子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的构建及其血供特点分析

发布时间：2018-11-25 12:53

【摘要】：子宫肌瘤(uterine myoma)是生育年龄妇女最常见的良性肿瘤,发病率高达20%-40%。肌瘤所致月经量增多、不孕和压迫症状等严重地影响了患者的身体健康。子宫动脉栓塞术(uterine artery embolization, UAE)以其疗效确切、创伤小、住院周期短,并且可以保留正常的生育功能等优点,作为子宫肌瘤新的治疗方法在国内外得到越来越多的研究和推广。文献报道UAE对于超过90%子宫肌瘤患者的月经、包块相关症状和盆腔痛有效。并且相对于全子宫切除术和子宫肌瘤剔除术,也有较多研究认为UAE可以更好地改善患者的月经症状和生活质量,降低复发率。在UM-UAE疗效得到充分肯定的情况下,并非所有患者的疗效都一致,仍有少部分的患者疗效欠佳或术后短时间内出现复发,除有肿瘤的生物学特性等常见因素外,还可能与栓塞剂的合理分配及栓塞程度有关,这均与子宫肌瘤的动脉血管网密切相关。众所周知,子宫肌瘤的血供是UAE治疗的基础,研究表明,肌瘤的血流量多少会对UM-UAE的疗效产生影响。而临床医生在UAE术前对子宫动脉发出、走行和肌瘤的血供缺乏详细的了解是导致肌瘤内栓塞剂分布不均、栓塞程度不一致和UAE失败的重要原因之一。但在目前的UAE中,由于术前无法明确肌瘤的血管网情况,无论是病例的选择还是栓塞剂的分配往往都以临床经验为主,存在较大的主观性和随意性,影响了疗效的进一步提高。如果在UAE术前即能明确子宫动脉起始部和肌瘤的供血动脉的来源、数量及供血类型,肌瘤血流丰富程度等,并据此在术前制定相应的预案,用以指导手术操作和栓塞剂的合理分配,将有利于UAE的安全性和有效性。因此,研究子宫肌瘤动脉供血情况是十分必要的。本研究共分为三部分,第一部分：在前期构建盆腔动脉血管网的基础之上,基于CT血管成像(CT angiography,CTA)原始数据集初步构建在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,探讨模型构建并用于血供分析的可行性。第二部分：对构建的在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型细化处理,并分析辨认子宫体肌层血管与肌瘤血管和不同类型子宫肌瘤模型的血供特点。第三部分：基于子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型分析肌瘤供血动脉的来源、供血类型、血流丰富程度,为指导UAE术前病例筛选及术中栓塞剂的合理分配,术后疗效预测提供血管解剖学依据。第一部分子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的初步构建 [目的] 应用CTA扫描技术及数字化三维重建技术构建在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,通过比较所构建的在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型与术中DSA造影图像,了解两者的一致性。 [方法] 选取2011年9月～2011年12月因子宫肌瘤在南方医科大学南方医院拟行UAE的20例患者,采集其CT血管成像(CTA)原始数据集,利用Mimics软件通过经自动定位图像、组织图片、内插值处理、阈值增长等步骤后,构建子宫肌瘤血管网数字化三维模型。同时采集患者UAE术中数字减影血管造影(DSA)图像,并以此为标准,通过比较基于CTA数据集构建在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型与UAE术中DSA图像,验证模型构建方法的可行性。 [结果] 1、基于CTA在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的特点成功地构建出20例患者的基于CTA数据集的骨盆及子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,均达到理想模型标准,真实地再现了女性盆腔动脉,依据子宫肌瘤患者的CTA数据集,借助专业建模软件Mimics,构建的子宫肌瘤数字化三维动脉血管网显示了子宫和肌瘤的血管网。同时,对模型进行三维旋转,并调节大小,能够从不同角度观察血管的分叉、走行和分支。构建的血管形态逼真,不仅可提供任意角度的旋转、大小的缩放,经旋转后可清晰显示子宫动脉开口位置及发出部位。 2、在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型与DSA对比以患者行UAE时的DSA造影为标准与CTA数据集构建的数字化三维模型进行比较,所重建的三维模型的图片与其具有极高的相似性及可比性。 [结论] 基于CTA原始数据集的计算机三维重建技术可以构建出理想的在体子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,经旋转后可观察子宫动脉起始部及走行,指导UAE术中子宫动脉插管操作,与术中DSA造影图像高度一致,是目前较为可靠的原始数据集来源。第二部分子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的细化处理 [目的] 应用计算机技术对基于CT血管成像(CTA)三维重建技术构建的原始子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型进行细化处理,以分析子宫肌瘤与子宫肌层的血管网特点,并观察不同类型子宫肌瘤血管网。 [方法] 连续采集2011年12月至2012年9月于南方医科大学南方医院就诊,B超诊断为子宫肌瘤,拟行UAE,行CTA检查的72例患者的原始数据集。患者22～54岁,平均(40.26±6.42)岁,69例已婚已孕,3例未孕。7例有剖宫产史,其他患者无盆腔手术史。其中肌壁间肌瘤38例,浆膜下肌瘤6例,粘膜下肌瘤5例,多发性子宫肌瘤23例。其中39例患者选择UAE,33例选择子宫肌瘤剔除术。数据的采集与模型构建的方法同第一部分。将初步构建好的模型调整密度,从血管主干到分支逐步显示,直至清晰显示肌瘤的位置和大小,并能依次分辨出子宫的多级动脉。自双侧子宫动脉起始处利用蒙罩编辑(edit masks)、区域增长(region growing)、布尔运算分割出子宫肌瘤数字化三维动脉血管网。对于位于宫腔内的粘膜下肌瘤,调整模型透明度,从而能清晰辨认肌瘤轮廓。利用重建软件的容积计算功能(3D properties-volume),计算肌瘤血管容积。 [结果] 一、子宫与子宫肌瘤动脉血管网的细化处理成功构建72例基于子宫肌瘤患者的CTA数据集构建的子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,清晰地显示了子宫体与子宫肌瘤的动脉血管网,以及肌瘤的位置和大小。通过软件分割子宫肌瘤动脉血管网,调节血管网的浓密程度,可逐步显示子宫动脉血管网的各级动脉和子宫肌瘤的内外层血管网。子宫主要由双侧子宫动脉供血,子宫肌瘤患者的子宫动脉主干多明显增粗。子宫动脉主干在宫颈内口水平发出上行支,沿子宫侧缘迂曲上行,达子宫底高度,沿途发出多条弓状动脉,分布于子宫前、后面；弓状动脉发出放射状动脉伸入子宫肌壁间。上行支主要向子宫体、输卵管和卵巢供血。子宫动脉下行支稍细于上行支,发出宫颈支和阴道支,相应地供应血液至宫颈与阴道,模型中下行支多不显影。相较子宫体血管网,子宫肌瘤缺乏血管交通支的支持,其供血血管主干通常为子宫动脉主干发出的异常分支,明显粗于弓状动脉。子宫肌瘤供血血管在肌瘤的表面形成粗大的外层血管网,呈“抱球状”。肌瘤血管的分支垂直进入肌瘤内部,在子宫肌瘤的内部形成致密的毛细血管网为肌瘤供血,而无子宫体的结构化血管网。对于粘膜下肌瘤,利用三维重建软件对血管透明化处理后可观察到肌瘤轮廓。而且还可以利用Mimics软件实现对该模型随意的进行分割,通过利用容积计算功能(3D properties-volume),可以计算各肌瘤的血管容积。二、不同类型子宫肌瘤血管网的形态特点根据子宫肌瘤的位置不同,其动脉血管网与子宫血管网之间形态关系不同。 1.肌壁间子宫肌瘤：子宫肌瘤血管网多呈半球形凸出于子宫血管网,肌瘤的轮廓较清晰,但并未游离于子宫血管网之外。部分10cm的肌壁间肌瘤将子宫肌层血管网压向周围成为附属品,而肌瘤血管占据主要位置,血流丰富,出现血流“虹吸”现象。 2.浆膜下子宫肌瘤：由肌瘤供血动脉主干与子宫血管网相连,而游离与子宫血管网之外形成肌瘤血管网,可清楚地显示肌瘤的轮廓及大小。在浆膜下肌瘤血管网模型中,发现1例特殊类型子宫肌瘤血管网,肌瘤直径10cm,供血动脉呈辐射状伸入肌瘤内部,血管于肌瘤供血动脉发出近端十分密集,而远端血管极为稀疏。 3.粘膜下子宫肌瘤：肌瘤血管网凸向宫腔内,被子宫血管网包绕其中,肌瘤血供通常较丰富,大部分只能观察到增大的子宫血管网轮廓,子宫肌瘤轮廓显示不清,利用三维重建软件对血管透明化处理后可观察到肌瘤轮廓。 4.多发性子宫肌瘤：肌瘤血管网根据肌瘤的位置不同显示相应的形态表现。 [结论] 根据术前构建的子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,能够准确分辨子宫肌瘤与子宫肌层的血管,计算肌瘤血管容积,为准确判断肌瘤血供类型,并进一步分析血流丰富程度,预测UAE术后疗效提供基础。不同类型的肌瘤血管网形态在模型为医学生及妇产科工作者提供了新的学习方法和途径。第三部分基于子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的肌瘤血供特点研究 [目的] 构建子宫肌瘤在体动脉血管网数字化三维模型,并应用于分析中肌瘤的供血动脉来源、血流丰富程度及供血类型,为UAE的实施提供术前指导。 [方法] 选取自2011年12月至2013年10月于我院就诊的子宫肌瘤患者151例。患者平均年龄40.77±6.72岁(22～63岁),其中肌壁间肌瘤76例,浆膜下肌瘤15例,粘膜下肌瘤11例,多发性子宫肌瘤49例。排除带宫内节育器及输卵管夹患者。CTA扫描前签署相关知情同意书。 CTA数据的采集与模型构建的方法同第二部分。根据前期DSA研究标准,将子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的供血类分为Ⅰ型(一侧动脉供血为主型)、Ⅱ型(双侧动脉供血均衡型)、Ⅲ型(单纯一侧子宫动脉供血型)、Ⅳ型(卵巢动脉供血型)。将子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的肌瘤血流丰富程度分为极富血流型、富血流型、一般血流型及非富血流型,并利用重建软件的模型分割和容积计算功能,计算不同血流丰富程度肌瘤与肌层的单位体积血管容积比,为定性判断肌瘤血流丰富程度提供进一步量化验证。 [结果] 成功构建子宫肌瘤数字化三维动脉血管网模型151例,其中121例达到理想模型标准。一、子宫肌瘤供血类型分布本研究中所有子宫肌瘤均由子宫动脉或卵巢动脉供血,未发现肠系膜上动脉、膀胱动脉等异常动脉对子宫肌瘤供血,发现1例子宫动脉缺如患者。根据肌瘤的血供来源和双侧血管对肌瘤的供血比例将血供情况分为4型,除Ⅳ型是完全由卵巢动脉供血外,其他3型都以子宫动脉供血为主。本研究除14例难以辨认供血类型外,可辨认供血类型的患者107例,其中以Ⅰ型(一侧动脉供血为主型)占最多,49例(45.79%),其次是Ⅱ型(双侧动脉供血均衡型)47例(43.39%),Ⅲ型(单纯一侧子宫动脉供血型)和Ⅳ型(卵巢动脉供血型)分别为7例(6.54%)和4例(3.74%)。二、子宫肌瘤血流丰富程度类型等级分布根据肌瘤血管相对正常子宫肌层的密度分为4个等级。富血流型占最多,47例(38.84%),其次是极富血流型,35例(28.93%),非富血流型和一般血流型分别为21例(17.36%)和18例(14.88%)。在调整血管逐步浓密的过程中,可见在极富血流型,子宫肌瘤动脉血管网明显先于子宫动脉血管网显影；在富血流型中,子宫肌瘤动脉血管网与子宫动脉血管网几乎同时显影；在一般血流型,子宫肌瘤动脉血管网显影稍落后于子宫动脉血管网；而在非富血流型,子宫肌瘤动脉血管网显影在子宫之后。单发性肌瘤中,肌壁间肌瘤以富血流型多见(47.54%),极富血流型、一般血流型和非富血流型各占23.95%、16.39%、13.11%；浆膜下肌瘤四型分布均一；粘膜下肌瘤极富血流型和富血流型占88.89%,本研究中未见非富血流型的粘膜下肌瘤；多发性肌瘤各肌瘤血流丰富程度可不一致,以其优势肌瘤作为判断标准。通过软件对基于前期研究制定的血流分级标准的四型肌瘤进行单位血管容积比计算,极富血流型肌瘤单位血管容积多在宫体的4倍左右,甚至可达宫体的7倍；富血流型肌瘤的单位血管容积与宫体相当,多为宫体的1-2倍；一般血流型肌瘤的血管容积较宫体略小,基本在宫体单位血管容积的1/2左右；非富血流型单位血管容积为宫体的1/10以下,血流不丰富者可仅为宫体的1%。经统计学检验四型差异有统计学意义(F=41.637,P0.01)。 [结论] 根据术前建立的子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型,对子宫肌瘤的血供特点进行分析,根据子宫肌瘤动脉血管网数字化三维模型的供血类型分类标准,分别把子宫肌瘤分为Ⅰ型(一侧动脉供血为主型)、Ⅱ型(双侧动脉供血均衡型)、Ⅲ型(单纯一侧子宫动脉供血型)、Ⅳ型(卵巢动脉供血型),将子宫肌瘤内血流丰富程度分为极富血流型、富血流型、一般血流型和非富血流型,并可进行量化评估。可用于在术前剔除不宜行UAE的卵巢动脉供血肌瘤患者,指导术中栓塞剂的分配比例,根据血流丰富程度预测疗效,确定重点随访对象,为指导UAE规范化治疗提供了一种新手段。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R737.33

【参考文献】