單莉 劉萍 陳春林 陳蘭 林艷 李曉玲 陳斌 王張林 韓妍

婦科腫瘤包括卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌等常涉及盆腔和腹主動(dòng)脈旁的淋巴結(jié)切除，淋巴管是婦科腫瘤的主要轉(zhuǎn)移途徑［1］。淋巴結(jié)切除術(shù)對(duì)于婦科腫瘤的分期、識(shí)別復(fù)發(fā)高危因素、生存預(yù)后，能否從化療或放療中獲益都是非常重要的［2］，其關(guān)鍵步驟是識(shí)別血管及其毗鄰結(jié)構(gòu)，尤其是針對(duì)變異血管的辨認(rèn)。腹部大血管損傷并不常見卻具有致命性，術(shù)前正確判斷病情、仔細(xì)明確手術(shù)區(qū)域血管的解剖、規(guī)范操作可有效預(yù)防和減少醫(yī)源性血管損傷［3］。對(duì)于腹腔鏡下的淋巴結(jié)切除術(shù)，一是缺乏觸覺，二是術(shù)野狹窄，增加手術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)，如果術(shù)前可對(duì)實(shí)施手術(shù)對(duì)象的腹主動(dòng)脈與下腔靜脈及其分支的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和立體空間關(guān)系充分認(rèn)識(shí)，可更為有效地在術(shù)中對(duì)異常狀況做出決策，從而提高腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)切除術(shù)的精準(zhǔn)度和效率。數(shù)字化三維重建技術(shù)在外科領(lǐng)域的應(yīng)用，將為包括人體器官數(shù)字化模型建立、虛擬手術(shù)導(dǎo)航、臨床操作技能培訓(xùn)等研究提供新的平臺(tái)，而在體血管數(shù)字化三維重建技術(shù)構(gòu)建的三維模型立體直觀可任意角度旋轉(zhuǎn)觀察和測(cè)量，為手術(shù)的精準(zhǔn)實(shí)施提供精確詳實(shí)的個(gè)性化解剖學(xué)數(shù)據(jù)及指導(dǎo)基礎(chǔ)。

資料和方法

一、研究對(duì)象

選取2012年9月至2014年5月因各種原因在南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院婦科住院并行腹盆腔CTA檢查的患者251例，年齡在25～72歲，平均43.98歲。

二、方法

1．?dāng)?shù)據(jù)采集:德國西門子公司雙源CT(SOMATOM Definition)，優(yōu)維顯 (370 mgl/mL，德國先靈廣州藥業(yè)有限公司)及雙筒高壓注射器。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，掃描范圍從第十二胸椎上緣至股骨上段。先行常規(guī)平掃 (平掃期)，再應(yīng)用對(duì)比劑示蹤法 (bolus tracking)，選擇感興趣區(qū) (region of interest，ROI)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)CT值，設(shè)定當(dāng)ROI內(nèi)CT值達(dá)到120 Hu時(shí)自動(dòng)觸發(fā)掃描 (動(dòng)脈期)，設(shè)定35 s后再重復(fù)掃描一次(靜脈期)。將各期圖像插值處理至層厚為1.0 mm，并存儲(chǔ)備份。

2．模型構(gòu)建:參照陳春林等［4］的報(bào)道，將上述CTA數(shù)據(jù)集以DICOM格式導(dǎo)入Mimics 10.0(Materialise公司，比利時(shí))軟件中。先用平掃期數(shù)據(jù)集構(gòu)建出骨盆三維模型并存為STL格式，再和動(dòng)脈期數(shù)據(jù)一起導(dǎo)入Mimics中，通過布爾減法運(yùn)算(Boolean Operation)算出動(dòng)脈血管網(wǎng)的蒙罩，從而得出腹盆腔動(dòng)脈血管網(wǎng)的數(shù)字化三維模型［4－5］并存為STL格式文件，與骨盆STL文件同時(shí)導(dǎo)入靜脈期Mimics中，經(jīng)再次布爾運(yùn)算，得出靜脈血管網(wǎng)的蒙罩，經(jīng)3D計(jì)算后得出腹盆腔靜脈的三維模型，通過軟件自帶的導(dǎo)出 (Export)功能導(dǎo)出動(dòng)靜脈血管網(wǎng)的圖片并保存。

3．模型的配準(zhǔn)融合:將構(gòu)建好的動(dòng)脈三維模型與靜脈三維模型的STL文件同時(shí)導(dǎo)入Mimics軟件中，進(jìn)行配準(zhǔn)融合，獲得整體的動(dòng)靜脈的數(shù)字化三維模型。

4．模型測(cè)量:對(duì)構(gòu)建出的腹主動(dòng)脈及下腔靜脈血管數(shù)字化三維模型進(jìn)行觀察測(cè)量分析。按照Querleu等［5］提出的婦科腫瘤淋巴結(jié)切除三、四級(jí)水平的定義，應(yīng)用坐標(biāo)定位法準(zhǔn)確測(cè)量腹主動(dòng)脈右側(cè)壁與下腔靜脈左側(cè)壁之間在腎動(dòng)脈水平距離 (a)和腸系膜下動(dòng)脈水平的距離 (b)，以及髂總動(dòng)脈分叉點(diǎn)與左右髂總靜脈匯合點(diǎn)之間的上下距離 (c)。并按照10 mm間距為一類進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)和構(gòu)成比表示。

結(jié) 果

本研究成功構(gòu)建251例患者的腹主動(dòng)脈、下腔靜脈、左右髂總靜脈、左右髂總動(dòng)脈的數(shù)字化三維模型，其中2例存在腹主動(dòng)脈與下腔靜脈的變異，一例表現(xiàn)為左下腔靜脈，一例表現(xiàn)為雙下腔靜脈，詳見文獻(xiàn)報(bào)道［6］。有11例數(shù)據(jù)采集范圍不夠，只能重建出腹主動(dòng)脈分叉上2 cm以下的盆腔血管，其余238例均可構(gòu)建出上述動(dòng)脈及腸系膜下動(dòng)脈的數(shù)字化三維模型，其中只有177例構(gòu)建出腎動(dòng)脈的數(shù)字化三維模型。腹主動(dòng)脈右側(cè)壁和下腔靜脈左側(cè)壁間距離在腎動(dòng)脈水平、腸系膜下動(dòng)脈水平以及腹主動(dòng)脈分叉與左右髂總靜脈匯合點(diǎn)上下間距的最大值，最小值及均值等一般統(tǒng)計(jì)情況，詳見表1。按照間距差10 mm進(jìn)行分類，均分為五個(gè)類型，在腎動(dòng)脈水平 (n=177)按照上述分類標(biāo)準(zhǔn)，最多見類型為1～2 cm組，共94例，占53.10%(如圖1a);緊貼類型 (即a≤0 cm組)，共6例，占3.40%(如圖2b);最少見類型為 a＞3 cm組，共 2例，占1.10%;詳見表2。在腸系膜下動(dòng)脈水平 (n=238)按照上述分類標(biāo)準(zhǔn)，最多見類型為0～1 cm組，共141例，占59.20%(如圖1b);緊貼類型 (即b≤0 cm)，共10例，占4.20%(如圖2b);最少見類型為b＞3 cm組，共1例，占0.40%;詳見表3。在髂總動(dòng)脈分叉點(diǎn)至左右髂總靜脈匯合點(diǎn)上下間距 (n=249)按照上述分類標(biāo)準(zhǔn)，最多見類型為2～3 cm組，共118例，占47.40%(如圖1c);緊貼類型也是最少見類型為c≤0 cm組，共7例，占0.80%(如圖2c);詳見表4。

合計(jì) 177 100

表3 腸系膜下動(dòng)脈水平腹主動(dòng)脈右側(cè)壁與下腔靜脈左側(cè)壁間距 (b)分類情況

表4 腹主動(dòng)脈分叉點(diǎn)與左右髂總靜脈匯合點(diǎn)上下間距(c)分類情況

討 論

一、血管空間位置關(guān)系研究方法的演變

以往對(duì)于人體血管解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)的展現(xiàn)都是二維模式，且多通過尸體標(biāo)本研究。其不足之處，一是難以獲取數(shù)目可觀的樣本量;二是尸體標(biāo)本血管隨著周圍組織的變化而發(fā)生位置、形態(tài)變化，難以反映正常生理狀態(tài)下血管的位置及解剖形態(tài)。

二維平面的空間位置不容易確定，需依賴閱讀者的空間想象才能將之轉(zhuǎn)換為可據(jù)以確定手術(shù)方式的三維空間信息，而這有時(shí)與現(xiàn)實(shí)情況相距較大［7－8］。多排螺旋CT二維圖像分辨率高，所構(gòu)建的血管三維模型可視性強(qiáng)，有助于發(fā)現(xiàn)異常血管結(jié)構(gòu)，不同時(shí)相的交疊可以區(qū)分動(dòng)靜脈［9－12］。三維重建的模型可以旋轉(zhuǎn)、放大，獲取任意平面的解剖關(guān)系，以及血管主干及其屬支的存在與缺乏［13－14］，使術(shù)者對(duì)手術(shù)解剖的理解程度要高，對(duì)2D尸解圖譜及斷層圖譜的理解和認(rèn)識(shí)要清晰。我們根據(jù)CTA拆薄至1mm層厚的二維影像，對(duì)腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)切除術(shù)相關(guān)的主要血管，應(yīng)用mimics軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維重建，以3D的形式清晰展現(xiàn)了活體腹主動(dòng)脈與下腔靜脈及其分支、屬支的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及立體空間關(guān)系。依據(jù)Querleu等［5］在2008年提出的婦科腫瘤腹膜后淋巴結(jié)切除術(shù)分為四級(jí)，其中二級(jí)上界是髂總動(dòng)脈分叉以下，三級(jí)上界是腸系膜下動(dòng)脈水平以下，四級(jí)上界是腎靜脈水平以下。應(yīng)用所建3D模型，在腎動(dòng)脈水平、腸系膜下動(dòng)脈水平對(duì)腹主動(dòng)脈、下腔靜脈間距離及腹主動(dòng)脈分叉點(diǎn)與左右髂靜脈匯合點(diǎn)間距離進(jìn)行測(cè)量、分類，擬于術(shù)前為手術(shù)者提供一個(gè)詳實(shí)、生動(dòng)的手術(shù)區(qū)域相關(guān)血管的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系。

二、大血管空間解剖研究的意義

腹膜后系統(tǒng)的盆腔和腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)切除，是婦科惡性腫瘤手術(shù)治療的重要內(nèi)容，一是作出預(yù)后判斷;二是指導(dǎo)術(shù)后輔助治療的選擇［15－16］。系統(tǒng)的腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)切除定義為完全切除從腎血管到髂總血管尾部中點(diǎn)間的腹主動(dòng)脈和下腔靜脈周圍的脂肪和結(jié)締組織，其標(biāo)志就是上述血管鞘膜的完全、徹底的可視化，以及前縱韌帶、椎體面、腰肌、骶前的完全暴露，并能清晰辨識(shí)卵巢血管的起源、腸系膜下動(dòng)脈、腰動(dòng)脈及靜脈屬支［17］，其主要并發(fā)癥是腹膜后血管損傷出血［18］，在腹部外科手術(shù)中大血管損傷傷情兇險(xiǎn)，由于腹主動(dòng)脈及下腔靜脈解剖位置及作用的特殊性，損傷后止血困難，尤其是下腔靜脈，處理不當(dāng)可導(dǎo)致失血性休克，病死率較高［18］。如果存在血管的解剖結(jié)構(gòu)變異，如相對(duì)位置、彎曲、寬度、長度等，而不伴人體功能改變時(shí)，更易增加術(shù)中血管損傷的的幾率［20］。所以要精確完成腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)切除術(shù)，術(shù)者除需具備一定的手術(shù)技巧經(jīng)驗(yàn)，術(shù)前對(duì)腹主動(dòng)脈和下腔靜脈結(jié)構(gòu)及周圍空間毗鄰關(guān)系的特殊化、個(gè)性化、真實(shí)化的理解，對(duì)于術(shù)中識(shí)別變異、避免血管損傷有積極的指導(dǎo)作用。

我們利用CTA影像和計(jì)算機(jī)軟件重建腹盆腔大血管三維模型，進(jìn)行虛擬解剖測(cè)量。在腎動(dòng)脈水平，由測(cè)量結(jié)果可以看到，腹主動(dòng)脈與下腔靜脈間距離最常見的類型集中于0～1 cm和1～2 cm，間距大于1 cm更多見，此水平兩血管重疊類型少見。在腹膜后腹主動(dòng)脈旁高位淋巴結(jié)切除術(shù)中的操作，空間距離相對(duì)安全，但要注意淋巴切除術(shù)時(shí)操作入路方向，避免腎靜脈、下腔靜脈的損傷。在腸系膜下動(dòng)脈水平，二者最常見的距離類型集中在0～1 cm段，表明在此水平，腹主動(dòng)脈與下腔靜脈的位置相對(duì)于腎動(dòng)脈水平是更為接近，重疊類型不少見，術(shù)前對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的了解能夠在腹主動(dòng)脈旁低位淋巴結(jié)切除術(shù)中最大可能地避免下腔靜脈的損傷。至髂總動(dòng)脈分叉點(diǎn)，最多見類型為2～3 cm段，而緊貼類型也是最少見類型，僅7例，占本組數(shù)據(jù)0.80%，此區(qū)相對(duì)安全，但如果術(shù)前能識(shí)別變異情況，術(shù)中則可進(jìn)行預(yù)案，主動(dòng)決策，減少不必要的手術(shù)步驟，避免損傷，減少出血。所以Matsuki及Kumano等建議在胃切除術(shù)前通過三維重建明確胃部血管解剖有助于兩組外科醫(yī)生精確制定手術(shù)計(jì)劃，并在遇到解剖變異時(shí)減少手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生［21－22］。

術(shù)前腹盆腔大血管三維模型直觀立體的觀察、測(cè)量，讓術(shù)者對(duì)于腹主動(dòng)脈旁淋巴結(jié)切除手術(shù)區(qū)域的血管解剖結(jié)構(gòu)、變異情況、毗鄰關(guān)系有更加直觀、詳實(shí)、逼真、立體的感覺和認(rèn)識(shí)，使術(shù)者避免尋找不存在的血管，有助于快速識(shí)別已經(jīng)存在的血管及識(shí)別難于識(shí)別的血管［11］，腹腔鏡手術(shù)中因?yàn)榇嬖谌狈τ|覺和術(shù)野狹窄的問題，對(duì)于存在血管變異或是復(fù)雜解剖及肥胖患者，腹膜后血管的辨認(rèn)困難，更需要術(shù)前對(duì)手術(shù)區(qū)域血管充分的認(rèn)識(shí)［10，23］，以縮短術(shù)中因?qū)ふ已芑蛱囟ǖ慕馄蕵?biāo)記的時(shí)間，減少不必要的血管及臟器損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

三、本研究的先進(jìn)性及展望

目前尚未有研究描述腹主動(dòng)脈與下腔靜脈間的解剖測(cè)量關(guān)系用于指導(dǎo)手術(shù)的研究［24］。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)腹部大血管研究主要集中在分支變異及主動(dòng)脈瘤等方面。虛擬解剖是一種新型非侵入性解剖技術(shù)，利用影像學(xué)技術(shù)借助計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)建人體器官組織的三維立體圖像，真實(shí)反映人體器官的解剖形態(tài)、結(jié)構(gòu)和大小，提供豐富的圖像信息。虛擬解剖測(cè)量，是通過對(duì)重建三維模型進(jìn)行測(cè)量，獲得長度、面積、體積和角度等精確解剖參數(shù)，得到活體數(shù)據(jù)［8］，改變了傳統(tǒng)依靠手繪或照片解剖圖譜學(xué)習(xí)模式，將單調(diào)的二維式解剖圖譜由平面變?yōu)榱Ⅲw，由靜態(tài)變動(dòng)態(tài)，由單面變多面［25－27］，提供立體、直觀、動(dòng)態(tài)的組織解剖學(xué)基礎(chǔ)，應(yīng)用于臨床輔助診斷、輔助手術(shù)設(shè)計(jì)、手術(shù)模擬，以及教學(xué)、臨床培訓(xùn)等方面。

人體在體解剖形態(tài)包括血管、臟器、腫瘤等能在術(shù)前以3D方式呈現(xiàn)給外科醫(yī)生，使醫(yī)生不僅可以更為清晰、直觀、任意視角了解手術(shù)區(qū)域的結(jié)構(gòu)，而且能夠根據(jù)手術(shù)目的規(guī)劃手術(shù)入路、方式，縮短手術(shù)時(shí)間，預(yù)防手術(shù)損傷，提高手術(shù)質(zhì)量。對(duì)于低年資醫(yī)生，3D模型可提供更為直觀，易于獲取的培訓(xùn)載體。對(duì)于患者及家屬，術(shù)前應(yīng)用3D模型講解、溝通術(shù)中可能的意外情況、并發(fā)癥及預(yù)案措施，能夠增加醫(yī)患間的相互理解，減少醫(yī)患糾紛。

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