數(shù)字化三維重建技術(shù)在婦科疑難手術(shù)中的應(yīng)用及展望.doc

數(shù)字化三維重建技術(shù)在婦科疑難手術(shù)中的應(yīng)用及展望陳春林作者單位:南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院婦科摘要:數(shù)字化三維重建技術(shù)在婦科中的應(yīng)用剛剛起步，但發(fā)展迅速、前景廣闊。該文以在體腹盆腔三維模型構(gòu)建的現(xiàn)狀為引導(dǎo)，重點闡述其在惡性腫瘤動脈化療、良性腫瘤UAE手術(shù)中的指導(dǎo)作用，及對婦科疑難疾病如來源不明的盆腔腫物、復(fù)發(fā)性腫瘤等的術(shù)前指導(dǎo)作用，并展望該技術(shù)前景。關(guān)鍵詞:數(shù)字化三維重建技術(shù)；婦科；手術(shù)Abstract:Digitalthree-dimensionalreconstructionisanewlyarisingandpotentialhightechnologyem-ployedinGynecology.Thisarticleaimstoreviewthecurrentstatusofconstructiontechniqueforthree-di-mensionalabdominopelviccavityin-vivomodel，andemphasizeitsguidingroleinarterialchemotherapyformalignancy，uterinearteryembolizationforbe-nignneoplasm，difficultcaseslikeunknownoriginpelvicmassandrecurrenttumors.Finally，welookintotheprospectoffutureresearch.Keywords:digitalthree-dimensionalreconstruction；gynecology；surgery數(shù)字化三維重建技術(shù)是數(shù)字醫(yī)學(xué)中的一項重要技術(shù)，它的出現(xiàn)改變了人的思維方式，同時也為臨床醫(yī)學(xué)的進一步發(fā)展提供了新的理念、新的技術(shù)和新的手段1。隨著時間的推移，數(shù)字化三維重建技術(shù)的發(fā)展也從最初的基礎(chǔ)研究階段進入了臨床應(yīng)用階段，目前已應(yīng)用于心臟、肝膽、骨骼、顱腦等組織器官相關(guān)疾病的術(shù)前診斷和術(shù)前手術(shù)評估中，更有先進者應(yīng)用于疑難手術(shù)的術(shù)前模擬手術(shù)，又稱仿真手術(shù)。而婦科在此方面的研究剛剛起步，但前景廣闊2-3。本文嘗試將數(shù)字化三維重建技術(shù)在婦科疑難手術(shù)的術(shù)前評估及仿真手術(shù)等方面進行論述，并展望該技術(shù)的前景。1患者在體腹盆腔數(shù)字化三維可視模型的構(gòu)建無論是外科手術(shù)還是婦科手術(shù)，其前提是需要對患者活體進行局部解剖結(jié)構(gòu)的重建。雖然我們在人尸體上獲得了詳細的解剖學(xué)知識，但由于個體上的差異，解剖結(jié)構(gòu)有非常大的差異。某些手術(shù)失誤和失敗的一個重要原因是我們在術(shù)前無法對患者的局部解剖進行詳細的了解。我們一直希望在術(shù)前可以清楚地知道患者的個體化局部解剖結(jié)構(gòu)，目的在于了解其差異，了解各個重要器官和疾病或腫塊的關(guān)系，并據(jù)此進行手術(shù)方案的設(shè)計和進行術(shù)前評估，甚至可以進行仿真手術(shù)。數(shù)字化三維重建技術(shù)的出現(xiàn)有助于實現(xiàn)我們的夢想，使我們看到了曙光4。數(shù)字化三維重建技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，該技術(shù)主要是通過計算機技術(shù)和圖像處理技術(shù)，將人體結(jié)構(gòu)數(shù)字化，在電腦屏幕上出現(xiàn)一個能夠調(diào)控的虛擬人體形像。目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于肝膽、骨科、婦科、整形外科等。目前在婦科依據(jù)腹盆腔的CT或MRI原始數(shù)據(jù)集，應(yīng)用三維重建技術(shù)可以構(gòu)建:腹主動脈、髂總動脈及其重要分支，下腔靜脈、髂總靜脈及其重要屬支，腎、輸尿管、膀胱、子宮、直腸、骨盆等。據(jù)此，可以構(gòu)建患者個體化的在體數(shù)字化可視三維腹盆腔解剖結(jié)構(gòu)模型。該模型具有:(1)顯示單個器官或多個或全部盆腔重要器官，既可以觀察單個器官，又可將兩個器官或多個器官或全部器官進行組合觀察相互之間的位置關(guān)系。(2)具有可視和旋轉(zhuǎn)功能，可以對所觀察的器官進行多角度觀察，了解相互之間的位置關(guān)系。我們可以根據(jù)該模型所顯示的內(nèi)容進行手術(shù)方案的設(shè)計、術(shù)前難度的評估，甚至進行仿真手術(shù)(圖1)。2在婦科疑難手術(shù)中的應(yīng)用2.1計算宮頸癌灶的血容量，指導(dǎo)局部晚期宮頸癌的術(shù)前動脈化療在我國，局部晚期宮頸癌患者數(shù)量眾多、療效有待提高，其治療一直是婦科腫瘤學(xué)界的難題，進一步提高療效、提高患者的生存質(zhì)量是我們的追求。實踐證明單一的治療方法已經(jīng)被淘汰，多種方法聯(lián)合的綜合治療越來越顯示出強大的優(yōu)勢:術(shù)前化療聯(lián)合手術(shù)、術(shù)前化療聯(lián)合放療、術(shù)前放療聯(lián)合手術(shù)是治療局部晚期宮頸癌的有效手段，其中術(shù)前動脈化療占有重要的地位5。既往的動脈化療中抗癌藥物的應(yīng)用主要是參照靜脈化療，其藥量的分配也是手術(shù)醫(yī)師術(shù)中依據(jù)經(jīng)驗而定，沒有考慮到宮頸癌灶血供的特點如雙側(cè)子宮動脈對癌灶的供血比例、多條供血動脈中各自所占的比例等6-7。我們的研究表明局部晚期宮頸癌的供血具有以下特點:(1)動脈供血的復(fù)雜性:除了雙側(cè)子宮動脈參加供血外，髂內(nèi)動脈的其他分支如陰部內(nèi)動脈、膀胱動脈等亦參加供血，而子宮動脈主要為下行支供血、部分病例上行支也參與供血。(2)動脈供血的不均衡性:如以子宮頸的中軸線為界將宮頸癌灶分為左右兩部分，左右兩側(cè)病灶內(nèi)的血容量是不同的。動脈化療與靜脈化療最大的優(yōu)勢之一是可以實施定向性化療，也就是說可以根據(jù)病灶的供血動脈進行有計劃、有針對性的化療。數(shù)字化三維重建技術(shù)的出現(xiàn)使我們可以依據(jù)CT或MRI原始數(shù)據(jù)集對宮頸癌患者癌灶的血供進行可視化三維重建，計算出癌灶的血容量，并可以進一步細分每條供血動脈的血容量，在動脈化療時據(jù)此合理分配抗癌藥物，提高療效(圖2，3)。2.2評估子宮肌瘤等的血供特點，指導(dǎo)UAE手術(shù)雙側(cè)子宮動脈栓塞術(shù)(UAE)是婦科最常用的介入治療方法，廣泛應(yīng)用于子宮肌瘤、子宮腺肌病、婦科惡性腫瘤、產(chǎn)后出血等疾病的治療。顧名思義對子宮動脈及其供血網(wǎng)實施有效栓塞是其精髓。在UAE術(shù)中找到子宮動脈開口并將導(dǎo)管有效送入是其關(guān)鍵之一，但是子宮動脈開口的類型復(fù)雜，術(shù)中顯示尋找子宮動脈開口有時要花費較多的時間，同時也意味著醫(yī)生和患者要承受更多的射線，如果在術(shù)前能夠明確子宮動脈開口的位置、類型對我們縮短手術(shù)時間、減少射線量具有積極的意義。依據(jù)CT、MRI原始數(shù)據(jù)集構(gòu)建的患者在體數(shù)字化三維可視盆腔動脈血管模型，可清楚地觀察到子宮動脈開口的位置、類型和管徑，并可以計算出子宮動脈開口距重要血管標(biāo)志的位置(如子宮動脈開口居髂內(nèi)動脈起始部的距離)，利用模型的旋轉(zhuǎn)功能確定顯示子宮動脈開口的最佳角度，對于指導(dǎo)UAE手術(shù)、縮短手術(shù)時間具有重要意義。UAE手術(shù)的第二個關(guān)鍵是精確有效地栓塞病灶的供血血管網(wǎng)，避免對正常組織的損傷，做到這一點的前提是明確病灶的供血動脈及供血量，既往只能在術(shù)中才能明確，既費時間又承受較多的射線。應(yīng)用患者在體數(shù)字化三維可視盆腔動脈血管模型，可以明確病灶的供血動脈，如子宮肌瘤的供血分為單側(cè)供血型、一側(cè)供血為主型、雙側(cè)均衡供血型等8。對于單側(cè)供血型只需栓塞供血動脈，非供血動脈可以不栓；對于一側(cè)供血為主型，供血動脈栓塞要求嚴格盡量封閉病灶血管網(wǎng)，而非供血側(cè)可以適度栓塞以減少對正常組織的損傷。對于產(chǎn)后出血的患者，由于產(chǎn)時子宮、卵巢對血供敏感，栓塞時更應(yīng)保護正常子宮組織及卵巢，因此術(shù)前重建患者的盆腔動脈數(shù)字化三維模型，對于明確出血血管指導(dǎo)合理栓塞、縮短手術(shù)時間具有重要的臨床意義(圖4，5)。2.3了解病灶與周圍重要器官的關(guān)系，對婦科疑難手術(shù)進行術(shù)前評估由于盆腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，對于一些腫塊來源不明、婦科惡性腫瘤復(fù)發(fā)包塊的手術(shù)一向是手術(shù)的難點，而在腹盆腔淋巴結(jié)切除術(shù)術(shù)中如何避免血管的損傷也是我們需要研究的重點。下面分別舉例說明。2.3.1重建不明來源的盆腔腫塊數(shù)字化三維模型，指導(dǎo)手術(shù)操作盆腔腫塊尤其是來源不明的盆腔腫塊手術(shù)一直是婦科手術(shù)的難點，既往依靠婦科檢查、CT、MRI等手段進行的評估往往無法真實地了解腫塊及其與周圍組織的關(guān)系，其結(jié)果在剖腹探查時可能無法將腫瘤全部切除，增加了“開關(guān)手術(shù)”的發(fā)生率。該類手術(shù)的關(guān)鍵是在于搞清楚腫塊的來源、血管供應(yīng)及與周圍其他組織器官的關(guān)系，尤其是與重要器官如輸尿管、膀胱、直腸、大血管的相互關(guān)系。而在以往也僅僅是根據(jù)相關(guān)檢查進行推測，無法給出可視的、立體的、結(jié)構(gòu)上的相關(guān)關(guān)系，即使使用先進如CT、MRI、PPET-CT之類的檢查也無法達到。而依據(jù)CT、MRI原始數(shù)據(jù)集應(yīng)用數(shù)字化三維重建技術(shù)重建的數(shù)字化三維可視化模型完全具有可視化、立體化、旋轉(zhuǎn)的功能，可將腫塊及其與周圍重要器官的關(guān)系清楚地顯示在我們的面前，方便手術(shù)的設(shè)計、指導(dǎo)手術(shù)的實施9-10。下面舉例說明:一患者45歲，因發(fā)現(xiàn)盆腔包塊3個月來院檢查，經(jīng)超聲、CT檢查發(fā)現(xiàn)盆腔內(nèi)可及一直徑約10cm的盆腔包塊，來源不明。入院后依據(jù)盆腔CT原始數(shù)據(jù)集構(gòu)建數(shù)字化三維可視盆腔模型發(fā)現(xiàn):腫物血供來源于右側(cè)腹壁下動脈，腫瘤呈不規(guī)則形、位于恥骨后膀胱前并延伸至恥骨下方、膀胱受壓，而盆腔內(nèi)子宮的形態(tài)正常，考慮腫瘤來源于膀胱。隨后的手術(shù)證實為膀胱前壁高分化肉瘤(圖6，7)。2.3.2重建子宮肉瘤復(fù)發(fā)腫塊及相關(guān)結(jié)構(gòu)的數(shù)字化三維模型，對手術(shù)難度進行評估對于局限于盆腔復(fù)發(fā)的婦科惡性腫瘤再次手術(shù)的問題一直是婦科的難點，其難度在于無法在術(shù)前準(zhǔn)確地評估腫瘤與周圍器官的關(guān)系，尤其是與大血管的關(guān)系。而該類患者如能成功手術(shù)可以明顯延長患者的生存率和生存質(zhì)量。如1例子宮肉瘤3次手術(shù)盆腔復(fù)發(fā)的患者，經(jīng)CT檢查發(fā)現(xiàn)在右側(cè)的骶髂關(guān)節(jié)處和左側(cè)的閉孔窩分別可及直徑56cm的腫塊。在重建的模型中發(fā)現(xiàn):位于右側(cè)骶髂關(guān)節(jié)處的腫瘤直徑5cm，與其下方的髂總動脈、髂總靜脈的關(guān)系密切；位于左側(cè)閉孔窩部位的腫瘤直徑5.5cm，與左側(cè)髂內(nèi)靜脈主干、閉孔靜脈、閉孔靜脈叢以及閉孔神經(jīng)關(guān)系密切(圖8)。經(jīng)評估左側(cè)閉孔區(qū)處的腫瘤手術(shù)風(fēng)險太大，決定改用其他治療方法。2.3.3重建患者腹盆腔大血管數(shù)字化三維模型，指導(dǎo)腹盆腔淋巴結(jié)切除術(shù)在腹盆腔淋巴結(jié)切除術(shù)中最大的風(fēng)險是術(shù)中出血，尤其是靜脈破裂出血。在該手術(shù)中有3個危險的步驟:(1)下腔靜脈和髂總靜脈的表面有時存在12條小的無名屬支，在行下腔靜脈淋巴結(jié)切除時由于術(shù)前無法預(yù)測容易導(dǎo)致下腔靜脈或髂總靜脈的局部破裂而導(dǎo)致致死性的大出血，在行腹腔鏡手術(shù)時更為危險。(2)在素有虎口之稱的髂內(nèi)外靜脈分叉處的出血更為可怕。由于該分叉隱藏在髂動脈血管的后方，即使在手術(shù)時我們也無法預(yù)知其與髂內(nèi)外動脈分叉的位置關(guān)系，只有完全解剖出來后才能清楚的看到，在尋找髂內(nèi)外靜脈分叉的過程中無疑是非常危險的。(3)髂外靜脈其他的異常屬支，髂外靜脈有固定的幾個屬支如位于腹股溝韌帶上方的旋髂靜脈和旋髂后靜脈等，但有時在髂外靜脈的中下段存在異常的屬支，而且該屬支自髂外靜脈后壁發(fā)出，一旦破裂修補非常困難。我們應(yīng)用數(shù)字化三維重建技術(shù)可清楚地構(gòu)建出腹盆腔的大血管模型，該模型能清楚地顯示腹主動脈及其分支、下腔靜脈及其屬支情況，利用該模型的旋轉(zhuǎn)功能可以更加清楚地觀察各分支和屬支的分布情況包括正常和異常的，同時通過旋轉(zhuǎn)功能可以清楚觀察到髂內(nèi)外動脈分叉和髂內(nèi)外靜脈分叉的情況，可以測量髂內(nèi)外靜脈分叉距離髂內(nèi)外動脈分叉的距離，進而根據(jù)髂內(nèi)外動脈分叉的位置指導(dǎo)術(shù)中尋找髂內(nèi)外靜脈分叉，降低手術(shù)難度，減少并發(fā)癥的發(fā)生(圖9)11-12。3展望數(shù)字化三維重建技術(shù)是一個新興的學(xué)科，她與傳統(tǒng)的學(xué)科相交叉、相互融合產(chǎn)生新的理念、新的技術(shù)、甚至新的學(xué)科。其在婦科中的應(yīng)用也是剛剛開始、嶄露頭角，我們不能也無法預(yù)測她的前景，但是毫無疑問的是從其在航天等專業(yè)的發(fā)展成果和僅僅從目前在婦科學(xué)中的發(fā)展趨勢和應(yīng)用來看前景是非常光明的，她必將如生殖技術(shù)、內(nèi)鏡技術(shù)、介入技術(shù)等先進的技術(shù)一樣對婦科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。從目前來看，我們迫切需要盡快建立各種婦科疾病的數(shù)字化三維重建技術(shù)數(shù)據(jù)集，構(gòu)建相關(guān)解剖、疾病的數(shù)字化三維可視化模型，為進一步建立婦科疾病的生理模型、病理模型、仿真手術(shù)模型打好基礎(chǔ)。參考文獻1鐘世鎮(zhèn)，原林，黃文華，等.物理醫(yī)學(xué)與數(shù)字化虛擬人體的實踐前景J.中國臨床康復(fù)，2003，16(1):2-14.2CazalasG，SarranA，AmabileN，etal.Comparisonof64MDCTcoronaryCTAandcoronaryangiographyinthedetectionofcoronaryarterystenosisinlowriskpatientswithstableanginaandacutecoronarysyndromeJ.JRadiol，2009，90(91):1055-1066.3陳春林，宋小磊，余艷紅，等.基于CTA的女性在體盆腔動脈血管網(wǎng)數(shù)字化三維模型構(gòu)建的意義J.中國實用婦科與產(chǎn)科雜志，2011，27(4):276-279.4Chun-LinC，Hong-XiaG，PingL，etal.Three-dimensionalreconstructionoftheuterinevascularsupplythroughvascularcastingandthinslicecomputedtomographyscanningJ.MinimInvasiveTherAlliedTechnol，2009，18(2):98-102.5KobayashiK，F(xiàn)urukawaA，TakahashiM，etal.Neoadjuvantintra-arterialchemotherapyforlocallyadvanceduterinecervicalcancer:clinicalefficacyandfactorsinfluencingresponseJ.CardiovascInterventRadiol，2003，26(3):234-241.6毛新峰，向軍益，方松華.宮頸癌的DSA表現(xiàn)與血清E2表0達的相關(guān)性研究J.臨床放射學(xué)雜志，2010，10(29):1364-1367.7PelageJP，LeDrefO，SoyerP，etal.Arterialanatomyofthefemalegenitaltra