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(diǎn)闡述其在惡性腫瘤動(dòng)脈化療、良性腫瘤UAE手術(shù)中的指導(dǎo)作用，及對(duì)婦科疑難疾病如來(lái)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(xiàng)重要技術(shù)，它的出現(xiàn)改變了人的思維方式，同時(shí)也為臨床醫(yī)學(xué)的進(jìn)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(shí)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(jìn)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(píng)估中，更有先進(jìn)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(píng)估及仿真手術(shù)等方面進(jìn)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(wú)論是外科手術(shù)還是婦科手術(shù)，其前提是需要對(duì)患者活體進(jìn)行局部解剖結(jié)構(gòu)的重建。雖然我們?cè)谌耸w上獲得了詳細(xì)的解剖學(xué)知識(shí)，但由于個(gè)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(gè)重要原因是我們?cè)谛g(shù)前無(wú)法對(duì)患者的局部解剖進(jìn)行詳細(xì)的了解。我們一直希望在術(shù)前可以清楚地知道患者的個(gè)體化局部解剖結(jié)構(gòu)，目的在于了解其差異，了解各個(gè)重要器官和疾病或腫塊的關(guān)系，并據(jù)此進(jìn)行手術(shù)方案的設(shè)計(jì)和進(jìn)行術(shù)前評(píng)估，甚至可以進(jìn)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(shí)現(xiàn)我們的夢(mèng)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(guò)計(jì)算機(jī)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(gè)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(dòng)脈、髂總動(dòng)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(gè)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(gè)器官或多個(gè)或全部盆腔重要器官，既可以觀察單個(gè)器官，又可將兩個(gè)器官或多個(gè)器官或全部器官進(jìn)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(duì)所觀察的器官進(jìn)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(jìn)行手術(shù)方案的設(shè)計(jì)、術(shù)前難度的評(píng)估，甚至進(jìn)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(jì)算宮頸癌灶的血容量，指導(dǎo)局部晚期宮頸癌的術(shù)前動(dòng)脈化療在我國(guó)，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(jìn)一步提高療效、提高患者的生存質(zhì)量是我們的追求。實(shí)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(lái)越顯示出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì):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(dòng)脈化療占有重要的地位5。既往的動(dòng)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(yàn)而定，沒(méi)有考慮到宮頸癌灶血供的特點(diǎn)如雙側(cè)子宮動(dòng)脈對(duì)癌灶的供血比例、多條供血?jiǎng)用}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(diǎn):(1)動(dòng)脈供血的復(fù)雜性:除了雙側(cè)子宮動(dòng)脈參加供血外，髂內(nèi)動(dòng)脈的其他分支如陰部?jī)?nèi)動(dòng)脈、膀胱動(dòng)脈等亦參加供血，而子宮動(dòng)脈主要為下行支供血、部分病例上行支也參與供血。(2)動(dòng)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(dòng)脈化療與靜脈化療最大的優(yōu)勢(shì)之一是可以實(shí)施定向性化療，也就是說(shuō)可以根據(jù)病灶的供血?jiǎng)用}進(jìn)行有計(jì)劃、有針對(duì)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(duì)宮頸癌患者癌灶的血供進(jìn)行可視化三維重建，計(jì)算出癌灶的血容量，并可以進(jìn)一步細(xì)分每條供血?jiǎng)用}的血容量，在動(dòng)脈化療時(shí)據(jù)此合理分配抗癌藥物，提高療效(圖2，3)。2.2評(píng)估子宮肌瘤等的血供特點(diǎn)，指導(dǎo)UAE手術(shù)雙側(cè)子宮動(dòng)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(duì)子宮動(dòng)脈及其供血網(wǎng)實(shí)施有效栓塞是其精髓。在UAE術(shù)中找到子宮動(dòng)脈開(kāi)口并將導(dǎo)管有效送入是其關(guān)鍵之一，但是子宮動(dòng)脈開(kāi)口的類(lèi)型復(fù)雜，術(shù)中顯示尋找子宮動(dòng)脈開(kāi)口有時(shí)要花費(fèi)較多的時(shí)間，同時(shí)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(dòng)脈開(kāi)口的位置、類(lèi)型對(duì)我們縮短手術(shù)時(shí)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(dòng)脈血管模型，可清楚地觀察到子宮動(dòng)脈開(kāi)口的位置、類(lèi)型和管徑，并可以計(jì)算出子宮動(dòng)脈開(kāi)口距重要血管標(biāo)志的位置(如子宮動(dòng)脈開(kāi)口居髂內(nèi)動(dòng)脈起始部的距離)，利用模型的旋轉(zhuǎn)功能確定顯示子宮動(dòng)脈開(kāi)口的最佳角度，對(duì)于指導(dǎo)UAE手術(shù)、縮短手術(shù)時(shí)間具有重要意義。UAE手術(shù)的第二個(gè)關(guān)鍵是精確有效地栓塞病灶的供血血管網(wǎng)，避免對(duì)正常組織的損傷，做到這一點(diǎn)的前提是明確病灶的供血?jiǎng)用}及供血量，既往只能在術(shù)中才能明確，既費(fèi)時(shí)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(dòng)脈血管模型，可以明確病灶的供血?jiǎng)用}，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(duì)于單側(cè)供血型只需栓塞供血?jiǎng)用}，非供血?jiǎng)用}可以不栓；對(duì)于一側(cè)供血為主型，供血?jiǎng)用}栓塞要求嚴(yán)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(duì)正常組織的損傷。對(duì)于產(chǎn)后出血的患者，由于產(chǎn)時(shí)子宮、卵巢對(duì)血供敏感，栓塞時(shí)更應(yīng)保護(hù)正常子宮組織及卵巢，因此術(shù)前重建患者的盆腔動(dòng)脈數(shù)字化三維模型，對(duì)于明確出血血管指導(dǎo)合理栓塞、縮短手術(shù)時(shí)間具有重要的臨床意義(圖4，5)。2.3了解病灶與周?chē)匾鞴俚年P(guān)系，對(duì)婦科疑難手術(shù)進(jìn)行術(shù)前評(píng)估由于盆腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)于一些腫塊來(lái)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(diǎn)，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(diǎn)。下面分別舉例說(shuō)明。2.3.1重建不明來(lái)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(lái)源不明的盆腔腫塊手術(shù)一直是婦科手術(shù)的難點(diǎn)，既往依靠婦科檢查、CT、MRI等手段進(jìn)行的評(píng)估往往無(wú)法真實(shí)地了解腫塊及其與周?chē)M織的關(guān)系，其結(jié)果在剖腹探查時(shí)可能無(wú)法將腫瘤全部切除，增加了“開(kāi)關(guān)手術(shù)”的發(fā)生率。該類(lèi)手術(shù)的關(guān)鍵是在于搞清楚腫塊的來(lái)源、血管供應(yīng)及與周?chē)渌M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(jìn)行推測(cè)，無(wú)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(jìn)如CT、MRI、PPET-CT之類(lèi)的檢查也無(wú)法達(dá)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?chē)匾鞴俚年P(guān)系清楚地顯示在我們的面前，方便手術(shù)的設(shè)計(jì)、指導(dǎo)手術(shù)的實(shí)施9-10。下面舉例說(shuō)明:一患者45歲，因發(fā)現(xiàn)盆腔包塊3個(gè)月來(lái)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(lái)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(lái)源于右側(cè)腹壁下動(dòng)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(lái)源于膀胱。隨后的手術(shù)證實(shí)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(duì)手術(shù)難度進(jìn)行評(píng)估對(duì)于局限于盆腔復(fù)發(fā)的婦科惡性腫瘤再次手術(shù)的問(wèn)題一直是婦科的難點(diǎn)，其難度在于無(wú)法在術(shù)前準(zhǔn)確地評(píng)估腫瘤與周?chē)鞴俚年P(guān)系，尤其是與大血管的關(guān)系。而該類(lèi)患者如能成功手術(shù)可以明顯延長(zhǎng)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(dòng)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(píng)估左側(cè)閉孔區(qū)處的腫瘤手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)是術(shù)中出血，尤其是靜脈破裂出血。在該手術(shù)中有3個(gè)危險(xiǎn)的步驟:(1)下腔靜脈和髂總靜脈的表面有時(shí)存在12條小的無(wú)名屬支，在行下腔靜脈淋巴結(jié)切除時(shí)由于術(shù)前無(wú)法預(yù)測(cè)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(shí)更為危險(xiǎn)。(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(dòng)脈血管的后方，即使在手術(shù)時(shí)我們也無(wú)法預(yù)知其與髂內(nèi)外動(dòng)脈分叉的位置關(guān)系，只有完全解剖出來(lái)后才能清楚的看到，在尋找髂內(nèi)外靜脈分叉的過(guò)程中無(wú)疑是非常危險(xiǎn)的。(3)髂外靜脈其他的異常屬支，髂外靜脈有固定的幾個(gè)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(shí)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(bǔ)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(dòng)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(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)功能可以清楚觀察到髂內(nèi)外動(dòng)脈分叉和髂內(nèi)外靜脈分叉的情況，可以測(cè)量髂內(nèi)外靜脈分叉距離髂內(nèi)外動(dòng)脈分叉的距離，進(jìn)而根據(jù)髂內(nèi)外動(dòng)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(gè)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(kāi)始、嶄露頭角，我們不能也無(wú)法預(yù)測(cè)她的前景，但是毫無(wú)疑問(wèn)的是從其在航天等專(zhuān)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(shì)和應(yīng)用來(lái)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(jìn)的技術(shù)一樣對(duì)婦科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。從目前來(lái)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(jìn)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(xiàn)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(shí)踐前景J.中國(guó)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(dòng)脈血管網(wǎng)數(shù)字化三維模型構(gòu)建的意義J.中國(guó)實(shí)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(dá)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