3D可视化技术在盆腔血管研究中的应用及意义.doc

3D可视化技术在盆腔血管研究中的应用及意义作者：符爱贞,石小田,黄奕弟,易西南单位：海口市妇幼保健院妇产科，海南 海口 571101；海南医学院解剖学教研室，海南 海口 571101【摘要】目的：探讨应用3D可视化技术对盆腔血管进行三维模型构建及研究。方法：采用氧化铋+聚乙烯醇造影填充剂进行新鲜尸体盆腔血管灌注，X线摄影，经CT扫描采集数据导入计算机Mimics10.01或3dDoctor软件进行血管三维模型构建。结果：构建的盆腔血管三维模型图像清晰，管道饱满，立体空间感强；膀胱、子宫、直肠等动脉均显示出34 级血管网，各级分支血管的形态、走行、分布及各动脉间的吻合显影清晰,盆腔器官血液供应血管来源，及各血管间的毗邻位置关系清晰明确。结论：采用3D可视化技术可构建理想的盆腔血管网模型,为临床医生对盆腔血管疾病的诊疗提供了新技术。 【关键词】 盆腔血管；造影术；X线；CT；3D可视化Application of threedimensional visualization technology in research of pelvic vesselsFU Aizhen, SHI Xiaotian, HUANG Yidi, YI Xinan(Department of Gynecology and Obstetrics, Maternal and Child Health Hospital; 2. Department of Anatomy, Hainan Medical University Haikou 571101, China)ABSTRACT Objective: To investigate the feasibility of threedimensional model construction of pelvic cavity blood vessels with 3D visualization technology. Methods: Xray and CT scan of pelvic vessels in fresh corpse were taken after perfusion of visualization filler of oxybis and polyvinyl alcohol, the obtained data were processed with Mimics10.01 or 3dDoctor software for threedimensional model construction. Results: The constructed threedimensional model of the pelvic cavity blood vessels were clearly shown with good stereopsis, 34 degree vascular nets of bladder, uterus, rectum etc. were all clearly displayed, distribution and arteria anastomosis of the branch arteries, and the syntagmatic relations among the pelvic vessels were also clear. Conclusions: An ideal threedimensional model of the pelvic cavity vascular net can be established with 3D visualization technology, which guarantee a new methodology for the treatment of relevant diseases. KEY WORDS Pelvic vessel; Angiography; Xray; Computed tomography (CT); 3D visualization 盆腔内血管系统具有复杂性和多变性的特点, 这个空间里, 几乎所有血管都在不断地弯曲和分支, 针对该血管系统进行的解剖学研究已广泛开展13, 例如大体解剖、血管铸型、多层螺旋CT自带软件重建等。近年，国内已成功应用血管造影术47结合CT扫描、X线摄影，运用“交互式医学影像控制系统（MIMICS）”或计算机3dDoctor软件进行各器官组织血管三维重建，获得不同角度的三维立体图像即血管“可视化”；同时可模拟介入导管在静脉内的虚拟内窥镜漫游路径，观察管道内三维空间结构及其毗邻关系。本实验探讨应用3D可视化技术对盆腔血管进行三维模型构建，以清晰的血管三维图像，连续,立体的空间感,可多角度旋转观察从而为临床设计出更好、更合理的手术方案，为临床术式的开展提供诊疗性依据。1 材料与方法1.1 实验材料 氧化铋（Bismuth oxide，Bio,化学名：三氧化二铋α型，国药集团化学试剂有限公司，分析纯)、聚乙烯醇（polyvinyl alcohol ，PVA，1799型，天津市大茂化学试剂厂，实验试剂），恒温箱，烧杯，蒸馏水，玻璃棒；GE公司64排螺旋CT机（Prospeed sys CT）；统计学处理和图形处理工具：SSPS11.0， DicomWorks1.3.5， 3Ddoctor。1.2 血管造影剂配制、标本灌注及X线摄影、CT扫描 取10%聚乙烯醇水溶胶溶液与氧化铋按0.25g/mL配制成血管造影悬浮液填充剂7。选用新鲜无外伤死亡尸体，按常规管道灌注法进行动脉血管插管、管道冲洗，尔后进行灌注，其量外200300mL，灌注完将标本放入冷冻冰柜5min，使填充剂充分凝固。按常规腹部64排螺旋CT扫描条件：120kV，512×512重建矩阵，0.5mm层厚，无间距连续扫描，窗位3540、窗宽250300。获得连续扫描图片421张，用Mimics10.01或3dDoctor软件进行三维重建。X线摄影条件：53kV，50mA, 1/20s，线器滤()。2 结果2.1 X线、CT扫描结果 盆腔X线摄影图像血管清晰可见，管道光滑连续，最小血管可显示至0.2mm。本实验CT扫描共获取盆腔图像421张，图像血管填充良好，显影清晰，边缘光滑连续，无中断、空泡，密度均匀，用Mimics软件重建的盆腔三维模型及血管图像清晰、连续，立体空间感强，可多角度旋转观察，重建的子宫标本未发现实质性病变,为一正常人子宫及附件。2.2 盆腔模型及动脉血管模型构建 采用氧化铋聚乙烯醇造影填充剂灌注的新鲜尸体盆腔血管标本，经CT连续扫描采集数据后，导入计算机Mimics10.01或3dDoctor软件，重建的盆腔三维模型及动脉血管模型图像清晰、美观，并可根据需要进行多层组织共建，图像立体空间感强烈 ，可随意放大、缩小，不同角度旋转观察。第4 腰动脉、直肠上动脉、髂总动脉、髂外动脉、旋髂深动脉、骶正中动脉、髂内动脉前干的脐动脉、膀胱下动脉、膀胱上动脉、子宫动脉、阴道动脉、闭孔动脉、髂内动脉后干的髂腰动脉、臀上动脉、臀下动脉、阴部内动脉、直肠下动脉网均重建清晰显示，并可清楚显示子宫动脉及其分支的形态、走行、分布及各动脉间的吻合网。3 讨论3.1 盆腔动脉血管模型构建的研究现状 在临床解剖学研究中,我们常常涉及小血管方面的研究,系统解剖学难以显示。传统的妇产科解剖学研究主要针对防腐固定的尸体标本,难以对盆腔血管的精细动脉网的立体结构和空间构像进行研究。近年来解剖学家、妇产科医师、影像学家为此而进行不懈的努力。目前关于盆腔及子宫动脉血管网模型的研究方法主要有:血管铸型技术8、影像学技术9和数字人技术2。临床多层螺旋CT扫描研究正常人体盆腔血管形态,重建的盆腔血管模型可显示出34 级血管,但对于细小血管网,如子宫动脉血管网未能清楚显示,难以对子宫疾病进行特异性研究。2004年瑞典的Bajka等10利用美国VHP非特定性数据集进行了女性盆腔模型的重建,由于该数据集未对血管标识,无法清楚显示盆腔脏器的血管系统。单锦露等2应用中国女性人体数据集构建了中国人体女性盆腔可视化数字模型,重建了包括大部分的盆腔脏器、盆腔动静脉主干等在内的三维解剖关系,但对子宫动脉血管网也未能显示。本实验采用血管造影术，运用Mimics10.01或3dDoctor软件，重建出清晰、美观的盆腔三维模型及动脉血管模型图像，并可根据需要进行多层组织共建，图像立体空间感强烈 ，可随意放大、缩小，不同角度旋转观察，解决了以往技术难以攻克的问题。3.2 盆腔血管3D可视化的研究意义 由于盆腔血管结构具有分级复杂、形态迂曲多变、走行多向性的特点,建立完整的盆腔血管系统图像, 可为临床医生直观地了解血管和骨骼的关系、以及血管完整形态具有重要的指导意义。3D可视化技术是运用计算机信息处理技术，将人体组织和血管图像构筑数字化，以构建三维的、可视的、可调控的、虚拟的人体血管形象，即“可视化”。 人体血管3D可视化结合了医学和计算机科学的最新成果，在3D可视化技术下，可对人体盆腔的某个部位解剖结构进行相应的横截面切片图显示，还可对该模型进行任意方向的切割，对其内部结构进行多角度观察，应用动态三维立体图像取代传统的医学二维图像(如教科书中的图片和放射学照片)。正如已经成熟的血管铸型技术一样, 同样是为了更好地说明盆腔血管的复杂性, 明确具体血管形态。另外在重建的动脉图像中, 可以更明确的反映人体血管的变异。同时应用血管3D可视化技术进行血管病变定位, 尤其是在动脉瘤、动脉阻塞、大的静脉曲张和栓塞等疾病中具有重要意义。例如应用在严重的盆腔淤血症、盆腔肿瘤等病变周围血管网络的影像学研究方面, 为血管丛血流异常诱发的疾病诊断和治疗提供解剖学指导, 以此为基础更好地研究盆腔血管形态学变化深层的规律。3.3 子宫动脉血管网模型构建的意义 应用放射造影术进行盆腔血管3D可视化，构建的子宫动脉血管网模型可研究血管的精细结构,三维显示子宫动脉血管网及其分支分布和交通吻合情况,为妇产科疾病的临床诊断、手术治疗等方面提供血管形态学依据,为指导子宫动脉栓塞治疗及新式妇产科手术的开展提供解剖学平台，对血管性介入治疗有指导意义。子宫动脉栓塞术(uterine artery embolization,UAE)是通过栓塞子宫动脉血管网治疗子宫肌瘤、子宫腺肌病等妇科疾病的一种主要的微创术式11。我们构建子宫动脉血管网模型为该术式提供了理想的血管解剖学依据。正常子宫动脉血管网模型的构建为在体正常子宫及病态子宫动脉血管网模型的构建提供基础,为课堂教学以及手术教学提供直观的模型,为子宫动脉血管网容量、血管各部血供比例等方面的研究提供基础;为临床医生进行术前手术设计和手术模拟，创新显微外科手术方案，提高临床诊疗水平及帮助临床教学训练均有重要作用。【参考文献】 1 高成杰,原晓景,裴强,等. 成人盆腔血管多层螺旋CT三维重建初步研究J. 中国临床解剖学杂志, 2006, 24 (1) : 3942.2 单锦露,张绍祥,刘正津,等. 中国数字化可视人女性盆腔的计算机三维重建J. 解剖学杂志, 2005, 28 (3) : 337339.3 陈春林,黄睿,刘萍,等. 猪泌尿生殖系统动脉血管网模型比较J. 中国实用妇科与产科, 2008, 24 (12) : 909912.4 楼新法,梅劲,Geddes,CR,等.明胶氧化铅血管造影术的优化J.中国临床解剖学杂志,2006，24(3): 259262.5 张志浩,李严斌,梅劲,等.应用放射造影术进行血管3D 可视化研究初探J.中国临床解剖学杂志,2006，24(3):255258.6 周小兵，范立新，石小田，等. 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