示迂曲血管的全貌，造成空間上被遮

4、擋，容易造成誤判，需要結(jié)合多個觀察角度在閱片者大腦中進行二次重建，終究只是二維圖像;各部位側(cè)支循環(huán)形成紛繁復雜、迂曲蔓延、相互溝通，已失去了血管的正常解剖特征，并且具有明顯的個體差異性，因此同時對脾、胃等相關臟器進行重建，通過隨意旋轉(zhuǎn)、拆分、組合、透明化等方式顯示側(cè)支血管與各臟器間的空間位置關系顯得非常必要。各種基于CT原始數(shù)據(jù)的三維重建軟件已廣泛應用于臨床，例如法國Myrian XP-liver系統(tǒng)、美國EDDAIQQA-Liver系

5、統(tǒng)、德國MEVIS系統(tǒng)等，國內(nèi)自主研發(fā)的有虛擬肝臟手術規(guī)劃系統(tǒng)(Liv1.0)、中科院三維醫(yī)學影像診斷工作站(3DMed)等，但主要是針對肝臟腫瘤的術前評估。本課題組自行研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的腹部醫(yī)學圖像可視化系統(tǒng)(Medical ImageThree-Dimensional Visualization System，MI-3DVS)，自2006年始，應用該系統(tǒng)對肝膽管結(jié)石、肝臟腫瘤、胰腺腫瘤、肝破裂等疾病患者進行活人體個體化三維重建

6、、診斷分析、仿真手術，指導術前手術規(guī)劃，并取得很好的臨床效果?；谠撓到y(tǒng)的不斷改進與升級，其分割與重建速度、血管精細程度都較前提高，面數(shù)據(jù)的光滑去噪也可通過軟件自帶的“面數(shù)據(jù)工具”模塊完成，從而擺脫了對FreeForm Modeling System的依賴。
　　 目的：
　　 1.通過采用MI-3DVS整體、系統(tǒng)地顯示門靜脈系統(tǒng)及各部位側(cè)枝循環(huán)的三維影像特征，評估該軟件的三維重建效果。
　　 2.通過對MI-3

7、DVS與MIP、VR對門靜脈系統(tǒng)及各側(cè)支循環(huán)顯示率及圖像效果的對比，證實該軟件的優(yōu)越性。
　　 3.根據(jù)食管胃底靜脈曲張的分布特征及血供特點進行食管胃底靜脈曲張的三維分型，并探索該分型的的實際臨床價值。
　　 4.結(jié)合實際手術過程，探討MI-3DVS在門靜脈高壓癥病情評估、優(yōu)化治療方案、術前規(guī)劃具有重要的指導價值。
　　 材料與方法：
　　 1.臨床資料
　　 收集我院2009年10月至2012年

8、10月收治的門靜脈高壓癥患者亞毫米薄層CT數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)納入標準為:(1)臨床診斷門靜脈高壓癥，MSCTP顯示有食管胃底靜脈曲張;(2)臨床診斷為門靜脈高壓癥，MSCTP無明顯食管胃底靜脈曲張者可見明顯的側(cè)支循環(huán)形成;(3)區(qū)域性門靜脈高壓癥必須伴有明顯食管胃底靜脈曲張或曲張靜脈破裂出血病史。排除標準為:(1)有上腹部外科手術病史（單純膽囊切除術、膽總管探查術除外）;(2)肝癌門靜脈癌栓引起門靜脈海綿樣變性排除;(3)既往有內(nèi)鏡下曲張靜脈組

9、織膠注射治療、曲張靜脈介入栓塞治療、TIPSS術者排除。
　　 符合上述標準數(shù)據(jù)共57例，其中男45例，女12例，年齡15-77歲，平均52.7歲;19例(33.3％)有上消化道出血病史，11例(19.3％)為復發(fā)出血;肝功能按Child-pugh分級，A級35例(61.4％)、B級11例(19.3％)、C級11例(19.3％)。52例(91.2％)伴不同程度的肝硬化，乙肝病毒表面抗原陽性31例(55.4％)。臨床癥狀:伴不同程

10、度腹水21例(36.8％);腹壁靜脈顯露或曲張20例(35.1％);54例(94.7％)不同程度脾腫大，18例(31.6％)肋下可觸及，32例(56.1％)存在不同程度脾功能亢進;9例(15.8％)伴肝癌。3例門靜脈海綿樣變性，4例區(qū)域性門靜脈高壓癥，3例布加綜合癥。所有患者均簽訂知情同意書，經(jīng)南方醫(yī)科大學倫理委員會批準，符合醫(yī)療護理操作常規(guī)。
　　 2.設備
　　 (1)64排螺旋CT（PHILIPS BRILLIAN

11、CE64排螺旋CT掃描儀，探測器組合為0.625mm×64）及其自帶Mxview后處理工作站;(2)雙筒高壓注射器及造影劑;(3)高配置計算機[處理器:英特爾Core i5-2320@3.00GHz四核;主板:華碩P8268-V GEN3（英特爾Z68芯片組）;內(nèi)存:8 GB(金士頓DDR31333MHz)主硬盤:西數(shù)WDC WD10EARX-00N0YB0（1 TB/7200轉(zhuǎn)/分）;顯卡:Nvidia GeForce GTX560（

12、1 GB/華碩）;顯示器:飛利浦PHLC060 Philips243E（24英寸）];(4)腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)MI-3DVS。
　　 3.影像學掃描參數(shù)
　　 詳見正文文獻。
　　 4.數(shù)據(jù)采集
　　 詳見正文文獻。
　　 5.圖像三維重建
　　 CT數(shù)據(jù)的VR、MIP的三維重建由研究者及影像診斷醫(yī)師在Mxview后處理工作站中共同完成。 MI-3DVS的三維重建由研究者完成，方法

13、是:采用“血管重建”模塊對門靜脈系統(tǒng)及側(cè)支循環(huán)進行分割、重建，分割以“域值分割法”為主;采用“器官重建”模塊對腹腔內(nèi)器官進行分割、重建，分割采用“區(qū)域生長法”為主;皮膚的重建可采用“皮膚重建”模塊，部分靜脈還可采用“細小血管重建”模塊三維重建。
　　 6.目標血管包括
　　 胃左靜脈、胃后靜脈、胃短靜脈、食管胃底曲張靜脈及食管旁靜脈、自發(fā)性脾/胃—腎分流、臍靜脈/附臍靜脈及腹壁靜脈、膽囊靜脈與膽管周圍靜叢、肝內(nèi)分流、網(wǎng)膜

14、血管、腹膜后曲張血管等。
　　 7.研究設計
　　 (1)對57例患者均采用MI-3DVS、VR及MIP對脾胃區(qū)曲張血管重建，對其顯示率及三維圖像效果進行評估。判斷為顯示的標準為:在MI-3DVS、VR中，重建胃左靜脈、胃短靜脈、胃后靜脈顯示起始部位以上長度大于2cm，食管旁靜脈曲張、自發(fā)性分流顯示血管的起始及延續(xù)性，并去除周圍非血管干擾為顯示，否則不顯示;在MIP中，能顯示血管的起始及延續(xù)性為顯示，否則不顯示。(2)根

15、據(jù)食管、胃底靜脈曲張的分布及供血來源的三維特征，并參考Sarin等提出的胃鏡下曲張靜脈分型，進行曲張靜脈的三維分型。(3)應用MI-3DVS三維結(jié)果指導手術規(guī)劃，結(jié)合手術實際評估該系統(tǒng)的實際臨床價值。
　　 8.統(tǒng)計學方法
　　 數(shù)據(jù)統(tǒng)計用SPSS13.0統(tǒng)計軟件。MI-3DVS、VR及MIP三組間對各側(cè)支血管的顯示率比較采用隨機區(qū)組設計方差分析，三者間兩兩比較采用Bonferroni法檢驗。
　　 9.手術對照

16、
　　 依據(jù)門靜脈系統(tǒng)及側(cè)支循環(huán)的三維影像資料，并結(jié)合臨床情況，對有手術適應癥的13例患者施行手術治療，具體手術方式根據(jù)術前影像學及血流動力學制定。將術中探查所見與術前影像資料所示進行對比、分析和總結(jié)，以評價MI-3DVS系統(tǒng)在門靜脈高壓癥的術前影像學診斷準確性及手術方式選擇合理性方面的應用價值。
　　 結(jié)果：
　　 本組57例患者上腹部薄層CT均采用MI-3DVS、MIP及VR進行三維重建。采用MI-3DVS進

17、行相關臟器（肝臟、脾臟、胃、胰腺、膽囊等）、門靜脈系統(tǒng)及脾胃區(qū)側(cè)支循環(huán)進行三維重建，血管顯示系統(tǒng)、完整，細小血管予直觀顯示，所得圖像美觀、立體感強，不同部位側(cè)支血管形成也各具特點。
　　 1.MI-3DVS、MIP、VR重建對各側(cè)支血管的顯示率的比較
　　 MI-3DVS、MIP、VR重建對胃左靜脈(91.2％VS89.5％VS68.4％，)、胃短靜脈(68.4％VS73.7％ VS17.5％)、胃后靜脈(43.9％VS

18、49.1％ VS14.0％)、食管旁靜脈曲張(49.1％VS52.6％ VS12.3％)、胃腎分流(24.6％VS22.8％ VS10.5％)等側(cè)支血管的顯示率存在明顯差異性P＜0.05(P=0.000)）。三種方法兩兩比較采用Bonfe玎oni檢驗，MI-3DVSvsMIP顯示率無明顯差異P＞0.05(P=0.933); MI-3DVS顯示率明顯高于VR，P＜0.05(P=0.001)。
　　 2.MI-3DVS對各部位側(cè)支循

19、環(huán)三維重建的特征
　　 通過典型的三維圖像展示食管胃脾區(qū)、胃腎/脾腎自發(fā)分流、腹壁交通血管區(qū)、膽囊靜脈與膽管周圍靜脈區(qū)、腹膜后交通血管區(qū)、肝內(nèi)自發(fā)性分流等側(cè)支循環(huán)的特征。
　　 3.三維分型結(jié)果
　　 根據(jù)食管、胃底靜脈曲張的分布及供血來源的三維特征，將食管胃底靜脈期曲張分為A型（A1和A2型）、B型（B1和B2型）、C型。對食管胃底靜脈曲張51例(89.5％)分型，分別為17例(33.3％)、17例(33.3％

20、)、5例(9.8％)、4例(7.9％)、8例(15.7％)。
　　 4.手術結(jié)果
　　 根據(jù)術前MI-3DVS重建顯示靜脈系統(tǒng)及其側(cè)支循環(huán)，并結(jié)合臨床情況，對13例患者施行手術，其中斷流術9例，近端脾-腔分流術2例，脾-肺固定術1例，1例胃胰尾腫瘤導致區(qū)域性門靜脈高壓癥，行胰尾聯(lián)合脾切除。術中探查所見與術前三維成像所示相符，手術按預期方案進行并獲得滿意的效果。
　　 結(jié)論：
　　 1.通過MI-3DVS對

21、門靜脈系統(tǒng)，側(cè)支血管及肝臟、脾臟等相關臟器的共同顯示、透明化顯示、隨意旋轉(zhuǎn)、縮放，能完整、系統(tǒng)、準確地顯示門靜脈系統(tǒng)及側(cè)支循環(huán)的部位、起始、走行、交匯方式、比鄰關系;
　　 2.通過對MI-3DVS與MIP與VR對門靜脈系統(tǒng)及各側(cè)支循環(huán)顯示率及圖像效果的對比，提示該系統(tǒng)相對于上述兩種方法具有較明顯的優(yōu)越性;
　　 3.MI-3DVS能顯示胃左靜脈、胃后靜脈、胃短靜脈、食管旁靜脈等對食管胃底曲張靜脈的供血關系，結(jié)合胃的重建