背景目前在临床上对于需要进行的肝脏切除手术的疾病进行的可切除性评估,主要是依靠：影像学检查、患者全身情况的综合评价、实验室检验项目等。在患者全身情况允许、肝脏储备功能能够耐受手术损伤的前提下,归根结底,基于影像学检查手段的可切除性评估,仍然是诊治决策中的核心部分。其中,肝脏体积的测量评估更是重中之重。从肝脏体积测量有研究历史以来,有许多关于肝脏体积的测量手段,它们分别是：水测法、B超测量法、CT测量法、MRI测量法、放射性核素测量法等等。其中较为常用的是基于影像学检查手段的测量方法。而CT测量则是目前公认最为准确的方法。然而,纵观目前常用的用于体积测量的影像学检查手段,均不能对从临床应用的角度使临床医生受益,对临床手术很难形成确切的指导作用。体积测量的研究作为当前的一个研究热点,方兴未艾。甚至不断有学者提出,寻找肝脏体积与身高、体重、体表面积等容易进行测量的人体解剖学参数之间的关系,从而制定体积计算公式,估算肝脏的体积,并且这方面的研究也不少见。然而,个体之间普遍存在差异,肝脏的形状、大小的差异造成了体积的差异,肝脏的体积是个体化的,并且每个肝段的体积也是个体化的。在这个前提下,我们研发了基于64排螺旋CT扫描数据的腹部医学图像三维可视化系统,在系统的平台上,对于肝脏体积的测量技术进行了探索,开发了腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块。并且利用该系统,将三维重建、可视化仿真手术、体积测量模块相结合,对临床收治患者进行个体化肝脏体积测量,以评价手术风险。目的1.在腹部医学图像三维可视化系统的基础上,进行体积测量的新技术的探索,研发基于64排螺旋CT扫描数据的体积测量模块,达到数据的快速导入,快速测量；通过腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块的测量及水测法两种测量方法对比,初步验证腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块的准确性。2.将体积测量模块与腹部医学图像三维可视化系统进行系统整合,并应用于活人体的数据,结合腹部医学图像三维可视化系统的自动分割功能,对临床收治的30例非肝脏疾病患者进行肝脏体积测量,并与CT后处理工作站自带的测量软件测量结果进行对比；初步评价其实用性及可操作性。3.结合原发性肝癌的三维重建、体积测量等数据,进行手术方案选择,并在重建模型上进行可视化仿真手术；结合三维重建、体积测量及仿真手术结果,进行原发性肝癌的可切除性评估；进行个体化肝脏体积测量的初步应用研究,从体积测量的角度评价手术的风险。材料与方法1.个体化肝脏体积测量技术的探索研究1.1实验对象及材料南方医科大学解剖教研室友情提供的尸体肝脏灌注标本5个、用于进行水测法的容器一只、精确度为0.1ml容量为100ml的精确量筒一只、塑料人体模型一只。1.2影像学数据采集及图像处理设备CT扫描仪(PHILIPS BRILLIANCE64排螺旋CT扫描仪,探测器组合为0.625mm×64)、PHILIPS Brilliance 64层螺旋CT自带Mxview后处理工作站、个人电脑(CPU: 4×Xeon 2.8GHz、主板：X6DAL-XG、内存：4×DDR2,400,1.0 G、显卡：Quadro FX2000、硬盘：金钻九代/6Y120P0 160G、显示器：FP71G 17寸显示器、操作系统：Windows XP)、腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块。1.3影像学扫描参数管电压为：120KV,管电流为：300mAs,排探测器组合为：0.625mm×64,层厚为：1mm,间隔为：1mm,螺距为：0.984mm,球管旋转一周时间为：0.5s,扫描视野为：40-50cm,矩阵为：512×512。1.4实验方法将64排螺旋CT薄层扫描数据导入腹部医学图像三维可视化系统的体积测量模块,进行程序化测量,得到体积测量模块的测量结果；将尸体灌注标本以水测法进行测量,得到水测法测量值；将两种方法的测量结果进行统计学分析。2个体化肝脏体积测量在活人体的应用2.1实验对象选择临床收治的30例非肝脏疾病患者的64排螺旋CT薄层扫描数据,其中,男性12例,女性18例；患者年龄18岁-65岁,平均年龄38.5岁；所有患者均无肝脏手术史。2.2实验设备系统整合后的腹部医学图像三维可视化系统、双筒高压注射器；其余实验设备同1.2。2.3 CT扫描及扫描参数所有患者行常规扫描前应作准备,头足方向,进行CT平扫,平扫扫描参数同1.3；常规平扫后,紧接着经静脉注入造影剂进行增强扫描,扫描技术条件同平扫,动脉期注射后扫描延迟时间需20-25s,静脉期注射后需扫描延迟时间50-55s。2.4 CT自带体积测量工具扫描结束后,以CT后处理工作站自带体积测量工具进行肝脏体积测量。2.5图像分割与体积测量将dicom格式的图像数据转换为24位深度的BMP格式图像数据,导入到集成了体积测量模块的腹部医学图像三维可视化系统；阅片后,以区域生长法进行对BMP图像进行自动分割,查看分割结果,同时用体积测量模块对分割结果进行测量,从而得到肝脏整体体积测量结果。2.6结果分析将CT自带工具测量结果与腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块的测量结果进行统计分析,统计软件使用SPSS 13.0,统计方法：统计学处理方法采用配对t检验。3个体化肝脏体积测量初步临床应用研究3.1实验对象临床收治的10例原发性肝癌患者64排螺旋CT扫描数据,其中女性4例,男性6例；患者年龄13-65岁,平均42.5岁；入院后按术前常规进行检查。3.2实验设备及相关参数本章使用的实验设备及相关参数均同2.2。3.3图像分割、体积测量与三维重建(1)图像分割与肝脏总体体积测量的方法同2.6；(2)三维重建：将分割完成后的数据进行程序化的三维重建,重建后得到STL格式的三维模型；将三维模型导入FreeForm Modeling System进行光滑、去噪。3.4个体化体积测量(1)个体化肝段体积测量：将三维模型导入FreeForm Modeling System,在可视化的条件下进行个体化的肝段划分,并测定每个肝段的体积；(2)在可视化的条件下,根据肿瘤位置以及肝段体积数据进行组合,决定手术切除范围,并进行仿真手术,测量预计切除肝脏体积,从体积测量的角度评价手术风险。4个体化肝脏体积测量在可视化仿真手术中的应用4.1实验对象第三章提及的10例患者。4.2研究方法根据三维重建结果及体积测量角度的手术风险评估,将重建模型导入具有二次开发权的FreeFrom Modeling System中,用自主研发的仿真手术器械,进行可视化仿真手术5统计学方法第一、二部分涉及统计学部分使用了配对t检验等。结果1个体化肝脏体积测量技术1.1腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块实现了体积测量图像数据快速导入、快速程序化测量。1.2体积模块的准确性验证5个尸体肝脏灌注标本的体积经腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块测量值分别为：1150.82ml、1212.03ml、1026.17ml、1581.83ml、975.06ml；经水测法测量值为：1152.78ml、1202.33ml、1029.27ml、1579.63ml、977.89ml；分析结果显示两组数据间无统计学差异(t=-0.332,p=0.756)2活人体个体化肝脏体积测量2.1将体积测量模块与腹部医学图像三维可视化系统进行了系统整合；2.2每例患者获得三期薄层扫描数据,在CT自带服务器上以层厚lmm进行薄层重建后得到每期约425张图片；2.3 30例活人体肝脏数据测量结果：CT自带测量工具测量均值为1391.27m],腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块测量均值为1.373.87ml,经统计分析后提示：两组测量结果无统计学差异；CT自带测量工具测量时间均值为7.5分钟,腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块测量时间均值为2.0分钟,两组测量时间有统计学差异,差值均数为5.57,差值的算式为ct-software,故CT测量的时间显著高于体积测量模块测量时间。3个体化肝脏体积测量的初步临床应用3.1每例患者获得三期薄层扫描数据,以层厚1mm进行薄层重建后得到每期425张图片；3.2个体化肝脏体积测量后得到肝脏、肿瘤体积；个体化划分肝段,计算得到各肝段体积；3.3术前决定手术方案,进行仿真手术,测量得到预计切除肝脏体积及剩余肝体积,评价风险；3.4 10例患者术后恢复良好,均未出现肝功能衰竭等并发症。4个体化肝脏体积测量在可视化仿真手术中的应用4.1所有病例模型均成功进行可视化仿真手术,整个仿真手术的过程形象真实、每个操作动作均有力反馈效果；4.2仿真手术结果：右半肝切除3例,尾状叶切除+右半肝切除1例,Ⅵ、Ⅶ段切除+部分Ⅴ、Ⅷ段切除1例,Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ段,部分Ⅷ段切除术2例,Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ段切除+Ⅳ、Ⅷ段部分切除2例,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ切除+部分Ⅴ、Ⅷ段切除术1例；结论1.腹部医学图像三维可视化系统的体积测量模块能准确地进行体积测量；2.腹部医学图像三维可视化系统体积测量模块能应用于活人体肝脏体积测量,测量结果准确,且较CT自带测量工具更为快速、简便,操作性及实用性更强；3.腹部医学图像三维可视化系统能紧密结合临床进行应用,在测量数据指导下,有利于原发性肝癌的术前规划,从而降低手术风险。