陳春林，陳蘭，唐雷，劉萍，李鑒軼，陳斌，段慧，王俊

腹盆腔血管數字化三維模型指導血管內介入插管方式選擇研究

陳春林，陳蘭，唐雷，劉萍，李鑒軼，陳斌，段慧，王俊

目的利用腹盆腔血管及腰骶椎數字化三維模型，探討左右髂總動脈分叉角度及分叉開口位置與髂總動脈長度的關系，從而指導血管內介入插管方式的選擇。方法選取2011年9月至2013年5月在我科接受腹盆腔CTA檢查患者439例，采用數字化三維重建技術構建患者腹盆腔血管及腰骶椎數字化三維模型，Mimics軟件聯合Geomagic軟件對左右髂總動脈間分叉角度和左右髂總動脈長度進行測量，觀察并記錄左右髂總動脈分叉角度所對應椎體。通過統(tǒng)計學軟件對左右髂總動脈分叉角度與其對應椎體位置及左右髂總動脈長度進行相關性分析。結果成功構建439例患者腹盆腔血管和腰骶椎三維模型，均清楚顯示左右髂總動脈分叉角度及分叉開口位置。439例患者中左右髂總動脈分叉角度為平均（49.1±12.4）°，分叉開口位于L3～4有38例，L4上1/3有63例，L4中1/3有89例，L4下1/3有135例，L4～5有114例。左右髂總動脈平均長度分別為（45.6±15.6）mm和（43.3±15.4）mm。Pearson相關分析顯示，左右髂總動脈分叉角度與其分叉開口位置高度存在負相關關系（r=-0.172，P＜0.05），該分叉角度與左右髂總動脈長度也存在負相關關系（左側：r=-0.171，P＜0.05；右側：r=-0.164，P＜0.05）。結論左右髂總動脈分叉開口位置越低，其角度越大，相應髂總動脈長度越短，經股動脈行對側髂內動脈直接插管距離短、易操作，成功率高；反之，插管路徑就延長，直接插管難度增加，需用成襻插管技術，或進一步結合髂內外動脈分叉角度，評估是選擇對側還是同側髂內動脈插管。

腹盆腔血管；數字化；三維模型；測量；介入插管

介入治療學是近30年來迅速發(fā)展起來的一門融醫(yī)學影像和臨床診治于一體的新興邊緣科學［1］。20世紀80年代，隨著導管和栓塞材料的發(fā)展和插管技術的不斷改進，該項技術因微創(chuàng)及療效顯著等優(yōu)點已逐步走向成熟、規(guī)范化。從心血管介入治療到外周血管介入治療，并已逐步滲透到臨床各學科，在婦產科的應用也越來越廣泛［2-3］。血管內介入技術主要是經皮血管穿刺和插管技術［1］。婦產科常采用對側插管技術，然而腹盆腔血管復雜迂曲多變，每個人血管有其特異性，單一插管技術無法適用于所有患者，且如何選擇并無明確標準。通常在DSA造影監(jiān)測下根據臨床醫(yī)師經驗選擇插管方式，如此卻增加了患者及術者的X線曝光劑量。本研究通過對大樣本腹盆腔血管角度和長度的測量研究兩者之間的關系，旨在指導術前選擇插管方式，減少術中X線曝光劑量。

1　材料與方法

1.1研究對象

選取2011年9月至2013年5月在南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院婦產科住院并于影像中心接受腹盆腔CTA檢查患者439例，年齡11～75歲，平均（42.7±10.8）歲。

1.2方法

1.2.1數據采集采用德國西門子公司雙源CT（SOMATOM Definition）、碘普羅胺（370 mgI/ml，德國先靈藥業(yè)有限公司）及雙筒高壓注射器。雙源CT掃描條件：管電壓120 kV，管電流320 mA，層厚5 mm。檢查前禁食4～6 h，余未予特殊處理?；颊呷⊙雠P位，掃描范圍自T12上緣至股骨上段。先行常規(guī)平掃（平掃期），再以對比劑團注追蹤技術選擇感興趣區(qū)（ROI）動態(tài)監(jiān)測CT值，設定當ROI內CT值達到120 Hu時自動觸發(fā)掃描（動脈期）。將各期圖像插值處理至層厚為1.0 mm，并存儲備份。

1.2.2模型構建將上述CT數據集以DICOM格式導入Mimics軟件（比利時Materialise公司）。先用平掃期數據集構建出腰骶椎和骨盆的三維模型并存為STL格式文件，再與動脈期數據集一起導入Mimics軟件，通過Boolean運算法算出動脈血管網蒙罩，進行三維計算得出腹盆腔動脈血管網的數字化三維模型［4-5］，通過軟件自帶的導出功能導出動脈血管網的三維旋轉動畫和二維圖片并保存。

1.2.3模型配準融合將構建好的腰骶椎、骨盆及腹盆腔動脈血管三維模型的STL文件統(tǒng)一導入Mimics文件，并用復位調整工具進行配準，獲得在體盆腔血管和腰骶椎整體數字化三維模型。

1.2.4模型測量與分組三維選擇觀察并記錄腹主動脈分叉開口位置所對應的椎體，分為L3～4、L4上1/3、L4中1/3、L4下1/3及L4～5等5種情況。參照唐雷等［6］報道，對腹主動脈分叉角度和左右髂總動脈長度進行測量并記錄，同時根據腹主動脈分叉角度將其分為A組（≤45°）和B組（＞45°），兩組患者年齡、身高、體重比較均無統(tǒng)計學差異（見表1）。計算5種椎體位置對應的A、B組例數。

表1　兩組患者一般資料比較

1.3統(tǒng)計學分析

采用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計學分析。計量資料以均數±標準差表示，計數資料以頻數和構成比表示，用卡方檢驗對腹主動脈分叉角度與腹主動脈分叉開口位置關系進行Pearson相關分析。P＜0.05視為此種相關性有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2.1腰骶椎及腹盆腔血管數字化三維模型形態(tài)

依據439例患者腹盆腔CTA數據集，利用三維建模軟件Mimics成功構建出患者腰骶椎及腹盆腔動脈數字化三維模型。該模型再現了生理狀態(tài)下腹主動脈、髂總動脈、髂內外動脈等的空間解剖位置和形態(tài)，立體清晰地展示出各腹主動脈與左右髂總動脈的走行及其分叉開口位置與椎體之間的對應關系。且利用軟件自帶的三維旋轉功能，多角度觀察各大動脈分叉開口位置，以避免因單一視角觀察而產生的偏差（圖1）。

圖1　不同分叉開口位置、角度及長度的腰骶椎及腹盆腔血管數字化三維模型圖

2.2左右髂總動脈分叉開口位置與分叉角度的關系

439例患者中左右髂總動脈分叉角度最小為6.5°，最大為90.7°，平均（49.1±12.4）°；其中A組有153例，B組有286例。左右髂總動脈分叉開口位于L3～4有38例，L4上1/3有63例，L4中1/3有89例，L4下1/3有135例，L4～5有114例，A、B兩組每種分叉開口位置各占比例情況見表2。分叉開口位置若靠上，A組所占比例較大，隨著開口位置向下推移，A組所占比例也逐漸減小，B組所占比例情況則相反（圖2）。Pearson相關分析顯示，左右髂總動脈間分叉開口位置越高，分叉角度就越小，反之亦然，該相關性具有統(tǒng)計學意義（r=-0.172，P＜0.05）。

表2　左右髂總動脈間分叉開口位置與分叉角度的關系

圖2　左右髂總動脈分叉不同開口位置內兩種分叉角度類型所占比例折線圖

2.3左右髂總動脈間分叉角度與左右髂總動脈長度的關系

左側髂總動脈最短為8.2 mm，最長101.1 mm；右側髂總動脈最短9.9 mm，最長130.6 mm（表3）。Pearson相關分析顯示，腹主動脈分叉角度越大，左右髂總動脈長度越短（左側：r=-0.171，P＜0.05；右側：r=-0.164，P＜0.05）。

表3　439例患者腹盆腔血管測量情況

3　討論

3.1血管內介入治療相關血管解剖研究方法與價值

介入放射治療中治療方案設計、靶動脈選擇、導管選擇、插管方式和途徑以及并發(fā)癥防治，無不與血管解剖有著直接關系［1］。女性盆腔動脈血管網分級復雜，走行迂曲多變，因此施行血管內介入治療前熟悉腹盆腔血管解剖與術中插管成功率和術后療效密切相關。

關于血管臨床解剖學研究，其實國內外早有研究報道［7-11］，但大多為基于尸體的研究，與活體女性盆腔血管系統(tǒng)有一定差異。DSA技術是20世紀80年代繼CT之后興起的新型醫(yī)學影像技術，之后就開始有基于DSA圖像的血管解剖學研究。由于腹盆部血管解剖分支復雜、分級較多，在常規(guī)DSA圖像上表現為多支血管前后重疊，病灶供血動脈起源及走行顯示不清，難以辨認，因此若要明確血管解剖需要多次超選擇插管，依次造影才能證實，既增加了X線曝光量和對比劑使用量，又易導致血管損傷［12］。即使后來有了旋轉采集三維DSA技術，僅需一次旋轉即可獲得不同角度的多維空間造影圖像，增加了影像觀察角度，能夠從最佳角度觀察血管的正常解剖和異常改變，也終究是有創(chuàng)性檢查技術，且其二維圖像使血管之間互相重疊遮擋的情況始終無法避免，故DSA技術在血管解剖研究方面的應用受到了限制。隨著CTA、MRA等技術的快速發(fā)展，其操作簡便、無創(chuàng)檢查已逐步取代傳統(tǒng)的DSA檢查，陸續(xù)有基于CTA圖像的血管解剖研究方面的報道［13-15］，然而其二維圖像展示、缺乏立體直觀性，仍無法滿足非影像學?？漆t(yī)師辨識的需求，更無法使患者及其家屬對病灶血管情況有深刻形象的理解。數字化三維重建技術的發(fā)展，使枯燥的二維圖像三維立體化，為人體血管解剖研究提供了一種新方法。3.2腹盆腔血管數字化三維模型臨床應用價值

腹盆腔血管數字化三維模型是基于CTA的醫(yī)學圖像，將二維圖形通過數字化技術轉變成三維圖形，對血管的觀察更加直觀立體，不僅可360°旋轉觀察，清晰顯示各級動脈分叉的開口位置，不會有重疊偽影干擾，而且是無創(chuàng)性的。利用數字化重建軟件，還可以將血管和腰骶椎的三維模型進行融合觀察，并進行各類分析，如腹主動脈分叉開口位置與腰骶椎的對應關系、腹主動脈分叉角度和左右髂總動脈長度等均可以在三維模型上直觀地測量出。這些徑線角度的具體參數對于血管內介入術前評估和選擇較佳的插管方式具有十分重要的價值。婦產科血管內介入常用的插管方式主要是用Seldinger法行右側股動脈穿刺插管，沿股動脈上行入路行對側髂內動脈插管，主要根據造影結果和手術醫(yī)師的臨床經驗選擇，而本研究則是希望通過術前CTA數據重建三維模型，經過數字化測量評估而選擇插管方式，盡量減少術中造影次數。本研究結果顯示，一般腹主動脈分叉開口對應的椎體越靠下，腹主動脈分叉角度就越大，相應左右髂總動脈越短，插管路徑就越短，行對側髂內動脈插管時可采用直接插管技術，成功率高；反之，腹主動脈分叉角度越小，插管路徑就延長，在行對側髂內動脈插管時需用成襻插管技術，或進一步結合髂內外動脈分叉角度，評估是選擇對側還是同側髂內動脈插管?？傊?，介入術前了解血管解剖走行十分重要。對數字化三維模型血管解剖走行的觀察和數字化測量，可以提前評估和選擇介入插管方式，避免依靠術中造影證實血管解剖情況，減少患者和術者X線曝光劑量，同時也提高了術中插管的成功率。

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Application of digital three-dimensional model of abdominal and pelvic vessels in selectingintravascular catheterization method

CHEN Chun-lin，CHEN Lan，TANG Lei，LIU Ping，LI Jian-yi，CHEN Bin，DUAN Hui，WANG Jun.Department of Obstetrics and Gynecology，Nanfang Hospital，South Medical University，Guangzhou，Guangdong Province 510515，China

LIU Ping，E-mail：lpivy@126.com

ObjectiveBy using digital three-dimensional（3D）model of abdominal and pelvic vessels to investigate the relationship between the angle/position of the bifurcation of bilateral common iliac arteries and the length of the common iliac artery，thus to guide the endovascular interventional catheterization manipulation.MethodsA total of 439 patients，who received abdominal and pelvic CTA at authors' department during the period from Sep.2011 to May 2013，were included in this study.By using digital 3D reformation technique，the 3D model of the abdominal and pelvic vessels as well as the lumbosacral vertebrae was established in all patients.With the help of mimics and geomagic software the angles between the left and right common iliac arteries and the lengths of common iliac arteries were determined，and the lumbar vertebra corresponding to the bifurcation of common iliac arteries was recorded.Using statistical software，the relationship between the bifurcation angle of bilateral common iliac arteries and the corresponding lumbar vertebra as well as the length of common iliac arteries was analyzed.ResultsThe digital 3D model of the abdominal and pelvic vessels as well as the lumbosacral vertebrae was successfully reconstructed in all 439 patients.Both the angle between the left and right common iliac arteries and the corresponding lumbosacral level of bifurcation angle were clearly demonstrated on the model.The average angle was 49.1°±12.4°.The bifurcation was located at L3-L4 level in 38 cases，at upper one-third level of L4 in 63 cases，at middle one third level of L4 in 89 cases，at lower one-third level of L4 in 135 cases and at L4-L5 level in 114 cases.The average length of the left and right common iliac artery was（45.6±15.6）mm and（43.3±15.4）mm respectively.Pearson correlation analysis indicated that a negative correlation existed between the angle and the position level of the left and the right common iliac artery（r=-0.172，P＜0.05），and a negative correlation also existed between the angle and the length of the common iliac artery（left：r=-0.171，P＜0.05；right：r=-0.164，P＜0.05）.ConclusionThe lower the opening position of the left and right common iliac artery is，and the bigger the intersection angle is，the shorter the length of corresponding common iliac artery will be.In this case，catheterization via femoral artery to contralateral iliac artery is a short path，and the catheterization procedure is easy to manipulate with higher success rate.On the contrary，the catheterization will be difficult，and the use of loop-technique will be needed.The digital 3D model of the abdominal and pelvic vessels as well as the lumbosacral vertebrae can help select the optimal catheterization path.（J Intervent Radiol，2015，24：252-256）

abdominal and pelvic vessel；digitalization；three-dimensional model；measurement；interventional catheterization

R543.5

B

1008-794X（2015）-03-0252-05

2014-08-14）

（本文編輯：邊佶）

10.3969/j.issn.1008-794X.2015.03.017

國家自然科學基金（81272585）、廣東省自然科學基金（2011010003830）、國家自然科學基金重大項目（61190120、61190122）

510515廣州南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院婦產科（陳春林、陳蘭、劉萍、段慧、王?。?，影像科（陳斌）；南方醫(yī)科大學人體解剖與組織胚胎教研室（唐雷、李鑒軼）

劉萍E-mail：lpivy@126.com