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妇产科

在体女性闭孔神经数字化三维模型的构建研究

作者:韩妍、陈春林、刘萍、龚时鹏,南方医科大学南方医院,山西医科大学附属长治市人民医院 南方医科大学解剖教研室 来源:中国实用妇科与产科杂志 日期:2019-05-13
导读

本研究尝试用正常体位获得CT扫描的数据进行在体重建闭孔神经的三维模型,并且利用本团队前期的研究方法重建出骨盆、周围血管、肌肉的三维模型,使其同视窗多角度呈现,来观察闭孔神经的形态及毗邻关系,为临床提供诊断信息和治疗依据。

关键字: 闭孔神经

在妇科恶性肿瘤手术行盆腔淋巴结清扫术时,闭孔神经作为闭孔区淋巴结清扫的解剖标志具有重要意义。目前关于闭孔神经研究的方法主要有尸体解剖,影像学等方法。这些方法因为标本难得,或者重建体位要求高,并且无法与周围骨盆、血管模型匹配等不足,影响其广泛使用。本研究尝试用正常体位获得CT扫描的数据进行在体重建闭孔神经的三维模型,并且利用本团队前期的研究方法重建出骨盆、周围血管、肌肉的三维模型,使其同视窗多角度呈现,来观察闭孔神经的形态及毗邻关系,为临床提供诊断信息和治疗依据。

1资料与方法

1.1 研究对象 选取2014年1月1日至6月1日于南方医科大学南方医院因宫颈癌Ⅰb1~Ⅱa1期入院手术治疗的患者,术前行CTA扫描者16例。无盆腔及其他部位手术史,无药物及食物过敏史。

1.2 CT扫描及数据保存 盆腔扫描采用德国西门子公司双源CT。检查前晚患者口服磷酸盐口服溶液(45 mL)行常规肠道准备。扫描时患者取仰卧位,身体正中矢状面与床面垂直,且位于床面中央,双手抱头,双腿伸直并拢。CT平扫条件为:管电压120 kV,管电流220 mA,层厚5 mm,层间距5 mm。扫描范围从第三腰椎上缘至坐骨结节下缘,扫描后将图像进行拆薄至层厚为1.0 mm。

1.3 闭孔神经三维重建

1.3.1 数据导入与处理 将扫描所获得图像导入计算机三维重建软件Mimics10. 01中,软件能自动对图像进行组织定位,生成矢状面、冠状面、横断面三类视图,并根据信号强弱对各个体素插入灰度值。

1.3.2 闭孔神经的识别与分割 在Mimics软件中,首先在CT断层图像上识别闭孔神经。

闭孔神经的解剖学认定方法:根据闭孔神经走行方向,起止点的特征(起于腰丛而止于骨盆闭膜管内)及毗邻关系认定该神经。本研究选取冠状面识别闭孔神经腰段(腰大肌后方伸出)与矢状面识别闭孔神经盆内段(骶髂关节前方),并于横断面根据闭孔神经与周围毗邻器官及血管的关系,同时利用CT扫描的同向性在光标定位点的引导下进一步确认,利用轮廓法进行分割。其中动静脉分割方法依照陈春林等描述的分割方法进行分割。二维CT图像上女性盆腔解剖见图1。

1.3.3 生成数字化三维模型 利用蒙罩三维重建依次将蒙罩转换成对应的数字化三维模型。

1.3.4 模型的融合与保存 使用同样的方法对骨盆、血管、神经、肌肉进行三维重建。最后在虚拟现实中赋值各感兴趣的颜色。以不同兴趣组合方式显示闭孔神经与周围组织的数字化三维模型,以STL格式导出。

1.3.5 术前三维重建模型与术中解剖结果的比较 对16例患者进行手术治疗。手术由同一教授主刀进行。术中暴露闭孔区,显露髂血管与闭孔神经关系,术前三维重建模型与术中解剖结果进行符合情况比较。

2结果

2.1 闭孔神经CT影像学表现 闭孔神经腰段在显示腰椎前缘之后的6~11个冠状面显影,表现为腰大肌后方延伸的条索形高密度影,高密度影走行方向为内上到外下,滑动鼠标可以看见条索形影在拆薄的CT层之间完整光滑连接。闭孔神经盆内段在显示骶髂关节的4~7个矢状面上(由外侧向内侧滑行)显影,表现为低密度脂肪间隙中高密度条索形影,高密度影走行方向为从骶髂关节的前下到骨盆的闭膜管(见图1)。

2.2 闭孔神经及周围毗邻组织数字化三维重建模型 闭孔神经的数字化三维模型形态规则。在VR环境中可以直观反映出闭孔神经在腰段、盆内段的形态、走行及与周围组织的毗邻关系。从前后面观闭孔神经呈八字形,从侧面观呈凹面朝上的曲线形,底面观呈弯钩朝内侧的弯钩形(见图2)。将周围毗邻组织融合可以观察到闭孔神经与周围毗邻组织的解剖关系(见图3)。模型显示闭孔神经与髂内、外血管的关系:由上到下,由外到内,闭孔神经从髂内外血管分叉处后方走行,闭孔神经与髂内外血管形成的平面不在一个平面。

该模型可以进行360°的旋转,以便观察闭孔神经与周围组织之间的毗邻关系;此外,在VR环境中Mimics可以自动计算出闭孔神经模型的形态学信息,同时可以提供闭孔神经的径线、弧度等定量信息(见图2)。为研究闭孔神经形态提供数字化平台。

2.3 闭孔神经及周围毗邻组织数字化三维重建模型与术中解剖关系的比较 本研究16例手术患者,成功完整拍摄闭孔神经血管、髂血管32侧。通过在手术前应用闭孔神经及髂血管数字化三维模型与患者术中解剖结构比较可见:闭孔神经位于髂血管侧后方。闭孔神经(ON)与闭孔动脉(OA)及闭孔静脉(OV)排列关系从腹侧到背侧依次有ON-OA-OV(21侧)、OA-ON-OV(2侧)、ON-OA(3侧)、ON-OV(5侧)、ON-OV-OA(1侧)。闭孔神经与闭孔动静脉三维模型解剖关系排列及形态与术中解剖一致。其解剖结构符合率100%(32/32)。

3讨论

3.1 女性闭孔神经研究方法 闭孔神经为腰神经丛发出的重要分支之一,起于第2、3、4腰神经前支前股,在腰大肌的内侧缘穿出,沿小骨盆壁前行,穿闭孔膜出小骨盆,其肌支支配闭孔外肌,大腿内收肌群,皮支分布于大腿内侧面的皮肤。其行程长,路径的毗邻组织和器官复杂,包括腰椎椎体、椎间盘、腰大肌、腹后壁、盆腔壁、腹腔内及盆腔内的器官、血管、神经等。按其行经的部位可分为腰段(闭孔神经从腰丛出发至小骨盆上口)、盆内段(小骨盆上口至闭膜管内口)及管内段(闭膜管内口至外口之间)。

目前,关于闭孔神经研究的方法多基于新鲜尸体解剖和影像学解剖,而对闭孔神经的连续薄层断面解剖的研究方法尚不十分完善。尸体解剖受保存条件、个体化差异等因素影响与活体条件下走形及与周围毗邻关系存在较大差异。且尸体解剖因操作复杂、尸源有限不能进行大量的个体化的研究。Kendir等利用11具尸体对闭膜管区的解剖结构进行解剖发现:闭孔神经在小骨盆内走行进入闭膜管前,闭孔神经在上方,闭孔动脉在中间,闭孔静脉在下方。张景僚等利用尸体的神经表面涂抹钛粉与粘合剂的混合物,然后用尸体行CT二维扫描,随之进行闭孔神经三维重建。此方法为闭孔神经的CT影像学提供了研究基础,但此种方法只能用于尸体,不能用于活体及进行个体化研究。以往周围神经影像学成像最困难因素之一是对神经本身的认定。一直以来,国内外对于活体闭孔神经影像成像尚无理想的方法。直到2007年,Lin等利用16层螺旋CT多平面重建显示闭孔神经进行影像学研究,影像学上提供了神经斜冠状位及斜矢状面影像图像。但因此种方法需要特殊的斜冠状面及斜矢状面,且此种方位不利于与周围组织匹配,因而在妇产科领域极少使用。

3.2 构建女性闭孔神经数字化三维模型的意义 女性闭孔区解剖结构位置隐秘,空间关系错综复杂。其内组织结构,不仅涉及骨骼、动脉、静脉,而且涉及神经、淋巴、肌肉。一直是解剖学和妇产科学研究的重点和难点。在治疗上,由于骨盆为三维立体结构且盆腔内有重要的器官、神经和血管,神经和周边的组织结构手术入路及解剖层次都很重要,因此由手术造成的神经、血管和盆腔器官医源性损伤的潜在风险很大。陈春林对宫颈癌手术保留相关神经进行了论述。而本研究基于CT构建的在体闭孔神经数字化三维模型可直观地显示有关闭孔神经与髂血管、闭孔动静脉及骨盆的空间毗邻,为妇产科疾病的临床诊断,手术治疗等方面提供了神经血管形态学特征,为指示盆腔淋巴结清扫术开展提供解剖学平台。是女性可视化研究的重要补充。

随着妇产科临床医学发展,Cibula等建议对于盆腔淋巴结切除术分4型,其中Ⅱ~Ⅲ型要求切除闭孔神经下方的淋巴结。闭孔神经下方密布盆底静脉丛,俗称 “狼窝”,因而闭孔神经作为盆腔淋巴结清扫术的解剖标志更赋予闭孔神经重要的解剖地位。随着科学发展,虚拟现实技术进步,闭孔神经及闭孔区的解剖三维模型在妇科疾病诊断,术前评估患者,术中实时指导,实施个体化治疗方面发挥着越来越重要的作用。相信随着大数据时代的来临,借助三维重建技术,细小如神经的细微结构也会为我们所识别,从而对疾病的诊断治疗带来飞跃。

参考文献略。

来源:韩妍、陈春林、刘萍、龚时鹏等.在体女性闭孔神经数字化三维模型的构建研究[J].中国实用妇科与产科杂志,2017,33(11):1189-1193.

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