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腹腔动脉、门静脉CT数据三维重建与相关解剖学研究

作　者: 陶文强
导　师: 黄文华
学　校: 南方医科大学
专　业: 人体解剖与组织胚胎学
关键词: 腹腔动脉肝动脉胰腺门静脉 64排MSCT 三维重建解剖
分类号: R816.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

研究背景与目的：原发性肝癌是我国常见恶性肿瘤,肝动脉供应其90%-99%的血供,门静脉供应其周围癌细胞的血供。在肝癌切除术中应准确结扎肿瘤正常和异常血供,在肝动脉栓塞化疗时应对肝癌的供血动脉实施超选择插管。肝动脉与门静脉共同包裹于Glisson系统中,而门静脉管径较粗,分支相对较稳定,在肝段切除手术中受到重视。因此,充分认识肝动脉和门静脉起源、走行的解剖变异有着极其重要的意义。胰腺癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤,手术切除是目前唯一可以治愈的手段,但是胰腺癌诊断明确时多有不同程度地累及胰腺供血动脉。因此,在胰腺癌手术前需要详尽了解胰腺周围血管特别是胰腺供血动脉的解剖变异及受累情况。上腹部脏器的主要血供来源于腹腔动脉,肝动脉和大部分胰腺直接供血动脉均为其分支。随着外科手术技术的不断提高和介入治疗技术在上腹部相关脏器中展开,术前掌握腹腔动脉系统的正常解剖及变异,成为上腹部脏器外科手术与介入治疗成功的重要保证。既往研究血管解剖及变异的方法有尸体解剖、术中活体解剖、数字减影血管造影(Digital subtraction angiography, DSA)和多排螺旋CT血管造影(Multi-row spiral computed tomography angiography, MSCTA)等。尸体经过各种处理难免会失真且现因尸体来源紧张而受到限制；术中活体解剖因受手术时间、范围及操作等影响而限制了其开展；DSA与操作者经验、导管直径及造影剂量等导致的并发症相关联；MSCT具有各向同性、采集时间短、空间和时间分辨率高等优点,其血管造影作为一种无创的血管显影技术,成为文献报道常用的研究方法。三维(Three-dimension,3D)重建技术是近年来计算机图像处理的一个重要研究方向,广泛应用于人体骨骼、血管、胃肠道等器官、结构的研究中。用于重建的原材料包括数字人数据集、磁共振(Magnetic resonance, MR)图像和MSCTA图像等。其中,数字人数据集精确度高,但重建时需处理的数据量巨大、耗时较长,且不能体现患者的个体化信息；MR在腹部受呼吸、心跳、肠蠕动等影响了显影质量。MSCT增强扫描图像能清晰显示强化的腹腔血管及其分支的正常解剖及变异,有利于目标区域的分割及提取,且三维重建不同患者的CT数据能反应出个体化解剖信息。文献中血管三维成像均使用CT自带三维重建软件,重建模型不能输出,限制了其在虚拟手术研究中的应用。因此,本课题基于64排MSCT增强扫描数据,利用计算机辅助三维重建软件对腹腔动脉系统、门静脉系统行三维重建,观察、测量模型中血管的相关解剖学数据,以期为外科手术规划及虚拟手术研究提供3D模型,为介入插管治疗提供相关活体解剖学数据,为解剖学教学提供数字化图谱。本课题来源于广东省自然科学基金团队项目(腹部实质脏器肿瘤64排CT扫描数据3D及可视化手术研究)。材料与方法：1.临床资料收集2007年1月～2007年10月在南方医科大学珠江医院行上腹部64排MSCT增强扫描检查并排除可能改变血管解剖结构的病理状态的检查者,分别纳入120例、170例、42例和64例,用于腹腔动脉、肝动脉、胰腺直接供血动脉和门静脉三维重建研究。2.CT检查方法所有检查者均使用PHILIPS Brilliance 64排MSCT扫描机(荷兰),扫描参数为管电压120kV、管电流300mA、层厚5mm、间隔5mm、螺距0.984、旋转时间0.5s。患者取仰卧位,扫描范围由膈顶至双肾下极。常规平扫后,使用MEDRAD双筒高压注射器(美国),经肘正中静脉注射非离子型对比剂碘必乐(370mgI/ml),注射速率为5ml／s,剂量为1.5ml/kg。注射后动脉期扫描延迟时间为20-25s、静脉期扫描延迟时间为50-55s。扫描完成后将图像数据传至Mxview工作站,利用移动硬盘储存全部数据,格式为DICOM (Digital imaging and communications in medicine) 3.0。3.三维重建与相关解剖利用Mimics (Materialise’s interactive medical image control system)软件分别重建腹腔动脉、胰腺直接供血动脉和门静脉3D模型,利用自行设计医学图像处理软件(MIPS)重建肝动脉3D模型,观察、测量模型中相关解剖学数据。运用SPSS (Statistical package for social sciences) 13.0统计软件计算腹腔动脉长度的均数及标准差,(?)±s形式表示；用配对卡方检验统计轴位CT图像和3D模型对胰腺直接供血动脉的显示率有无差异,以P<0.05为差异具有统计学意义。结果：1.腹腔动脉(Celiac artery, CA)1.1 3D模型形态逼真,立体感强,真实反映了CA主要分支的解剖结构。各分支显示率分别为：肝总动脉(Common hepatic artery, CHA) 100%,脾动脉(Splenic artery, SA) 100%,胃左动脉(Left gastric artery, LGA) 78.3%,胃十二指肠动脉(Gastroduodenal artery, GDA)100%,肝固有动脉(Proper hepatic artery, PHA)98.3%,肝左动脉(Left hepatic artery, LHA)79.2%,肝右动脉(Right hepatic artery, RHA) 95%。1.2在CA分支类型中,胃肝脾共干型107例：CA分出LGA、CHA和SA,占89.2%；胃脾共干型6例：CA分出LGA和SA、CHA发自肠系膜上动脉(Superior mesenteric artery, SMA),占5%；胃肝共干型1例：CA分出LGA和CHA、SA发自SMA,占0.8%；胃肝脾肠共干型2例：LGA、CHA、SA和SMA共同发自一短干,占1.7%；CA分出第四分支——替代肝右动脉型3例,占2.5%；SA与一短干共干,短干再分出CHA和LGA型1例,占0.8%。1.3 CA开口在脊柱上的投影位置：96.7%位于胸12～腰1之间,走行方向83.3%向右。CA长度测量为胃肝脾共干型中从CA起始部到肝脾动脉分又点的距离,(2.76±0.60)cm。2.肝动脉2.1 MIPS软件重建的3D模型能清楚显示肝动脉解剖变异的形态结构,但其表面尚不光滑,带有许多不规则碎片。经自由设计造型系统(FreeForm Modeling System)平滑和去噪后,形态逼真,立体感强,可以对模型放大、缩小、旋转等,全方位观察。2.2在170例肝动脉模型中,MichelsⅠ型113例,占66.5%; MichelsⅡ型14例,占8.2%; MichelsⅢ型7例,占4.1%; MichelsⅣ型4例,占2.4%；MichelsⅤ型4例,占2.4%; MichelsⅥ型2例,占1.2%; MichelsⅦ型和Ⅷ型未查见；MichelsⅨ型6例,占3.5%; MichelsⅩ型1例,占0.6%。未列入Michels分型的少见变异15例,占8.8%。3.胰腺直接供血动脉3.1轴位CT图像和3D模型对直接供血动脉的显示率分别为：胰十二指肠上前动脉(Aterior superior pancreaticoduodenal artery, ASPDA)是100%、88.1%,胰十二指肠上后动脉(Posterior superior pancreaticoduodenal artery, PSPDA)是100%、85.7%,胰十二指肠下动脉(Inferior pancreaticoduodenal artery,IPDA)是97.1%、79.4%,胰十二指肠下前动脉(Aterior inferior pancreaticoduodenal artery, AIPDA)是92.9%、59.5,胰十二指肠下后动脉(Posterior inferior pancreaticoduodenal artery, PIPDA)是90.5%、45.2%,胰背动脉(Dorsal pancreatic artery, DPA)是95.2%、81%,胰大动脉(Magnificent pancreatic artery, PMA)是83.3%、52.4%,胰横动脉(Transverse pancreatic artery, TPA)是71.4%、47.6%。经配对卡方检验,两种方法对PSPDA、IPDA、AIPDA、PIPDA、DPA、PMA和TPA显示率的差异具有统计学意义。3.2在42例模型中,有8例IPDA缺如(AIPDA和PIPDA直接发自SMA),IPDA的出现率为80.1%。胰腺直接供血动脉起源解剖变异15例,其中7例为DPA发自SMA,占16.7%；其余8例各有不同。4.门静脉系统4.13D模型对门静脉4级分支的显示率为100%,对5级分支的显示率为90.6%,对6级以上(包括6级)分支的显示率为53.1%。4.2对门静脉系统各支的显示质量分别为：门静脉主干(Main portal vein, MPV)达Ⅰ级的10例(15.6%),Ⅱ级39例(60.9%),Ⅲ级15例(23.4%),Ⅳ级无。门静脉右支(Right branch of portal vein, RPV)缺如11例,达Ⅰ级的21例(39.6%),Ⅱ级26例(49.1%),Ⅲ级6例(11.3%),Ⅳ级无。门静脉左支(Left branch of portal vein, LPV)达Ⅰ级的25例(39.1%),Ⅱ级33例(51.6%),Ⅲ级6例(11.3%),Ⅳ级无。肠系膜上静脉(Superior mesenteric vein, SMV)达Ⅰ级的6例(9.4%),Ⅱ级34例(53.1%),Ⅲ级22例(34.4%),Ⅳ级2例(3.1%)。脾静脉(Splenic vein, SPV)达Ⅰ级的9例(14.1%),Ⅱ级32例(50%),Ⅲ级22例(34.4%),Ⅳ级1例(1.6%)。4.3在64例门静脉3D模型中,常见型50例,占78.1%；Ⅰ型9例,占14.1%；Ⅱ型2例,占3.1%；Ⅲ型1例,占1.6%；Ⅳ型2例,占3.1%。结论：上腹部64排MSCT增强扫描数据清晰显示腹腔血管正常解剖及变异,管道边界清晰,容易实现分割提取。Mimics和MIPS软件三维重建腹腔动脉、门静脉系统,可真实反应血管的形态结构,并可测量相关解剖学数据,为肝脏和胰腺手术提出了相关注意事项,为虚拟手术研究提供了腹腔血管解剖变异各种类型的3D模型,为上腹部脏器介入插管治疗提供了相关活体解剖学数据,为解剖学教学提供了相关数字化图谱。

全文目录

摘要  3-9
ABSTRACT  9-18
前言  18-21
第一章腹腔动脉CT数据三维重建与相关解剖学研究  21-27
  1.1 材料与方法  21-22
  1.2 结果  22-24
  1.3 讨论  24-27
第二章基于CT数据三维重建肝动脉解剖变异  27-34
  2.1 材料与方法  27-28
  2.2 结果  28-31
  2.3 讨论  31-34
第三章基于CT数据胰腺直接供血动脉三维重建研究  34-40
  3.1 材料与方法  34-35
  3.2 结果  35-38
  3.3 讨论  38-40
第四章门静脉CT数据三维重建与相关解剖学研究  40-45
  4.1 材料与方法  40-41
  4.2 结果  41-43
  4.3 讨论  43-45
参考文献  45-52
全文总结  52-53
综述  53-59
中英文缩略词对照表  59-61
攻读学位期间的成果  61-62
致谢  62-65
统计学审稿证明  65

腹腔动脉、门静脉CT数据三维重建与相关解剖学研究

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