CT胶片的个体化腹膜后腔三维数字模型的建立及临床应用评价

CT胶片的个体化腹膜后腔三维数字模型的建立及临床应用评价

杨宏美 1 ，丁辉 2 ，夏兆云 2

1. 江苏瑞影医疗科技有限公司研发部，江苏 扬州 225000 ； 2. 武警江苏总队医院影像科，江苏 扬州 225000

【摘要】目的：评价并分析基于CT胶片检查数据，建立个体化腹膜后腔三维数字模型的价值意义。方法：获取80例在我院接受后腹腔镜手术治疗的患者，扫描CT胶片(含动静脉及延迟期)的图像数据，促使含病灶的腹膜后腔三维数字模型形成，在患者术时进行全程验证，并进行个性化导引。同时对其中48例肾肿瘤病例，根据层厚不同将其分为A组32例(层厚5mm)与B组16例(层厚>5mm)，观察并对比肾蒂动、静脉显示符合率。结果：A组肾蒂血管符合率高于B组(P＜0.05)。结论：基于5mm层厚的CT胶片重建腹膜后腔三维数字模型的精细度与准确度更高。该方法可避免不必要的重复检查，将CT所含信息以三维形式呈现，可为术前规划与术中导引提供便利。

【关键词】CT胶片；个体化腹膜后腔；三维数字模型

Establishment and Clinical Evaluation of Inpidualized Three-dimensional Digital Model of Retroperitoneal Cavity of CT Film

YANG Hong-mei ¹,DING Hui ²,XIA Zhao-yun ²

1.R&D Department,Jiangsu Ruiying Medical Technology Co.,Ltd.,Yangzhou,Jiangsu 225000,China;2.Imaging Department,Jiangsu Armed Police Corps Hospital,Yangzhou Jiangsu 225000,China

【Abstract】Objective:To evaluate and analyze the value of establishing inpidualized three-dimensional digital model of retroperitoneal cavity based on CT film examination data.Methods:80 patients with retroperitoneal laparoscopic surgery in our hospital were obtained,and the image data of CT film(including arteriovenous and delayed period) were scanned to promote the formation of three-dimensional digital model of retroperitoneal cavity with lesions,and the whole process was verified during the operation,and personalized guidance was carried out.At the same time,48 cases of renal tumor were pided into group A(32 cases,5 mm) and group B(16 cases,5 mm).Results:The coincidence rate of renal pedicle vessels in group A was higher than that in group B(P<0.05).Conclusion:The precision and accuracy of 3D digital model reconstruction of retroperitoneal cavity based on 5 mm slice CT film is higher.This method can avoid unnecessary repeated examination and present the information contained in CT in three-dimensional form,which can provide convenience for preoperative planning and intraoperative guidance.

【Key words】CT Film;Inpidualized Retroperitoneal Cavity;3D Ddigital Mmodel

随着近年来国内泌尿外科腹腔镜技术的持续改进，腹膜后入路为主的上尿路腹腔镜技术体系逐渐形成^[1]。本研究对基于CT胶片检查数据，建立个体化腹膜后腔三维数字模型的价值意义进行深入探讨。现归纳并总结如下。

1资料与方法

1.1一般资料

获取80例在我院接受后腹腔镜手术治疗的患者，扫描CT胶片(含动静脉及延迟期)的图像数据。年龄38～65岁，均值(49.12±10.27)岁。疾病类型：肾上腺疾病12例，肾脏疾病65例，肾盂输尿管疾病3例。所有纳入病例均对研究知情同意，并自愿签署协议书。

1.2方法

1.2.1数据采集

术前，所有纳入患者均采取负片扫描仪作为检查仪器，施行CT胶片扫描，在计算机系统中按序裁剪出呈序列的单幅横断面内容图片，对图像修正配准后，再准确按照序列命名。

1.2.2三维重建

在计算机系统中完成图像分割处理、重建及配准等系列措施，进行重要解剖结构的数字模型，主要涵括病灶、肾蒂动静脉、集合系统、肾及肾上腺等结构。

1.2.3术中验证并发挥个性化导引作用

针对个体化数字模型，可直观性、立体性显示其解剖特点，依据术中所见，对数字模型加以验证，并对比同角度图像差异，将已暴露结构作为参照，对其他目标结构进行明确定位，参与完成个性化导引。

1.2.4对肾蒂动静脉显示符合率进行统计记录

将48例肾肿瘤病例，根据层厚不同进行分组，将层厚在5mm以内的32例患者纳入A组，将层厚在5mm以上的16例患者纳入B组，根据术中所见，对两组肾蒂动静脉显示符合率进行观察对比。

1.3统计学分析

精准录入的研究数据均由统计学软件(版本SPSS19.0)统一处理，计数数据以(%)的形式详加阐述，经独立样本²验证后，以P＜0.05的差异值标准为具有统计学意义。

2结果

80例个体化腹膜后腔三维数字模型建立成功，可自行完成旋转操作、缩放操作、透视操作、单独或联合观察，各模型均呈现形象逼真，立体特点。肾蒂动静脉、集合系统等病灶与周围重要解剖结构的形态及空间位置与术中所见相符，可参与术中个性化导引。A组肾蒂血管符合率分别为87.50%(28/32)同比B组81.25%(13/16)显然更高，具统计学意义(P＜0.05)。且A组肾蒂动静脉的信息较B组更加细致。

3讨论

3.1腹膜后腔个体化数字模型建立的意义

近年来，为使临床医学及科研需求得到最大程度的满足，借助虚拟现实(VR)技术对人体结构展开可视化研究^[2-3]。且逐渐涉及到腹、盆腔及腹膜后腔等非骨性结构进行可视化研究。由于原始数据可用过机械切削组织切片与CT、MRI断层数据获取方式，因此，可视化的研究的方向有所不同。前者中，由组织切片获得数字数据，结合图形处理技术，已分割并对部分模型进行重建。如数字人体肠道可视化模型、盆腔三维数字化模型以及腹膜后脏器三维可视化模型，因数据采集难度较大，以健康男女人体为主要来源，无个体化疾病特征。因此，多用于解剖共性的研究。后者CT及MRI断层数据，通过CT、MRI设备自带软件，图像渲染技术促进三维图像的形成。虽含有患者的个体特征，仅仅有视觉上的渲染效果，不含有集合系统相关性。在临床疾病诊断中应用较多，但在生物力学研究中无明显作用。因此，针对腹膜后腔，基于接受后腹腔镜手术治疗的患者的CT/MRI等数据信息，并进一步采用图形处理技术，对构建含有个体化疾病特征的病体三维数字模型的有效方案进行积极探索，有利于泌尿外科及相关学科的临床诊疗及虚拟手术工作的顺利开展。

3.2基于CT胶片进行三维数字模型构建的必要性

位于腹后壁的腹膜后腔，其内有多个重要结构，比如肾脏、肾上腺、输尿管以及腹部大血管等^[4]。空间结构复杂。除造影剂显像后的动脉及上尿路相对易重建，其他灰度值差异不大结构的分割和重建工作往往需结合多种工具。加之，由于患者到院进行就诊时，大多携外院近期的CT胶片，由于片中缺乏完善的三维信息等因素影响，为保障手术顺利实施需再次进行影像学检查。基于手术需求被满足的前提下，尽可能减少患者的经济负担，避免重复检查^[5-6]。对患者已有影响资料信息进行充分掌握，是实现影像自愿共享和再利用的有效手段。将CT胶片中承载的实体纤细逐渐准确转化为二维数字信息，并经计算机技术进一步行图像处理后，实现二维数字信息的快速重建，再经计算机图像处理后，对三维数字模型的有效重建方式进行积极探寻。可快速、准确、有效的提取胶片内的CT信息，还可使观察操作更具直观、立体化。

3.3以5mm层厚CT片对患者腹膜后腔三维数字模型进行重建，具有较高的准确度、精细度

其中，以5mm层厚的腹、盆腔CT胶片比较常见，其次为7mm、8mm层厚的CT胶片。虽然无法对窗宽与窗位加以调节，层厚过宽过大及片源质量过低等因素均可能出现可辨信息缺乏现象，但5mm层厚CT胶片中的横断面的图像承载信息较为丰富，重组后生成的三维模型的准确性和精细度均较高，更好的满足术前方案设计、术中定位及术中导引等系列需求。

本研究结果可见，须借助各结构CT值的差异实现有效区分及快速重建，较CT尿路造影检查技术的应用优势更加明显。相较视觉渲染图像，数字模型更加容易操作，在对模型多角度、联合或单独显示的同时可进行切割等操作的模拟，可提前预览患者术后效果，确保术前方案设计的需求得以最大程度上的满足。通过对比5mm层厚CT片与更高层厚CT片所重建的模型发现，横断面图像会随着层厚的加大，其图像中所显示的可辨信息的缺失随之增多，无法满足临床诊断需求。研究结果显示，80例个体化腹膜后腔三维数字模型均成功建立，可自行观察，各模型形象逼真，其较为立体。肾蒂动静脉、集合系统等病灶与周围重要解剖结构的形态及空间位置与术中所见相符，在术中具有个性化导引作用。

综上所述，基于5mm层厚CT胶片，标准完成个体化的三维数字模型重建操作，与CT血管造影、CTU等检查方式进行比较，同场景所显示的内容更多，而且对不必要的重复检查可起到预防作用，为实现医学影像资源共享与再利用开拓新思路；同时，建立个体化腹膜后腔三维数字模型可以更加直观、立体的形式参与肾区术前个体化手术方案设计与术中实时导引。

参考文献

1. 刘宏滨,赵汉青,史跃,等.股骨头坏死区三维数字化模型建立及体积估算[J].中国组织工程研究,2016,20(44):6629-6635.

2. 杨俊,丁典,屠浩雄.虚拟现实(VR)技术在医药学教学与研究中的应用及展望[J].科技展望,2017,27(19):183,257.

3. 石晓卫,苑慧,吕茗萱,等.虚拟现实技术在医学领域的研究现状与进展[J].激光与光电子学进展,2020,57(1):58-67.

4. 姜丰泽.腹膜外途径肾或肾上腺手术后同侧后腹腔镜二次手术体会[D].大连:大连医科大学,2015.

5. 黄燕鹏,郑练,黎小爱,等.超薄层CT数字化研究在腹膜后肿瘤的临床应用[J].中国数字医学,2018,13(4):45-47.

6. 符东,郑锦,邢孔波.结节性甲状腺肿应用个体化手术治疗的效果研究[J].医药前沿,2018,8(23):201-202.

收稿日期：2021年2月19日

出刊日期：2021年3月25日

引用本文：杨宏美,丁辉,夏兆云.CT胶片的个体化腹膜后腔三维数字模型的建立及临床应用评价[J].当代介入医学, 2021, 1(06) : 1-2. DOI: 10.12208/j.jcim.2021.06.021

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