基于CT的腹膜后腔个体化三维数字模型建立初探(2)
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2 结果
46例腹膜后腔个体化三维数字模型均于术前成功构建，模型准确、直观，且兼具疾病分类特点与个体特征，通过自由地进行旋转、缩放、透视、单独或联合显示，清晰地展示了病灶与其周围重要组织器官的空间位置及相互关系，并与术中所见完全相符。见图1～3。
①前视图；②左前侧视图；③(后)腹腔镜视角视图；④术中截屏。可见：瘤体(A)、腺体(B)、左肾(C)、左侧肾上腺中央静脉(D)空间位置关系清晰且与术中相符
图1 左侧肾上腺腺瘤患者个体化数字模型
Fig.1 A individualized three-dimensional digital model of left adrenal adenoma
3 讨论
3.1 腹膜后腔个体化三维数字模型建立的意义
近年来，为满足教学、临床及科研需求，借助虚拟现实(virtual reality，VR)技术实现人体结构可视化的研究渐受关注，且对以非骨性结构为主的如腹、盆腔及腹膜后腔的可视化研究也已有涉及。由于原始数据的获得方式多见于机械切削组织切片与CT/MRI断层数据两种，因此可视化的研究也分作不同方向：前者中，由组织切片所得的数字人体数据，结合图形处理技术，已分割并重建出部分模型，如数字人体肠道可视化模型[3]、男性及女性盆腔三维数字化模型[4-5]、腹膜后脏器三维可视化模型[6]等，但由于数据采集难度大，且来源于健康男女人体，无个体化疾病特征，因此长于解剖共性的研究，而临床应用有限；后者中，基于CT及MRI断层数据，利用CT或MRI设备自带软件，采用图像渲染技术生成的三维图像，虽充分包含患者的个体特征，但仅为视觉上的渲染效果，不含有集合拓扑相关性，其长于疾病诊断却不能有效地用于生物力学研究[7]。
因此，针对腹膜后腔，对基于患者的CT/MRI等自体数据信息并采用图形处理技术，从而构建包含个体化疾病特征的病体三维数字模型方法的探索，将对泌尿外科及相关学科的临床诊疗工作及虚拟手术研究等有很大的帮助。
3.2 基于CT的腹膜后腔个体化三维数字模型
位于腹后壁的腹膜后腔，其内有肾脏、肾上腺、输尿管、腹部大血管等重要结构，空间结构较为复杂。重建过程中，除造影剂显像后的动脉及上尿路易于重建之外，对其他灰度值差异不大结构的分割及重建则需要综合运用多种工具，较为费时费力。因此推荐的做法是：常规重建出骨骼、腹主动脉、下腔静脉、肾血管、肾上腺、上尿路及病灶子模型，再依据个体化需求，有选择的重建其它邻近组织器官子模型，以缩短重建时间，及时供给临床诊疗使用。
3.2.1 以肾上腺为主的个体化三维数字模型的建立 除常规子模型外，对于左侧肾上腺占位性病变，可重建出左肾上腺中央静脉；而右侧肾上腺中央静脉较短，平均长度为6 mm[8]，与右肾上腺及下腔静脉紧邻且彼此灰度值差异不大，不易辨识，重建困难；另外，由于肾上腺位置特殊，体积偏小形态多变，故尽可能选用薄层扫描数据以避免遗漏信息。以图1为例，通过观察并与术中对比，可见模型准确、清晰地展示了病灶的形状及其与肾脏、肾上腺、肾上腺中央静脉(左)等的空间位置关系，较断层图像更直观，显示内容较多排螺旋CT(MSCT)3D成像更丰富，有利于术者更好地了解个体化的空间结构，且可随时随地在个人PC机上查看。
3.2.2 以肾脏为主的个体化三维数字模型的建立 由于肾动脉提前分支(发生率为8%～35.9%)与副肾动脉(发生率为11.8%~24.8%)[9-10]以及左肾静脉变异(发生率为3.2%～3.6%)[11-12]的存在，故在对血管模型的重建中，对肾动、静脉并不罕见的变异情况，应引起足够的重视；可根据个体需要有选择地重建肝、脾及门静脉等子模型；再者，由于延迟期与动、静脉期内脏结构在空间位置上有较显著的变化，由前者而得的上尿路子模型尚无法与后两者所得子模型完成准确配准，所以，如更关注上尿路与病灶的位置关系，则应以延迟期数据构建二者子模型，以确保上尿路与病灶在空间上的准确对应。通过自由观察并与术中对比，可见模型准确、清晰、立体地展示了变异血管的走行，以及病灶与肾脏、肾血管、集合系统等的相互关系。能够在同一场景中集中观察病灶与集合系统、动静脉甚至腹腔脏器的关系，尤其是肾动、静脉分色显示变异情况的特点，是目前基于多平面重建、最大密度投影及容积再现技术重建的视觉模型尚无法媲美的。
3.2.3 肾盂、输尿管为主的个体化三维数字模型 除常规子模型外，走行于输尿管附近的生殖血管，可予分割并重建；如系结石性疾病则应认识到结石的位置、形态仅反映摄片时状态，术时将会有所变化。通过自由观察并与术中对比，可见：模型准确、清晰、立体地展示了病灶空间位置、上尿路结构及与周围血管等的相互关系。由于输尿管系软性管状结构，积水后形态位置随体位、术中操作变动较大，故所提供的有效信息较其它模型比较相对有限。
综上所述，个体化的腹膜后腔三维数字模型，不仅为肾区个体化手术方案的制定提供了帮助，也为相应的虚拟手术技术奠定了基础。而本文所涉及实现方法的准入门槛低，易于使用及推广，不足之处在于模型仅为可视模型，尚不能准确反映体位变化的影响及在体器官生理活动的变化，此有待于进一步研究。
[参考文献]
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[4] 吴毅，张绍祥，谭立文，等. 男性盆腔三维可视化模型的建立及其意义[J]. 中国介入影像与治疗学，2008，5(1)：61-64.
[5] 胡南，郑小林，张肖莎，等. 基于非均匀有理B样条的女性盆腔三维数字化模型的构建[J]. 第三军医大学学报，2009，31(19)：1847-1849.
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[7] 丁焕文，王英俊，尹庆水. 计算机辅助组织工程的研究进展[J]. 中国修复重建外科杂志，2006，20(5)：574-577.
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[9] Tarzamni MK，Nezami N，Rashid RJ，et al. Anatomical differences in the right and left renal arterial patterns[J] ......
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