肝靜脈和肝內(nèi)門靜脈的斷層影像解剖及三維重建.pdf

1、肝是人體最大的實(shí)質(zhì)性器官，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，疾病種類繁多，一直是解剖學(xué)和醫(yī)學(xué)影像學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前有關(guān)肝斷層解剖學(xué)的研究有常溫切片、冰凍鋸切和生物塑化切片等多種方法，但均存在著切片較厚、有鋸耗、組織結(jié)構(gòu)易變形等缺陷。而且現(xiàn)有的肝斷層解剖學(xué)資料以橫斷層和矢狀斷層居多，冠狀斷層資料較少，不能滿足臨床上肝冠狀面影像與正常肝冠狀斷面解剖精細(xì)對照以及現(xiàn)代肝外科對肝冠狀面詳細(xì)解剖資料的需求，而現(xiàn)代影像技術(shù)B超、多層螺旋CT、MRI等已可在橫、矢、冠

2、、斜甚至任意斷面上顯示肝的解剖及病變。臨床上多數(shù)肝病變的首選檢查方法是肝超聲檢查，近年來超聲設(shè)備和技術(shù)迅速發(fā)展，超聲影像的成像質(zhì)量及分辨率大為提高，既往超聲不能顯示的細(xì)微結(jié)構(gòu)得以顯示，與高分辨率超聲相對應(yīng)的肝多方位、多切面斷面解剖學(xué)基礎(chǔ)和在此基礎(chǔ)指導(dǎo)下對肝的超聲解剖進(jìn)行深入探討和研究已為臨床迫切所需。同時(shí)，隨著對臨床肝外科、肝移植術(shù)等技術(shù)要求的日益提高，肝外科手術(shù)計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的建立已勢在必行。這些都對肝的斷層解剖學(xué)提出了更高的要求，肝

3、斷層解剖學(xué)的研究亟需從橫斷層向多維斷層、從厚片向薄層、從真實(shí)向虛擬、從斷面向三維等方向更新發(fā)展，以不斷滿足肝病變診斷和治療的新需求，從而促進(jìn)肝超聲影像和肝外科學(xué)的發(fā)展。 上個(gè)世紀(jì)的80年代末，美國科學(xué)家聯(lián)盟提出了“可視人計(jì)劃”(visible HumanProiect，VHP)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人體從分子到細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)和整體的精確模擬。隨著可視人計(jì)劃的實(shí)施而發(fā)展起來的數(shù)控冷凍銑削技術(shù)，將肝的斷層解剖學(xué)研究推向了亞毫米水平，

4、為肝的斷層解剖學(xué)開創(chuàng)了新的研究手段，并在此基礎(chǔ)上開展了肝及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的三維可視化研究。肝內(nèi)管道系統(tǒng)三維可視化研究的首要前提是獲取高質(zhì)量的肝原始解剖數(shù)據(jù)集，但目前有關(guān)肝薄層斷面數(shù)據(jù)獲取方法的研究尚嫌不足，而且目前報(bào)道的均為橫斷面數(shù)據(jù)，而對肝冠狀斷面數(shù)據(jù)集的獲取及基于肝冠狀斷面數(shù)據(jù)集的肝內(nèi)管道系統(tǒng)的可視化研究尚未見諸報(bào)道。本研究旨在探討應(yīng)用數(shù)控冷凍銑削技術(shù)獲取肝連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)的方法，以獲取高質(zhì)量的肝冠狀斷面原始解剖數(shù)據(jù)集，最大程度地

5、滿足臨床上識(shí)別肝薄層冠狀面影像的需要，為現(xiàn)代肝外科提供更詳盡的解剖學(xué)資料。并在此數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上構(gòu)建肝靜脈和肝內(nèi)門靜脈的數(shù)字化可視模型，以模型揭示的肝內(nèi)管道系統(tǒng)的三維立體形態(tài)學(xué)資料為指導(dǎo)，對肝的標(biāo)準(zhǔn)超聲切面進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，對肝段的超聲劃分和各肝段內(nèi)門靜脈的分支形式進(jìn)行深入研究，為臨床提供更詳實(shí)的肝超聲解剖學(xué)資料。本課題共分為4部分，摘要如下： 第一部分肝連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)獲取目的應(yīng)用數(shù)控冷凍銑削技術(shù)獲取肝的連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)集。

6、 材料和方法經(jīng)CT、MR掃描篩選后，選擇無明顯病變的成年男性尸體1例，截取其上腹部，按直立位置于包埋容器內(nèi)，經(jīng)明膠包埋和深低溫冷凍后，在低溫冷凍室內(nèi)用數(shù)控銑床從前向后連續(xù)銑削，獲得肝的連續(xù)薄層冠狀斷面，用數(shù)碼相機(jī)逐層拍攝，獲取原始數(shù)據(jù)，并輸入工作站。 結(jié)果該例上腹部標(biāo)本冷凍銑削后共獲得層厚為0.2mm的肝連續(xù)冠狀斷面圖像699幅，斷面能夠清晰顯示肝的形態(tài)結(jié)構(gòu)、位置及毗鄰關(guān)系和肝內(nèi)管道系統(tǒng)及其分支的走行分布。 結(jié)論

7、應(yīng)用數(shù)控冷凍銑削技術(shù)獲取的肝連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)集精度高，質(zhì)量優(yōu)，為基于冠狀斷面解剖數(shù)據(jù)的肝及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的三維重建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 第二部分肝連續(xù)薄層冠狀斷面解剖目的探討肝門靜脈及其分支和肝靜脈及其屬支以及肝葉、肝段和肝亞段在連續(xù)薄層冠狀斷面上的表現(xiàn)，以期為現(xiàn)代影像診斷和肝外科提供更詳盡的解剖學(xué)資料。 材料和方法以第一部分獲取的肝連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)集為觀察對象，從肝門開始出現(xiàn)層面向前后連續(xù)追蹤觀察肝門靜脈及其分支和肝

8、靜脈及其屬支在肝葉、肝段和肝亞段內(nèi)的走行、分布及出現(xiàn)斷面，并以Couinaud肝段劃分法為理論依據(jù)探討肝段和肝亞段在冠狀斷面上的劃分和演變規(guī)律。結(jié)果肝門靜脈左支四部分在冠狀斷面上出現(xiàn)的順序由前至后依次為：囊部、矢狀部、角部、橫部，均顯示為短軸斷面，居肝左右徑的中份、上下徑的中下1／3交界處。門靜脈左支的分支在冠狀斷面上的出現(xiàn)順序?yàn)椋鹤笸庀轮А⒆髢?nèi)支、左外上支。門靜脈右支較粗短，分為右前支和右后支。右前支主干走向外上，分別向上、下方發(fā)出右

9、前上支和右前下支，二者的分支呈現(xiàn)為成對的外觀；右后支分為右后上、下支分別行向右后上和右后下。三支肝靜脈于第二肝門處注入下腔靜脈。肝左靜脈由上、下兩根匯合而成，上根居后外上，下根居前內(nèi)下，分別回流左外葉上、下段的靜脈血。肝中靜脈由左根和右根合成，其主要屬支出現(xiàn)的順序?yàn)椋鹤笄皩僦?、前下屬支、右前屬支，分別回流左內(nèi)葉、右前葉下段和右前葉上段的靜脈血。肝右靜脈呈直線形單獨(dú)匯入下腔靜脈，其主要屬支出現(xiàn)的順序?yàn)椋河仪皩僦?、右后上緣靜脈、后下屬支，回

10、流右前葉右半和右后葉大部的靜脈血。 結(jié)論亞毫米層厚水平上的肝連續(xù)薄層冠狀斷面解剖的詳細(xì)闡述，可最大程度地滿足臨床上肝冠狀面影像與正常肝冠狀斷面解剖精細(xì)對照的需求，并為現(xiàn)代肝外科提供了更詳盡的解剖學(xué)資料。 第三部分基于肝冠狀斷面數(shù)據(jù)的肝靜脈及肝內(nèi)門靜脈三維圖像重建目的利用第一部分獲取的肝連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建肝靜脈及肝內(nèi)門靜脈的三維數(shù)字化可視模型，以期為肝病變的精確影像學(xué)診斷和肝外科手術(shù)計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的建立提供重要的形態(tài)

11、學(xué)基礎(chǔ)。 材料和方法采用體繪制和面繪制的方法，通過人工干預(yù)對肝內(nèi)管道系統(tǒng)進(jìn)行人工識(shí)別提取和圖像數(shù)據(jù)分割。運(yùn)用香港中文大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)系自主開發(fā)研制的3D醫(yī)學(xué)可視化軟件實(shí)現(xiàn)三維重建，構(gòu)建肝靜脈和肝內(nèi)門靜脈的三維可視化模型。 結(jié)果肝靜脈及肝內(nèi)門靜脈的三維數(shù)字化可視模型可清晰顯示門靜脈及其分支和肝靜脈及其屬支的空間構(gòu)形，真實(shí)地再現(xiàn)了門靜脈和肝靜脈之間復(fù)雜的空間毗鄰關(guān)系。模型中的肝靜脈和門靜脈可單獨(dú)或總體顯示，可在三維空間

12、位置上繞任意軸旋轉(zhuǎn)任意角度，并能按照不同的要求，從不同的角度對某一血管分支進(jìn)行多角度、多方位的觀察。 結(jié)論高質(zhì)量的二維圖像和合適的三維重建方法保證了本研究三維數(shù)字化可視模型的真實(shí)性和精確性，為向臨床應(yīng)用的過渡奠定了基礎(chǔ)。 第四部分肝段的超聲解剖目的以肝薄層斷面解剖學(xué)基礎(chǔ)和第三部分構(gòu)建的可視化模型揭示的肝內(nèi)管道系統(tǒng)的三維立體形態(tài)學(xué)資料為指導(dǎo)，對肝的標(biāo)準(zhǔn)超聲切面進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，對肝段的超聲劃分和各肝段內(nèi)門靜脈的分支形式進(jìn)行深入

13、研究，以期為臨床提供更詳實(shí)的肝超聲解剖學(xué)資料。 材料和方法從超聲查體者中篩選出100例無消化系統(tǒng)癥狀，無肝占位性病變及手術(shù)史，肝聲像圖表現(xiàn)正常，血管紋理顯示清晰者作為觀察對象，經(jīng)腹部途徑按照規(guī)范化的肝超聲檢查方法和步驟，在右上腹部肝區(qū)順序進(jìn)行橫斷面、矢狀斷面、斜斷面和經(jīng)右肋間的斜斷面檢查，獲取各斷面的超聲圖像，對其進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，并以Couinaud肝段理論為依據(jù)在聲像圖上劃分肝段，分析各肝段門靜脈的分支數(shù)及分支形式。 結(jié)

14、果獲取了肝各切面具有特征性的標(biāo)準(zhǔn)聲像圖，肝內(nèi)主要解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰。聲像圖上肝段的劃分以門靜脈為指示標(biāo)志，肝靜脈為分界標(biāo)志，膽囊和韌帶為輔助分段標(biāo)志，每一肝段均有一(組)獨(dú)立的門靜脈段支供應(yīng)。在肝段劃分和病變的定位診斷中，門靜脈的解剖及病灶與門靜脈的關(guān)系更為重要。段Ⅰ～段Ⅳ的門靜脈分支形式依其在聲像圖上顯示的分支數(shù)目可分為單支型、雙支型、三支型和四支型四種類型。段Ⅷ和段Ⅴ的門靜脈分支形式在聲像圖上表現(xiàn)為對稱型、交錯(cuò)型和樹枝樣型三種類型；段

15、Ⅶ和段Ⅵ的門靜脈因位置偏后，超聲不易顯示其全程，分支形式較難確定。 結(jié)論在肝薄層斷面解剖學(xué)基礎(chǔ)和肝內(nèi)管道系統(tǒng)三維立體形態(tài)學(xué)資料的指導(dǎo)下，對肝超聲解剖的深入探討和研究為臨床提供了更詳實(shí)的肝超聲解剖學(xué)資料。結(jié)論和意義1．本研究應(yīng)用數(shù)控冷凍銑削技術(shù)獲取了0.2mm層厚的肝連續(xù)薄層冠狀斷面數(shù)據(jù)集。在恒低溫冷凍實(shí)驗(yàn)室內(nèi)置上腹部標(biāo)本塊于直立位，應(yīng)用SKC500型數(shù)控銑床由前向后銑削，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)本的一次性裝夾、原地凍存和連續(xù)銑削。該方法為人體解

16、剖學(xué)開創(chuàng)了新的研究手段，將推動(dòng)斷層解剖學(xué)的研究向滿足臨床需求的薄層和三維可視化方向上發(fā)展。 2．在亞毫米層厚水平上，探討了肝葉、肝段和肝亞段內(nèi)肝靜脈和門靜脈在連續(xù)冠狀斷面上的走行和分布規(guī)律，最大程度地滿足了臨床上肝冠狀面影像與正常肝冠狀斷面解剖精細(xì)對照的需要，并為現(xiàn)代肝外科提供了更詳盡的解剖學(xué)資料。 3．采用體繪制和面繪制的方法，通過人工干預(yù)對肝內(nèi)管道系統(tǒng)進(jìn)行人工識(shí)別提取和圖像數(shù)據(jù)分割，構(gòu)建了基于肝標(biāo)本冠狀斷面數(shù)據(jù)的肝靜

17、脈和肝內(nèi)門靜脈的三維可視化模型，真實(shí)地再現(xiàn)了肝門靜脈和肝靜脈之間復(fù)雜的空間立體結(jié)構(gòu)關(guān)系。高質(zhì)量的二維圖像和合適的三維重建方法保證了三維數(shù)字化可視模型的真實(shí)性和精確性，為向臨床應(yīng)用的過渡奠定了基礎(chǔ)。 4．應(yīng)用高分辨率超聲獲取了肝各切面的標(biāo)準(zhǔn)聲像圖，在肝薄層斷面解剖學(xué)基礎(chǔ)和肝內(nèi)管道系統(tǒng)的三維立體形態(tài)學(xué)資料指導(dǎo)下，對其進(jìn)行了詳細(xì)標(biāo)注，以Couinaud肝段理論為依據(jù)探討了肝段在聲像圖上的劃分，并以肝段為單位分析了各肝段門靜脈的分支數(shù)及