三维可视化作为数字医学技术的一种影像学工具,采用计算机图像处理技术将CT或MRI图像数据经过工作站处理,导入三维可视化成像软件系统对数据进行分割、融合、计算、渲染等操作,构建出立体的三维模型。该模型可对目标病灶、相关脏器和脉管系统的精确位置、空间解剖结构、形态及容积等信息进行多角度和全方位的描述和解释,可为临床医师提供直观的视觉体验和全量化信息,对术前准确诊断、个体化手术方案的规划和手术风险的预估具有很高价值。
经过数年的发展,三维可视化技术在保留肾单位手术、尿路重建手术、经皮肾镜碎石术以及活体肾移植中均有着广泛应用。北京大学泌尿外科研究所从2018年1月开始采用三维可视化技术评估手术患者,并深入应用到临床实践之中。
为更好地规范三维可视化技术在泌尿外科的应用,我们根据经验总结了三维可视化操作流程,并从三维可视化技术的数据输入、处理以及报告输出三个方面建立了三维可视化临床技术标准,供临床参考。
(1)推荐64排及以上CT扫描,包含平扫+增强(肾皮髓质期、肾实质期及排泄期)扫描。(2)患者取仰卧位,头足方向扫描,深吸气后屏住呼吸;扫描矩阵512×512,机架旋转速度0.5~0.75 s/圈,扫描条件120 kV、200~250 mA(建议采用管电流自动调制技术);扫描范围为膈肌至耻骨联合;对比剂采用碘造影剂(碘海醇,350 mg I/mL),以3 mL/s速率注射。(3)扫描层厚1.0 mm、层间距1.0 mm,普通层厚2.5 mm、层间距2.5 mm,薄层标准层厚0.6 mm、层间距0.6 mm。(4)肾皮髓质期延时时间为20~25 s,肾实质期延时时间为60~70 s,肾排泄期延时时间为3~5 min,必要时排泄期可延长更长时间。(5)保存DICOM数据格式,数据层厚0.625~1.500 mm。
(1)推荐1.5 T及以上MRI设备进行平扫+增强扫描,先行T1WI及T2WI平扫,后增强扫描。(2)检查前患者在检查床上反复训练,能良好屏气20 s以上,取仰卧位,头足方向扫描,视野为420 mm×300 mm,扫描层厚2.0~3.0 mm,层间距2.0~3.0 mm。(3)MRI平扫:①T1WI:横断位,T1WI采用屏气二维相扰梯度回波序列,双回波扰相回波序列(正相位:TR 190 ms,TE 4.4 ms;反相位:TR 190 ms);②脂肪抑制T2WI:横断位,T2WI呼吸触发脂肪抑制快速恢复自旋回波扫描(TR/TE:5 000/81 ms)。(4)MRI增强:薄层动态增强扫描,采用T1WI序列,如需包含全泌尿系,建议动态增强采用冠状位扫描;注射造影剂后三期扫描:动脉期12~40 s,静脉期40~75 s,延迟期85~110 s。(5)保存DICOM数据格式,数据层厚0.625~1.5 mm。
软件资质需取得国家食品药品监督管理总局等注册认证,且为便于下级医院使用,手术规划功能应支持Web操作浏览,支持移动多终端查阅。
2.1.1三维可视化重建模块 (1)实体脏器:肾、肾上腺成像模块;(2)空腔脏器:输尿管、膀胱和血管三维成像模块。
2.1.2手术规划模块 可以自定义扩大占位病变轮廓边界,从而更好地设计R0切除方案。具备三维图像和二维图像的映射交互功能,方便交互查看二维和三维图形。
2.1.3软件系统性能指标 (1)实体脏器体积测量:误差在±5%内;(2)血管成像:根据临床需求和影像质量情况,血管实现3~5级以上成像;(3)输尿管系统成像:根据临床需求和影像质量,扩张输尿管系统,实现2~3级以上成像;(4)肾切除手术规划测量:占位扩展半径0~20 mm,立体空间距离测量误差在±5%内,映射成像误差≤±5%;
具有医学影像、临床医学专业背景的技术人员以及具备临床经验的医生在软件培训后均可进行三维可视化图像处理操作,或可根据实际情况委托专业第三方机构开展。
常规重建范围为目标病变(占位、囊肿、结石等)、腹腔及盆腔脏器(包括肾上腺、肾、输尿管、膀胱、胰腺、脾、十二指肠、空回肠与结直肠等)、相应脉管系统(主要为腹主动脉、下腔静脉、髂内和髂外动静脉及其分支等,特别注意应包括肾动静脉以及性腺动静脉,同时对于增大的淋巴结也应重建出来),另外也应包括相邻的皮肤、肌肉以及骨骼。值得注意的是,凡有变异血管,特别是影响手术规划的变异血管应纳入重建范围。此外,为更准确地完成重建,还应结合患者病史、相关检查、体征、CT报告等,特殊情况或者合并疾病需以个体化诊疗需求为准,单独考虑重建范围。
影像报告应包括:(1)医院、科室、患者等基本信息;(2)三维可视化模型正、反面整体视图(图1);(3)各组织脏器、病变、结石等体积信息;(4)占位与周边组织器官以及血管的关系(图2);(5)血管及输尿管如有变异需在报告中特别指出并提示(图3);(6)对原始影像资料的评估分析;(7)条件允许的情况下应标记变异分型;(8)条件允许的情况下应提供模拟手术方案供参考。
图1 三重建模形整体视图(马蹄肾、双肾积水)
图2 占位与肾实质、肾盂、肾盏以及血管的关系(左肾肿瘤)
图3 肾实质、肾盂、肾盏及输尿管与动脉、静脉的关系(右肾积水,箭头示左肾下极异位动脉)
总之,泌尿外科和影像科医生可参考本规范,使三维可视化结果同质化,具有可比性和可信度,为建设标准化疾病大数据和样本库平台奠定基础,提高泌尿系疾病诊疗技术水平。