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术前解剖识别黑科技:MDCT、MIP、VR、3D打印

2019-05-21来源:美食小小课堂

      在胸外科手术中使用肺成像技术进行仔细的术前规划对于积极的结果至关重要。 在解剖性肺切除术中尤其如此,其中必须注意避免损伤肺门的血管结构。 20%至30%的患者可出现不同变异的动脉和静脉分支。 肺门结构的术前成像识别,方向和彼此的关系将有助于外科医生在手术期间安全地解剖和分割结构。 这在视频辅助胸腔手术(VATS)中尤其重要,其中触诊和三维视图受到限制,报告的血管损伤发生在约2.9%的需要转为开放手术的病例中约2.2%


      多切面计算机断层扫描(MDCT)现在是胸部术前成像的主要成像技术。 近年来,这种模式得到了显着发展,减少了进行研究所需的时间以及患者接受的辐射量。双源计算机断层扫描( DSCT)使用两个阴极射线管来进一步减少时间和假影。然后使用对比度增强图像质量和分辨率。虽然这有助于描绘血管和支气管的数量和相对位置,但是从CT2D图像获取到三维(3D)概念化可能是有问题的。

      近年来,已经开发了使用从CT扫描产生的数据来产生进一步图像的后处理工具,其可以增强外科医生描绘相关外科解剖结构的能力。


     最大信号投影(Maximum intensity projection,Maxi或MIP)是对沿视角投影的轨迹上的容积数据中的最大信号进行编码,将三维空间的高强度信号投影干一个平面内,形成连续的血管影像。是增加高衰减结构(例如肺血管)的显着性的图像重建方法, 该技术已被用于使肺结节和栓子的识别。


      容积再现(Volume rendering,VR)是使假定的投射线从给定的角度上穿过扫描容积,对容积内的像素信息作综合显示。需结合深度、遮蔽表面显示技术.旋转技术及适当的信号强度切割技术共同施行。可赋予影像以不同的伪彩与透明度,给以近似亘实的三维结构的感受,该方式在重建中丢失的数据信息很少,可更佳地显示解剖结构的空间关系。可突出显示血管与周围组织的关系,可显示血管三维立体结构,对管腔内病变更加敏感。目前在心脏与冠脉成像中应用较多。 以这种方式,外科医生能够“钻”穿过图像以选择性地隐藏或显露感兴趣的解剖结构,获得肺门结构的深度感知并识别分支血管的轨迹。 这种增强的解剖学理解是规划操作步骤不可或缺的


     3D打印(3D printing)现已成为医学和外科各个领域中流行的新兴技术。 它已被用于帮助这些专业的术前计划,允许外科医生进行体外手术以准备手术,例如通过打印肺门结构进行胸外科手术,并使用这些手术来计划VATS肺切除术取得一定程度的成功。这些模型解剖结构允许外科医生以更高的感知精度计划手术。 在某些情况下,3D模型实际上已经改变了手术策略。使用这些3D打印,开发了模拟器以使外科医生能够将手术模拟为一种实践形式,从而在理论上降低患者的风险。

      本研究的目的是评估这些成像技术的能力:CT扫描,MIP成像,VR和3D打印,以定义解剖肺切除术前肺门结构的解剖结构。


       所有接受同一外科医生VATS肺叶切除的患者为实验队列。外科医生被要求在CT扫描,MIP图像和3D重建下分别记录肺动脉分支的数量。 然后将这些记录与术中的发现进行比较:


      经过术中解剖后,各个方法的准确性如下:


      本研究回顾了当前胸外科医生可用的术前成像选择,并强调了在准确评估肺门结构分支时过度依赖这些图像的危险。 它还强调了3D打印的发展及其在胸外科中的应用,作为进行解剖肺切除术时的手术策略规划工具。


      据推测,术前对肺门关系的了解可以在肺切除术中更安全地解剖肺门。 然而,很难客观地测量外科医生对结构关系的了解,因此我们使用动脉分支的数量作为其替代标志。 作者认为,使用这些成像技术准确定义肺动脉分支数量的能力也使外科医生能够准确评估解剖结构的其他方面。


     在使用不同的成像模式审查解剖结构时,每个都有明显的好处和缺点。 轴向薄切片CT重建很容易获得,无需对所获得的数据进行后处理,并且外科医生在将其解释为常规术前成像时进行了很好的预演。 这样的数据集很容易理解叶的边界。 很难理解肺门的三维画面,虽然这会随着经验而改善,但是因此难以确定肺门结构的关系和轨迹。 根据造影剂注射的确切相位,通常很难在静脉结构和动脉结构之间进行描绘。


       与轴向数据集相比,MIP重建显着增强了裂隙。 即使在本研究中没有明显优于单独CT的优势,但是也更容易识别肺动脉分支。 描绘静脉和动脉分支比单独使用CECT更容易。 MIP图像仍然需要观察者滚动鼠标并且在识别3D解剖结构方面对CT几乎没有益处。


        对于确定肺门结构的角度和关系以及CT和MIP图像,门的三维重建更有用。 可以3D重建以从胸腔镜观察肺门的角度和安全解剖和分割所需的角度进行观察。 可以定义与胸壁的关系,并可以对VATS端口和切口进行术前规划。 但是3D重建不允许肺裂间识别。 因此,更难以确定叶的边界以及哪些血管结构与其相关。



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