研究背景：胰腺外科发展至今,许多方面的研究进展落后于腹部其他脏器疾病的研究。究其原因主要是胰腺的解剖特殊、供血复杂、生理功能重要。传统的实质脏器解剖学研究主要针对固定的尸体标本,由于没有进行灌注,管道塌陷,柔软的胰腺及脏腹膜本身的立体和空间构象改变,所获得的解剖信息与活体胰腺不符。在实际临床工作中,由于手术前未能明确血管的走形和肿瘤的可切除性而在术中盲目探查,导致手术复杂化、决策困难化、风险扩大化。现代影像学(螺旋CT、MRI等)的发展,将胰腺解剖研究和肿瘤研究推向了一个新的阶段。64层以上螺旋CT能够提供亚毫米级的影像信息,使得研究胰周血管的细小变异、大血管的精确形变和肿瘤的准确可切除性评估成为可能。目前临床常用的CT三维重建技术主要是最大密度法(MIP)、容积再现法(VR)等,但在实际应用中仍有许多有经验的影像学工作者及胰腺外科医师出现错误的判断,对事实上可以根治切除的肿瘤消极对待。在国家“863”项目等基金支持下,本课题组已对胰腺及胰周血管的多层CT成像技术进行了成功改进,并采用自主研发的腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)及虚拟手术仿真系统腹部脏器疾病的进行数字化三维重建及仿真手术的探索性研究,并获得初步成果。现将该技术系统应用于胰腺供血动脉正常及变异分布的研究,获得一些有临床意义的个体化解剖信息；并用于胰腺、壶腹周围肿瘤的诊断和可切除性评估的研究,不仅改进了肿瘤疾病的诊断方式,还指导了数例被外院判定不可切除的肿瘤的根治性切除手术,具有显著的临床实用价值。一胰腺动脉三维重建研究及其临床意义目的：1.探索研究一种对胰腺动脉的快速三维重建办法；2.研究数字化胰腺动脉的正常和变异表现及在肝胆胰外科的临床意义；3.探讨个体化数字化胰腺动脉模型的在腹部外科的应用价值。方法：1.材料：(1)64排螺旋CT及其图像后处理工作站；(2)双筒高压注射器及造影剂；(3)高配置计算机；(4)DICOM查看器；(5)ACDSee图片转换软件；(6)腹部医学图像三维可视化系统MI-3DVS(自行研制的医学图像处理软件)；(7)FreeForm Modeling System及其自带的PHANTOM设备。2.研究对象：63名无明显影响腹部血管走形疾病的志愿者,男性45人,女性18人,平均26岁。3.数据采集：行64排螺旋CT常规上腹部平扫和动脉期、胰腺期、静脉期增强扫描,将扫描数据上传至服务器存储。4.图像三维重建：将数据导入个人计算机,利用DICOM查看器将原始数据的格式转化为JPG格式；利用ACDSee软件调整图片大小并转换为BMP格式；导入自主开发的腹部医学图像三维可视化系统MI-3DVS进行程序分割重建,并输出为STL格式；将STL模型导入到FreeForm Modeling System进行平滑、去噪、配色等处理后组合显示。研究内容：观察腹腔血管、脏器模型的重建效果；找出胰周动脉系统的走行、变异并统计数量及出现率。其中肝动脉分型依据Michels’分型标准。结果：1.数字化胰周动脉显示效果统计：腹腔动脉重建模型清晰、逼真、立体感强；胰腺间接供血动脉腹腔干、肝总动脉、脾动脉、胃十二指肠动脉和肠系膜上动脉及相关动脉胃左动脉、胃网膜右动脉、肝固有动脉的显示率为100%；胰腺直接供血动脉胰背动脉显示71.4%(45例),胰十二指肠上前动脉显示81.0%(51例),胰横动脉显示30.2%(19例),胰十二指肠上后动脉显示68.3%(43例),胰大动脉显示58.7%(37例),胰十二指肠下前动脉显示25.4%(16例),胰尾动脉显示27.0%(17例),胰十二指肠下后动脉显示57.1%(36例)。2.胰周动脉正常及变异统计：在胰腺间接供血动脉中,肝动脉以Michels’标准归类为Ⅰ型65.1%(41例)、Ⅱ型3.2%(2例)、Ⅲ型1.6%(1例)、Ⅳ型3.2%(2例)、Ⅴ型12.7%(8例)、Ⅵ型3.2%(2例)、Ⅷ型1.6%(1例)、Ⅸ型6.3%(4例)、Ⅹ型1.6%(1例)、Michels’未含型1.6%(1例)、Ⅶ型未见；脾动脉存在1.6%(1例)变异发自肠系膜上动脉；胃十二指肠动脉存在1.6%(1例)变异发自肠系膜上动脉。在已显示的各支胰腺直接供血动脉中,胰十二指肠上前动脉存在2%(1例)发自肝总动脉,胰十二指肠上后动脉存在4.7%(2例)发自肝总动脉；胰十二指肠下前、下后动脉有50%(7例)自肠系膜上动脉或其分支分干发出,另50%(7例)共干为胰十二指肠下动脉自肠系膜上动脉或其分支如第一空肠动脉等发出；胰背动脉存在55.6%(25例)发自脾动脉,26.7%(12例)发自肠系膜上动脉,20%(9例)发自肝总动脉,2.2%(1例)发自腹腔干。结论：1.基于64排螺旋CT胰腺三期动态增强扫描数据集,使用腹部医学图像三维可视化系统MI-3DVS进行数字化三维重建的胰腺动脉模型清晰、逼真、立体感强；2.肝动脉存在发自肠系膜上动脉的变异时,在胰腺手术中应引起重视,数字化个体化三维重建可提供重要信息；3.胰头区和胰体尾区供血存在较多变异,在肝脏、胰腺外科操作中应引起重视,数字化个体化三维重建可提供重要信息。二腹部医学图像三维可视化系统在胰腺良性肿瘤诊断和可切除性评估的研究目的1.探索研究一种对胰腺良性肿瘤疾病的快速三维重建办法；2.研究腹部医学图像三维可视化系统对胰腺良性肿瘤诊断及可切除性评估的价值。方法：1.材料：同第一部分。研究对象：2008年10月至2010年2月间于我院行上腹部64-MSCT增强扫描检查的9例病理证实为胰腺良性肿瘤的图像数据。男性3例,女性6例,年龄14-56岁,平均36岁。胰头部实性-假乳头状瘤1例,胰体及胰尾部实性-假乳头状瘤4例,胰头部浆液性囊腺瘤(交界性)1例,胰体部浆液性囊腺瘤1例,胰尾部浆液性囊腺瘤1例,胰腺囊肿(导管上皮乳头状增生)1例。其中2例曾被1-4家省级三级甲等医院判定为“不可切除的巨块型胰头癌”。2.数据采集及图像三维重建同第一部分。3.肿瘤的诊断及可切除性评估：术前观察个体化三维疾病模型并结合病史,由经验丰富的胰腺外科医师进行诊断；根据大血管、肿瘤、脏器的条件进行可切除性评估；4.实际手术内容对比：对所有评估可切除和可能切除的肿瘤由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除；标本送病理检查。结果与术前诊断、可切除性评估结果进行对照。结果：1.数字化个体化胰腺良性肿瘤显示效果肿瘤疾病三维模型清晰、逼真、立体感强。胰腺、肿瘤、肝脏、胆囊、脾脏、肾脏、动脉、静脉、门静脉均显示良好。肿瘤形态、范围、与大血管毗邻关系清晰可辨。2.胰腺肿瘤可切除性评估及手术结果全部9例肿瘤(包括2例外院评估无法切除的病例)患者均评估为未侵犯大血管的可切除肿瘤；手术成功切除肿瘤；术中所见肿瘤部位、大体形态、与血管毗邻关系与术前三维重建相符。结论：1.使用MI-3DVS进行数字化三维重建的胰腺肿瘤疾病个体化模型清晰、逼真、立体感强,其解剖结构等可反映活人体腹腔内部情况,可用于解剖、临床教学,术前诊断,手术决策制定等,应用价值高；2.MI-3DVS三维重建可精确直观反映胰腺良性肿瘤与肠系膜动静脉、下腔静脉、腹腔干、腹主动脉、肝动脉、脾动静脉、肾动静脉等大血管的远离、毗邻、压迫关系,在肿瘤可切除性评估中具有显著意义。三腹部医学图像三维可视化系统在胰腺和壶腹周围恶性肿瘤诊断及可切除性评估的应用研究目的1.探索研究一种对胰腺及壶腹周围恶性肿瘤的快速三维重建办法；2.研究MI-3DVS在胰腺及壶腹周围恶性肿瘤诊断及可切除性评估中的价值；3.探讨一种新的基于MI-3DVS的评估胰腺及壶腹周围肿瘤可切除性的血管分型标准方法1.材料：同第一部分。2.研究对象：2008年11月至2010年4月间于我院行上腹部64-MSCT增强扫描检查的11例证实为胰腺或壶腹周围癌患者的图像数据资料。男性8例,女性3例,年龄31-83岁,平均62岁。所有11例患者中,1例曾于广州市某省级三级甲等医院被诊断为肿瘤“不可切除”；3例行内镜下活检为良性病变；3.数据采集及图像三维重建同第二部分。4.肿瘤的诊断及可切除性评估：术前依据个体化疾病三维模型的血管表现将研究对象分型：Ⅰ型：肿瘤与大血管间存在间隙,管腔未受推移变形；Ⅱ型：原发肿瘤与大血管无间隙,血管腔形态光滑；Ⅲ型：原发肿瘤与大血管无间隙,血管腔形态粗糙呈虫蚀状；Ⅳ型：原发肿瘤完全包绕大血管或血管呈线状缩窄；V型：大血管中断或胰周小静脉明显扩张。5.实际手术内容对比：对所有评估可能切除的肿瘤由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除；标本送病理检查。结果与术前诊断、ERCP、可切除性评估结果进行对照。结果1.数字化个体化恶性肿瘤显示效果恶性肿瘤三维模型清晰、逼真、立体感强。胰腺、肿瘤、扩张胆管、扩张胰管、肝脏、胆囊、脾脏、肾脏、动脉、静脉、门静脉系统均显示良好。肿瘤形态、范围、与大血管毗邻关系清晰可辨。各类大血管管腔形态粗糙或光滑均可清晰显示。2.胰腺及壶腹周围癌患者诊治结果根据术前3D重建及辅助诊断,对其中7例进行了手术探查及胰十二指肠切除术；1例于外院探查所见符合术中见肿瘤形态、部位、与血管毗邻关系、胆胰管扩张程度均与术前三维重建相符。Ⅰ型为3例,Ⅱ型为3例,Ⅲ型为2例,Ⅳ型为1例,V型1例。对所有评估为可切除或可能切除的7例及评估为不可切除的1例进行了手术探查；另1例评估为不可切除者后于外院行剖腹探查。未手术者,1例三维重建与前次手术所见相符,1例行腹腔动脉造影所见与三维重建相符。1例曾于外院评估为肿瘤侵犯大血管不可切除,被成功切除；2例曾行ERCP失败者,均经3D重建成功显示胰管、胆管的形态、扩张程度、管腔受侵犯范围；3例术前行内镜活检为良性病变者,经手术证实为恶性肿瘤。全部病例无围手术期死亡。随访至今已切除的病例未发现原位复发,5例未发现肿瘤转移,1例于术中发现单发肝内转移结节,1例于术中发现远端淋巴结转移。余1例评估肿瘤无法切除,未治后并自动出院。结论1.MI-3DVS三维重建可较为精确直观的反映胰腺及壶腹周围恶性肿瘤与肠系膜动静脉、下腔静脉、腹腔干、腹主动脉、肝动脉、脾动静脉、肾动静脉等大血管的远离、毗邻、压迫或侵犯关系,并准确再现肿瘤形态及生长范围,周围脏器受波及程度,在肿瘤可切除性评估中具有较高的应用价值；2.基于MI-3DVS三维重建的血管分型标准在胰腺及壶腹周围恶性肿瘤可切除性评估中有实用价值；3.基于多层螺旋CT的MI-3DVS三维重建可显示局部或全程扩张的胆管、胰管,与ERCP及内镜活检相比无创、无并发症、成本较低,在壶腹周围肿瘤诊断方面可作为有力补充甚至成为ERCP替代手段。四巨块型胰头肿瘤个体化可视化仿真手术的研究目的1.研究基于MI-3DVS三维重建及仿真手术系统的巨块型胰头肿瘤个体化可视化仿真手术的仿真效果,并探讨其在胰腺外科的临床实用价值；方法1.材料：同第一部分。2.研究对象：巨块型胰头肿瘤患者：彭某ID1365131,男,37岁。因下肢浮肿2月,体检发现胰头部占位7.0×6.0cm入院；入院前在某市3家大型省级三级甲等医院行MSCT及MRI检查,均诊断“胰头癌晚期”侵犯门静脉主干和下腔静脉,放弃手术。我院影像中心行64-MSCT检查及MIP三维重建后诊断同上。胰腺肿瘤指标为正常值。术前临床诊断：胰头占位性质待查。数据采集及图像三维重建同第二部分。3.仿真手术：依照常规胰十二指肠切除术过程,在FreeForm Modeling System及其自带的PHANToM力反馈设备平台上进行仿真手术；4.实际手术内容对比：由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除；手术过程进行拍照及录像存档。结果与术前三维重建及仿真手术结果进行对照。结果1.数字化个体化胰头巨块肿瘤显示效果肿瘤疾病三维模型清晰、逼真、立体感强。胰腺、肿瘤、肝脏、胆囊、脾脏、肾脏、动脉、静脉、门静脉均显示良好。2.个体化胰头巨块肿瘤仿真手术及实际手术对比在FreeForm Modeling System及其自带的PHANToM力反馈设备中,虚拟出了巨块胰头肿物手术环境；并利用二次开发的仿真手术刀、仿真手术针线、仿真手术钳、仿真血管阻断带等完成了巨块胰头肿瘤仿真胰十二指肠切除手术全部过程。实际手术过程顺利,仿真手术各步骤符合实际手术过程,切割、缝合动作较逼真,并具基本的力反馈感觉。结论1.基于MI-3DVS三维重建及仿真手术系统的巨块型胰头肿瘤个体化可视化仿真手术的仿真效果较逼真,可为术前规划、手术预演、医患沟通、手术学习提供良好平台,具有较好的应用前景。