肝脏管道灌注后数字化虚拟肝脏及其手术

目的:肝脏管道灌注后进行数字化虚拟肝脏及其手术的研究. 方法: 用四种颜色的灌注材料对肝脏的四种管道分别进行灌注和固定,然后进行包埋、冰冻和铣切,获取连续肝脏断面图像数据集. 再将数据集的图像经配准和分割后在VTK的基础上,使用面绘制和体绘制相结合的方法,进行三维重建和虚拟切割实验. 结果: 获取肝脏连续肝脏断面图像910张,且四种管道颜色不同. 三维重建肝脏模型形态逼真,能随意旋转、放大和缩小,通过设定肝脏及其各管道结构的透明度和颜色能单独或组合显示各结构. 并且在模型上能行虚拟肝脏切割实验. 结论: 不同颜色灌注材料对肝脏管道灌注后铣切获取连续断面数据集有益于肝实质及其内部各管道的识别. 以此进行三维重建和虚拟手术的研究,有益于肝脏解剖学和肝脏外科的研究.     

应用放射造影术进行肝脏数字化及其管道三维重建的研究

目的:探索应用放射造影术进行数字化虚拟肝脏及其管道三维可视化重建研究。方法:采用4例新鲜肝脏标本进行聚乙烯醇-氧化铋造影填充剂管道灌注,经64层螺旋CT无间断连续扫描后,获得肝脏断层图像数据集加以数字化处理,利用Mimics10.01、3D-Doctor、Amkira4.1等电脑软件,构建数字化虚拟肝脏模型及其管道三维可视化重建,并对其各管道进行图像质量评估。结果:(1)4例标本灌注全部满意,管道连续、饱满圆滑、无伪影,构建的数字化肝脏可视模型,其形态逼真,能随意旋转、放大和缩小;肝内管道系统的空间结构与外形的三维关系显示清晰,将肝脏外形与内部管道透明成像显示,可进行虚拟肝切实验;(2)肝内管道显影清晰,肝静脉显示级数为(11.7±0.81),门静脉显示级数为(11.8±0.76),胆管显示级数为(10.1±0.98),肝动脉显示级数为(10.2±0.98);管道三维重建图像质量平均优秀率依次为:96.21%、97.05%、97.63%、97.82%;肝内管道图像平均优秀率为97.18%。结论:应用放射造影术,结合螺旋CT扫描可获得精确完整的肝脏数据资料,构建出理想的数字化虚拟肝脏及管道模型,图像质量高、空间立体感强烈,可进行临床术前虚拟肝切实验及数字化网络教学应用。     

基于64排螺旋CT扫描数据的肝脏图像分割和三维重建

目的 研究肝脏CT扫描图像中肝脏和肝内血管管道的分割方法及3D肝脏应用于肝脏虚拟手术的可行性及实用性.方法 利用正常人肝脏64排螺旋CT薄层扫描数据集,采集二维图像数据,利用图像处理软件Photoshop和MIMICS软件对二维图像数据进行肝脏及其肝内管道的图像分割和三维可视化重建,并对3D肝脏及其内部血管管道的效果进行评价.结果 肝脏的64排螺旋CT薄层扫描数据集:共获得658层CT扫描图像.分割后的肝脏边界清晰.肝内管道数据无丢失.分割后图像连续观察肝脏连续性好,无中断现象.重建的肝脏轮廓能真实反映肝脏的实际体积,具有肝脏的解剖标志,重建的管道结构清晰,管道连续、自然.通过调节肝脏的透明度可同时显示肝脏和肝内的动脉、静脉和门静脉各分支.结论 利用Photoshop图像处理软件对不同扫描时相的图像进行分割,方法简单实用,分割效果理想,重建时采用二次域值设置可分别将肝脏和肝脏内部管道系统重建,重建后的肝脏模型三维效果逼真,立体感强.既能够显示肝内各主要管道系统的空间位置关系,又能准确地反映肝脏轮廓体积,为虚拟手术奠定了准确逼真的3D肝脏模型.     

数字虚拟肝脏及其研究进展

数字虚拟肝脏是根据肝脏图像数据、可视化人体肝脏数据集或肝脏CT、MRI数据重建获得的计算机肝脏模型.在肝脏外科中主要应用于术前规划、模拟手术,取得了较好的效果;数字虚拟肝脏能精确显示肝内各种管道的解剖结构、空间位置,对深入理解肝脏超声图像特征、对准确进行肝内病灶定位大有裨益;数字虚拟肝脏在医学教学中也得到了广泛的应用.随着数字虚拟肝脏研究的不断深入,数字虚拟肝脏软件系统的开发,数字虚拟肝脏的应用也必将与时俱进.     

肝脏静脉管道系统三维可视化应用研究

目的 应用医学图像三维重建技术为肝脏静脉管道系统提供针对临床应用的肝脏三维解剖可视化数据.方法 利用三维重建技术对经正常人体下腔静脉平面至肝脏下缘平面的连续横断薄层断面图像进行二维重采样和三维可视化,对肝后段腔静脉管道和肝内静脉系统进行轮廓提取和三维重建,构建三维解剖模型.结果 肝脏数字化可视模型能清晰显示肝内静脉管道系统的空间结构特征与三维立体关系.结论 肝脏三维模型的建立更直观地显示了肝内静脉管道系统的解剖立体构象及其毗邻关系并能获取三维数据,为肝脏数字解剖学的深入和肝脏外科手术及肝内血管介入治疗提供更为细致完善的技术手段.     

游离肝脏可视化数据获取技术研究

目的建立获取可供计算机可自动识别与三维重建的高精度人体游离肝脏可视化数据集的技术.方法采用多管道搭配灌注法对游离肝脏肝内管道进行分色灌注填充,经数控机床逐层铣切,完成断面图像数码摄影.结果获取无缺损的连续薄层横、冠、矢状断面可视化肝脏图像数据集,断面图像分辨率为1 100万像素,断面厚度0.2 mm.结论经多管道分色灌注后铣切获取的薄层肝脏断面图像能够较好地展示肝内管道系统的断面解剖学数据,有利于计算机准确而快捷地识别与完成肝内管道系统的三维重建.     

人体可视化肝脏与肝脏超声影像学的对照研究

目的建立国人肝脏的可视化模型,为肝脏超声影像学提供任意方位的薄层断面解剖学基础。方法选取中国可视化人体数据集的肝脏连续断面部分,在可视化软件上建立肝脏的三维可视化模型,并与超声常用切面进行对照研究。结果本研究建立了国人肝脏的三维可视化模型,可视化肝脏模型能进行任意方位的切割,各个切割面显示的肝脏内部解剖结构清晰,特别是能清晰显示肝内管道系统的走行分布特点,能与肝脏超声的各个切面形成良好的对照。结论国人可视化肝脏模型能为肝脏超声影像学提供详细而完整的断面解剖学资料。     

五指山小型猪肝脏的三维数字化建模

目的建立五指山小型猪肝脏的三维数字化模型,并进行肝脏相关术式的虚拟设计,为肝切除术培训提供参考模型。方法
用过氯乙烯乙酸乙酯材料混合氧化铅灌注胆总管、肝总动脉,牙托材料混合氧化铅灌注肝静脉、门静脉。对灌注后的肝脏标本
进行CT扫描,所获得的数据用mimics软件进行三维重建,并设计肝切除术的断层图像。用浓盐酸腐蚀灌注标本,制作小型猪
肝内管道结构铸型标本。结果铸型标本轮廓较饱满,管道末梢细密,可显示门静脉、肝静脉的5~6级分支,肝动脉、胆管的3~4
级分支。三维数字化模型立体感强,可清晰显示肝静脉、门静脉的3~4级分支,肝动脉、胆管的2~3级分支。三维数字化模型显
示的分级数比铸型标本少,但能显示的管道结构分布走行情况与铸型标本相同。虚拟切割肝组织,可清晰显示肝断面的管道结
构与肝脏软组织的空间位置关系。结论三维数字化模型可清晰立体地显示肝脏内部管道结构的分布走行,虚拟术式设计可提
供大致的肝脏断面管道结构分布情况,为腹腔镜肝切除术培训提供数字化参考模型。
     

数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告

目的为建造具有东方人种特征的中国数字化虚拟人,获取中国女性人体数字图像的数据集。方法通过广州市遗体捐献中心,选取一位因食物中毒急性死亡19岁女性尸体,经CT、MRI采集图像后,在股动脉灌注红色填充剂,冷冻包埋,在JZ1500A立式铣床上,以400 mm刀盘切削,转速850 r/m,断面间距0.2 mm,用第三代富士数码相机摄像。结果按中国解剖学会的《中国人解剖学数据》加以评价,VCH-F1体型指数为94%,有较大的代表性。共获取断面图像8 556个,图像总像数649万,每个文件数据量为17.5 MB,VCH-F1数据集总量149.7GB。共编制6个不同版本,分别为VCH-F1(149.73GB、6.60GB、0.27GB)及VCH-F1头部数据集(1.93GB、0.67GB、0.46GB)。结论借鉴国外经验和教训,VCH-F1在下列几个方面有所改进和提高:(1)尸体选材代表性较大;(2)血管标记鲜明,对后续图像配准和分割提供了良好条件;(3)立式切削较卧式切削更符合人体生理姿势;(4)本文采用的人体的冷存,一次装夹,双温冰库,大口径刀盘处理,能提高图像质量和工作效率。VCH-F1的实验数据集,在若干关键技术上有所改进和提高,构建了切削精度高,血管显示鲜明,体型代表性良好,为我国今后虚拟人体的物理化和生理化,提供了一个高质量的框架。     

中国数字化可视人肺动脉系统的断面显示和三维重建

目的:对中国数字化可视人(Chinese,visible human,CVH)横断面数据集的连续追踪观察及肺动脉系统的三维重建,研究肺动脉在肺脏内的分布特点.方法:对CVH数据集连续肺脏断面图像进行连续追踪观察,在断面上分割肺动脉,并对分割结果进行三维重建.结果:CVH肺脏断面图像清晰,可清楚显示肺动脉系统,分割后重建出肺内动脉系统,重建图像质量较高,最远可显示肺动脉的第5级分支.结论:研究实现了对CVH肺动脉系统的重建,为影像医学和肺脏手术提供了解剖学参考,而且可用于解剖学教学.     

胎肝血管的解剖学观测

目的解剖观测胎肝门静脉、肝固有动脉、胆总管十二指肠上段、脐静脉及静脉导管，为临床辅助性胎肝移植提供解剖学资料。方法选择５６例经福尔马林固定的正常胎儿，解剖显露门静脉、肝固有动脉、胆总管十二指肠上段、脐静脉、静脉导管，测其长度和压扁外径。结果脐静脉、门静脉、肝固有动脉、胆总管十二指肠上段、静脉导管长度分别为４５．２±９．２ｍｍ、２０．１±３．３ｍｍ、１６．３±２．８ｍｍ、１７．２±３．１ｍｍ、１３．１±２．５ｍｍ；直径分别为３．４±０．５ｍｍ、３．０±０．４ｍｍ、１．８±０．２ｍｍ、１．８±０．２ｍｍ、３．０±０．３ｍｍ。结论胎肝血供丰富，在供血管道中以脐静脉最粗，门静脉次之，肝固有动脉最细。因此，在辅助性胎肝移植时可选用脐静脉代替门静脉，以门静脉替代肝固有动脉。同时，在胎肝移植前，应结扎静脉导管，以保证肝脏足够的血供。     

Research report of experimental database establishment of digitized virtual Chinese No.1 female]

OBJECTIVE: To establish digitized virtual Chinese No.1 female (VCH-F1) image database. METHODS: A 19 years old female cadaver was scanned by CT, MRI, and perfused with red filling material through formal artery before freezing and em- bedding. The whole body was cut by JZ1500A vertical milling machine with a 0.2 mm inter-spacing. All the images was produced by Fuji FinePix S2 Pro camera. RESULTS: The body index of VCH-F1 was 94%. We cut 8 556 sections of the whole body, and each image was 17.5 MB in size and the whole database reached 149.7 GB. We have totally 6 versions of the database for different applications. CONCLUSIONS: Compared with other databases, VCH-F1 has good representation of the Chinese body shape, colorful filling material in blood vessels providing enough information for future registration and segmentation. Vertical embedding and cutting helped to retain normal human physiological posture, and the image quality and operation efficiency were improved by using various techniques such as one-time freezing and fixation, double-temperature icehouse, large-diameter milling disc and whole body cutting.     

Effects of portal venous arterialization on acute occlusion of hepatic artery in rats

Background A fatal complication after liver transplantation is anastomotic embolization of the hepatic artery. In order to solve this problem, the portal venous arterialization （PVA） is used to reconstruct the hepatic arterial blood flow. The purpose of this study was to investigate the influence of PVA on rats with acute occlusion of hepatic artery.
Methods Rat PVA models were established and then randomly divided into Group 1 （control group）, Group 2 （jaundice group）, Group 3 （bile duct recanalization group）, and Group 4 （portal vein arterilization group）. Recanalization of the common bile duct and PVA were performed 5 days after bile duct ligation in the rats. The influence of the PVA on general conditions, hepatic changes of structure and function, portal vein pressure and hepatic micrangium were observed for one month.
Results Five days after common bile duct ligation the serum bilirubin, transaminase and alkaline phosphatase levels were significantly increased. Compared with group 1, there was a statistically significant difference （P 〈0.01）. These rats then underwent bile duct recanalization and PVA. After a month, the liver functions and microscopic structures completely returned to normal and, compared with group 1, there was no statistically significant difference in portal vein pressure （P 〉0.05）. Vascular casting samples showed that hepatic sinusoids were slightly thicker and more filled than normal ones and although they had some deformations, the hepatic sinusoids were still distributed around the central vein in radial form.
Conclusion Within a month after operation, bile duct recanalization and PVA do not show obvious adverse effects on liver hemodynamics and hepatic micrangium, and the liver function and microscopic structure can return to normal.     

Evolution of virtual CT laparoscopy for preoperative imaging in laparoscopic cholecystectomy

The purpose of this study was to determine the feasibility of virtual endoscopy, named as "virtual CT laparoscopy", in the hepatobiliary system prior to laparoscopic cholecystectomy. We applied this technique to 28 patients suspected of having biliary disease. These images were compared and analyzed qualitatively based on visualization of the structures critical to operative cholangiography and surgical findings. Twenty-four patients, who underwent laparoscopic cholecystectomy, were evaluated as follows: the common bile duct and the hepatic duct were adequately visualized in 23 (96%) of the 24 patients, the cystic duct in 21 (88%), the gallbladder opacification in 20 (83%), the liver inferior surface in 20 (83%). Four patients had anatomic variations detected virtual CT laparoscopy and were proven by operative cholangiography and surgical findings. We emphasize that our new technique may contribute to the laparoscopy during surgery as the aid of understanding of anatomical structures in these organs.     

部分门静脉动脉化对梗阻性黄疸大鼠肝门部胆管的影响

目的探讨部分门静脉动脉化重建胆管血流后对梗阻性黄疸大鼠肝门部胆管、肝功能及胆管上皮的影响。方法40只大鼠随机分为对照组（A）、梗阻性黄疸5d行胆管再通组（B）、梗阻性黄疸5d行胆管再通＋肝动脉结扎组（C）、梗阻性黄疸5d行胆管再通＋部分门静脉动脉化组fD）,每组10只。分别于术后1周应用HE染色观察胆管病理学改变,检测血清ALP、GGT变化,TUNEL染色观察胆管上皮细胞凋亡及坏死情况。结果A组大鼠肝门部胆管病理学检查未见异常改变;B组大鼠肝门部胆管病理学检查见少量急慢性炎症细胞浸润,少部分胆管上皮细胞脱失;C组大鼠肝门部胆管可见大量急慢性炎症细胞浸润,胆管上皮细胞多量胞质空泡化改变,大量胆管上皮脱失,可见胆管壁坏死,胆管上皮细胞凋亡指数显著升高;D组大鼠肝门部胆管可见少量炎症细胞浸润,散在数个胆管上皮细胞空泡化,少部分上皮脱失,凋亡指数与B组比较无统计学差异。结论梗阻性黄疸情况下行肝动脉结扎会导致肝门部胆管严重的缺血缺氧改变,甚至胆管壁坏死,部分门静脉动脉化明显减轻肝总动脉结扎对梗阻性黄疸大鼠肝门部胆管的损害。     

三维动态增强磁共振血管成像在肝移植中的应用

目的 探讨3D动态增强磁共振血管成像在肝移植中的应用价值。方法 9例拟行肝移植患者术前及术后进行磁共振扫描，运用计算机工作站的三维重建功能，获得下腔静脉、肝静脉、门静脉及肝动脉的三维图像。结果 MRI重建后图像可根据需要进行不同角度旋转，直观显示肝后下腔静脉、肝静脉、门静脉及肝动脉的大小、形态、走行及相互的解剖关系，显示肿瘤位置、大小及形态。结论 3D动态增强磁共振血管成像对肝移植适应证的选择、术式的选择和术后观察处理有重要的指导意义。