以血管为轴心的中央型肝癌三维可视化评估及虚拟现实的研究

目的研究一种基于三维可视化及虚拟现实(VR)的以血管为轴心的术前精确评估中央型肝癌的新方法及其应用价值。方法回顾性收集2017年3月至2018年7月南方医科大学珠江医院肝胆一科收治的经术前检查诊断为中央型肝癌的20例患者的高质量CT图像数据。男性18例,女性2例,年龄28~69岁。所有患者肝功能Child-Pugh分级均为A级。首先采用三维可视化软件对影像学资料进行三维重建,然后导入VR开发引擎进行VR的研究,在三维可视化中央型肝癌分型基础上建立以血管为轴心的分析和评估体系,精确判断肿瘤与周围主要血管的关系,制定手术规划,并将二者图像带入手术室用于指导导航手术。比较20例患者术前资料评估结果及VR环境中以血管为轴心的三维可视化评估结果,记录术前术后血红蛋白、血清白蛋白、胆红素数值并进行对比。计数资料分析采用χ2检验,符合正态分布的计量资料比较采用t检验,非正态分布的计量资料比较采用非参数检验。结果20例中央型肝癌患者均成功进行了三维重建,按照中央型肝癌三维可视化分型结果如下:Ⅰ型3例,Ⅱ型1例,Ⅲ型4例,Ⅳ型7例,Ⅴ型5例。以血管为轴心评估分型结果如下:Ⅰa型6例、Ⅰb型2例、Ⅱa型2例、Ⅱb型9例、Ⅱc型1例。所有患者均在三维可视化及VR指导下成功切除肿瘤,术前CT和(或)MRI评估结果与术中所见相符15例,符合率为75.0%(15/20);在VR环境中以血管为轴心的三维可视化评估与术中探查所见均一致,符合率为100%(20/20),两者差异有统计学意义(χ2=5.714,P=0.017)。本组所有患者手术过程中均未输红细胞,术前血红蛋白为(128.8±14.9)g/L,术后第1天血红蛋白为(119.8±12.5)g/L,术前术后血红蛋白的差异无统计学意义(t=2.07,P=0.054)。患者围手术期无死亡,术后未发生肝功能衰竭、出血、胆瘘等并发症。结论基于三维可视化及VR的以血管为轴心的术前评估对中央型肝癌术前规划及手术导航有重要的临床应用价值。

多模影像技术在解剖性肝切除手术导航中应用价值研究

目的研究三维可视化(3DV)、吲哚菁绿荧光融合影像(FIGFI)、虚拟现实(VR)技术等多模影像技术在解剖性肝切除手术导航的应用价值。方法选择2016年1月至2018年6月间南方医科大学珠江医院肝胆外科64例肝脏肿瘤病人临床资料。采用MI-3DVS对薄层CT图像数据进行个体化的肝脏、肝内脉管和肿瘤三维重建,并将三维重建模型导入VR开发引擎中转化为VR模型,指导术前规划和决策;术中使用荧光成像仪对肝脏、肿瘤进行侦测,并联合3DV和VR技术导航肝切除手术。结果 MI-3DVS三维重建的64例病人肝脏、肿瘤及肝内脉管等结构清晰;通过头戴式显示器及安装了捕捉手和手指运动的传感器的操纵手柄融入一个3D-VR环境,更立体直观地显示前期3DV模型的沉浸感、空间感和立体感;FIGFI可进行肿瘤边界界定、肝切缘的界定、微小肝癌和肝切缘残留病灶的侦测。64例病人中,肝左外叶切除4例,肝左叶切除16例,肝右前叶切除5例,肝右后叶切除5例,肝右叶切除17例,肝中叶切除术5例,肝段切除11例(5段3例、6段6例、7段1例、8段1例),尾状叶切除1例。实际手术过程与术前手术规划一致。术后均未出现腹腔出血、胆漏、肝功能衰竭等严重并发症,围手术期无死亡病例。结论多模影像技术在术前精确影像评估和术中导航解剖性、功能性、根治性肝切除手术具有重要应用价值。

以门静脉为轴心的肝门部胆管癌三维可视化评估及虚拟现实研究

目的探讨以门静脉为轴心的Ⅲ、Ⅳ型肝门部胆管癌三维可视化(3DV)评估及虚拟现实(VR)研究的应用价值。方法收集南方医科大学珠江医院经B超、CT诊断为Bismuth分型Ⅲ、Ⅳ型肝门部胆管癌10例患者的薄层CT图像数据导入三维可视化系统,进行三维图像重建,以门静脉为轴心进行3DV分析和评估;并将三维数据导入VR开发引擎,进行VR研究,制定手术规划;然后将二者影像数据带入手术室,用以导航手术。结果10例患者均完成了3DV系统重建及VR模型转化。肿瘤按3DV系统肝门部胆管癌分型:Ⅱ型1例,Ⅲa型2例,Ⅲb型5例,Ⅳa型1例,Ⅳb型1例。门静脉按Cheng氏分型:Ⅰ型6例,Ⅱ型3例,Ⅲ型1例。肝动脉按Michels分型:Ⅰ型5例,Ⅱ型1例,Ⅲ型3例,Ⅸ型1例。10例患者均顺利完成手术,3DV评估及VR研究与术中所见基本一致,患者围手术期无肝功能衰竭及死亡。结论以门静脉为轴心的3DV评估及VR研究,对Ⅲ、Ⅳ型肝门部胆管癌的手术治疗有着重要的指导意义。

以血管为轴心的巨块型肝癌三维可视化评估及虚拟现实技术研究

目的 研究以血管为轴心三维可视化分型及虚拟现实技术在巨块型肝癌的临床应用价值.方法 经病史、影像和化验检查,诊断为原发性巨块型肝癌的13例患者,采集薄层CT数据,进行三维重建并转化为VR模型,分析肿瘤与周围重要结构的解剖关系,进行以血管为轴心的术前评估分型及手术规划,指导术中导航,结合术中快速病理检查进行一致性验证.结果 13例患者均成功实现三维重建及VR模型转化.13例患者根据以血管为轴心三维可视化分型分别为:Ⅰa型1级3例;Ⅰa型2级2例;Ⅱa型2级1例;Ⅱb型3级1例;Ⅱc型3级2例;Ⅱa型3级4例.结论 三维可视化及VR技术能够提供肝癌病灶和脉管解剖结构的综合信息,在巨块型肝癌手术应用中有重要的价值.

三维可视化、虚拟现实技术联合ICG分子荧光成像在中央型肝癌肝切除术中的应用(附视频)

目的探讨三维可视化、虚拟现实(VR)技术联合吲哚氰绿(ICG)分子荧光成像在中央型原发性肝癌(肝癌)肝切除术中的应用价值。方法本研究对象为2018年7月南方医科大学珠江医院行肝中叶切除术的1例中央型肝癌患者。患者男,27岁,因“体检发现肝脏占位2 d”入院。患者已签署知情同意书,符合医学伦理学规定。利用三维可视化及VR技术行术前评估及手术规划,术中应用ICG分子荧光成像结合无血管阻断技术进行肝中叶切除术。结果三维可视化重建后,各个器官显示良好,能多角度清晰显示肝脏形态、肿瘤与肝内脉管组织的毗邻关系、肝内各重要脉管走行;肝总动脉变异发自肠系膜上动脉。VR模型显示肿瘤位于Ⅳa、Ⅴ、Ⅷ段。肿瘤大小约11.5 cm×11.1 cm×8.5 cm,紧贴肝右静脉主干,肝中静脉根部1 cm被肿瘤侵犯,连续性中断。术前三维可视化及VR模型与术中所见相符,术前规划与实际手术一致。患者术后恢复良好,术后3个月复查CT及三维可视化重建见肝中叶已切除,肝中静脉缺如,肝左、右静脉血供良好,未见肿瘤残余或复发。结论三维可视化、VR技术联合ICG分子荧光成像能对中央型肝癌肝切除术起到良好的辅助作用,结合无血管阻断肝切除术,可提高手术安全性,降低术后并发症的发生。

原发性肝癌数字智能化诊治核心技术、体系构建及其临床应用

在中国每5分钟有4人死于原发性肝癌,其总体5年生存率<15%,即使有机会获得手术切除的病人,术后5年复发率仍然高达70%。主要原因包括:①单一模态影像检查容易遗漏肝脏微小癌灶;②传统影像学检查聚焦于解剖形态学诊断,不能从分子细胞层面界定肿瘤边界;③术中缺乏“裸眼透视”肿瘤边界的设备。针对上述问题,本项目在国家863计划项目、NSFC-广东省联合基金项目等资助下,紧紧围绕数字智能化诊治核心技术,联合肝脏外科学、人体解剖学、医学影像学、病理学、计算机科学、生物医学工程、新型生物医学成像、材料化学和光声光学等领域学者组成团队,历经15年多领域交叉学科研究与转化。